Moddalar almashinuvi oqsil, yog va uglevodlar Reja: 1. Moddalar almashinuvi va uning asosiy bosqichlari. 2.Biokimyoviy reaktsiyalar energetikasi (organizmda energiya almashinuvi). 3. Oqsil, yog va uglevodlar

1. Moddalar almashinuvi va uning asosiy bosqichlari. Tiriklikning asosiy xususiyatlaridan biri – tashqi muhit bilan modda almashinuvidir. Biologik kimyo esa buning negizida yotuvchi kimyoviy jarayonlarni o’rganadi. Organizmning tashqi muhit bilan modda almashinuvida murakkab biokimyoviy jarayonlar kechadi va buning natijasida ozuqa mahsulotlari – oqsillar, uglevodlar va yog’larga kimyoviy ishlov berilib, organizmning energetik va plastik ehtiyojlarini qoplashga ishlatiladi. Organizmda asosiy ozuqa mahsulotlarining o’zgarishi 4 bosqichda boradi: 1. Ovqatlanish va ovqat mahsulotlarining hazm bo’lishi. 2. Hazm bo’lgan mahsulotlarning so’rilishi. 3. To’qima metabolizmi yoki ozuqa mahsulotlarining hujayradagi o’zgarishlari. 4. Metabolizmning oxirgi mahsulotlari (suv, karbonat angidridi, ammiak, siydikchil, kreatinin, siydik kislotasi) ning ajratilishi. Organizmning moddalar almashinuvi ikki xil bo’ladi: 1) tashqi almashinuv – hujayradan tashqaridagi moddalarning kirishi va chiqishi yo’llaridagi almashinuv; 2) oraliq almashinuv – hujayra ichida boradigan jarayonlarga bo’linadi. Oraliq moddalar almashinuvi yoki metabolizm deganda tirik hujayraning hamma kimyoviy reaktsiyalari yig’indisi tushuniladi. Metabolizmning quyidagi asosiy vazifalari mavjud:  kimyoviy moddalarning parchalanishidan hosil bo’lgan energiyani to’plash yoki yorug’lik yutish;  zarur molekulyar komponentlar (monomerlar, makromolekulalar) sintezi uchun energiyadan foydalanish va osmotik, elektr, mexanik ishlarni amalga oshirish;  hujayraning yangilanadigan komponentlarining parchalanishi;  maxsus ahamiyatga ega bo’lgan biomolekulalar (gormonlar, mediatorlar, gormonoidlar, kofaktorlar) ning sintezi va parchalanishi. Kimyoviy reaktsiyalar zanjiri metabolik yo’llar yoki sikllarni hosil qiladi va ularning har biri ma’lum bir vazifani bajaradi. Metabolik yo’llarni markaziy va maxsus metabolik yo’llarga ajratish mumkin. Asosiy makromolekulalarning

parchalanishi va sintezi uchun umumiy bo’lgan yo’llar markaziy metabolik yo’llar hisoblanadi. Ular tiriklik dunyosining istalgan bir vakili uchun juda o’xshash bo’ladi. Maxsus yo’l, ya’ni sikl esa individual monomerlar, makromolekulalar, kofaktorlar sintezi va parchalanishi uchun xos. Moddalar almashinuvi bir-biriga uzviy bog’liq va qarama-qarshi ikkita katta jarayonni o’z ichiga oladi. Bu katabolizm va anabolizm. Katabolizm – yirik organik molekulalarning mayda molekulalarga parchalanishi va ularning oxirgi mahsulotlari: suv, karbonat angidridi, ammiak, siydikchil, kreatinin, siydik kislotasi va boshqalarga aylanishi. Anabolizm – oddiy molekulalardan murakkablarining sintezi, ya’ni bu jarayon murakkab kimyoviy jarayon bo’lib, buning natijasida tashqi muhitdan kirgan organik va anorganik moddalardan organizmning o’ziga xos bo’lgan oqsillar, nuklein kislotalar, yog’lar, uglevodlar va boshqa moddalar hosil bo’lishidir. Bu jarayon organizmning o’sishini, rivojlanishini, yangilanishini ta’minlaydi. Katabolizm energiya ajralishi bilan boradigan jarayon bo’lib, undan ajralgan energiya ATF ko’rinishida to’planishi mumkin. Anabolik jarayonlarda esa ATF sarflanib, undan ADF va H 3 PO 4 hosil bo’ladi. Aytish mumkinki, ATF metabolizmning ikkita yo’lini bog’lovchi energetik bo’g’indir. Lekin ATF 2 ta yo’lni tutashtiruvchi yagona komponent emas, undan tashqari boshqa makromolekulalar va monomerlar katabolizmida oddiyroq metabolitlar hosil bo’lib, ular anabolizm, ya’ni moddalar sintezi uchun boshlang’ich material sifatida ishlatiladi. Moddalarning parchalanishi va sintetik yo’llarini birlashtiruvchi bu bog’lovchi yo’l yoki siklga amfibolik yoki ikki tomonlama deb aytiladi. Demak, katabolik va anabolik yo’llar faqat ATF-ADF energetik sistemasi bilan emas, balki umumiy metabolitlar orqali ham bog’langan. Biosintez uchun kerak bo’lganda oddiy oraliq moddalardan foydalaniladi va bunday holatlarda ularning tashqaridan kirishiga zarurat qolmaydi. Amfibolik yo’l moddalarning terminal yoki oxirgi oksidlanish sistemasi bilan bog’liq bo’lib, unda bu moddalar ko’p miqdorda energiya hosil qilgan holda oxirgi mahsulotlar – karbonat angidrid va suvgacha

parchalanadi. Bulardan tashqari aminokislotalar va nukleotidlar almashinuvining maxsus reaktsiyalarida hosil bo’ladigan siydikchil va siydik kislotasi ham metabolizmning oxirgi mahsulotlari hisoblanadi. Katabolik va anabolik jarayonlar borishi natijasida hujayraning molekulyar komponentlari yangilanib boradi. Shuningdek, katabolizm va anabolizm yo’llarining mustaqilligini ham ta’kidlash lozim. Agar bu yo’llar faqatgina yo’nalishi bilangina farq qilganda edi, unda moddalar almashinuvida foydasiz sikllar yuzaga kelgan bo’lar edi. Bunday sikllar patologiyada mavjud bo’lib, unda metabolitlarning foydasiz aylanishi amalga oshishi mumkin. Bunday holatlar bo’lmasligi uchun hujayradagi moddalarning sintezi va parchalanishi avvalo chegaralar bilan ajratilgan. Masalan, yog’ kislotalarning oksidlanishi mitoxondriyalarda, ularning sintezi esa mitoxondriyadan tashqarida, ya’ni mikrosomalarda amalga oshadi. 2. Biokimyoviy reaktsiyalar energetikasi (organizmda energiya almashinuvi). Moddalar almashinuvi doimo energiya almashinuvi bilan birga sodir bo’ladi. Kimyoviy reaktsiyalar bilan energiyaning o’zaro munosabatini tekshirish biokimyo uchun muhim ahamiyatga ega, chunki hujayraning hayoti doimo ozuqadagi kimyoviy moddalarning potentsial energiyaning fiziologik funktsiyalar (muskulning qisqarishi, nerv impulslarining o’tkazilishi, turli sintetik jarayonlar va hokazolar) ni bajarish uchun foydalaniladigan shaklga aylanishiga bog’liq. Tirik sistemalarda energiya almashinuvini termodinamikaning biologiyaga tadbig’i bilan shug’ullanadigan bioenergetika fani o’rganadi. Bu soha biofizikaning bir bo’limi bo’lganidan bu yerda biz faqat biokimyo uchun zarur bo’lgan bir qator asosiy tushunchalar haqida to’xtalamiz. Jarayonlarning umumiy energetik balansini tuzishda Gess qonuni muhim ahamiyatga ega. Bu qonunga ko’ra, kimyoviy jarayonning issiqlik effekti oraliq bosqichlarga bog’liq bo’lmay, u faqat sistemaning dastlabki va oxirgi holati bilan belgilanadi. Masalan, yog’ yoki uglevod kalorimetrik bombada yonganida ham, organizmda asta-sekin oksidlanganida ham oxirgi mahsulot suv va karbonat

angidriddir. 1 g yog’dan 9300 kaloriya va 1 g uglevoddan 4200 kaloriya issiqlik ajraladi. Ammo oqsillarning yonishi va organizmda oksidlanishidan ajraladigan energiya miqdori bir xil emas. 1 g oqsil kalorimetrik bombada 5700 kaloriya bersa, organizmda oksidlanganida 4300 kaloriya issiqlik ajratadi. Buning sababi shundaki, oqsillarning organizmda parchalanishining asosiy mahsuloti – siydikchil kalorimetrik bombada hosil bo’ladigan mahsulotlardan o’zida ortiqcha energiya saqlashi bilan farqlanadi. Energiyaning hamma turlari bir-biriga ekvivalent nisbatda o’ta oladi, lekin energiya turlaridan biri bo’lgan issiqlik boshqa shakllarga to’la o’ta olmaydi. Ma’lumki, har qanday energiyaning bir shakldan ikkinchi shaklga o’tishi ba’zi behuda yo’qotishlar bilan kuzatiladi. Energiyaning bir qismi issiqlikka aylanib tarqalib ketadi va undan foydalanib bo’lmaydi. Bu hodisani tahlil qilish quyidagi muhim xulosaga olib keldi: sistemaning umumiy energiyasi bir xil emas, uning bir qismi foydali ish qilishi mumkin, u erkin energiya deb atalib, G harfi bilan ifodalanadi. Ikkinchi qismi esa ayni sharoitda ishga va energiyaning boshqa shakllariga o’ta olmaydi, u bog’langan energiya deb ataladi.Yopiq sistemalarda erkin energiya o’z-o’zicha minimumga intiladi, ya’ni issiqlik issiqroq jismdan sovuqrog’iga o’tadi. Binobarin, issiqlikning ishga aylanishi ikki jism orasidagi haroratning farqiga bog’liq. Lekin issiqlikning bir qismigina ishga aylanadi. Har bir sistema uchun harorat farqi qancha kichik bo’lsa, bog’langan energiya shu qadar katta bo’ladi. Issiqlikning bu qimmatini yo’qotgan qismi entropiya deb ataladi va u S harfi bilan ifodalanadi. Erkin energiyaning o’zgarishi sistemaning umumiy energiyasi (H) va entropiya o’zgarishidan kelib chiqadi: ∆G = ∆H - T∆S T- mutlaq harorat. Bu formulada entalpiya o’zgarishining simvoli ∆H erkin va bog’langan energiya yig’indisini, T∆S esa bog’langan energiyaning o’zgarishini ifodalaydi.