Пластикалық және энергетикалық алмасу. Ақуыз биосинтезі. Транскрипция, трансляция

1. Пластикалық және энергетикалық алмасу Ақуыз биосинтезі Транскрипция , трансляция

2. Жасушадағы зат және энергия алмасулар. АТФ және оның атқаратын қызметі

Тірі организмдердің ерекше қасиеті — олар зат алмасуға (метаболизмге)
және көптеген әр түрлі химиялық реакцияларға қатысуға кабілетті
болады. Сырткы ортамен үнемі зат алмасып отыру — тірі жүйелердің
негізгі қасиеттерінің бірі. Жасушаларда биологиялық синтез және
ыдырау процестері үздіксіз жүріп отырады. Синтез процесі жалпы
анаболизм (гр. "ана" — тірі дене), ал ыдырау процесі катаболизм (гр.
"ката" — өлі дене) деп аталады.
Синтез — бұл жай заттардың энергия жұмсау аркылы күрделі заттар
түзу процесі. Мысалы, аминқышқылдарынан нәруыздар,
моносахаридтерден күрделі көмірсулар, нуклеотидтерден нуклеин
қышқылдары синтезделеді. Синтезделген заттар өсу процесі кезінде
жасуша мен оның органоидтерінің түзілуі үшін және жұмсалған немесе
зақымданған молекулаларды қалпына келтіру үшін пайдаланылады.
Ыдырау процесі кезінде күрделі заттардан жай заттар түзіліп, энергия
бөлініп шығады. Мысалы, қанттар органикалық қышқыл мен спиртке
ыдыраса, органикалық қышкылдар өз кезегінде көмірқышқыл газы мен
суға ыдырайды. Зат алмасудың ерекше белгісі сол, мұнда анаболизм
және катаболизм процестері бірдей уакытта сыртқы ортамен өзара тура
байланыста жүреді.

3. Пластикалық алмасу

Пластикалық алмасу немесе анаболизм дегеніміз — биологиялық синтез реакцияларының
жалпы жиынтығы. Пластикалық алмасуда жасушаға сырттан келіп түсетін заттардан
жасушаішілік заттар түзіледі. Пластикалық алмасу реакцияларына мыналар жатады:
қанттар мен полисахаридтердің синтезі;
крахмал және целлюлозаның түзілуі;
глицерин мен май кышқылдарынан майдың, органикалық қышқылдардан аминқышқылының,
аминқышкылы мен қанттардан нуклеин кышқылдары азоттық негіздерінің синтезделуі.
Пластикалық алмасудың маңызды формаларының бірі — нәруыз биосинтезін қарастырамыз.
Жасушада нәруыздар бүкіл тіршілігінде синтезделеді. Нәруыз биосинтезінде басты релді РНҚ
және ДНҚ атқарады, оларға ядро мен рибосома қатысады. Жасуша ядросында және
хромосомада нәруыз молекуласындағы аминкыпщылы қосылыстарыньщ орналасу реттілігі
туралы ақпарат сақталады. Олар ДНҚ молекуласындагы төрт нуклеотид көмегімен жазылған,
олар белгілі бір тәртіп бойынша кезектесіп отырады. Қатар орналасқан үш нуклеотид
(триплет) бір аминқышқылын кодтайды, яғни оның нәруыз молекуласындағы орнын
анықтайды. Сондықтан әрбір аминқышқылына өздерінің кодтық триплеті немесе кодоны
сәйкес келеді.
Нәруыз молекуласындағы аминқышқылдарының орналасу реттілігін анықтайтын ДНҚ
молекуласындағы нуклеотидтер қатарьын генетикалық код деп атайды. Генетикалық код
белгілі бір қасиеттерімен сипатталады, ол — оның триплеттілігі мен әмбебаптылығы. Яғни,
әрбір аминқышқылына үш нуклеотид реттілігі сөйкес келеді және барлық организмде бірдей
аминқышкылдарын соларға сәйкес бірдей триплеттер кодтайды.

4.

Энергетикалық алмасу
Энергетикалық алмасу немесе диссимиляция немесе катаболизм дегеніміз
— органикалық косылыстардың (нәруыздар, майлар, көмірсулар)
ферментативтік ыдырау реакциялары мен энергияға бай қосылыстардың
түзілу реакцияларының жиынтығы. Биосинтез реакциясын энергиямен
қамтамасыз ететін әмбебапты қосылыстардың бірі — аденозинтрифосфат
қышқылы (АТФ).
Аденозинтрифосфат қышқылы — нуклеотид, ол азоттық негіз — аденин,
көмірсу — рибоза және үшфосфор қышқылы калдығынан тұрады.
Аденозинтрифосфат қышқылы

5. Энергетикалық алмасу кезеңдері

Энергетикалық алмасуды, әдетте, үш кезеңге бөледі.
Бірінші кезең (дайындық кезеңі) — бұл процесс микроорганизмдер мен
өсімдіктерде жасушада жүреді, ал жануарларда жасушадан тыс, ас корыту
жолы қуысында түзілетін ферменттердің әсерінен жүреді. Бұл кезеңде
полимерлердің ірі молекулалары мономерлерге: нәруыздар —
аминқышқылдарына, полисахаридтер — қарапайым қанттарға, майлар — май
қышқылдары мен глицеринге ыдырайды.
Екінші кезеңде түзілген кішігірім молекулалар әрі қарай ыдырайды. Бұл кезде
энергия бөлінеді және қор ретінде жинақталады. Энергетикалық алмасудың
екінші кезеңінің негізгі процестерінің бірі — гликолиз. Гликолиз термині грек
тілінен аударғанда, "гликос" — қант, "лизис" — ыдырау деген мағынаны
білдіреді. Гликоз немесе анаэробты тыныс алу цитоплазмада оттектін
қатысуынсыз жүретін процесс болып табылады. Гликолиз процесінде глюкоза
немесе фруктоза екі-үш кеміртекті қосылыска ыдырайды. Содан кейін бұл
қосылыстарда ферменттің өсер етуі нөтижесінде биологиялық тотығу процесі
жүреді. Ол сутекті никотинамидадениндинуклеотид (НАД) деп аталатын
заттың көмегімен тартып алып, НАД-НАДН-қа дейін тотықсызданады.
НАДН-та АТФ сияқты биосинтез реакцияларын жүзеге асыруда
энергетикалық зат қызметін аткарады. НАДН-тың энергетикалық қүндылығы
3 АТФ-ке тең. Гликолиздің соңғы сатыларында катализдік айналымдар кезінде
2 молекула АТФ түзіледі.

6. Ақуыз

• Ақуыз — молекулалары өте күрделі болатын
аминқышқылдарынан құралған органикалық зат; тірі
организмдерге тән азотты күрделі органикалық қосылыс.
Аминқышқылдары қалдықтарынан құралған жоғары
молекуларлық органикалық түзілістер. Ақуыз организмдер
тіршілігінде олардың құрылысы дамуы мен зат алмасуына
қатысуы арқылы әртүрлі және өте маңызды қызмет атқарады.
Ақуызды зат - құрамында міндетті түрде азоты бар күрделі
органикалық қосылыс.

7. Ақуыз биосинтезі

Нәруыз биосинтезі. Бұл - өте маңызды үдеріс. Мұнда ДНҚ, РНҚ, АТФ
және нәруыздардың қызметі бірігеді.
ДНҚ-да жазылған тұқым қуалау акпараты РНҚ-ның ақпараттык (аРНҚ)
молекулаларымен цитоплазмаға беріліп, арнайы органоидтар —
рибосомалардың жәрдемімен нәруыз синтезделеді.
Бүған тРНҚ қажетті аминқышқылдарды жеткізіп, аРНҚ-да жазылған
тапсырыс жүйесінде сапқа тұрғызады. рРНҚ-дан тұратын рибосома
пептидтік байланыс түзе отырып, осы аминқышқылдарды жалғастырып
қосады. Қажетті тәртіпте және мөлшерде қосылған осы
аминқышқылдар |нәруыз деп есептеледі.
Осы үдерістердің барлығына АТФ энергиясы жұмсалады.
Реакциялардың барлығына қажетті нәруыз - ферменттер қатысады,
онсыз биосинтездің жүруі мүмкін емес.
Нәруыз биосинтезінің үдерісі тұқым қуалау ақпаратын жүзеге асыру
үдерісі деп те аталады. Оны мына сызбанұскамен белгілеуге болады:
ДНҚ РНҚ нәруыз. Көбінесе былай деп те айтады: «РНҚ ДНҚ-ға жазылған
ақпаратты нәруызда нақтылы көрсетіп, іске асырады».

8. Транскрипция

Транскрипция (лат. transcrіptіo – қайта көшіріп жазу) – тірі жасушалардағы
рибонуклеин қышқылының биосинтез процесі. Ол дезоксирибонуклеин қышқылы
(ДНҚ) матрицасында жүреді. Транскрипция аденин, гуанин, тимин және цитозиннің
қайталанбалы тізбегінен тұратын ДНҚ молекуласындағы генетикалық ақпараттың іске
асуының бірінші кезеңі. Транскрипция арнайы ДНҚ және РНҚ полимераза ферменті
арқылы жүреді. Транскрипция нәтижесінде РНҚ молекуласының полимерлі тізбегі
түзіледі. Бұл тізбек ДНҚ молекуласының көшірілген бөлігіне комплементарлы болады.
Транскрипция үш кезеңнен тұрады: инициация, элонгация және терминация.

9. Инциация

Инициация (синтездің басталуы) ДНҚ молекуласында транскрипция
басталатын жерге жақын тұрған ДНҚ молекуласында нуклеотидтерімен,
промотормен, РНҚ-полимеразаның байланысуымен басталады. Бірінші
нуклеотидтің транскрипт синтезіне кіретін жері "бастау нүктесі" деп аталады.
Мутантты бактериялардың ген транскрипциясын зерттегенде промотордың
ұзындығы 30-60 жұп нуклеотидтерден тұратындығы анықталды. Сигналды
тану қызметін 10 ж.н. атқарады, оның орталығы бастау нүктесінен 10 ж.н.
шамасындай қашықтықта болады. Мысал үшін глюкоза оперонының
промотор нуклеотидтерінің реттілігі және бастау нүктесі (А) келтірілген

10. Типтері

• Транскрипция процесінің өнімі әр түрлі қызметтер атқаратын
РНҚ молекуласының төрт типінен тұрады:
• Рибосомадағы ақуыз синтезінде матрицаның рөлін атқаратын
ақпараттық немесе матрицалық РНҚ;
• рибосоманың құрылымдық бөлігін құрайтын рибосомалы РНҚ;
• ақуыз синтезі кезінде генетикалық ақпараттың РНҚ-дағы
нуклеотидтік “тілді” аминқышқылдық “тілге” ауыстыруға
қатысатын тасымалдаушы РНҚ;
• ДНҚ молекуласының репликациясы (генетикалық ақпаратты дәл
көшіруді және оның ұрпақтан ұрпаққа берілуін қамтамасыз
ететін нуклеин қышқылдары макромолекуласының өздігінен
жаңғыру процесі) кезінде бастама қызметін атқаратын РНҚ.

11. Трансляция

• Трансляция— полипептид
тізбегінің гендегі иРНҚ
негі- зінде ақпаратқа сай
түзілуі. Трансляция
болашақ белокқа тән
иРНҚ-на жазылған
нуклеотидтер кезегін
түзілетін белоктардың
амин қьішқылдарының
кезегіне айналдырады. Бұл
жұмысқа иРНҚ-нан басқа
рибосомалар, тРНҚ,
аминоацил синтетазалар,
белоктан тұратын
инициация, элонгация
және терминация
факторлары қосылған
күрделі құрамдар
қатынасады.

12.

• Трансляция клетканың метаболизмінде маңызды рөл
атқаратын және генетикалық ақпараттарды ген әсерінің
алғашқы өнімі мРНҚ молекуласынан аминқышқылдық
тізбекке ауыстыратын негізгі процесс болып табылады.
Трансляция процесі цитоплазмадағы рибосомада жүреді
және белоктардың синтезінде орталық процесс болып
табылады. Бұл процеске рибосомадан басқа мРНҚ
молекуласы, 3-5 рРНҚ молекулалары, 40-60 тРНҚ әртүрлі
молекулалары, аминқышқылдар, шамамен, 20-дан астам
аминқышқылдарын активтендіретін ферменттер
(аминоацил-тРНҚ синтетаза ферменттері), инициация,
элонгация және терминация процестерінде полипептидті
тізбекке қатысатын еритін белоктар қолданылады.