Anabolızm jáne katabolızm

ADF+F+energıa=ATF

ATF ADF men fosfatqa ydyraǵan kezde, kletka energıasy bosanady jáne kletkadaǵy jumys úshin paıdalanylady. ATF adenın, rıboza jáne trıfosfat (úshfosfatty toptar) qaldyqtarynan turatyn nýkleotıd, al adenozındıfosfat (ADF) tek eki fosfatty topqa ǵana ıe. ATF-nyń energıaǵa baılyǵy onyń úsh fosfatty komponentiniń eki fosfoangıdrıdti baılanystarynyń bolýymen aıqyndalady. ATF energıasy ADF energıasynan 7000 kkal/mol artyq. Bul energıamen ATF-nyń ADF jáne neorganıkalyq fosfatqa deıin ydyraý gıdrolızi nátıjesinde júretin barlyq bıosıntezdik reaksıalar qamtamasyz etiledi. Sonymen, ATF-ADF sıkli tiri júıelerdegi energıa almasýdyń negizgi mehanızmi bolyp tabylady.

Tiri júıelerge termodınamıkanyń eki zańyn qoldanýǵa bolady

Termodınamıkanyń birinshi zańyna (energıanyń saqtalý zańyna) sáıkes energıa hımıalyq jáne fızıkalyq prosester kezinde túzilmeıdi, joǵalyp ketpeıdi, tek kez kelgen bir jumysty oryndaý úshin bir formadan ekinshi formaǵa ótedi, ıaǵnı energıany qandaı da bir jumysty oryndaý úshin paıdalanylady nemese energıa bir formadan ekinshisine ótkende energıanyń jalpy sany ózgermeıdi (azaımaıdy nemese kóbeımeıdi). Ǵalamdyq kategorıalardy eskere otyryp, Jer júzindegi kez kelgen fızıkalyq jene hımıalyq ózgeristerge qaramastan, ondaǵy energıa mólsheri ózgermeı qala beredi.

Termodınamıkanyń ekinshi zańyna sáıkes fızıkalyq jáne hımıalyq prosester paıdaly energıanyń qaıtarylmaıtyn haostyq rettelmegen formaǵa ótý jáne rettelgen kúı men haostyq rettelmegen kúıdiń arasynda tepe-teńdik ornatý baǵytynda júredi. Rettelgen jáne rettelmegen jaǵdaılardyń arasyndaǵy tepe-teńdiktiń turaqtalýyna jáne prosestiń toqtaýyna jaqyndaǵan saıyn bos energıanyń, ıaǵnı turaqty temperatýra men turaqty qysymda jumysty júrgizýge qabiletti jalpy (paıdaly) mólsheriniń azaıýy júredi. Eger bos energıanyń mólsheri azaısa, onda kezdeısoqtyq pen retsizdiktiń (shyrqy buzylǵan) ólshemi bolyp tabylatyn júıeniń jalpy ishki energıasynyń bólimi kúsheıedi jáne ol entropıa dep atalady. Basqa sózben aıtqanda, entropıa degenimiz paıdaly energıanyń retsizdik formaǵa ótýiniń qaıtymsyz sharasy bolyp tabylady. Sonymen, kez kelgen júıeniń tabıǵı tendensıasy entropıanyń kúsheıýine jáne bos energıanyń azaıýyna baǵyttalǵan, bul termodınamıkalyq qyzmettiń eń paıdalysy bolyp sanalady. Tiri organızmder joǵary rettelgen júıeler bolyp sanalady. Olar úshin óte kóp aqparattar ustaý tán, biraq olar entropıaǵa kedeı.

Eger Jer júzin reaksıalyq júıeler dep sanasaq, ol degenimiz, bir jaǵynan, solardyń arqasynda fızıkalyq jáne hımıalyq prosester júretin zattardyń jıyntyǵy jáne ekinshi jaǵynan, reaksıalyq júıeler aqparatpen almasatyn qorshaǵan ortadan tursa, onda termodınamıkanyń ekinshi zańyna sáıkes fızıkalyq prosesterdiń nemese hımıalyq reaksıalardyń barysynda Álemniń entropıasy ulǵaıady. Tiri organızmderdiń metabolızmi ishki retsizdiktiń ósýimen júrmeıdi, ıaǵnı tiri organızmder úshin jastyq entropıa tán emes. Kez kelgen jaǵdaılarda barlyq organızmder bakterıalardan bastap sútqorektilermen aıaqtap, óziniń qurylymynyń rettilik sıpatyn saqtaıdy. Desede, entropıa úshin onyń qorshaǵan ortada ulǵaıýy tán, al entropıanyń qorshaǵan ortada úzdiksiz ósýin sol ortada tirshilik etetin tiri organızmder qamtamasyz etedi. Mysaly, bos energıany shyǵarý úshin anaerobty organızmder qorshaǵan ortadan alǵan glúkozany paıdalanady jáne syrtqy ortadan ótken molekýlalyq ottekpen totyqtyrady. Bul kezde totyǵý metabolızminiń sońǵy ónimderi (S02 jáne N20) ortaǵa túsedi, olar ortada entropıanyń kóbeıýine alyp keledi, ol azdap bolsa da jylýdyń taraýy esebinen de júredi. Entropıanyń búl jaǵdaıda kúsheıýi, budan basqa totyǵýdan keıingi (S6N1206 + 602 -> 6S02 + 6N20) molekýlalardyń sanynyń artýy esebinen de, ıaǵnı 7 molekýladan 12 molekýlanyń túzilýi esebinen de, júzege asady. Molekýlalyq retsizdik te entropıaga alyp keletinin kórsetedi.

Tiri zattar úshin energıanyń alǵashqy kózi kún radıasıasy bolyp tabylady, mysaly, kórinetin jaryq, ol dıskretti birlikter túrinde kezdesetin, fotondar nemese kvanttyq sáýleler dep atalatyn, elektromagnıttik tolqyndardan turady. Tiri dúnıede bir tirshilik ıeleri jaryq energıasyn ustaýǵa qabiletti bolsa, basqalary energıany qorektiń zattardyń totyǵýy nátıjesinde alady.

Kórinetin jaryqtyń energıasyn fotosıntez prosesinde jasyl ósimdikter ustaıdy, ol ósimdikterdiń kletkalarynyń hloroplastarynda júzege asady. Fotosıntez arqasynda tiri zattar retsizdikten rettilik túzeıdi, al jaryq energıasy hımıalyq energıaǵa aınalady, ol fotosıntez ónimi bolyp tabylatyn kómirsýlarda jınalady. Sonymen, fotosıntezdelýshi organızmder bos energıany kún sáýlesinen alady. Osynyń nátıjesinde jasyl ósimdikterdiń kletkalary óte joǵary bos energıaǵa ıe bolady.

Neorganıkalyq zattardyń totyǵýy nátıjesinde energıa alý hemosıntezde júredi. Janýarlar organızmderi energıany qorekte jınaqtalǵan kómirsýlardan alady. Osylaısha olar ortanyń entropıasynyń ulǵaıýyna yqpal etedi. Bul organızmder kletkalarynyń mıtohondrıasynda, kómirsýlarda jınaqtalǵan energıa basqa zattardyń molekýlalarynyń sıntezi úshin, sonymen qatar kletkalardyń mehanıkalyq, elektrlik jáne osmostyq jumystaryn qamtamasyz etý úshin de, jaramdy bos energıa formasyna aýysady. Kómirsýlarda jınaqtalǵan energıanyń bosaýy aerobty jáne anaerobty tynys alý kezinde júzege asady. Aerobty tynys alý kezinde jınaqtalǵan energıasy bar molekýlalardyń ydyraýy glıkolız jolymen jene Krebs sıklinde júredi. Anaerobty tynys alǵanda tek glıkolız jumys jasaıdy. Sonymen janýarlar organızmderiniń kletkalarynyń tirshiligin, negizinen, kózi «otynnyń» (glúkozalar men maı qyshqyldary) totyǵýtotyqsyzdaný reaksıasy bolyp tabylatyn bul proses kezinde bir qosylystan (totyǵý) ekinshisine (totyqsyzdaný) elektrondardy tasymaldaý júredi, energıamen qamtamasyz etiledi. Totyǵý-totyqsyzdandyrý reaksıalary men fosforlanýǵa baılanysty bolady. Bul reaksıalar fotosıntezde de, sol sıaqty tynys alý kezinde de júredi.

Organızm ashyq ózin-ózi retteıtin júıe, ol qorekte jınalǵan nemese Kún sáýlesinen túziletin energıalardy tikeleı paıdalanyp, ózine-ózi súıenish bolady jáne replısıalanady. Energıa men zattardy úzdiksiz sińirip, tirshilik retsizdik pen rettilik arasynda, joǵary molekýlárlyq uıymdasý men buzýshylyq arasynda tepe-teńdikke «umtylmaıdy». Kerisinshe, tiri zattar úshin qúrylymdar men qyzmetterinde de, sol sıaqty energıany aınaldyrý men paıdalanýynda da rettilik tán. Sonymen, ishki rettilikti saqtaı otyryp, biraq kún sáýlesinen nemese qorekten bos energıany qabyldaı otyryp, tiri organızmder ortaǵa ekvıvalentti mólsherde, paıdaly formadan az emes, negizinen jylý túrinde, energıa qaıtarady, ol shashyrap Álemge ketedi.

Zattar men energıa almasý prosesteri rettelip otyrady jáne kóptegen retteýshi mehanızmder bar. Metabolızmniń basty retteýshi mehanızmi fermentter sanyn qadaǵalaý bolyp tabylady. Retteýshi mehanızmder qataryna, sol sıaqty, fermentterdiń sýbstratynyń ydyraý jyldamdyǵyn, sonymen qatar fermentterdiń katalızdik belsendiligin baqylaý da jatady. Metabolızm keri alosterıalyq dep atalatyn baqylaýǵa da úshyraıdy, onyń máni kóptegen bıosıntezdik joldarda birinshi reaksıa sońǵy ónimmen ıngıbırlenýi de (basylyp qalýy da) múmkin. Atap aıtqanda, mundaı ıngıbırlený keri baılanys prınsıpi boıynsha júzege asady. Zattar men energıany retteýde sıntez pen ydyraýdyń metabolızmdik joldarynyń ár ýaqytta bólektenýi mańyzdy, tipti, eýkarıottarda búl bólektený kletkalardyń kompartmentalızasıamen kúsheıe túsedi. Mysaly, kletkalardaǵy maı qyshqyldarynyń totyǵatyn orny mıtohondrıalar bolyp tabylsa, al olardyń sıntezi sıtozolda júredi. Metabolızmniń kóptegen reaksıalary kletkanyń energetıkalyq statýsy dep atalatyn, onyń kórsetkishi ATF men ADF-nyń fraksıalarynyń molárlyq jıyntyǵy arqyly anyqtalatyn energetıkalyq zarád jaǵynan da keıbir retteýge ushyraǵan. Kletkadaǵy energetıkalyq zarád árýaqytta turaqty. ATF sıntezi joǵarǵy zarádpen ıngıbırlenedi, al ATF-ny paıdalanýda osyndaı zarádpen stımýldanady.