Фотосинтез жана дем алуу жашоонун негизин түзгөн эки процесс. Экөө тең клеткада орун алат. Биринчиси - өсүмдүктө жана кээ бир бактерияларда, экинчиси - жаныбарларда, өсүмдүктөрдө, козу карындарда жана бактерияларда.
Клеткадагы дем алуу менен фотосинтез карама-каршы процесстер деп айтууга болот. Бул жарым-жартылай туура, анткени биринчиси кычкылтекти сиңирип, көмүр кычкыл газын бөлүп чыгарса, экинчиси тескерисинче кылат. Бирок бул эки процессти салыштыруу да туура эмес, анткени алар ар башка органеллдерде ар кандай заттарды колдонуу менен пайда болот. Алардын керектелүүчү максаттары да ар түрдүү: фотосинтез азыктарды алуу үчүн, ал эми клеткалык дем алуу энергия өндүрүү үчүн зарыл.
Фотосинтез: кайда жана кантип болот?
Бул органикалык эмес заттардан органикалык заттарды алууга багытталган химиялык реакция. Фотосинтездин агымынын негизги шарты - күн нурунун болушу, анткени анын энергиясы катализатор катары иштейт.
Өсүмдүктөрдүн фотосинтезинин мүнөздөмөсү төмөнкү теңдеме менен туюнтулат:
- 6CO2 + 6H2O=C6H 12 O6 +6O2.
Башкача айтканда, күн нуру болгон учурда алты молекула көмүр кычкыл газы менен бирдей сандагы суунун молекуласынан бир өсүмдүк глюкозанын бир молекуласын жана алты кычкылтек ала алат.
Бул фотосинтездин эң жөнөкөй мисалы. Өсүмдүктөр глюкозадан тышкары башка, татаалыраак углеводдорду, ошондой эле башка класстардагы органикалык заттарды синтездей алышат.
Бул жерде органикалык эмес бирикмелерден аминокислота өндүрүшүнүн мисалы келтирилген:
- 6SO2 + 4H2O + 2SO42 - + 2NO3- + 6H+=2C 3H7O2NS + 13О2.
Көрүнүп тургандай, көмүр кычкыл газынын алты молекуласынан, төрт молекула суудан, эки сульфат ионунан, эки нитрат ионунан жана алты суутек ионунан, эки цистеин молекуласынан жана он үч кычкылтек молекуласынан күн энергиясы менен алууга болот.
Фотосинтез процесси өзгөчө органеллдерде – хлоропласттарда жүрөт. Алардын курамында химиялык реакциялардын катализатору болгон пигмент хлорофилл бар. Мындай органеллдер өсүмдүк клеткаларында гана кездешет.
Хлоропласттын түзүлүшү
Бул узарган шарга окшош органоид. Хлоропласттын өлчөмү көбүнчө 4-6 микронду түзөт, бирок кээ бир балырлардын клеткаларында чоң пластиддерди – хроматофорлорду кездештирүүгө болот, алардын өлчөмү 50 микронго жетет.
Бул органоид эки мембранага таандык. Ал сырткы жана ички кабыкчалар менен курчалган. Алар бири-биринен мембраналар аралык мейкиндик менен бөлүнгөн.
Хлоропласттын ички чөйрөсү "строма" деп аталат. Анын курамында тилакоиддер жана ламелла бар.
Тилакоиддер – хлорофиллди камтыган жалпак диск түрүндөгү кабыкчалар. Бул жерде фотосинтез жүрөт. Тилакоиддер үйүлүп чогулуп грананы түзөт. Бир гранада тилакоиддердин саны 3төн 50гө чейин өзгөрүшү мүмкүн.
Ламеллалар мембраналар аркылуу пайда болгон структуралар. Алар тармакталган каналдардын тармагы, алардын негизги милдети дандардын ортосундагы байланышты камсыз кылуу болуп саналат.
Хлоропласттарда протеиндердин синтези үчүн зарыл болгон өздөрүнүн рибосомалары жана өздөрүнүн ДНК жана РНКлары да бар. Мындан тышкары, камдык аш болумдуу заттардан, негизинен крахмалдан турган кошулмалар болушу мүмкүн.
Клеткалык дем алуу
Бул процесстин бир нече түрү бар. Анаэробдук жана аэробдук клеткалык дем алуу бар. Биринчиси бактерияларга мүнөздүү. Анаэробдук дем алуу бир нече түргө бөлүнөт: нитраттык, сульфаттык, күкүрттүү, темирдик, карбонаттык, фумараттык. Мындай процесстер бактерияларга кычкылтек колдонбостон энергия алууга мүмкүндүк берет.
Аэробдук клеткалык дем алуу бардык башка организмдерге, анын ичинде жаныбарларга жана өсүмдүктөргө мүнөздүү. Ал кычкылтектин катышуусу менен пайда болот.
Фауна өкүлдөрүнүн клеткалык дем алуусу атайын органеллдерде болот. Алар митохондрия деп аталат. Өсүмдүктөрдүн клеткалык дем алуусу митохондрияларда да болот.
Кадамдар
Клеткалык дем алуу үч этапта жүрөт:
- Даярдык этабы.
- Гликолиз(анаэробдук процесс, кычкылтекти талап кылбайт).
- Кисденүү (аэробдук баскыч).
Даярдык этабы
Биринчи этап тамак сиңирүү системасындагы татаал заттар жөнөкөй заттарга бөлүнөт. Ошентип, аминокислоталар белоктордон, май кислоталарынан жана глицеринден липиддерден, глюкоза татаал углеводдордон алынат. Бул кошулмалар клеткага, андан кийин түздөн-түз митохондрияга ташылат.
Гликолиз
Бул ферменттердин таасири астында глюкоза пирожүздүү кислотага жана суутек атомдоруна чейин ажырайт. Бул ATP (аденозин-трифосфор кислотасы) өндүрөт. Бул процессти төмөнкү теңдеме менен көрсөтсө болот:
- C6N12O6=2C3H3O3 + 4H + 2ATP.
Ошентип, глюкозанын бир молекуласынан гликолиз процессинде организм АТФтин эки молекуласын ала алат.
кычкылдануу
Бул этапта гликолиз учурунда пайда болгон пирожүздүү кислота ферменттердин таасири астында кычкылтек менен реакцияга кирип, көмүр кычкыл газы жана суутек атомдору пайда болот. Андан кийин бул атомдор кристаллдарга жеткирилет, ал жерде алар сууну жана 36 ATP молекуласын пайда кылуу үчүн кычкылданышат.
Ошентип, клеткалык дем алуу процессинде бардыгы болуп 38 АТФ молекуласы пайда болот: экинчи этапта 2 жана үчүнчү баскычта 36. Аденозин-трифосфор кислотасы - митохондрия клетканы камсыз кылган энергиянын негизги булагы.
Структурамитохондрия
Дем алуу органеллдери жаныбарлардын, өсүмдүктөрдүн жана козу карындардын клеткаларында болот. Алардын формасы тоголок жана көлөмү болжол менен 1 микрон.
Митохондриялар, хлоропласттар сыяктуу, мембраналар аралык мейкиндик менен бөлүнгөн эки мембранага ээ. Бул органоиддин кабыктарынын ичиндеги нерсе матрица деп аталат. Анын курамында рибосомалар, митохондриялык ДНК (mtDNA) жана mtRNA бар. Матрица гликолизден жана кычкылдануунун биринчи этабынан өтөт.
Ички кабыкчадан тарак сымал бүктөмөлөр пайда болот. Алар cristae деп аталат. Бул жерде клеткалык дем алуунун үчүнчү баскычынын экинчи этабы ишке ашат. Анын жүрүшүндө көпчүлүк АТФ молекулалары пайда болот.
Кош кабыкчалуу органеллдердин келип чыгышы
Окумуштуулар фотосинтезди жана дем алууну камсыз кылган структуралар симбиогенез аркылуу клеткада пайда болгонун далилдешти. Башкача айтканда, алар бир кезде өзүнчө организмдер болгон. Бул эмне үчүн митохондрия менен хлоропласттардын өздөрүнүн рибосомаларына, ДНКларына жана РНКларына ээ экенин түшүндүрөт.
