Зат алмасу

1.

Ағза тіршілігі өзін айнала қоршаған
ортадағы заттардың сіңірілуіне, сіңірілген
заттардың ыдырауына және кейбір
заттардың сыртқа шығарылуына, яғни
заттардың алмасуына негізделген
Зат алмасу - ас қорыту, яғни тамақтану
биохимиясы; аралық алмасу, яғни жасуша
ішілік алмасулар және бөліп шығару.
Күрделі (ыдырау және түзілу)
биохимиялық құбылыстарды қамтамасыз
ететін химиялық реакциялардың
жиынтьғын зат алмасу немесе метаболизм
деп атайды.

2.

Зат алмасу – физикалық, химиялық және физиологиялық үрдістер
жиынтығы, тірі ағзадағы энергия мен зат алмасу және тірі ағза
мен қоршаған орта арасындағы энергия және зат алмасу.
Тірі ағзадағы зат алмасудың мәні- ағзаға сыртқы ортадан түрлі
заттардың түсуі, олардың басқа заттарға айналу арқылы
тірішіліктің өміршеңдігіне қолданылуы және пайда болған
заттардың қоршан ортаға ыдырауы.
Анаболизм – органикалық заттардың (мүше, ұлпа және басқа
жасуша компоненттері) биосинтез үрдістерінің жиынтығы. Ол
биологиялық құрылымның өсіп-жетілуін, жаңарып отыруын,
сонымен қатар энергияның жиналуын (макроэргиялық синтез)
қамтамасыз етеді.
Катаболизм – күрделі молекулалардың жай заттар молекуласына
ыдырауы мен энергия түзу үшін кейбір бөліктерін субстрат
ретінде қалған бөліктерінің биосинтезі мен ыдырауына
қолданылуына дейінгі үрдістердің жиынтығы.

3.

Метаболизм
Анаболизм
Пластикалық
алмасу
Ассимиляция
Катаболизм
Энергетикалық
алмасу
Диссимиляция

4. Мазмўны :

Мазмұны :
Зат алмасу.
Зат алмасудың этаптары
Зат алмасуға әсер ететін факторлар.
Биологиялық тотығу

5.

Көмірсу, май, кейбір амин қышқылдары әртүрлі
жолмен тотыққанда ацетилкоэнзим А (ацетил-КоА):
O
H3C
C
S
KoA
70 кг тірі салмаққа тәулігінде 300–400 г түзіледі.
Бұл сатыда шамамен заттардың 1/3 бөлігі
ыдырайды.
Бірінші және екінші саты анаэробты жағдайда
өтеді.

6.

O
H3C
C
S
KoA+ 2Н2О → 2СО2 + 8Н

7.

Кребс циклі – бұл арнайы химиялық
реакциялардың циклі, мұнда маңызды компонент:
Дикарбон қышқылы;
Трикарбон қышқылы.

8.

OH
HOOC
C
O
C
H
COOH
HOOC
C
C
H2
Қымыздық сірке қышқылы (ҚСҚ)
COOH

9.

HOOC
OH
HOOC
C
H
C
H2
COOH
Алма қышқылы (малат)
C
H2
C
H2
COOH
Янтар қышқылы (сукцинат)

10.

O
HOOC
C
H
C
H
COOH
Фумар қышқылы
(фумарат)
HOOC
C
C
H2
C
H2
COOH
-кетоглутар қышқылы
(2-оксоглутар) қышқылы

11.

лимон қышқылы (цитрат)
OH
HOOC
C
H2
C
C
H2
COOH
COOH

12.

изолимон қышқылы (изоцитрат)
HOOC
H
C
H
C
OH
COOH
C
H2
COOH

13.

цис-аконит қышқылы
HOOC
C
H
C
C
H2
COOH
COOH

14.

Кребс циклі аэробты жағдайда жүреді;
ҮКҚЦ ферменттері (метаболон)
митохондрияның ішкі мембранасының
беткі қабатында орналасқан (криста).
Кребс циклінде жүретін үрдіс:
o дегидрлеу (4 рет),
o декарбоксилдену (2 рет),
o гидратациялау (3 рет),
o дегидратациялау (1 рет),
o АТФ синтезі (1 рет).

15.

Фосфоенолпируват қышқылы (ФЕП)
CH2
C
OH
O
COOH
P
O
OH

16.

1,3-дифосфоглицерат (1,3-дФГК)
( Gгидр.о = –49,1 кДж/моль);
OH
H2C
O
P
O
OH
CH2
O
OH
C
O
P
O
OH

17.

Аденозинтрифосфат (АТФ)
( Gгидр.1о = –32,5 кДж/моль; Gгидр.2о = –34,7
кДж/моль)
NH2
N
OH
HO
OH
P
O
O
1
P
O
N
OH
O
2
P
O
O
H
O
H
H
H
OH
OH
N
N

18.

Метаболизм:
Анаболизм
АТФ
Катаболизм

19.

Бірінші этап. Дайындық
Ақуыз
Липид
Көмірсу
Амин қышқылы
глицерин + май қышқылы
глюкоза

20.

Екінші этап. Оттексіз этап
Гликолиз
Толық емес ыдырау
Анаэробты тыныстану
Ашу

21.

Үшінші этап.
Оттекті ыдырау:
Гидролиз
Аэробты тыныстану

22.

Аэробты тыныстану сатылары:
1) Тотықсыздана декарбоксилдену
2) Кребс циклі
3) Электрон тасымалдаушы тізбек

23.

Гликолиз:
С6Н12О6 + 2Н3РО4 + 2АДФ
2С3Н6О3 + 2АТФ +2Н2О
Сүт қышқылы

24.

Гликолиз – анаэробты жағдайда бұлшық етте
глюкозаның ыдырауы.
Гликолиз көптеген биологиялық жүйелер үшін
көмірсулар метаболизмінің әмбебап үрдісі. Гликолиз
процесі бұлшық еттен басқа ашытқыда да,
бактерияларда да жүреді.
Аэробты организмде гликолиз лимон қышқылы
алдында өтеді.
Гликолиз процесі кезінде кезектесе жүретін
реакциялар барысында глюкоза 2 ПЖҚ айналады.
Оған 10 фермент қатысады. Гликолиз жасуша
цитозолінде өтеді, ол аздаған энергия береді.
ТӨМЕНДЕ КӨРСЕТІЛГЕН СХЕМА БОЙЫНША ЖҮРЕДІ

25.

26.

27.

Тотықсыздана декарбоксилдену
С6Н12О6
2С3Н4О3
Глюкоза
ПЖҚ
2С3Н6О3
Сүт қышқылы
С3Н4О3 + КоА + НАД
СО2 + Ацетил-КоА + НАД*Н2

28. Кребс циклі

Лимон қышқылының циклы немесе Кребс циклы деп
аталады.
Глюкозаның ыдырауы оттексіз жерде іске асады және
энергия толық бөлініп шықпайды.
Гликолиз кезінде түзілетін пируват әрі қарай Кребс
циклі бойынша оттегі қатысуымен тотығады.
Кребс циклы көмірсулар, май қышқылдары және амин
қышқылдары сияқты энергетикалық заттар үшін
тотығудың жалпы жолына жатады.
ТӨМЕНДЕ КӨРСЕТІЛГЕН СХЕМА БОЙЫНША ЖҮРЕДІ

29.

30.

Цикл Кребса
2Н +НАД
НАД*Н2

31. Кребс циклыныѕ балансы, маѕызы

Кребс циклының балансы, маңызы
Тізбектегідей оттегі Кребс циклына тікелей
қатыспайды. Кребс циклы аэробты жағдайда ғана жүреді,
өйткені электрондар молекулалық оттегіне ауысқанда ғана
НАД+ пен ФАД митохондрияда регенерациялана алады.
Реакцияның құндылығы: Кребс циклының ферменттері
митохондрия матриксінде тыныстану тізбегінің
ферменттерімен қатар, оның ішкі мембранасында
орналасады.
Сондықтан НАД-Н және ФАД-Н2 электрондары
электрон алмастырушы жүйеге береді де, әрі қарай
молекулалық оттегіне тасымалданады.

32.

Күн энергиясы
Фотосинтез
Органикалық
заттар
энергиясы
Ақуыз
Май
Көмірсу

33.

Ағзадағы органикалық заттардың катаболизмі
оттегіні сіңірумен және СО2 шығарумен
бірге жүреді.
Бұл үрдіс жасушалық тыныс алу деп
аталады. Бұл жағдайда оттегі
тотықсызданған (дегидрленген) сутегінің
акцепторы ретінде қолданылады да
нәтижесінде су пайда болады:
SH2 + ½ O2 → S + Н2О

34.

Тотыққан түрлі органикалық заттар (Sсубстраттар), катаболизмнің метаболиттерін
құрайды. Метаболиттерді дегидрлеу
экзоэргиялық үрдіс болып табылады.
Тотығу кезінде бөлінген энергия бірден
жылу түрінде таралады немесе аздап АТФ
түзе жүретін AДФ-тың фосфорлануына
жұмсалады.

35.

Ағза тотығу кезінде түзілген 40%-ға жуық
энергияны АТФ-тің макроэргиялық байланыс
энергиясына айналдырады.
Осы жолмен жасуша сырттан түскен азықтық
заттарды химиялық энергияға айналдырады.
Энергия бір түрден екінші бір түрге айнала
алады.
Дегидрленген реакция және бөлінген
энергияның АТФ синтезі жолымен өзгеруіқосарланған энергетикалық реакция деп
аталады.
Барлық қосарланған үрдіс AДФ-тің
тотықсыздана фосфорлануы деп аталады.

36.

SH2 + ½ O2 → S + Н2О тотығу, экзоэргиялық
үрдіс
↓
Энергия → Жылу энергиясы
↓
AДФ + Н3РО4 → АТФ
фосфорлану,
эндоэргиялық үрдіс

37.

SH2 донор электроннан терминалды O2 - акцепторына электрон
тасымалдауда аралық тасымалдаушылар пайда болады. Толық үрдіс
реакцияның жүру барысында тасымалдаушылар арасындада өзара
байланыс пайда болады да, тотығу-тотықсыздану реакцияларының
реттілікпен тізбектелуін көрсетеді. Әрбір аралық тасымалдаушы
электрон мен протонның акцепторы рөлін атқарады және тотықсызданған
күйден тотыққан күйге айналады. Одан кейін ол электронды келесі
тасымалдаушыға беріп қайтадан тотықсызданған күйге ие болады. Соңғы
сатысында тасымалдаушы электронды оттегіге беріп, өзі суға дейін
тотықсызданады. Реттілікпен жүретін тотығу-тотықсыздану реакциясы
электрон тасымалдаушы тізбек немесе тыныс алу тізбегі деп аталады.
Р1
SH2 тотықсыз-ш
Е1
Р2
тотықсыз-ш
Е2
S
Р1
Р2
тотықтыр-ш тотықтыр-ш
Е3
Р3
Р4
тотықсыз-ш тотықсыз-ш ½ O2
Е4
Р3
Р4
тотықтыр-ш тотықтыр-ш
H2O

38.

Тыныстану тізбегінде аралық тасымалдаушы коферменттер:
NAD+ (НАД),
FAD және FMN (ФАД және ФМН),
кофермент Q (CoQ),
гемқұрамдас ақуыздар- цитохромдар ( b, C1, С, А, А3) және
темірқұрамды гемдік емес ақуыздар.
Осы тізбектің барлық қатысушылары убихинонмен (CoQ)
және С цитохроммен байланысқан төрт түрлі тотығутотықсыздану жүйесіне бөлінген:
1. Тотыққан субстраттан протондар мен электрондарды NAD+
немесе FAD коферментіне тасымалдаудан басталады. Бұл
бірінші сатыны катализдейтін дегидрогеназаның NAD+
немесе FAD тәуелділігімен анықталады. Егер үрдіс NAD+ тан басталса, онда келесі тасымалдаушы FMN болады.

39.

– тәуелді гидрогеназа тотығу реакциясын
катализдейді (субстратты). NAD+ - кофермент болып
табылады және сутегінің акцепторы.
2 Н+ - белгісі ионы түрінде тасымалданатын екі
электрон мен екі протонды көрсетеді» мұнда «сутегі
доноры неме акцепторы» деген ұғым пайдаланылады.
FAD- тәуелді дегидрогеназа да біріншілік
дегидрогенеза функциясын атқарады. Кофермент
қызметін субстраттан сутегі акцепторы болатын FAD
атқарады.
NADН- дегидрогеназа NADН тотығуын және
убихинон (CoQ) тотықсыздануын катализдейді.
NAD

40.

Сутегі тасымалдаушы қызметін FMN коферменті
атақарды. Реакция үрдісінде сутегі алғашында
ферментпен байланысқан FMN-коферментіне
қосылады, содан кейін убихинонға беріледі.
Флавиндік коферменттер (FAD және FMN)
ферментпен простетикалық топ ретінде берік
байланысқан, сондықтан олар флавопротеиндер
деп аталады. Флавинмононуклеотид (FMN) немесе
рибофлавин фосфаты ферменттің ақуыздық
бөлігімен үздіксіз байланысқан. FMN нуклеотид
бола алмайды, өйткені оның флавиндік бөлігі
рибозамен емес рибитолмен байланысқан.

41.

Убихинон (CoQ) – изопреннің туындысы, НАД-қа
тәуелді дегидрогеназалардан, ФАД-қа тәуелді
дегидрогеназалардан, яғни электрондардың бірінші
реттік акцепторларынан протондарды, электрондарды
қабылдайды. Бұл ферменттер үшін субстраттар
қызметін сукцинат, ацил-КоА және т.б. атқарады.
«Убихинон»- атауы табиғатта күнделікті
кездесетіндігінен пайда болған. Q коферменті
цитохромға электрон тасымалдаушы ретінде әсер
етеді.
Цитохромдар- гемді протеиндер- простетикаклық
топтары берік байланысқан. Темір атомы гемде
электронды беріп немесе қосып алып валенттілігін
өзгертеді:
+е
Fe 3+
Fe2+
-е

42.

Тыныстану тізбегінде цитохромдар электрон
тасымалдаушы қызметін атқарады және
тотығу-тотықсыздану потенциалының мәніне
қарай келесідей орналасады: В, С1, С, а, а3.
Цитохромдардың гемдік топтары, темір
ионы мен өзіне сәйкес амин қышқылдары
қалдықтарының ақуызды бөлігі жағымен
донорлы-акцепторлы байланыс арқылы
байланысқан.

43.

Цитохромоксидаза а және а3 цитохромдарының
кешенін құрайды (IV кешен). Цитохромоксидаза
құрамында гемнен басқа валенттілігін өзгертуге
қабілетті және осыған орай электрон тасымалдауға
қатыса алатын мыс иондары бар.
+е
Cu2+
Cu +
-е
Цитохромкиназа С цитохромынан оттегіге электрон
тасымалдайды. Электрон тасымалдауға: 1) а және а3
цитохромдарының темір иондары, 2) а3 цитохромдарының мыс ионы қатысады. 3)Оттегі молекуласы а3
цитохром геміндегі темір ионымен байланысады.
Электронның а3 цитохромының мыс ионынан оттегіге
ауысуы фермент молекуласында өтеді. Оттегінің әрбір
атомы екі электрон және екі протон қосып алып су
молекуласын түзеді.

44.

Темірқұрамды гемдік емес ақуыздар митохондриядағы темірдің кейбір бөлігі цитохромның
гемінде байланыспағанымен де басқа ақуыздармен
кешен түзеді. Мұндай ақуыздар теміркүкіртті деп
аталады, өйткені темір атомы цистеин
қалдықтарындағы күкірт атомымен байланысқан.
Темірқұрамды гемдік емес ақуыздар электрондарды
тасымалдаудың бірнеше сатысына қатысады.

45.

СО2
Органикалық зат өсімдік жасушасында_____
Н2О фотосинтеза
________
______________ процесі
Жануарлар бұл заттарды _АТФ дайын түрінде
алады.

46.

Энергия
60% жылу
түрінде
бөлінеді
40%
АТФ синтезіне
кетеді

47.

О2 + е =О2
C3H6O3+3H2O=3CO2+12H
НАД*Н2
Н
О2 + 4Н = 2 Н2О
+
Н+
Н++
Н
АДФ
Н3РО4
Н+
Н=е+Н
СО2
АТФ
Н
Н
Н+