Дәріс 8. Микроорганизмдер метаболизмі. Метаболизм туралы жалпы ұғым. Анаболизм және катаболизм, айырмашылығы. Биологиялық тотығу. �����
Дәріскер: б.ғ.к., проф. Уалиева П.С.
Әл-Фараби атындағы Қазақ Ұлттық Университеті
Дәрістің мақсаты: Микроорганизмдер метаболизмі. Метаболизм туралы жалпы ұғым.
Дәрістің міндеттері: Анаболизм және катаболизм айырмашылығы, биологиялық тотығу туралы мәліметтер беру.
Метаболизм – микроорганизм клеткасында жүретін барлық химиялық реакциялардың жиынтығы.
Метаболизм екі қарама-қарсы реакциялар топтарынан тұрады:
1. Катаболизм – энергетикалық метаболизм, ыдырау процесінің реакциялары
2. Анаболизм – конструктивті метаболизм, биосинтез реакциялары
Зат алмасу организмнің тіршілік қабілетін сақтау және сыртқы ортамен қарым-қатынасын, организмге қоректік заттардың еніп, олармен ферменттер әсерінен ыдырауын, пайда болған жай заттардың клеткалар мен органдарға тасымалданып, олардың тотығуын, энергия бөлініп шығуын, клетка құрамындағы түзілістердің биосинтезделуін және қорытылған өнімдердің организмнен бөлініп шығуын қамтамасыз етеді. Клеткадағы қандай да болса, бір заттың белгілі бір тәртіппен ферменттік айналуға түсуін – метаболизмдік жол, ал осы кезде пайда болатын аралық өнім –метаболиттер деп аталады.
Метаболизм
Катаболизм
Қоректік заттардың ыдырау процесінің комплексі, яғни органикалық заттардың қарапайым заттарға дейін ыдырауы.
Анаболизм
Қарапайым заттардан күрделі макромолекулалардың синтезделу процесі.
Катаболизм
Қоректік заттардың ыдырау процесінің комплексі, яғни органикалық заттардың қарапайым заттарға дейін ыдырауы.
Анаболизм мен катаболизмнің айырмашылығы
БЕЛГІЛЕРІ | АНАБОЛИЗМ | КАТАБОЛИЗМ |
ҮДЕРІСТІҢ МАҚСАТЫ | Құрылыс материалымен қамтамасыз ету және энергия тасымалдау | Жасушаны энергиямен қамтамасыз ету |
ХИМИЯЛЫҚ ҚОСЫЛЫСТАР | қарапайым заттардан күрделі заттар синтезделеді | күрделі органикалық заттардан қарапайым заттар синтезделеді |
ЭНЕРГИЯ | жұмсалады | жиналады |
АТФ | жұмсалады | пайда болады, жиналады |
Катаболизм кезіндегі реакциялар гидролитикалық реакцияларға жатады, химиялық байланысты бұзу үшін су пайдаланылады, байланыс үзілгенде энергия пайда болады. Микроорганизмдерде катаболизмнің 2 формасы бар: ашу және тыныс алу (аэробты және анаэробты).
Ашу кезінде органикалық заттар толығымен ыдырамайды, энергияға бай соңғы өнімдер (этил спирті, сүт, май қышқылдары т.б.) жинақталады.
Тыныс алу кезінде органикалық заттардың толық тотығу жүреді, энергия көп шығады және энергиясы өте аз соңғы өнім СО2 және Н2О түзіледі.
Анаболизм, яғни биосинтез кезінде тыныс алу, ашу процесінде түзілген бос энергияны пайдаланылады және АТФ түрінде сақталады.
Анаболизм және катаболизм бір-бірімен тығыз байланысты, бір-біріне білінбей ауысады.
Зат алмасу реакциясы 3 топқа бөлінеді:
Бастапқы қоректік заттардың кішігірім фрагменттерге ыдырауы
Катаболизмге де, анаболизмге де қажетті аралық заттардың пайда болуы (амфиболизм).
Анаболизмде пайда болған соңғы заттар клетка компоненттерін құруға жұмсалады, ал катаболизмде пайда болған заттар сыртқа бөлініп шығады.
Микроорганизмдер метаболизмін төмендегідей сызба-нұсқа бойынша көрсетуге болады:
Ферменттер — барлық тірі организмдер құрамына кіретін арнайы белоктар. Химиялық реакцияларды жеделдетеді. Ферменттер клеткада синтезделіп, биохимиялық реакцияларға қатысатын белоктық табиғаттағы биокатализатор болып табылады. Фермент немесе энзим (лат. fermentum – ашу; грек. en – ішінде, zim – ашытқы; 19 ғ. Ван Гельмонт ұсынған) алғашқыда ашыту үдерістерінде анықталған зат. Энзимология, ферментология – ферменттерді зерттейтін ғылым саласы. Ол басқа ғылымдармен: биология, генетика, фармакология, химиямен тығыз байланысты.
1898 жылы Пастердің оқушысы Эмиль Дюкло ферменттің аты оны ыдырататын затына байланысты болып, тек аяғына «аза» жалғауын қосу керек деген ұсынысы қазіргі күнге дейін сақталынған (крахмалға – амилаза, липидтерге – липаза, протеиндерге – протеиназа және т.б.). Қазіргі күнде 6000-ға жуық ферменттер белгілі. Бұның ішінде 150 кристаллды (гомогенді, таза) түрде шығарылады, 300 түрі үлкен масштабты өндіріс жолына қойылған. Мысалы, Жопонияда жылына 55-60 мың тонна ферменттер шығарылады, оның ішінде 38% ауыл шаруашылықта, 26% тағам өндірісінде, 23% техника өндірісінде және т.б. пайдаланылады. АҚШ-та 20 шақты фирмалар жылына 30-35 мың тонна ферменттік препараттарды өндіреді. Өндірістік масштабқа байланысты ферменттер антибиотиктер мен аминқышқылдардан кейін 3-ші орында.
Катаболиттік және анаболиттік реакциялар ферменттердің көмегімен іске асады. Олар химиялық реакцияның жылдамдығын үдетеді, өздері реакция нәтижесінде өзгермейді. Сондықтан олар катализатор болып саналады.
Ферменттердің өзіндік ерекшеліктері бар. Әр фермент тек белгілі бір субстратқа әсер етеді, бұл субстраттық ерекшеліктер деп аталады. Сонымен қатар бір фермент тек бір реакцияны катализдейді. Бұл фермент әсерінің ерекшелігі болып саналады. Фермент екі бөліктен тұрады; апофермент, кофактор. Апофермент кофакторсыз қызмет атқармайды.
Кофактор органикалық қосылыс (витаминдер В1, В2, никотин қышқылы және басқалар) және органикалық емес заттар (макро және микроэлементтер, минералды заттар; көбінесе Zn, Cu, Mg, Mn, K, Na иондар) түрінде бола алады.
Ферменттер құрылымына қарай:
Қарапайым ферменттер
Күрделі ферменттер
Қарапайым ферменттер тек белоктық компоненттен тұрады. Күрделі ферменттер дегеніміз — күрделі белоктар. Күрделі ферменттер екі бөліктен: белоктық және белоктық емес бөліктен тұрады.
Ферменттер функциялану ортасына қарай:
эндоферменттер
экзоферменттер
Эндоферменттер клетка ішінде активтілікке ие және оған метаболизм процесін жүргізетін ферменттер тобы жатады.
Экзоферменттер тек клетка сыртында ғана активтілікке ие. Әдетте сыртқы ортадағы ксенобиотиктер мен макромолекулаларды ыдыратады. Оған мысалы, целлюлоза, амилаза, пенициллиназа жатады.
Қайталауға арналған сұрақтар:
Пайдаланылған әдебиеттер