Зат алмасу
Метаболизм — тірі организмдердің маңызды қасиеті. Организмде болатын зат алмасу реакцияларының жиынтығы метаболизм деп аталады. Метаболизм ассимиляция реакцияларынан (пластикалық метаболизм, анаболизм) және диссимиляция реакцияларынан (энергия алмасуы, катаболизм) тұрады. Ассимиляция — бұл жасушада жүретін биосинтетикалық реакциялар жиынтығы, диссимиляция — энергияның бөлінуімен жүретін жоғары молекулалық заттардың ыдырау және тотығу реакцияларының жиынтығы. Бұл реакциялар топтары өзара байланысты: биосинтез реакциялары энергия алмасу мүмкін емес, ол энергия алмасу реакцияларында бөлінеді, диссимиляция реакциялары пластикалық метаболизм реакцияларында түзілген ферменттерсіз жүрмейді.
Зат алмасу типі бойынша организмдер екі топқа бөлінеді: автотрофтар және гетеротрофтар. Автотрофтар — органикалық заттарды бейорганикалық заттардан синтездеуге қабілетті организмдер және бұл синтез үшін күн энергиясын немесе бейорганикалық заттардың тотығуы кезінде бөлінетін энергияны қолданады. Гетеротрофтар — бұл басқа ағзалар синтездеген органикалық заттарды өмір бойы қолданатын организмдер. Көміртегі көзі ретінде автотрофтар бейорганикалық заттарды (СО2), ал гетеротрофтар экзогенді органикалық заттарды пайдаланады. Энергия көзі: автотрофтарда — күн сәулесінің энергиясы (фотоавтотрофтар) немесе бейорганикалық қосылыстардың (хемоавтотрофтар) тотығуы кезінде бөлінетін энергия, гетеротрофтарда — органикалық заттардың тотығу энергиясы (хемохетеротрофтар).
Тірі организмдердің көпшілігі не фотоавтотрофтар (өсімдіктер) немесе хемогетеротрофтар (саңырауқұлақтар, жануарлар). Егер организмдер жағдайларға байланысты өзін автоматты немесе гетеротроф ретінде ұстаса, онда олар миксотрофтар (эвглена жасыл) деп аталады.
Ақуыз биосинтезі
Ақуыз биосинтезі — анаболизмнің маңызды процесі. Жасушалар мен организмдердің барлық белгілері, қасиеттері мен қызметтері ақыр соңында белоктармен анықталады. Ақуыздар ұзаққа созылмайды, олардың өмір сүру мерзімі шектеулі. Әр жасушада мыңдаған түрлі ақуыз молекулалары үнемі синтезделеді. ХХ ғасырдың 50-ші жылдарының басында Ф. Крик молекулалық биологияның орталық догмасын тұжырымдады: ДНҚ → РНҚ → ақуыз. Осы догмаға сәйкес жасушаның белгілі бір белоктарды синтездеу қабілеті тұқым қуалаушылықта бекітіледі, ақуыз молекуласындағы аминқышқылдарының тізбегі туралы ақпарат ДНҚ нуклеотидтер тізбегі түрінде кодталады. Белгілі бір ақуыздың алғашқы құрылымы туралы ақпарат беретін ДНҚ бөлігі ген деп аталады. Гендер амин қышқылдарының тізбегі туралы ақпаратты полипептидтік тізбекте сақтап қана қоймай, сонымен бірге РНҚ-ның кейбір түрлерін кодтайды: рибосоманың құрамына кіретін рРНҚ және амин қышқылдарының тасымалдануына жауап беретін тРНҚ. Ақуыз биосинтезі процесінде екі негізгі кезең бөлінеді: транскрипция — РНҚ ДНҚ (ген) матрицасында синтезделуі, және полипептидтік тізбектің синтезі — трансляциясы.
Ақуыз биосинтезі процесін бірнеше кезеңге бөлуге болады:
1. Аминқышқылдарының активациясы немесе немесе танылуы немесе Рекогниция.
2. Бастама немесе Инициация.
3. Ұзарту немесе Элонгация.
4. Тоқтату немесе Терминация.
Генетикалық код және оның қасиеттері
Генетикалық код — аминқышқылдарының тізбегі туралы ақпаратты полипептидке ДНҚ немесе РНҚ нуклеотидтер тізбегі арқылы жазатын жүйе. Бұл жазу жүйесі қазіргі уақытта шифры шешілген деп саналады.
Генетикалық кодтың қасиеттері:
- триплеттілік: әрбір аминқышқылы үш нуклеотидтің (триплет, кодон) тіркесімімен кодталады;
- бірмәнділік (спецификация): триплет тек бір аминқышқылына сәйкес келеді;
- деградация (резервтілік): аминқышқылдарын бірнеше (алтыға дейін) кодондармен кодтауға болады;
- әмбебаптық: аминқышқылдарын кодтау жүйесі Жердегі барлық организмдер үшін бірдей;
- қабаттаспайды: нуклеотидтер тізбегінің оқылу рамкасы 3 нуклеотидтен тұрады, бірдей нуклеотид екі триплетте болуы мүмкін емес;
- 64 кодты үштіктердің 61-і кодтаушы, аминқышқылдарды кодтайтын, ал 3-і мағынасыз (РНҚ-да — UAA, UGA, UAG), аминқышқылдарды кодтамайды. Оларды трансляция кезінде полипептидтер синтезін блоктайтындықтан оларды терминатор кодондары деп атайды. Сонымен қатар, инициатор кодон бар (РНҚ-да — AUG), одан аударма басталады.
Эукариоттардағы транскрипция
Транскрипция — ДНҚ шаблонында РНҚ синтезі. Оны РНҚ-полимераза ферменті жүзеге асырады.
РНҚ-полимераза шаблон ДНҚ тізбегінің 3′-ұшында орналасқан промоторға ғана қосыла алады және осы шаблон ДНҚ тізбегінің 3′-ден 5′-ұшына дейін жылжи алады. РНҚ синтезі екі ДНҚ тізбегінің бірінде комплементарлық және антипараллелизм принциптеріне сәйкес жүреді. Транскрипция үшін құрылыс материалы және энергия көзі рибонуклеозидтрифосфаттар болып табылады.
Трансляция
Трансляция — полипептидтік тізбектің шаблонында синтезделуі.
Аударманы қамтамасыз ететін органоидтар — рибосомалар. Эукариоттарда рибосомалар кейбір органеллаларда — митохондриялар мен пластидтерде (70S рибосома), цитоплазмада бос (80S рибосома) және эндоплазмалық тордың мембраналарында (80S рибосома) кездеседі. Сонымен, ақуыз молекулаларының синтезі цитоплазмада, өрескел эндоплазмалық торда, митохондриялар мен пластидтерде жүруі мүмкін. Цитоплазмада белоктар жасушаның өз қажеттіліктері үшін синтезделеді; Эндоплазмалық торда синтезделген ақуыздар оның арналары арқылы Гольджи кешеніне жеткізіліп, жасушадан шығарылады. Рибосомада кіші және үлкен суббірліктер оқшауланған. Рибосоманың кіші суббірлігі генетикалық декодтау функцияларына жауап береді; үлкен — биохимиялық, ферментативті.
Прокариоттар мен эукариоттарда полинуклеотид пен полипептидтік тізбектерді құрастырудың «механизмдері» бір-бірінен ерекшеленбейді.
Қолданылған әдебиеттер : Жалпы білім беретін мектептің 11-сыныбына арналған оқулық (жаратылыстану-матем. бағыты) / Ковшарь, Анатолий Федорович, Соловьева, Алина Робертовна, Қайым, Қабілрашид; [орыс тіл. ауд., сөздік құраст. Қ. Қайым]– 2-ші бас., өңд., толықт. . — Алматы : Атамұра, 2011.
Биология : Төменгі сатыдағы өсімдіктер биологиясы, системасы, экологиясы : (Оқулық) Жатқанбаев, Ж. Ж. — Алматы : Үші Қиян, 2009.