1-Ma’ruza: Hujayra va genomlar

Peter Dennis Mitchell hisoblanib,u 1961 yilda nafas olish va fotosintetik fosfrilanish mexanizmni tushuntiruvchi xemiosmotik nazariyani taklif etdi. An'anaga ko'ra, bu fan hujayra nafas olishi, fotofosforlanish, membranani energiya bilan ta'minlash va unga bog’liq transport, shuningdek organizmlarning boshqa energiya olish usullarini o’rganadi. Hujayra bioenergetikasi-bu hujayra ichida hamda hujayra va uning atrof-muhit o'rtasidagi energiya almashinuvi jarayonlarining majmuidir. Zamonaviy tassavurlarga ko'ra, tirik organizmlarda almashtiriladigan energiyani uchta shakl mavjud: ATF tarzidagi suvda eriydigan sitozolva proton (_{ }) va natriy (_{ }) elektrokimyoviy potentsiallarining farqi ko'rinishidagi ikkita membrana shakllari.NAD, NADP, FAD kabi qaytaruvchi ekvivalentlar va turli xil ferredoksinlar kabi redoks-oqsillarularning funktsiyalari cheklanganligi sababli ko'pchilik olimlar tomonidan alohida energiya shakli sifatida qabul qilinmaydi. Har uch energiyaning shakli o'zaro o'zgarishi mumkinva ko'pincha uch shakl bitta organizmda mavjud, eukaryotlarda bo'lgani kabi bitta organizmda mavjud bo’lishi mumkin. Birgalikda, energiyaning bu uch shakli organizmda sodir bo'layotgan barcha umumiy ishga sarflanadi: kimyoviy, elektr, osmotik, mexanik va issiqlik ishlab chiqarish. Empirik kuzatuvlar asosida hujayraning ushbu uchta energiya shaklini ishlatishini quyidagi uchta tamoyil shakllantirilgan. Bioenergetikaning birinchi qonuni.Tirik hujayra foydali ish bajarganda tashqi manbalar energiyasini bevosita qayta ishlashdan qochadi.Dastlab hujayra bu energiyani o’zlashtiriladigan ATF, (_{ }) va (_{ }) shaklga aylantiradi hamda uni turli xil energiya sarflaydigan jarayonlarga sarflaydi. Bioenergetikaning ikkinchi qonuni.Tirik hujayrada kamida ikkita almashinadigan energiya shakllari mavjud ATF, (_{ }) va (_{ }). Bioenergetikaning uchinchi qonuni.Hujayra iloji bo'lsa,tashqi energiya manbalar hisobiga almashtiriladigan energiyaning uchta shaklidan kamida bittasi hisobiga o'zining barcha energiya ehtiyojlarini qondira olishi mumkin. Hujayra o'z ichiga juda ko'p miqdordagi kimyoviy elementalarni o’zichiga olgan.Hujayrada davriy sistemaning 86 elementi doimo mavjud bo’lib, ulardan 25 tasi inson tanasining normal hayotiy rivojlanishi hamda 16-18 mutloq juda zarurdir. Organogenlar–kislorod, uglerod, vodorod va azot elementlari barcha organik birikmalarni tashkil etadigan kimyoviy elementlar bo’lib, hujayra massasining 98% tashkil etadi. Makroelementlar – kalsiy, fosfor, kaliy, oltingugurt, xlor, natriy va magniy elementlari miqdori hujayrada 0.1 va 0.001% gacha bo’ladi. Mikroelementlar–tirik mavjudotlar tana vaznining 0.001% dan 0.000001% gacha tashkil etib, vanadiy, germaniy, yod (tiroksinning bir qismi, qalqonsimon gormon), kobalt(vitamin B₁₂), marganets, nikel, ruteniy, selen, ftor (tish emali), mis, xrom, rux, molibden (atmosfera azotini bog'lashda ishtirok etadi), bor (o'simliklarda o'simtalarning o'sishi jarayonlariga ta'sir qiladi). Ultramikroelementlar–tirik mavjudotlarning organizmlarida 0.000001% dan kamni tashkil qilib, oltin, kumush, simob, selen, mishyak, platina va seziy, berilliy, radium va uran kiradi.Ultramikroelementlarning funktsiyalari hali ham noaniq. Suv organik va noorganik moddalar uchun universal erituvchidir; uhujayraning barcha biokimyoviy reaktsiyalari uchun suv rezurvuar bo'lib xizmat qiladi.Issiqlikni tartibga solish suv ishtirokida sodir bo'ladi.Suvning o’rtacha miqdori hayvonlarda organizm massasining 60% iga teng. Ammo ba’zi organlarda 90, boshqalarida 10-20% ga teng.Tanadagi quruq moddalarning asosiy komponentlari oqsil,lipid(yog’ va yog’simon moddalar),uglevodlar,nuklein kislotalar va mineral tuzlardir. Metabolizm deganda tirik organizm hujayralarida doimiy ravishda sodir bo'ladigan modda va energiya almashinuvi tushuniladi.Ba'zi birlari o'z vazifalarini bajarib, keraksiz bo'lib qoladilar, boshqalarida esa shoshilinch ehtiyoj mavjud bo’ladi.Turli metabolizm jarayonlarda yuqori molekulyar birikmalar fermentlar ishtirokida oddiy moddalardan sintez qilinadi, o'z navbatida murakkab molekulalar sodda bo'lganlarga parchalanadi.Biologik sintez reaktsiyalari anabolik reaksiyalar (yunoncha anabol ko'tarilishi) va ularning hujayradagi yig’indisi anabolizm, yoki plastik metabolizm deb ataladi (yunoncha plastos shakllangan, yaratilgan). Hujayrada juda ko'p miqdordagi sintez jarayonlari sodir bo'ladi: endoplazmatik to’rdagi lipidlar, ribosomalardagi oqsillar, eukaryotlarning Golji apparatidagi va prokaryotlar sitoplazmasidagi polisaxaridlar, o'simlik plastidlaridagi uglevodlar. Sintezlangan makromolekulalarning tuzilishi turlarga va individual xususiyatlarga ega.Hujayraga xos bo'lgan moddalar to'plami genotipni tashkil etadigan DNK nukleotidlarining ketma-ketligiga mos keladi.Sintez reaktsiyalarini ta'minlash uchun hujayra moddalarning parchalanishi natijasida olingan energiyani jiddiy sarfini talab qiladi.Murakkab molekulalarni oddiylariga parchalanish reaktsiyalarining yig’indisiga katabolizm (yunoncha katabole parchalash) yoki energiya almashinuvi deyiladi.Bunday reaktsiyalarga misollar lipidlar, polisaxaridlar,oqsillar va nuklein kislotalarning, shuningdek, mitoxondriyalardagi oddiy uglevodlar va yog 'kislotalarni parchalanishi kiradi.Katabolizm jarayonlari natijasida energiya ajralib chiqadi.Uning katta qismi ATF ning yuqori energiyali kimyoviy birikmalari ko'rinishida saqlanadi.ATF zahiralari organizmga turli xil hayotiy jarayonlarni tez va samarali ta'minlashga imkon beradi.Oqsil molekulalari organizmda bir necha soatdan bir necha kungacha ishlaydi. Ushbu davrda ularda buzilishlar to'planib, oqsillar o'z vazifalarini bajarish uchun yaroqsiz holga keladi.Ular bo'linadi va yangi sintezlanganlar bilan almashtiriladi.Hujayra tuzilmalarining o'zi ham doimiy yangilanishni talab qiladi.Plastik va energiya almashinuvi bir-biri bilan chambarchas bog'liq.Parchalanish jarayonlari sintez jarayonlarini energiya bilan ta'minlaydi,shuningdek sintez uchun zarur bo'lgan qurilish moddalari bilan ta'minlaydi.To'g'ri metabolizm biologik tizimlarning kimyoviy tarkibini, ularning ichki muhitini barqarorligini ta'minlaydi.Organizmlarning ichki parametrlarini o'zgarishsiz ushlab turish qobiliyati gomeostaz deb ataladi.Metabolizm jarayonlari hujayraning irsiy axborotiga ega bo'lgan hujayraning genetik dasturiga muvofiq sodir bo'ladi.