БИЛИМ БУЛАГЫ

Строение и химический состав клетки

К летканын түзүлүшү жана химиялык курамы Клетканы 1663 ж. Р Гук англия окуумуштусу ачкан, анын атын да ал берген. Бирок клетканын изилдөөсү 19 кылымда башталган. 19 кылымдын 30-чу жылдарында Шлейден менен Шванн бардык өсүмдүктөрдүн жана жаныбарлардын клеткалык түзүлүшүн аныкташкан. Өсүмдүктөрдүн жана жаныбарлардын денеси бир клеткадан (бир клеткалуу организмдер) же көп клеткалардан (көп клеткалалуу организмдер) түзүлүшү мүмкүн.

Клетка бардык жашоонун функцияларына (ассимилиляция, диссимиляция, өсүү, көбөйшүү, тукум куучулук, дүүлүккүчтүк ж.б.) ээ болот. Бардык жандууларга окшош адамдын организми клеткалардан турат. Организм клеткалык түзүлүшкө ээ болгондуктан анын өсүшү, көбөйшү, бузулган органдар менен ткандардын калыбына келтирүү ж.б.функциялары болушу мүмкүн. Жандуу организмдердин структуралык жана функционалдык бирдиги – бул клетка. Клеткалардын формасы жана өлчөмдөрү боюнча айырмаланышы функциялар менен байланышат.

Клетка ар түрдүү органикалык эмес (суу, минералдык туздар) жана органикалык заттардан (углеводдор, майлар, белоктор, нуклеин кислоталарынан) турат.

Суу - клетканын негизги компоненти, клетканын физикалык касиеттерин – көлөмүн, серпилгичтикти- белгилейт. Суу заттарды химиялык реакцияларда катышкан заттарды эритет, тамак-аш заттарды ташыйт, иштелип чыккан жана зыяндуу заттарды клеткадан бөлүп чыгарат. Сууда эриген гидрофилдүү (грек тилинде «гидрос» - суу, «филео» — сүйүү) заттар – спирттер, аминдер, углеводдор, белоктор, туздар болот. Сууда эрибеген гидрофобтуу (грек тилинде «гидрос» – суу, «фобос» – корку) – майлар, клетчатка дагы болот.

Минералдык туздар осмостук басымдуулуктунун туруктуу көрсөткүчтөрүн, анын нерв импульстарынын өтүшүн камсыздайт, ал электр зарядына ээ болот. Жашоо тиричиликтин процесстерине өтө манилүү туздардын курамына кирген катиондор составында болот: К+, Na+, Ca2+, Mg2+, жана аниондор: HPO42-, H2PO4-, Cl-, HCO3-. Сөөк ткандын бышыктыгын жана катуулугун кальцийдин фосфаты, моллюскалардын раковинасын – кальций карбонаты камсыз кылат.

Клетканын органикалык заттары - белоктор, липиддер, углеводдор, нуклеин кислоталар, АТФ, витаминдер, гормондор болуп эсептелет. Белоктор - бул мономерлерден (бирдиги) - аминокислоталардан турган биополимерлер. Аминокислоталар аминотоптон, карбоксил топтон жана радикалдан турат. Белоктун курамына негизги 20 аминокислоталар кирет. Аминокислоталар бир-бири менен пептиддик байланыш аркылуу биригет. Ал 20дан ашык аминокислоталардан турган чынжыр белок же полипептид деп аталат. Белок төрт негизги структураны пайда кылат: биринчилик, экинчилик, үчүнчүлүк, төртүнчүлүк.

Клеткада белоктор бир нече функцияларды аткарат: куруучу, каталитикалык (ферментативдик), энергиялык (белоктун 1 г ажырашылышынын энергиялык баалулугу – 17,6 кдж), сигналдык (рецептордук), кыскарылышынын (кыймылдаткыч), транспорттук, коргоо, жөӊгө салуу, белендөө.

Углеводдор көмүртектен, суутектен жана кычкылтектен турат. Татаал углеводдор мономерлерден – моноуглеводдон (глюкоза, рибоза, дезоксирибоза) турган полимер. Углеводдорго крахмал, жаныбарлардын крахмалы – гликоген кирет. Углеводдордун көпчүлүгү сууда ээрийит. Клеткада углеводдор курулуш, энергиялык (углеводдордун 1 г ажырашылышынын энергиялык баалулугу – 17,6 кдж), белендөө жана таяныч функцияларын аткарат. Углеводдор татаал липиддердин жана белоктордук курамына кириши мүмүн.

Липиддер бул сууда эрибеген, бензин, эфир жана ацетондо эриген органикалык заттар. Липиддерге эӊ кенири таралгандарга майлар, лецитин, холестерин, А жана Д витаминдер, гормондор кирет. Клеткада липиддер курулуш, энергиялык (липиддердин 1 г ажырашылышынын энергиялык баалулугу – 38,9кдж), белендөө, коргоо, жөнгө салуунун (стероид гормондор) функцияларын аткарат.

Нуклеин кислоталары – клетканын ядросунда пайда болот, ошондуктан нуклеин деп аталган ( латын тилинде «нуклеус»-ядро). Бул мономерлерден - нуклеотиддерден турган биополимер. Нуклеотид азоттук негизден, углеводдон жана фосфор кислотасынын калдыктарынан турат. Нуклеин кислоталарынын эки түрү бар: рибонуклеин кислотасы (РНК) жана дезоксирибонуклеин кислотасы (ДНК).

ДНК нуклеотиддердин төрт тибинен турат: аденин (А), тимин ( Т), гуанин (Г) жана цитозинден (Ц). 1953 ж. Ф.Крик жана Д.Уотсон ДНКнын структурасын аныкташкан. ДНКнын молекуласы – бул эки чынжырлуу спираль. ДНК клетканын белоктордун курамын жана тукум кууган белгилердин жана дагы касиеттерин ата-энесинен тукумдарына өтүЪсЪн аныктайт. РНК нуклеотиддердин төрт тибинен турат: аденин (А), урацил (А), гуанин (Г) жана цитозинден (Ц). РНК үч түргө бөлүнөт: маалыматтык (мРНК), транспорттук (тРНК), рибосомалык (рРНК). РНКнын функциялары бул клетканын белоктору менен мүнөздөлөт.

АТФ (аденозинүчфосфат) – клеткадыгы энергиянын универсалдык биологиялык аккумулятору. АТФ митохондрияларда, ядродо, хоропластарда, цитоплазмада болот. АТФтын жардамы менен клеткада заттын синтези, эӊ жөнөкөйлөрдүн кирпикчелеринин жана шапалакчаларынын жылышын пайда кылат.

• 

  Химические элементы клетки. Вода
  

• 

  Свойства воды
  

• 

  Органические вещества в составе клетки
  

Углеводдордун функциялары

• энергиялык
• коргоо
• курулуш
• нуклеин кислоталардын курмына кирет
• ж.б.

Липиддердин функциялары

• энергиялык
• коргоо
• жылылуктуу иретке салуу
• жөӊгө салуу (гормондор)
• эндогендик суунун булагы
• мембрананы пайда кылат
• ж.б.

• 
• 
  
  
  

• 
• 

• 
• 

• 
• 

Клеткалык теория

Бул теориянын 1838-1839 жж. М. Шлейден, Л. Окендин иштерине таянып Т. Шванн немец окумуштуу сунуштап кийинки добоорлорду аныктады:

1. бардык өсүмдүктөрдүн жана жаныбарлардын организимдери клеткалардан турат

2. ар бир клетка өзүнчө иштейт, бирок баары менен чогуу

3. клеткалардын баары ансыз материялардын структурасыз заттан пайда болот.

Андан кийин Р. Вирхов ( 1858 ) дагы бир добону коштоду:

4. клеткалардын бардыгы клеткалардан бөлүнүшүнөн пайда болот.

Заманбап клеткалык теория

1. клеткалык уйумдашуу илгерки замандарда пайда болгон жана узун эволюциянын жолун прокариоттордон эукариотторго чейин, клеткасыз организмдерден бир жана көп клеткалуу организмдерге өтүшү

2. жаӊы клеткалар болгон клеткалырдын бөлүнүшүнөн пайда болот

3. клетка бул жандуу организмдердин мембрана менен капталган цитоплазмадан жана ядродон турган микроскоптуу системасы

4. клеткада

• метаболизм – зат алмашуу
• кайрылган физиологиялык процесс – дем алуу, заттардын өтүшү жана бөлүп чыгаруу, дүүлүлүгү, кыймылы
• кайрылбаган процесстер – өсүү жана өнүгүүнү пайда кылат.

5. клетка өзгөчө организм болушу мүмкүн. Баардыгы биригип көп клеткалуу организмдердин клеткаларынан турат. Көп клеткалуу организмдердин өсүшү жана өнүгүшү – бул бир же бир нече клеткалардын иш аракеттинин жыйынтыгы.

Клетканын органоиддери

Бардык жандуу организимдер клеткалардын негизги структура менен байланыштуу эки топко бөлүнөт: прокариотторго жана эукариотторго. Прокариоттор – клеткалык ядросу жана мембраналык органеллалар болбогон клеткалардан турган жандуу орагнизмдер. Эукариоттор – ядросу жана мембраналуу органеллалар болгон клеткалуу жандуу организмдер.

• Прокариоттор
  Ядросу жана мембраналык органеллалары болбойт
  • Бактериялар
  • археялар
  • Көк - жашыл балырлар
• Эукариоттор
  Ядросу жана мембраналык органеллалар болот
  • Өсүмдүктөр
  • Жаныбарлар
  • Адам
  • Козу карындар
  • Жөнөкөйлөр

Клетканын органоиддери – турукту клеткалык структуралар, клетканын жашоо тиричилигинде өзгөчө функцияларды- генетикалык информациянын сактоо жана өткөрүү, заттардын өткөрүү, заттардын жана энергиянын синтези жана зат алмашуу, бөлүүнү, кыймыл .б. - камсыз кылган клеткалык органдар.

Эукариоттордун клеткасы эки системалар менен – цитоплазма жана ядро менен.

Цитоплазма ар түрдүү бир нече топко бөлүнгөн органеллардан турат: эки мембраналуу (митохондриялар, пластидалар), бир мембраналуу (эндоплазмалык торчо, Гльджи апппараты, плазмалемма, тонопластар, сферосомалар, лизосомалар) жана мембранасыз стуктуралар (хромосомалар, ядроочо, ядролуу ширеси). Андан тышкары клеткада ар түрлүү болот.

Жаныбарлардын жана өсүмдүктөрдүн клеткаларынын түзүүлүшүндөгү айырмасы

Сырткы айырмаларына карбастан жаныбарлардын жана өсүмдүктөрдүн ортосунда көп окшоштугу болот.

Жаныбарлардын жана өсүмдүктөрдүн окшоштугун элементардуу химиялык деӊгээлинде көрсө болот. Жандуу организмдердин курамында заманбап химиялык анализдин ыкмалары менен периодикалык таблицасында 90 жакын элементтер табылган. Бардык клеткаларында белоктордун, майлардын, углеводдордун, нуклеин кислоталарынын, витаминдердин ж.б. болгонуу молекулалык деӊгээлинде окшоштугун көрсөтөт.

Окшоштугу жана айырмасы клеткалык түзүлүшү менен да байланыштуу. Эволюция процессинде жандуу организмдердин ар түрдүү дүйнөлөрдүн өкүүлдөрүнүн клеткалардын жашоо шарттары айырмаланып турган үчүн көп өзгөчөлүктөр пайда болду. Жаныбарлардын жана өсүмдүктөрдүн клеткалардын түзүлүшүн жана тиричиликтин шарттарын салыштыралык.

Бул эки дүйнөнүн клеткалардын ортосундагы алардын тамактанышынын жолу негизги айырмасын пайда кылат. Хлоропластарды камтыган өсүмдүктөрдүн клеткалары автотрофтуу болот, б.а. фотосинтез процессте күндүн энергиясынын эсебинен жашоо тиричиликке керектүү органикалык заттарды өзүүлөр синтездейт. Жаныбарлардын клеткалары – гетеротрофтуу, б.а. өзүнүн органилык заттардын синтезине көмүртектин булагы аларга тамак- аш менен кирген органикалык заттар болот. Жаныбарларга энергиянын булагы ошол эле азык заттар, мисалы, углеводдор, болот.

• Өсүмдүктөр
  1. Клеткалардын целлюлозалык чел кабыгы (стенкасы) жана пластидалар, клеткалык ширеси менен толтурулган ири вакуолдор
  2. Өсүмдүктөр автотрофтуу, фотосинтезге жөндөмдүү (органикалык эмес органикалык заттарды пайда кылат)
  3. Өсүмдүктөр кыймылдабайт (росянка, мимозалардан башкалары, аларга организмдин айрым бөлүктөрү кыймылдашы жөндөмдүү)
  4. Өсүмдүктөр өмүр бою өсүүшөт.
  5. Өсүмдүктөрдө жаныбарлардыкындай органдар жана органдардын системалар болбойт.
• Жаныбарлар
  1.Клеткасында каттуу кабыкчасы, пластидалар болбойт, вакуолдор майда
  2. Жаныбарлар – гетеротрофтуу, даяр органикалык заттар менен тамактанышат (баары эмес, жашыл эвглена күндүн жарыгында фотосинтезге жөндөмдүү)
  3. Жаныбарлар өзгөчө органдар менен кыймылдайт: шапалактар, кирпиктер, буттар менен (Кээ бирлери ордунан ылбай жашашат – бирок бул экинчилик окуя)
  4. Жаныбарларда өсүүшү өөрчүүнүн белгилүү стадияларында болот.
  5. Эволюцияда ар түрдүү органдар жана органдардын системалары пайда болгон: кыймылынын, тамак –аш сиӊирүүнүн, бөлүп чыгаруунун, дем алуунун, кан айлануусунун, нерв система жана сезүү органдары.

Өсүмдүктөр жана жаныбарлардын ортосунда даана чекти койгонго болбойт. Эгерде жогорку татаал түзүүлүштөгү жаныбарлар жана өсүмдүктөр көп белгилери боюнча кескин түрдө айырмаланса, анда алардын төмөнкү формаларда өзгөчө бир клеткалуу жаныбарларда жана өсүмдүктөрдө бир нече окшоштуктун белгилери болот. Бул жаныбарлардын жана өсүмдүктөрдүн жалпылык келип чыгышын далилдейт

Заттардын жана энергиянын алмашуусу

Жер үстүндө абдан көп жандуу организмдер жашайт. Аларды изилдөөсүндө ыӊгайлуу болушу үчүн бардык организмдерди ар түрдүү белгилери боюнча бөлүшөт. Тамактанышы боюнча бардык жандуулар эки чоӊ топко бөлүнөт – автотрофтор жана гетеротрофтор. Андан тышкары миксотрофтордун тобу бөлүнүп чыгат – бул тамактанышынын этинин типтерине ыӊгайланышкан.

Автотрофтор –органикалык эмес заттардан органикалык заттарды өз алдынча синтезге жөндөмдүүлөр. Бул группага бактериялардын кээ бир түрлөрү жана өсүмдүктөрдүн дүйнөсүнүнө кирген дээрлик организмдери кирет. Автотрофтор жашоо тиричилигинде татаал органикалык бирикмелердин (негизинен, бул углеводдор жана белоктор) синтезинин реакцияларында пайдаланган ар түрдүү сырттан түшкөн (көмүр кычкыл газы, азот, күкүрттүү суутек, темир ж.б.) органикалык эмес заттарды пайдаланат.

Жандуу организмдер энергиянын эки түрүн пайдаланганга жөндөмдүү – күндүк (Күндүн нурлануунун энергиясын) жана химиялык (тамак – ашта болгон химиялык бирикмелердин байланыштарынын энергиясын). Жандуу организмерди фототорфторго (фотосинтез эсебинен жашаган өсүмдүк организмдери) жана хемотрофторго (органикалык эмес органикалык бирикмелерди синтездеген организмдери) белгилери аркылуу бөлүнөт.

Тамактанышынын жолдору

Организмдин жашоо тиричилигинин жалпысы, ошондой эле айрым клетканын негизги шарттынын – айлана чөйрө менен зат алмашуусу. Зат алмашуу (метаболизм) – жандуу орагнизмдердин негизги касиети. Клеткалык деңгээлинде метаболизм эки процесстен турат: ассимиляция (анаболизм) жана диссимиляциядан (катаболизм). Бул процесстери клеткадан бир убакытта өтөт.

Заттардын кээ бирлери клеткалары менен сиңирилет, башкалары бөлүнүп чыгарылат. Жашоонун негизин клеткасынын ичиндеги зат жана энергиянын алмашуусун пайда кылат. Химиялык ажыроодо бөлүнүп чыккан энергия клеткалардын жашоо тиричилигин камтышында пайдаланылат. Биосинтездин процессинде клеткага кирген жөнөкөй заттар татаал органикалык бирикмелерге андан иштелип чыгарылат. Иштелген продуктулары – көмүр кычкыл газын, суу жана башка бирикмелерди – кан клеткалардан сырткы чөйрөгө чыгарган бөйрөктөргө, өпкөлөргө жана териге алып барат. Мындай зат алмашуусунун жыйынтыгында клетканын курамы жаңырат: бир заттар аларда пайда ылат, башкалары жоголот.

Клеткалар өзгөчө белоктордон, нуклеин кислоталарынан жана башка бирикмелерден түзүлөт. Бул бөлөк азык заттардын бирикмелерин синтездөө процессинин ассимиляциясы деп аталат (пластикалык зат алмашуу). Биосинтездин бардык реакциялары энергияны пайдаланышы менен коштолот. Органикалык заттардын ажыроосунда пайда болгон аденозинүчфосфор кислотасы (АТФ) клеткасынын жашоо тиричигинин энергиясынын булагы болуп эсептелет. Органикалык заттардын ажырашылышы диссимиляция деп аталат (энергия алмашуусу).

Клеткада биологиялык синтездин процесстери үзгүлтүсүз жүрөт. Ферменттердин жардамы менен жөнөкөй заттардан татаалдары пайда болот: аминокислоталардан белоктор синтезделенет, моносахариддерден – углеводдор, азоттук негиздерден жана канттардан нуклеотиддер, алардан нуклеин кислоталары. Биосинтездин реакцияларынын жыйындысы пластикалык алмашуусу деп аталат. Синтезге карама-каршы процесс диссимиляция, же энергиянын алмашуусу. Татаал заттардын ажырашылышында биологиялык синтезге керектүү энергия бөлүнүп чыгрылат. Бул процессте бири бири менен өз ара байланыштуу жана организмдин ички чөйрөсүнүн турууктулугун- гомеостазды сактайт.

Пластикалык алмашуусу: фотосинтез зат алмашуусунун автотрофтуу тиби сыяктуу

Пластикалык зат алмашуусу (анаболизм, ассимиляция) – бул биологиялык синтездин реакцияларынын жыйындысы. Метаболизмдин бардык процесстери тукум куугуштун аппараты менен башкарылат. Фотосинтез – бул күндүн жарыгынын энергиясынын таасири астында органикалык эмес органикалык заттардын химиялык өзгөрүшүнө кээ бир бактериялары, микроорганизмдери жана өсүмдүктөрдүн жашыл бөлүктөрү менен ишке ашырылат.

Фотосинтездин процессинде атмосферадан сиңирилген углеводдон кычкылтек бөлүнүп чыгат.1770 жылы Джозеф Пристли биринчи болуп фотосинтездин процессин ачкан. Бул термин өзүнүн атын байыркы грек тилиндеги эки сөздөрдөн «жарык» жана «биригиши»нен чыккан. Ар түрдүү организмдердин фотосинтези ар түрдүү жолдор менен өтөт жана өзүнүн өзгөчөлөктөрү болот. Так эле ушундай жогорку өсүмдөктөр хлорофилл – пигменти, бактериялар – бактериохлорофиллди пайдаланат. Мында өсүмдөктөр кычкылтек бөлүп чыгат, ал андан кийин атмосферага өтөт.

Фотосинтез – хлорофилл жана хлопластарды камтыган өсүмдөктөрдүн жана кээ бир бактериялардын клеткаларында болгон зат алмашуусунун өзгөчө тиби. Фотосинтез – күндүн жарыгынын энергиясын пайдалануу менен хлоропластарда көмүр кычкыл газдан жана суудан органикалык заттардын пайда болушунун процесси. Фотосинтездин суммардык теңдемеси:

Хлорофилл – абдан активдүү органикалык зат, жашыл пигмент, анын фотосинтездеги ролу: көмүр кычкыл газдан жана суудан - органикалык эмес энергиянын жарды заттарынан энергияга бай органикалык заттарды пайда кылышында күндүн жарыгынын энергиясын сиңириши. Клетканын органоиддери – анын аянтын көбөйткөн көп өсүндүүлөр менен ички мембраналуу хлоропластары. Күндүн жарыктык энергиясынын сиңишине жана өзгөртүүсүнө керектүү фотосинтездин реакцияларын пайда кылган хлорофиллдин жана ферменттеринин молекулалары гана анын мембранасына киргизилген.

Фотосинтездин 2 стадиясын бөлүп чыгарат:

Жарык фазасы – жогорку энергиялык продуктулар пайда болот: клеткадагы энергиянын булагы болгон АТФ жана калыбына келтүүрүчү НАДФН. Кошумча продукт сыяктуу кычкылтек бөлүнүп чыгарылат. Жалпысынан фотосинтездин жарыктык стадиясынын ролунан тыянак чыгарсак – жарык стадиясында АТФтин молекуласы жана НАДФН₂ молекулалар - протондордорду ташуучулар синтезделенет. Хлоропластардын граналары пайда болот.

Караңгы фазасы – АТФ жана НАДФН катышы менен СО₂ глюкозага (С₆ Н ₁₂ О₆ ) чейин калыбына келтирет. Бул процесстин пайда болушунда күндүн жарыгы кереги жок болсо да, ал аны иретке салуусуна катышат. Ал хлоропластардын стромасында өтөт.

Хемосинтез – бул күкүрттүү суутекти, суутек, аммиак ж.б. сыяктуу бирикмелердин кычкылдануу химиялык реакциялардын жыйынтыгында пайда болгон энергиясын органикалык эмес органикалык заттарды пайда кылуунун процесси. Ошондо пайда болгон энергия аденозинүчфосфаттык кислотасынын (АТФ) формасында сакталат. Аны хлорофиллсиз бактериялары пайда кылат. Бул энергиянын пайда кылуунун жолу – бул күндүн жарыгы демек күндүн жарыктын энергиясы жетишисиздик болгон жерлерге ыңгайланышы. Мисалы, хемосинтездин пайда болушу көлмөлөрдүн түбүндө байкалат. Хемосинтез 1887 ж Виноградский С.Н. ачкан.

Хемосинтездин мисалы катаруу күкүрттүү суутектин кычкылдануусун карап чыгалык. Күкүрттүү суутекти камтыган көлмөлөрдө түзсүз күкүрттүү бактериялар жашайт. Көмүртек диоксидден органикалык бирикмелердин синтезине керектүү энергиясын (E) күкүрттүү суутектин кычкылдануусунун жыйынтыгында алышат:

Бул процесстин натыйжасында бөлүнүп чыккан эркин күкүрт бактерияларынын клеткаларында топтолот. Эгерде күкүрттүү суутек жетпей баратса, түзсүз күкүрттүү бактериялар аларда камтылган эркин күкүрттү андан аркы күкүрттүү кислотага чейин кычкылданууга алып барат:

Пайда болгон энергия (Е) ошондой эле көмүртек диоксидден органикалык бирикмелердин синтезинде пайдаланат. Жалпысынан күкүрттүү суутектин күкүрттүү кислотага чейин кычкылдануусунун энергиялык эффекти күкүрттүү суутектин ар бир молүна 666 кДж (34 г) барабар.

Суутектик бактериялар – хемосинтездөөчү организмдерден эң көп сандагы жана ар түрдүү группасы, реакцияны пайда кылышат:

6H₂ + 2O₂ + CO₂ = (CH₂ O) + 5H₂ O,

, ал жерде (CH₂ O) – пайда болгон органикалык заттын шарттуу белгиси. Башка автотрофтуу микроорганизмдерге караганда аларга өсүшүнүн жогорку ылдамдыгы мүнөздүү жана алар зор биомассаны бериши мүмкүн. Бул бактериялар органикалык заттарды камтыган чөйрөдөн өсүүгө жөндөмдүү, б.а. миксотрофтуу болушат же факультативтүү хемотрофтуу бактериялар. Суутектин бактерияларга карбоксидо бактериялар жакын болот, алар СОну төмөнкү реакция боюнча кычкылдандырат:

25CO + 12O₂ + H₂ O + 24CO₂ + (CH₂O).

Нитритбактериялар аммиакты нитритке (1 стадиясы) андан кийин нитритти нитратке (2 стадиясы) кычкылдандырат. Анаэробдуу шартарда хемосинтез кээ бир суутекти жана күкүрттүү кычкылдандырылган денитрификацияланган бактерияларда, бирок алар органикалык заттардын биосинтезине муктаж болот.

Энергиянын алмашуусу

Энергиялык алмашуусу – бошотулган энергиянын эсебинен АТФтин молекуласынын синтезинин, клеткадагы органикалык заттардын кычкылдануу реакцияларынын жыйындысы. Энергиялык алмашуусунун мааниси – жашоо тиричиликке керектүү энергия менен клетканы камсыздануу.

Энергиялык алмашуусунун этаптары

1) Даярдоо – лизосомаларда полисахариддердин моносахариддерге, майларды глицеринге жана май кислоталарына, белокторду аминокислоталарга, нуклеин кислоталарды нуклеотиддерге чейин ажырашылышы. Ошондо бошонгон энергиясынын кээ бир санын жылуулук түрүндө чачылышы

2) Кычкылтексиз (анаэробтуу гликолиз) же ачытуу – кычкылтексиз заттардын жөнөкөйлөргө чейин кычкылдануусу, бошонгон энергиянын эсебинен АТФтин эки молекулаларынын синтези. Ферменттердин катышы менен митохондриялардын сырткы мембранасындагы процесстин пайда болушу, процесс аз эффективдүү.

3) Кычкылтектүү – жөнөкөй органикалык заттардын көмүр кычкыл газга жана сууга чейин абанын кычкылтек менен кычкылдануусу, анда АТФтин 36 молекуласы пайда болот:

4) Митоходриялардын кристаларында жайланышкан ферменттердин жардамы менен заттардын кычкылдануусу. Өсүмдүктөрдүн, жаныбарлардын, адамдын жана козу карындардын клеткаларындагы энергиялык алмашуусунун окшоштугу – алардын бири бирине жакындыгынын далили.

Митоходриялар – клетканын «кубаттын станциялары», цитоплазмадан сырткы жана ички - эки мембраналар менен чектелген. Ички мембранасында ферменттер жайланышкан кристалардын - бүгүштөрүн пайда кылуу менен аянтынын көбөйүшү. Алар кычкылдануу реакцияларын жана АТФ молекулаларынын синтезин тездетет. Митоходриялардын мааниси өтө зор – кадыресе бардык дүйнөлөрдүн организмдеринин клеткаларынын көп санынын себеби.

Матрицалүү синтездер

Генетикалык код

1. Гендер, генетикалык код жана анын касиеттери

Жер үстүндө 6 млрддан ашык адам жашайт. Эгерде 25-30 млн бир жумурткалуу жуп эгиздерди эсепке албасак, адамдар генетиканын негизи боюнча ар түрдүү болушат. Бул ар бирөөнүн уникалдуулугун билдирет, кайталанбас тукум кууштугу өзгөчөлүккө, кыялдын касиетине, жөндөмдүүлүгүнө, темпераментке жана башка сапатка ээ болот. Ошондой адамдардын айырмалары эмне менен аныкталат? Албетте алардын генотиптеги айырмалары менен, б.а. белгилүү организмдин гендердик жыйындысы менен. Ар бир адамда ал уникалдуу, ошондой эле айрым жаныбардын жана өсүмдүктүн генотиби уникалдуу. Белоктун биринчилик структурасы жөнүндө маалыматты генде – ДНК молекуласынын бөлүгүндө нуклеотиддик ырааттулуктун түрүндө коддолгон.

Ген – бул организмдин тукум кууштук маалыматтын бирдиги. ДНКнын ар бир молекуласы көп гендерди камтыйт. Организмдин бардык гендеринин жыйындысы анын генотибин уюштурат. Генетикалык коддун жардамы менен тукум куучулук маалыматтын коддолушу өтөт. 1868 ж. америкалык окуумуштулар Р.Холи, Х.Коранс, М.Ниренберг генетикалык коддун расшифровкасын аныкташкан.

Генетикалык коддун касиеттери

• Генетикалык код бардык организмдер үчүн универсалдуу жана конкреттүү организмдердин гендерди пайда кылган нуклеотиддердин жана коддолгон белоктордун кезектешүүсү менен айырмаланат.

• Код триплетүү. Башынан ал ар түрдүү ырааттулугу менен комбинацияланган ДНКнын үч нуклеотиддерден (триплеттен) турат. Мисалы, ААТ, ГЦА, АЦГ, ТГЦ ж.б.

• Код өзгөчөлөнгөн. Нуклеотиддердин ар бир триплети полипептиддик чынжырга киргизилген болгон белгилүү бир аминокислотаны аныктайт. Мисалы, ЦГТ триплет аланин деген аминокислотаны коддойт, ААГ триплет – фенилаланин аминокислотасын.

• Код тубаса. 20 аминокислоталар бар, топтко үчтөн болгондо төрт нуклеотиддердин айкалышынын – 64 болот. Демек, 20 аминокислоталарды коддогонго төрт нуклеотид жетиштүү болот. Ошол үчүн бир аминокислота бир нече триплет менен коддолошу мүмкүн. Триплеттердин бөлүгү аминокислоталарды коддобойт, белоктун биосинтезин токтотот же ырбаттатат. Алар стоп – кодондор же нонсенс – кодондор деп аталат: УАА, УАГ, УГА.

• Код кайчыланбайт. Маалыматтык РНКага ДНКадагы маалыматтарды нуклеотид триплеттер менен окулат. Маалыматтык РНКдагы нуклеотиддик триплеттер кодон деп аталат.

• Код бир багыттуу. Маалыматтарды окуп чыгуусу бир багытта болот.

Чынында код бул мРНКнын молекуласынын нуклеотиддик ырааттулугу, анткени ал ДНКдан маалыматтарды алат (транскрипциянын процесси) жана синтезделген белоктордун молекулаларында аминокислоталуу ыраатулугуна которот (трансляциянын процесси). Так эле мРНКнын кодондору менен генетикалык код жазылат. Ошентип генетикалык код триплеттүү, Жер үстүндө бардык организмдерге универсалдуу, тубаса (ар бир аминокислота бир нече кодон менен коддолот).

Матрицалуу синтездин реакциялары. Матрицалуу синтездин реакцияларга ДНКнын репликациясы, ДНКда мРНКнын синтези (транскрипция) жана мРНКдагы белоктун синтези (трансляция), ошондой эле РНК вирустардагы РНКнын же ДНКнын синтези.

ДНКнын репликациясы. 1953 ж. Дж. Уотсон жана Ф. Крик менен аныкталган ДНК молекуласынын структурасын сактоочу – молекуласынын жана тукум кууштуу маалыматты өткөрүү талаптарына ылайык болгон. ДНКнын молекуласы эки комплементардуу чынжырлардан турат. Бул чынжырлар ферменттердин таасири астында ажыроого жөндөмдүү начар суутек байланыштар менен биригет.

Молекула өзүнчө эки эселенишине жөндөмдүү, мында ар бир эски жарымында анын жаӊы жарымы синтезделенет. Андан тышкары ДНКнын молекуласында мРНКнын молекуласы синтезделениши мүмкүн, андан кийин ал ДНКдан алынган маалыматтарды белок синтезделген ордуна жеткирилет. Маалыматтын өтүшү жана белоктун синтези типографиядагы басма басуу, станоктун иштеши менен салыштырмалуу матрицалуу принциптери боюнча өтөт.

ДНКнын маалыматы көп жолу көбөйөт. Эгерде копияларды кылганда каталар болсо, алар бардык копияларында кайталанат. Чынында маалыматтарды көбөйткөндө кээ бир каталар ДНК менен оӊдолот. Бул каталардын оӊдолушу репарация деп аталат. Маалыматтарды өткөрүү процессинде биринчи реакциясы ДНК молекуласынын репликациясы жана ДНКнын жаӊы тизмектеринин синтези болот. Репликация – бул ферменттердин текшерүүнүн астында пайда болгон ДНК молекуласынын эки эселенишинин процесси. Суутек байланыштары ажырагандан кийин пайда болгон ДНКнын ар бир тизмегинде ДНК – полимераза ферменттин жардамы менен ДНКнын кыз чынжыры синтезделенет. Клеткалардын цитоплазмасындагы болгон эркин нуклеотиддердин синтезинин материалы болот.

Репликациянын биологиялык мааниси бул тукум кууштагы маалыматтардын энелик молекуладан кыз молекулаларына так өткөрүүсү, бул нормада сомалык клеткалардын бөлүнүүсүшүндө пайда болот.

Белоктун биосинтези

Белоктун биосинтези – пластикалык алмашуунун бир түрү, анын жүрүшүндө ДНКнын гендеринде коддолгон тукум кууштуу маалыматтар белоктун молекуласынын аминокислоталарынын ырааттулугунда ишке ашырылат. ДНКдан алынган жана мРНКнын молекуласынын коддуна айланган генетикалык маалыматтарды ишке ашыруу керек, б.а. ал конкретүү организмдин белгилеринде пайда болот. Бул белгилери белоктор менен аныкталат. Белоктун биоситези цитоплазмадагы рибосомаларда пайда болот. Так тигил жака клетканын ядросунан мРНК которулат. Эгерде ДНКнын молекуласында мРНКнын синтези транскрипция деп аталса, анда рибосомадага белоктун синтези белоктун молекуласындагы аминокислоталардын ырааттулуктун тилинен генетикалык коддун тилинен которуусу - трансляция деп аталат.

Транскрипция – бул ДНКнын молекуласынан маалыматын көчүрүү процесси, синтезделген мРНК менен коштолгон. Маалыматтык РНК из тизмектен турат жана комплементардуулуктун эрежелерине ылайык ДНКда синтезделенет. Ар бир башка биохимиялык реакциялар сыяктуу бул синтезине фермент катышат. Ал мРНК молекуласынын синтезинин башталышын жана аягын активдештирет.

Даяр мРНКнын молекуласы цитоплазмадагы полипептидүү тизмектердин синтез өткөн рибосомаларына чыгат. мРНКдагы нуклеотиддик ырааттулугуна камтыган маалыматтын полипептиддин аминокислотанын ырааттулукка которуунун процесси трансляция деп аталат. Рибосомаларга аминокислоталарды транспорттук РНК жеткирет. Бул РНК беде жалбырактын формасындай болот. Молекуланын аягында аминокислоталарды байланыштыруучу орду бар, башында – нуклеотиддердин триплетти, ал мРНКнын белгилүү триплетке – кодонго комплементардуулугу. Бул триплет антикодон деп аталат. Ал эми мРНКнын кодун аныктайт. Клеткада тРНК аминокислоталардын аныкталган санына барабар болот.

Рибосома жаӊы аминокислотага айланганда анын үч нуклеотинде аларды жаӊы антикодонго бошотуп мРНК боюнча жылат. Рибосомага жеткирилген аминокислоталар бир бирине мындайча багыттылган: бир аминокислотанын карбоксил тобунун жанында экинчи аинокислотанын аминотобу айланышат, жыйынтыгында пептиддик байланыш түзүлөт. Акырындык менен полипептиддин молекуласы пайда болот. Белоктун синтези улантыла берет ага чейин рибосомада УАА, УАГ, жана УГА - стоп – кодондордун бири пайда болот.

Андан кийин полипептид рибосомадан чыгат жана цитоплазмага багытталат. и-РНК молекуласында бир нече рибосомалар жайланышат, алар полисоманы пайда кылат. Так эле полисомаларда бир убакытта окшош полипептиддик чынжырлардын синтези өтөт. Биосинтездин ар бир этабы белгилүү фермент менен катализделенет жана АТФтын энергиясы менен камсызданат. Клеткаларында биосинтез өтө зор ылдамдылык менен өтөт. Жогорку жаныбарлардын организмдеринде бир минутада 60 миӊге жакын пептиддик байланыштары пайда болот.

Клетканын бөлүнүшү

Хромосомалардын түзүлүшү

Хромосомалар – тукум куугуштун маалыматын сактаган жана өткөргөн клетканын структуралары. Хромосомалар ДНКдан жана белоктордон турат. ДНК менен байланышкан белоктор хроматин – комплексин пайда кылат. Ядродо ДНКнын упаковкасында белоктор чоң ролду ойнойт. Хромосоманын түзүлүшү митоздун митофазасында айкын көрүнөт. Ал таякча түзүлүшүнө ээ жана центромера менен бириккен эки сиӊдилик хроматидалардан турат. Организмдин хромосомаларынын диплоид жыйындысы кариотип деп аталат. Микроскопто көрүнгөндөй: хромосомалардын туурасынан кеткен тилкелери болот, алар ар түрдүү хромосомаларда ар түрдүү кезектешет. Хромосомалардын жуптарын аныктаганда караӊгы жана ачык тилкелердин кезектеши эске алынат (АТ жана ГЦ жуптардын кезектеши).

Ар кандай түрлөрдүн хромосомалары туурасынан чийилип турат. Жакын түрлөрдө, мисалы адамдын жана шимпанзенин хромосомаларынын тилкелеринин кезеги окшош болот. Организмдердин ар бир түрүндө хромосомалардын туруктуу саны, формасы жана курамы болот. Адамдын кариотибинде 46 хромосомалар – 44 аутосомалар жана эки жыныс хромосомалары болот. Эркектер гетерогаметалуу (ХУ жыныстык хромосомалар), аялдар гомогаметалуу (ХХ жыныстык хромосомалар). У –хромосома Х – хромосомадан кээ бир аллелдердин жоктугу менен айырмаланат. Мисалы У – хромосомаларда кандын уюшунун аллели жок. Ошондуктан эреже сыяктуу, жыйынтыгында гемофилия менен эркектер гана ооруйт. Бир жуптун хромосомалары гомологиялык деп аталат. Гомологиялык хромосомалар аллельдик гендерге окшош локустарды (жайланышынын ордуларда) камтыйт.

Клеткалардын бөлүнүшүнүн биологиялык мааниси. Жаӊы клеткалар болгон клетканын бөлүнүшүнүн жыйындысында пайда болот. Эгерде бир клеткалуу организм бөлүнсө, андан эки жаӊылары пайда болот. Көп клеткалуу организм өзүнүн өөрчүсүнүн көбүрөөгү бир гана клеткадан башталат. Бир нече жолу бөлүнүүсүнөн кийин клеткалардын көп саны пайда болот, алар организмди түзөт. Клетканын бөлүнүшү орагнизмдин көбөйшүнүн жана өөрчүүсүнүн, б.а. ошону менен Жер үстүндөгү жашоонун токтоосуздугун камсыз кылат.

Энелик клетканын бөлүнүшүнүн жыйынтыгы болуп анын төрөлгөндөн баштап андан кийинки бөлүнүшүнүнө же өлүмгө чейин клетканын жашоосунун цикли клетканын жашоо (клеталык) цикли деп аталат.

Бул циклиндин учурунда ар бир клеткасы организмде өзүнүн кызматтарын ийгиликтүү аткаргандыктан ал өсөт жана өнүгөт. Андан кийин клетка белгилүү убакытта өз аракетин кылат, анын бүтүшү менен бөлүнүп кыз клеткаларды пайда кылат же өлүмгө дуушар болот.

Көбөйшүүгө жөндөмдүү клеткалардын клеткалык синтези эки стадиядан турат:

• интерфазадан (бөлүнүшүнүн ортосундагы стадиясы, интеркинез);

• бөлүнүшүнүн периоду (митоз).

Интерфаза – клетканын экиге бөлүнүшүнүн ортосундагы тиричилик циклинин фазасы. Ал зат алмашуунун, РНКнын, белоктук синтездин, клетка менен азык заттардын топтолушунун, өсүшүнүн жана көлөмдүн көбөйүшүнүн активдүү процесстери менен мүнөздөлөт

Интерфазада бөлүнүүшүнө клетканын даярдалышы – ар түрдөгү заттар синтези, бирок негизги ДНКнын эки эселиниши пайда болот. Созулгандыгы боюнча ал жашоо циклиндин чоң бөлүгүн пайда кылат. Интерфаза үч периоддон турат:

1) Предсинтетикалык - G1 (джи бир) – бөлүнүү бүткөндөн кийин ошол замат пайда болот. Клетка өсөт, ар түрдүү заттарды (энергия менен бай), нуклеотиддерди, аминокислоталарды, ферменттерди топтойт. ДНКнын синтезине даярданат. Хромосома ДНКнын бир молекуласын (1 хроматиданы) камтыйт.

2) Синтетикалык - S – материалдын эки эселениши пайда болот – ДНКнын молекуларынын репликациясы. Белоктор жана РНК күчөтүлгөн түрдө синтезделенет. Центриолдордун санынын эки эселиниши пайда болот.

3) Постсинтетикалык - G2 – митоздун астындагы период, РНКнын синтези созулат. Хромосомалар эки өзүнүн копияларын – хроматидаларды камтыйт, ар бири ДНКнын бир молекуласын (эки жипчелүү) алып барат. Клетка бөлүнүүшүгө даяр, хромосома спиралдашат.

Клетканын бөлүнүшү

Организмдин өсүшү клеткалардын бөлүнүшүнө үчүнкарата пайда болот. Бөлүнүүгө жөндөмдүүлүгү – клетканын жашоо тиричилигинин өтө манилүү касиети. Бөлүнүп клетка өзүнүн структуралык компоненттерин эки эселентет жана жыйынтыгында эки жаңы клетка пайда болот. Эң кеңири таралган клетканын бөлүнүүшүнүн жолу бул митоз – клетканын түз эмес бөлүнүүшү.

Митоз – бул эукариоттордун сомалык клеткалардын түз эмес бөлүнүшүнүн процесси. Митоз – бул баштапкы энелик клеткасына окшош эки кыз клеткалардын пайда болушунун процесси. Ал эукариоттордун клеткаларынын негизги бөлүнүшүнүн жолу болот. Алардын картайуу процессинде клеткалардын калыбына келүүсүн камтыйт. Жаныбарлардын клеткаларынын митоздук созулушу 30-60 минут, өсүмдүктөрдө – 2-3 саат болот. Митоз төрт ырааттуулук фазалардан турат:

1. Профаза – эки хроматида менен хромосомалардын пайда болуусу, ядроолуу кабыкчасынын кыйрашы.

2. Метафаза – бөлүнүүнүн ийиктеринин пайда болуусу, хромосомалардын кыскырышы, экватордогу клетканын пайда болуусу.

3. Анафаза – хроматиддердин бөлүнүшү, алардын бөлүнүшүнүн ийиктеринин булаларынын узунунан уюлдууларга таралышы

4. Телофаза - бөлүнүшүнүн ийиктердинин жок болуп кетүүсү, хромосомалардын спиралдин жандырылышы.

G2 фазадан кийин митоз пайда болот, ал өз кезегинде бир нече стадиялардан турат жана цитокинез менен бүтөт (клетканын бөлүнүүшү менен). Митоздун жыйынтыгында эки окшош диплоиддүү клеткалар пайда болот.

+ Кариокенез – бул ядросунун бөлүнүшү

+ Цитокенез – бул цитоплазманын жана клетканын өзүнүн бөлүнүшү. Клеткалык мембрана клетканын борборунун ичинде сорулат. Бөлүнүшүнүн тилкеси пайда болот аны тереңдетелиниши менен клетка эки эселленет. Митоздун жыйынтыгында так энелик ядронун генетикалык маалыматынын копиясын кылган хромосомалардын бирдей жыйындысы менен эки жаңы ядро пайда болот.

Амитоз – бул ядронун түз бөлүнүшү, анын жыйынтыгында эки ядролуу клетка пайда болот, мындай тиби булчуңдардын жана тутамдыштырыч ткандарынын клеткаларына мүнөздүү. Амитоз – кээде эле кездешет, өзгөчө картайган клеткаларда жана патологиялык абалдарда (ткандардын репарациясы), ядро интерфазалуу абалда калат, хромосомалар спиралдашпайт. Ядро курчоо жолу менен бөлүнөт. Цитоплазма бөлүнбөшү мүмкүн, анда эки ядролуу клеткалар пайда болот. Бул клетканын иштешинин толук баалуу уюштуруусуна керектүү. Эгерде ошондой клетка бөлүнсө анда жаңы клеткалар толук эмес генетикалык жыйындысын камтыйт, бул алардын өлүмүнө алып барат же патогенди пайда кылат.

Глоссарий

• Автотрофтор – өз алдынча азык заттарды пайда кылганга жөндөмдүү организмдер
• Азоттуу фиксацияланган бактериялар (түймөктөр) –буурчак өсүмдүктөрдүн тамырларында жашаган абадан азотту сиңиргенге жөндөмдүү бактериялар.
• Бактериялар – жөнөкөй түзүлүштөгү микробу көбүрөөк бир клеткалуу организмдер
• Биосфера – жашоо тиричилигинин таралышынын аймагы
• Вакуоль – азык заттын запасы жана клеткалык шире менен толтурулган өсүмдүк клетканын органоиди
• Газ алмашуу – айлана чөйрө жана организмдин ички чөйрөсүнүн ортосундагы газ алмашуу
• Гетеротрофтор – сырттан түшкөн даяр азык заттарды сиңирген организмдер.
• Дем алуу – кычкылтекти сиңирүү жана көмүр кычкыл газды бөлүп чыгаруу
• Дүүлүккүчтүк – айлана чөйрөнүн өзгөрүүлүлөрүнө организмдин реакциясы.
• Жашоо тиричиликтин чөйрөлөрү - суу, жер үстүндө - аба, топурак жана жандуу организмдер өзүлер менен пайда болгон чөйрө
• Жекече өөрчүү – зиготадан табигий өлүмгө чейинки өөрчүсү
• Кабыкча - клетканы коргогонуу бекемдигин камсыз кылган клетканын өзгөчө бөлүгү (өсүмдүктөрдө целлюлозадан турат)
• Клетка – жандуунун структуралык жана функционалдык бирдиги
• Клеткалык цикл – энелик клетканын бөлүнүү жолу менен пайда болгондон баштап өзүнүн бөлүнүшүнө же өлүмүнө чейин клетканын жашоо тиричилигинин периоду
• Көбөйүшү – особдордун (организмдердин) санынын көбөйүүсү
• Лейкопластар – түзсүз пластидалар
• Микроскоп – 300 -400 (жарыктык) эсе жана 3500 - 4000 эсе татаал көбөйтүүчү прибор
• Мителер – жандуу организмдерди азык заттар менен тамактандырган организмдери
• Органоиддер – белгилүү кассеттердин аткарган жана белгилүү орун алынган цитоплазманын өзгөчө түзүлүшү
• Өөрчүү - организмдин сапаттуу өзгөрүштөрү
• Өсүү – дененин өлчөмдөрүнүн чоңоюшу (сандык өзгөрүүлүлөр)
• Пигменттер – боёчу заттар
• Пластидалар – фотосинтез (жашыл жана кызыл) үчүн жооптуу же азык заттарды топтогон (түзсүз) өсүмдүк клеткаларынын органоиддери.
• Прокариоттор – обочолонгон ядросуз органимздер.
• Сапроторфтор – өлгөн организмдерден же жандуу организмдерден чыккан нерселерден органикалык заттарды алган организмдер
• Симбиоз – организмдердин өз ара пайдалуу биргелешип жашашы
• Тамактануу – организмге азык заттардын сиңиш
• Фотопериодизм - күндүн жарык жана караңгы убакыттын созулгандыгынын арасындагы байланыш
• Фотосинтез – күндүн жарыгынын жардамы менен өсүмдүктөрдүн жашыл бөлүктөрүндө кычкылтекти бөлүп чыгаруу менен көмүр кычкыл газдан жана суудан органикалык заттардын пайда болушу
• Хлоропластар – жашыл пластидалар.
• Хлорофилл – хлоропластардын жашыл пигменти.
• Хромопластар – кызыл жана сары пластидалар.
• Хромосомалар – организмдер жөнүндө маалыматты алып барчу ядронун өзгөчө тыгыз структуралары
• Цитология – клеткадардын түзүлүшү жана кызмат аткаруу жөнүндөгү илим
• Цитоплазма – органоиддер чөмүлгөн суюк илээшкен заттан турган клетканын өзгөчө бөлүгү
• Цитоплазмалык мембрана – заттардын өзгөчө транспорттун клеткасынын өзгөчө бөлүгү
• Экология – организмдердин ортосундагы жана айлана чөйрө менен катнашы жөнүндөгү илим
• Эукариоттор – обочолонгон ядросу бар организмдер
• Ядро - сакталышына жана организм жөнүндө маалыматты өткөрүүгө жооптуу клетканын өзгөчө бөлүгү

Библиография

• https://quizlet.com/79526323/6-flash- cards/ термины (дата обращения: 06.04.2018)
• https://infourok.ru/testi-po- obschey-biologii- 964854.html тесты (дата обращения: 06.04.2018)