Жасуша қүрамындағы органикалық заттар. Олардың құрылысы мен атқаратын қызметі

§ 6. Жасуша қүрамындағы органикалық заттар. Олардың құрылысы мен атқаратын қызметі.

Органикалық қосылыстар тірі организм жасушасының 20—30%-ын құрайды. Оларға биологиялык полимерлер — нәруыздар, нуклеин қышкылдары және  көмірсулар, майлар мен біркатар маңызды моле-кулалар — витаминдер, гормондар,  органикалық кышқылдар, амин қышқылдары, нуклеотидтер, сілтілер, т.б. жатады. Жануарлардың өсімдіктердің және микроорганизмдердің органикалық құрамы жағынан айырмашылықтары бар. Мысалы: өсімдіктер жасушасында күрделі көмірсу — полисахарид, жануарларда — нәруыз бен майлар, ал микроорганизмдерде нәруыздар басым болады. Осылай бола тұрса да, әртүрлі жасушаларда осы органикалық заттар тобы өзара ұқсас кызмет аткарады.

Көмірсулар. Көмірсулар немесе сахаридтер — жайлы формуласы С_я{Н^О)_и болатын органикалык заттар. Көптеген көмірсулардың кұра-мындағы сутек атомдарының саны оттек атомдарынан екі есе көп бола-ды, сондықтан  да бұл заттар көмірсулар деп аталған. Жануарлар жасу-шаларында көмірсулар мөлшері көп емес, 1—2%-дан 5-ға дейін (бауыр жасушаларында) болады. Өсімдік жасушалары көмірсуларға бай, олардың қүрамының 90%-ын көмірсулар кұрайды (жүзім, карбыз).

Көмірсуларды қарапайым және курделі деп бөледі. Карапайым көмірсулар моносахаридтер деп аталады. Молекуласындағы көміртек атомының санына байланысты моносахаридтер триот (3 атом), тетроза (4 атом), пентоза (5 атом) және гексоза (6 көміртек атомы) деп аталады:

Гексозалардың ішінен маңыздыларына глюкоза мен фруктоза жатады. Глюкоза қанның құрамында (0,1—1,12%) болады және

 

 

««

НОСН   .(X   ОН НООГХК    СН.ОН

«Л-І      ІЬ

но>- үа

н

Ғлюкоза Рибоза Фруктоза

организм жасушалары мен ұлпаларында негізгі энергия көзі қызметін аткарады. Маңызды пентозаларға рибоза мен дезокрибоза жатады, олар нуклеин кышқылдарының курамына кіреді. Егер бір молекулаға екі моносахарид біріксе, мұндай косылысты дитхарид деп атайды. Маңызды дисахаридтерге сахароза немесе азыктық қант жатады, оны қант қамысы мен кант қызылшасынан алады. Ол бір молекула глюкоза мен бір молекула фруктозадан тұрады.

Көптеген моносахаридтерден түзілген күрделі көмірсуларды поли-сахаридтер деп атайды. Крахмал, гликоген, целлюлоза секілді поли-сахаридтердің мономері глюкоза болып табылады. Егер глюкоза поли-мері түзу сызықты болса, онда бұл крахмал амитоза деп аталады. Мысалыы, күріш крахмалы және бидай дәнінің крахмалы тармақталған глюкоза полимері болып табылады, мұндай крахмал аміжтектин деп аталады.

Көмірсулар, негізінен, екі түрлі қызмет атқарады: құрылымдық және энергетикалық. Мысалы, целлюлоза өсімдік жасушаларының кабырғасын түзеді, ал күрделі полисахарид хитинді буынаяқтылардың сырткы кабықшасының негізгі күрылымдық бөлігі болып табылады. Хитин саңыраукұлақтар үшін де құрылыстық қызмет атқарады.

Біріншісінде 1 г көмірсудан V,6 кДж энергия бөлініп шығады. Өсімдік жасушасында крахмал, ал жануар жасушасында гликоген энергетикалық қор ретінде жинақталады.

Майлар. Липидтерге жасушадағы барлық майлы заттар жатады. Жасушадан таралған липидтер — майлар мен фосфолипидтер. Майлар маңызды құрылымдық және энергетикалық заттар болып табылады. Майлар гликоген мен жоғары молекулалы үш май қышқылдарынан тұрады. Егер майдың құрамында қанықпаған карбон қышқылдары болса, онда бұл сұйық май болады, мысалы, күнбағыс немесе зәйтүн майы. Егер де май құрамында қаныққан карбон қышқылдары болса, онда ол қатты май болады, мысалы, жануарлардың майы. Майлар суда ерімейді — олар гидрофобты. Жасушадағы майдың мөлшері құрғақ зат салмағына есептегенде 5—15%-ды құрайды. Май ұлпасының жасушаларындағы майдың мөлшері 90%-ға дейін барады.

Фосфолипидтер биомембрананың маңызды құрамдас бөлігіне жатады. Фосфолипидтер дегеніміз де — майлар, тек шеткі май қышқылдарының орнына глицеринге фосфорлы қышқыл қалдығы мен фосфолипидті радикалдар байланысады, олардың құрамында холин, сернинозитол немесе этаноладин сияқты заттар болуы мүмкін. Фосфолипидтер гидрофильдік және гидрофобтық қасиеттердің екеуін де көрсететіндіктен, 

олар су еріткішінде қос кабатты мембрана түзеді. Суда әрбір фосфо-липидтер жұбы өздігінен бейімделеді — фосфолипидтердің профильді болуы судың бағытына қарай, ал оның гидрофобты бөлігі (май қышқыл-дары) бір-біріне қарай бағытталады. Нәтижесінде қос қабатты био-мембрана түзіледі, яғни май кышқылдарының екі қатары мембранасының ішінде, гидрофильді бөлігі сыртында орналасады.

Липидтер маңызды энергия көзі болып табылады. 1 г май С0_г мен Н,О-ға дейін ыдырағанда, көп мөлшерде әнергия бөлініп шығады, Жануарлардың май ұлпасында, өсімдіктердің жемістері мен тұқымда-рында жинала отырып, майлар энергияның қосымша көзі ретінде кызмет атқарады.

Жылуды нашар өткізетіндіктен, майлар организмде жылу сақтау кызметін де атқарады. Арктика жануарларында, мысалы, киттердің май ұлпаларының қалыңдығы 1 м болады.

♦ Кәмірсулар, липидтер организмде энергия көзі болып табылады. (1 г көмірсу ыдырағанда, 17,6 кДж энергия бөлінеді. Жануарлардың ас қорыту жолында целлюлозаны мономерге дейін ыдырататын ферменттер жоқ. Бірақ кейбір жануарлардың целлюлозаны ыдырататын ферменті бар бактериялары болған-дықтан, целюлозаны азық ретінде пайдаланады. 1 г май ыдырағанда, 38,9 кДж энергия бөлінеді. 100 г май ыдырағаңда, 105 г су (Н₂О) бөлінеді. Сондықтан майды қор ретінде жинайтын жануарлар (түие, аю, тышқан, сиыр) сусыз біраз уақыт өмір сүре алады.

Витаминдер. Жасушалардың тіршілігі барысында витаминдердің алатын орны ерекше. Витаминдерсіз биохимиялық процестер тежеліп, организм ауруға шалдығып, кейде өлімге душар болады. Көпшілік витаминдер адам организмінде синтезделмейді, сондықтан олар тағам-мен бірге организмге түсуі қажет. Қалыпты тіршілік әрекеті үшін тәулігіне бірнеше миллиграмм, тіпті одан да аз мөлшерде витаминдер қажет.

Витаминдердің ашылуына орыс ғалымы Н.И. Лунин үлкен үлес қосқан (1880 ж.). Ол ақ тышқандарға тәжірибе жүргізе отырып мынаны дәлелдеген, яғни кұрамында нәруыздары, майлары, көмір-сулары, тұздары және суы бар жасанды сүтпен коректендірген тышқандар өліп қалған, ал табиғи сиыр сүтіне қоректендірілген тышқандар қалыпты дамыған. Бұдан Лунин мынадай тұжырым жасаған: организмнің қалыпты тіршілігі үшін аздаған мөлшерде болса да басқа бір заттар аса қажет. Осы заттарды зерттеу ғалымдардың үлкен қызығушылығын тудырды.

1911 жылы поляк ғалымы К. Функ тауықтардағы бери-бери ауруы-ның себебін зерттеген. Ол тауықтарды тазартылып, өңделген күрішпен азықтандырғанда, осындай ауруға шалдығатынын байкаған. Функ мынадай тұжырымға келген: күріш кебегінің құрамында бір зат бар, оны жемге қосқанда, бери-бери ауруынан айықтырады. Күріш кебегі-нен бөлініп алынған заттың қасиеті аминдердің химиялык қасиетіне ұқсас болған, сондықтан тиавитамин(лат. тіа~өмір, витамин— тіршілік амині) деп атаған.

 

Қазіргі кезде витаминдік қасиеті бар 30-дан аса заттар белгілі. Олар-дың көпшілігінде амин тобы да, азот та болмайды. Сөйтсе де тірші-лікке аса кажет заттар өздерінің витамин деген тарихи атауын сақтаған. Витаминдер, негізінен, өсімдіктер мен микроорганизмдерде синтезделеді. Адам және жануар организмі витаминдердің бірнешеуін ғана, оның өзін де аз мөлшерде синтездейді. Сондықтан витаминдер, ең алдымен, тағам немесе жемшөп аркылы организмге беріліп отырылуы кажет.

Тағамда, жемшөптік азықта ұзак уакыт витаминдер болмаса немесе ол организмде дұрыс қорытылмаса, авитаминоз деп аталатын ауру пайда болады. Авитаминозды тек витаминдерді қабылдау арқылы емдейді. Әдетте, авитаминоз қыстың соңында байқалады, себебі бұл мерзімде тағам мен азық кұрамында витаминдер аз болады.

Барлық витаминдерді физикалык-химиялық қасиеттеріне қарай 2 класқа бөледі:

1. майда еритін витаминдер;
2. суда еритін витаминдер.

Кейбір витаминдердің қасиеттерін қарастырайық.

Витамин А. Ретинол (лат. ретина — көздің тор қабаты). Бұл витамин адам және жануар организмінде бірнеше түрлі қызмет атқарады. Өзінің ретинол деген атауына сәйкес, ол көздің тор қабатының жарық көрсеткіштерін қабылдауына қатысады. А витамині жетіспесе, адам қараңңыда көзі кермейтін акшам соқыр ауруына шалдығады.

А витамині асқорыту, тыныс алу процестерін және  тері жасуша-сын эпителийдің түзілуін реттейді. Жаңа өсіп келе жатқан организм жасушасының дифференциясы мен өсуіне катысты, қорганыштық нәруыздар (антидене)лизоцим  ферментінің қалыптасуына катысады. А витамині жетіспесе, адам жасушаларының қалыпты түзілуі бұзылады. Нәтижесінде, тері құрғап, кабыршақтанып кетеді. Лизо-цим — бұл әртүрлі ауру тудырғыш микробтардан корғайтын фермент. А витамині жетіспеген кезде ол фермент жойылып, нәтижесінде, көздің шырышты қабығы жабысып, эпителий кұрғап ксерофтальмия деп аталатын ауру пайда болады. Ксерофтальмия ауруы кезінде көздің мүйізді қабаты зақымданып, адам соқыр болып қалуы мүмкін. А витаминіне жануарлар мен балықтың бауыры, жұмыртқаның сары уызы, жазғы сиыр сүті бай келеді және  сиыр етінде де аз мөлшерде болалы. Каротиноидтер А витамишнія ізашары (провитамин) болып табылады және сәбіз, өрік, аскөк, асқабақтың кұрамында кездеседі.

Вигамин Д (кальциферол, мешелге қарсы витамин). Бүл витамин өз атауына сәйкес кальцийдің алмасуына қатысады. Ең алдымен, ол суйек қаңқасының қалыптасуында маңызды рөл атқарады. Адамның жас кезінде осы витамин жетіспесе, сүйектердің қисаюы мешел ауруы пайда болады, ал қартаиған шақта Д витамині жетіспесе, сүйектің беріктігі кеміп, сынғыш келеді де, остеотроз ауруына шалдықтырады. Д витамині табиғатта кең таралған. Оған жануар тектес өшмдер — балык бауырының майы, сиырдың, қойдың треска балығының бауыры

 

жатады. Сонымен қатар сары май, сүт пен жұмыртқа құрамында болады.

Витамин Е (токоферол, көбеюге қатысатын витамин). Е витамині жетіспесе, бедеулік немесе түсік болуына әкеліп соқтырады. Бұл, негізінен, осы витамин ташпылығы кезінде биомембрананың зақым-дануы нәтижесінде пайда болады. Е витаминінің табиғи көзі ретінде жүгері, мақта майларын айтуға болады.

Витамин К (филлохинон, қан кетуге қарсы витамин). К витаминінің ең негізгі кызметі — оның қанды ұйыту процесіне қатысуы. К авитаминозы кезінде қанның ұю жылдамдығы төмендеуінің салдарынан тері асты және бұлшықет аралығына қан кетеді. К витаминіне жасыл өсімдіктер бай әсіресе ол бұршақ тұқымдас өсіммдіктерде, сәбіз, қырық-қабат, кызанақ, қалақай жапырағында көп. Ол бауырда, жұмыртқада, сүттің құрамында болады.

Витамин В, (тиамин, аневрин). Тиамин — жүйкенің қалыпты жұмыс істеуіне қажетті витамин. В авитаминозы жүйке қабығының қабынуы, сіңірдің тартылуы, сал ауруы (бери-бери), сонымен қатар жүрек ауруына шалдықтырады. В витамині өсімді өнімдерінде, әсіресе бидай, күріш, қара бидай дәндері мен ашытқыларда мол болады. Ал жануарлар өнімдерінен бауырда, бұлшықетте, жүректе, жұмыртқаның сары уызында, сүтте көп болады.

Витамин В, (рибофлавин). В_а витамині жасушаның энергия алма-суына қатысады. В авитаминозы көз ауруына, жұқпалы емес коиъюнктивит, мүйізді қабықшаның қабынуы нәтижесінде көз жанары қызметінің бұзылуына (катаракта) әкеліп соқтырады. В витамині өсімдіктер мен микроорганизмдерде түзіледі. Бұл витаминге бауыр, бүйрек, сут, жұмыртқа, ашытқы өнімдері және астық бұршақ тұқымдастардың дәндері бай.

Витамин РР (ниавдш, В. витамині, никотин қышқылы, антитгелла-гралык витамин). РР витамин жасушалардың энергия алмасуларына қатысады. Бұл витамин жетіспегенде, дерматит және стоматит ауруы пайда болып, тері зақымданып, пеллагра ауруы пайда болады. Бүл ауру кезінде жуйке жүйесі бүзылып, психикалық өзгеріске үшырайды. РР витамині дәннің кебектерінде, ашытқыларда, картолта, жануарлар мен балықтың еті мен бауырында көп болады.

Витамин В_в (гофидоксаль, адермин) В_е авитаминозы кезінде тері ауруы дерматит пайда болып, жануарлар терісі түседі, сонымен қатар қаназдық ауруына шалдығады.

ВитаминС(аскорбинқышқылы). Бүл витамин жасушаның энергия алмасуына қатысады. Аскорбин қышқылы тірі жасушаны күшті тотықтырғыштардың зиянды әсерінен қорғайтын антиоксидант болып табылады, С авитаминозы күрқұлақ(цивта) ауруына шалдыктырады. Бүл аурумен тек адамдар, маймылдар  шошка ауырады. Күрқұлақ ауруының белгілері — тіс етінің қанталап тұруы және тістердің босал түсіп қалуы. Әдетте, сүйек одан сынғыш болып, жалғастырғыш,

41

 

шеміршек, секілді, т.б. тіс ұлпалары зақымданады. Жыныс бездерінің, бауыр мен бүйректің кызметі бұзылады. С витамині көкөністерде, жеміс-жидектерде, демдеуіш шөптерде мол болады. С витаминіне итмұрьн,  қара қарақат, шетен, бұрыш, мүк жидегі, лимон, апельсин, алма сияқты жемістер бай. Жануар тектес өнімдерден бауырда, етте және кымызда С витамині көп.

Гормондар. Гормондар — көпжасушалы организмдегі маңызды тіршілік қызметтерін реттейтін химиялык заттар. Гормон термині грек тілінен аударғанда — хормо — қоздырамын, қозғалысқа келтіремін деген мағынаны білдіреді. Осы терминді 1904 жылы У. Бэйлис пен Э. Старлинг енгізген.

Гормондардың әсерін зерттеу — қазіргі биологияның ең басты мәселелерінің бірі. Қазіргі кезде гормондық сигналдың жүзеге асырылу механизмі анықталған. Ең алдымен, белгілі бір қабылдағыштар гормонды тануы керек және мұнда аралық сигналды заттар-мессенжерлеріне немесе екінші реттік гормондар міндетті түрде қатысады. Гормондық сигналдың жүзеге асуы олардың төзімділігіне және сезімталдығына әрі сигналдар иерархиясына байланысты. Жоғары қатардағы гормон төменгі қатардағы гормонның (мессенжер) пайда болуын тудырады, ал төменгі қатардағы гормондар жоғары катардағы гормондарға әсер ете алмайды. Гормондық сигналдардың кемшілікте бытыранқы болуы міндетті шарт. Гормондық сигналдардың тасмалдануы эстафеталық жолмен жүреді. Әрбір эстафетаны тасымалдауда сигнал шифры өзгеріп отырады. Сондықтан да бірінші сигнал тек бір бөлімді қоса алады, басқа сигналдарды қоса алмайды.

Гормондық сигналдардың жузеге асуын қарастырайық. Гипо-физ — мида орналасқан ішкі секреция безі. Гипофиз адренокорти-котропты гормон бөледі, ол қанға түсіп, қан аркылы бүйрек үсті безінің қабылдағышына әсер етеді. Осыған жауап ретінде бүйрек үсті безінде адреналин өндіріледі. Адреналин қан арқылы бауырға түсіп, бауыр жасушаларының қабылдағыштарына өтеді. Адреналиннің бауыр жасушаларына өтуі гликогеннің глюкозаға айналуын тездетеді. Ғалымдар адреналинің бір молекуласының әсер етуінен қанда глюкозаның миллион молекуласы пайда болатынын есептеп шығар-ған. Нәтижесінде организмде ерекше күш-қуаттың жиналатыны байқалады. Адреналин қорқу және қатты қуану сәтінде түзіледі.

Эндокридтік бездердің кұрылысы мен қызметін, олардағы гормон-дар мен зат алмасудың гормональды реттелуінің механизмін зерттей-тін биохимия бөлімі эндокринология деп аталады.