Организмде заттар және энергиның алмасуы

3ат алмасуынсыз тіршілік жоқ” деп бекер айтылмаған. Зат алмасу – өте күрделі процесс) Мүны түсіну үшін тамақтық заттардың денеге түсуінен бастап, олардың организмде өтетін барлық өзгерістсрін және бұдан соң пайда болган ыдырау өнімдерінің сыртқа шығарылуы процестеріне дейін білу қажет.

Тамақ ауызга түскеннен бастап, ас қорыту каналының әр түрлі бөлімдерінде физикалық жөне химиялық процестерге ұшырайтыны, демек ас қорыту процесі жүретіндігі белгілі. Бұл -зат алмасудың бастапқы кезеңі. Екінші кезеңде сіңу процесі жүреді, ягни қорытылудан пайда болған өнімдер қанға, лимфаға, ткань сүйықтығына өтеді. Бұл процесс ішектің кілегей қабығы өсінділерінің немесе бүрлерінің көмегімен іске асады. Үшінші кезеңі – клетка ішіңдегі алмасу деп аталады. Атына сөйкес, ішкі ортадан – қан, лимфа, ткань сүйықтығынан клеткаға өткен тамақ өнімдері сол клетканың ішінде күрделі өзгерістерге ұшырайды. Соның нәтижесінде, клеткаға керек жаңа күрделі органикалық заттар түзіледі, екінші жағынан басқа бір күрделі эаттар ыдырап жатады. Бұлардың іске асуыңда оттегі қатысуының зор маңызы бар. Зат алмасудың ең соңғы, төртінші кезеңі – клетка ішіндегі алмасудан пайда болған ыдырау өнімдерінің әр түрлі органдардың қатысуымен сыртқа шығарылуы.

Айта кететін бір жай, клетка ішіндеп зат алмасудың өзі мағынасы будан гөрі кең – аралық алмасуға жатады. Аралық алмасу кезіңде организмде әртүрлі қор заттары түзіледі және олар тиісті органдарға жиналады, ал ол заттар керек уақытында қарапайым түрге көшіп, организмнің қажетін өтейді. Аралық алмасу кезінде улы заттар усызданады, кейбір организм қажетіне жарамайтын.заттар өзгеріп, пайдаға асуы оңай заттарға айналады. Осы аталған зат алмасудың барлық кезеңдерінің ішіңдегі организм үшін ең маңыздысы – үшінші кезең – аралық алмасу немесе клетка ішіндегі алмасу. Өйткені, бұл кезеңсіз денедегі ешбір клетка өзінің тіршілігін сақтай алмайды яғни организмнің барлық клеткаларына ортақ, төн нерсе – клетка ішінде жүрстін күрделі ассимиляция жөне диссимиляция процестері. Қалған кезеңдерді орыңдайтын арнайы органдар бар. Мысалы, ас қорыту процесі өзіне арналған ас қорыту қуысында жүредр қарапайым организмдердегі клетка ішіндегі ас қорытуды еске алмағанда. Сіңу процесіне негізінен ащы ішектің ішкі бетіндегі кілегей қабық бүрлері және бауырдың қызметі қатысады. Ал организмге зиянды, керексіз, улы заттарды сыртқа шығаруы үшін негізінсн – бүйрек, тері, өкпс, ішек қатысадыу. Аралық алмасудың организм тіршілігі үшін маңызды болғанына қарамастан, осы процесті зерттеп түсіну өтс қиын. Өйткені, бұл кезенді жан-жақты және терең түсіну ушін клеткаларда жүріп жатқан әртүрлі химиялық рсакциялардың табиғатын ашу керек. Осы мақсатпен қолданылатын әртүрлі әдістер бар. Мәселен, белгілі бір тамақ заттары тиісті орган арқылы өткенде қандай өзгерістерге ұшырайтынын білу үшін перфузия әдісін қолдануға болады. Мұндай жағдайда бір орган оңашаланып алынып, оның тамырлары арқылы зерттелуге тиіс қүрамы белгілі қоректік сүйықтық жіберіледі. Соңынан ол органнан шығатын сүйықтың құрамы, қасиеті анықталады да, бұл мәліметтер алғашқы арналып алынған сүйықтың құрамымен салыстырылады.

Тұтас организмнің өзінде де бір органға келетін және одан шығатын қан тамырларына фистула қою арқылы келетін қан мен шығатын қанның құрамын анықтап, алынган мәліметтерді салыстыра отырып, органда жүретін өзгерістер туралы түсінік алуға болады. Қазіргі кезде аралық алмасу процесінің барысыңда жүретін түрлі физиологиялық процестерді зерттеу үшін таңбаланған атомдар әдісін көп пайдаланады. Бұл жағдайда заттың бір атомы өзінің изотопымен алмастырылады. Атом изотопы ол заттың химиялық қасиеттерін өзгертпейді, ал өзінің физикалық қасиеті арқылы тиісті құралдармен оңай табылады. Осы атом иэотопы қай заттың құрамында екенін мезгіл-мезгіл анықтай отырып, денеге түскен алғашқы заттың тағдыры туралы мағлүмат алады.

Ас қорытудың физиологиясын өткенде ас заттарының ыдырауына көмектесетін ерекше активаторлар – ферменттер -туралы біраз түсінік берілген еді.

Зат алмасу физиологиясында сол ферменттер туралы ұғымды кеңейту керск. Ең аддымен, ферменттердің тек ас қорыту каналыңдағы күрделі органикалық затгарды ыдыратуға ғана қатысып қоймайтындыгын еске салу керек. Аралық алмасу кезіндегі толып жатқан биохимиялық реакциялардың жүруіңде ферменттер шешуші рөл атқарады. Сол себептен де, химиядагы кәдімгі катализаторлардан өзгеше, ферменттерді биологиялықкатализаторлар деп атайды. Әдеттегі химиялық катализаторлар терізді ферменттер де тиісті бір ғана биохимиялық реакцияны тездетеді, реакцияның ақырғы өнімінің құрамына кірмейді, көпшілік жағдайда аралық өнімдермен уақытша қосылыс түзіп; оларды активтендірс түседі. Бұл қасиеттері жағынан ферменттер кәдімгі химиялық катализаторларға ұқсайды, ал оларды бір-бірнен аяыратын сапалы өзгешеліктер де бар. Мысалы, ферментер үлкен, жоғары молекулалы белоктарға жатады және шеретура мен орта реакциясына тікелей тәуелді әрекет етеді, Анатса оңай бұзылып кетеді. Бір көңіл аударатын жай, ферменттердің күрделілігі әртүрлі: біреулерінің молекуласы тек Белок молекулалардан ғана тұрады да протеиндер деп аталады. Ал ферменттердің көбісі күрделі белоктарға – протеидтерге жатады; себебі, олардың құрамында әрі белокты, әрі төменгі молекулалы белоксыз активті топ деп аталатын бөлігі болады. Әрбір ферменттің өз бойына тән негізгі ерекшеліктері оның белокты бвлімінің қасиеттеріне байланысты болып келеді. Сол себептен әртүрлі ферменттерде кейде бір түрлі активті топ болғанымен, белокты бөлімдері бір-біріне ұқсамайтындықтан олар түрліше биохимиялық реакцияларға өсер етеді. Ферменттердің қатысуымен жүретін биохимиялық реакциялардың өте көп екенін жоғарыда айтып кеттік. Ал осылардың ішінде ферменттердің көпшілігі күрделі органикалық заттарды судың қатысуымен ыдыратады немесе синтездейді, сол себептен оларды гидролазалар деп атайды. Кейбіреуінде мұндай процестер – фосфор қышқылы қатысуымен жүретіндіктен – фосфорилазалар деп аталады. Десмолозалар деп аталатын ферменттер екі қатар жатқан көміртегі атомдарының арасындагы байланысты сырттан басқа зат қоспай-ақ байланыстыра да алады және байланысты ұзе де алады декарбоксилаза, альдолаза т.б.

Ферменттер әсерінен жүретін биохимиялық реакциялардың негізгі типтеріне жататыңдар:

Тотығу реакциялары. Бұл реакциялардың барысында бір заттар өздерінен сутегін боліп шығарады да, ол зат тотықты деп есептеледі. Ал екінші заттар оны өзіне қосып алады да тотықсызданады деп есептеледі. Осы процестер бірінен соң бірі жүретін реакциялардың ұзақ тізбегі түрінде болады. Қорыта айтқанда, тотығу реакциясы деп отырғанымыз, тотығу-тотықсыздану рсакциясы болып шығады. Әдетте, сутегін беретін затты донатор дсп, ал оны қосып алып тотықсызданатын затты акцептор деп атайды. Осы тұрғыдан алғаңда, тотығу тотықсыздану реакцияларының жалпы схемасы төмендегідей болмақ: RН2+А = R+АН2.

Мұндағы RН2 – донатор, А – акцептор.

Тотығу-тотықсыздану процестері әртүрлі уақытша түзілетін, аралық өнімдердің қатысуында жүреді. Мұндай өнімдер бір емес, бірнеше ферменттермен қосылысқа түседі.

Тасымалдау рекциясы. Бұларда атомдар немесе атомдардыц топтары бір қосылыстан екшші қосылысқа етіп отырады. Мысалы, фосфофераза ферменттерінің қатысуыңда жүретін реакцияларды алсақ. Бұл ферменттер фосфор қышқылы қалдықтарын тасиды. Фосфоферазаның актив тобы ретіңде аденозинфосфат қызмет етеді. Ол өзінен фосфор қышқылының бірден үшке дейін молекулаларын бөліп шығарады және сондай молекулаларды өзіне қосып та ала алады. Осыған байланысты ол аденозиндифосфор, аденозинтрифосфор, аденозинмонофосфор, аденил қышқылдарына айналады. Қышқыл қалдықтары бөлінгенде организм қажетіне керек жылу бөлініп шығады. Әсіресе, аденозинтрифосфор қышқылы /АТФ/ аденозинди-фосфор қышқылына /АДФ/ айналғанда өте көп, өрбір босаған фосфор қышқылының грамм-молекуласына 12000 калория жылу бөлінеді. Осы жылу нәтижесіндс қаңқа еттерінің қызметі іске асады. Фосфор қышқыл қалдықтары тасылу үшін де оның донаторы жөне акцепторы болуы шарт. Мысалы, углеводтардың күрделі ыдырау процесінде фосфор қышқылының донаторы қызметін фосфоэнолпировиноград қышқылы атқарады. Бұдан бөлініп шыққан фосфор қышқылының қалдыгын аденозиндифосфор қышқылы қосып алып, АТФ-ке айналады, одан соң акцептор рөлін атқаратын глюкозаға өлгі қаддықты беріп жіберіп, АТФ қайтадан АДФ-ке айналады. Осындай күрделі процестерінің барысыңца жоғарыда айтқаңдай организмдегі энергия балансына керекті энергия босап, белгілі бір қызметтің іске асуын қамтамасыз етсе, екінші бір жағдайда ол, күрделі зат бойындағы потенциялық энергияға айналады. Бұл өзгерістер барлық органикалық заттар алмасқанда болып тұрады.