Көмірсулар және липидтер.
Жасушаның органикалық заттары.
Тірі жасушаның құрамында өлі табиғатта кездесетін көптеген органикалық қосылыстар болады. Ондай қосылыстарға: көмірсулар, липидтер, ақуыздар, нуклин қышқылдары және т. б. органикалық қосылыстар жатады. Органикалық қосылыстар дегеніміз – құрамына көміртегі немесе оның қосылыстары кіретіг, сондай-ақ ауада және оттегінде жана алатын заттар.
Тірі жасушадағы органикалық заттардың барлығы биополимерлерге жатады. Полимер молекуласы қарапайым заттардан құралады, оларды мономерлер деп атайды. Егер “А” әріпі бар мономер болса, онда мынадай тізбектеп А-А-А-А-А-А-А-…А полимер молекуласы, яғни көптеген мономерлерден биополимер молекуласы түзіледі. Ондай полимерлерге: крахмал, глткоген, ақуыз, нуклеин қышқылдарын жатқызуға болады.
Көміртегі, су және ондағы еритін әртүрлі тұздар тіршілікке қажетті химиялық өзгерістердің ортасы болып табылады. Тіршіліктің өзі құрамында негізгі элемент көміртегі болатын көптеген ірі молекулалардың өзара әрекеттесуінің нәтижесі. Ертеде мұндай молекулалар тек тірі ағзаларда ғана түзіледі деп есептегендіктен, оларды органикалық заттар деп атаған. Тек көміртегінің кейбір қосылыстары, мысалы, көміртегі (ІV) оксиді көмір қышқылы және оның тұздары т. б. бейорганикалық қосылыстарға жатады.
Енді осы органикалық заттардың негізін құрайтын көміртегі атомдарының өзара байланысына назар аударайық. Әрбір көміртегі атомы төрт ковалентті байланыс арқылы бір-бірімен қосылып, ұзын тізбектер түзумен қатар тармақталған қысқа тізбектер түзеді:
– [pic] С – С – С – С – С – – С – С – С – С – С –
[pic] – С –
[pic] – С –
Кей жағдайда көміртегі атомдары өзара сақина тәрізденіп қосылады да тұйықталған қосылыстар түзеді.
[pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic]
[pic] [pic] [pic] C C
= [pic] [pic] С С =
[pic] C C
Осы көміртегі тізбектері мен сақиналар органикалық қосылыстардың қаңқасын құрайды. Көміртегі әртүрлі және тұрақты қосылыстар түзіп, тірі ағзада болатын молекулалардың сан алуандығын қамтамасыз ететін бірден-бір элемент.
Көмірсулардың құрылымы.
Көмірсулар құрамына көміртегі, сутегі және оттегі атомдары кіреді. Жасушалар құрамында күрделі органикалық қосылыстар 1% мөлшерінде болады. Көмірсулардың қарапайымы – моносахаридтер. Моносахаридке жүзім қанты – глюкоза, жеміс шырынында және балда көп мөлшерде кездесетін фруктоза, нуклин қышқылдары мен АТФ-ның құрамына кіретін рибоза мен дезоксирибоза т. б. жатады. Моносахаридтер – суда жақсы еритін жағымды, тәтті дәмі бар түссіз заттар.
Моносахаридтердің екі молекуласының байланысуынан дисахарид түзіледі. Оның мысалы ретінде қызылша қанты – сахарозаның глюкоза мен фруктозаның қосылысы екенін көруге болады.
Бірнеше моносахарид молекулаларынан полисахарид (грекше “поли” – көп) түзіледі. Ендеше, полисахаридтер полимер қатарына жатады. Олардың мономерлері моносахаридтер. Бұлар суда ерімейтін, дәмсіз органикалық қосылыстар. Ең кең таралған полтсахаридтерге крахмал, гликоген түрінде бауыр және бұлшықет жасушаларына 5% мөлшерде қорға жиналады. Ал ағзаға энергия қоры – глюкоза қажет болса, олар қайтадан мономерлерге, яғни глюкозаға ыдырайды.
Өсімдік жасушаларында крахмал мен жасунық кездеседі. Крахмал гликоген сияқты көп мөлшерде картоп түйінінің т. б. өсімдік жасушаларында қорға жиналады, оның мөлшері 70%-ке дейін болады. Өсімдіктерге беріктік, тірек қасиет беретін талшықтар (ағаш сүрегі), т. б. жасунықтан тұрады. Жасунықтың құрамында глюкозаның 150–200 молекуласы болады.
Көмірсуларының биологиялық рөлі.
1. Көмірсулар жасушаның барлық тіршілік әрекетінде қозғалысқа, секрецияға, биосинтезге бөлінуге, т. б. жұмсалатын энергияның көзі болып табылады. Жасушаларда үздіксіз жүретін тотығу реакцияларының нәтижесінде көмірсулар қарапайым заттарға дейін толық (СО2 және Н2О) ыдырайды. Көмірсулардың бір грамм молекуласы ыдырағанда 17,6 кДж энергия босап шығады.
2. Көмірсулар құрылыс материалының қызметін атқарады. Барлық өсімдік жасушаларының қабырғалары жасунықтан тұрады.
Липидтердің құрылымы.
Құрамындағы элементтердің арақатынасына және құрамына байланысты липидтер алуан түрлі болып келеді. Барлық липидтерге тән жалпы қасиет – олардың полярлы еместігі. Сондықтан да липидтер полярлы емес сұйықтарда, мысалы, бензинде, эфирде, хлороформда жақсы ериді, ал суда мүлде ерімейді. Липидтердің ішіндегі ең көп тарағаны және белгілісі – майлар. Майлар өзара эфирлік байланыспен қосылатын глицирин мен май қышқылынан тұрады. Олардың қатарына бәрімізге белгілі жануар және өсімдік майлары, маргарин және т. б. жатады. Майлардың бір-бірінен айырмашылығы олардың құрамына кіретін май қышқылдарының табиғи сипатында. Май қышқылдары қаныққан және қанықпаған болып екіге бөлінеді. Жануар майларының құрамында қаныққан қышқылдар көп. Жасушаларда майдың мөлшері құрғақ зат массасының 5-10%-ті шамасында болады. Алайда, құрамының 90%-ке жуығы майдан тұратын жасушалар да бар. Мысалы, жануарлардың тері астындағы май қабаты, кеуде бездері, түйенің өркеші осындай жасушалардан тұрады. Май сүттің құрамында да болады.
Липидтерге сонымен қатар май тәрізді заттар: холестерин, лецитин, майда еритін А, Д дәрумендері (витаминдер), кейбір гармондар жатады.
Лепидтердің биологиялық ролі:
Лепидтердің суда ерімейтін қасиеті, олардың құрылыс материалдары қызметін атқаруына мүмкіндік береді.
Лепидтер энергия көзі. Ма й жасушада көміртегі оксиді мен суға дейін ыдырайды, оның әр грамы молекуласынан 38,9 кг/Дж энергия бөлінеді.
Май, су көзі. 1 кг май тотыққанда (ыдырағанда) одан 1,1 кг-да су түзіледі. Қыста ұзақ ұйқыға кететін, сол сияқты сусыз шөлді жерлерде тіршілік ететін жануарлар ағзасындағы тотыға отырып ыдыраған майдың суын пайдаланады.
Лепидтер қорғаныштық қызмет атқарады. Май жылуды нашар өткізетіндіктен, тері астында қалың май қабатын түзіп, дене температурасын тұрақты сақтауға мүмкіндік береді. Мысалы, киттің тері астындағы май қабатының қалыңдығы 1 метрге дейін жетеді, бұл оның поляр теңіздеріндегі суық суда тіршілік етуіне мүмкіндік береді.
Лепидтер – қорға жиналған заттар ролін атқарады. Жануарлар мен өсімдіктер әртүрлі мөлшерлерде жиналған май қорын тіршілік барысында біртіндеп жұмсайтын.
Биологиялық молекулалардың пайда болуы. Тірі ағзаларда әртүрлі кіші органикалық молекулалар пайда болады. Оларды мономерлер (“моно” бір) деп атайды. Мономерлер қосылып, ірі молекулалар – полимерлерді (“поли” көп) немесе макромолекуланы (“макро” үлкен) құрайды. Ондай органикалық қосылыстар: жүн, каучук, жібек және мақта адамға бұрыннан белгілі.
ХХ ғасырдан бастап химиктер жасанды монимер – пластмассаны ала бастады. Ағза өсімдік текті және жануар текті азық-түліктің құрамынан энергиясы мол полимерлер қабылдайды. Олар әртүрлі ферменттердің әсерінен мономерлерге дейін ыдырайды. Ол мономерлерден сол ағзаға тән полимер молекулалары синтезделеді.
Барлық тірі ағзалар органикалық қосылыстар төрт түрінен тұрады. Олар көмірсулар, лепидтер және ақуыз бен нуклин қышқылдары.
5
