MADDƏLƏR MÜBADİLƏSİ VƏ ENERJİ

Maddələr mübadiləsi və enerji. Tənəffüs əmsalı

Maddələr mübadiləsi canlıları cansızlardan ayıran əsas əlamətdir. Maddələr mübadiləsi dəqiq nizamlanmış biokimyəvi və fizioloji bir prosesdir. Bu prosesdə qanın və digər maddələrin orqanizmə daxil olması, onların orqanizm tərəfindən mənimsənilməsi, hüceyrə daxilində digər məhsullara çevrilməsi və əmələ gələn lazımsız məhsulların orqanizmdən xaric olunması ardıcıllığı ilə baş verir. Bu çevrilmələr xarakterik biokimyəvi reaksiyalarla (hidroliz, hidrogenləşmə, aminləşmə, fosforlaşma və s.) icra olunur. Bu reaksiyalar mərkəzi sinir sisteminin nəzarəti və hormonların iştirakı ilə fermentlər tərəfindən sürətləndirilir. Maddələr mübadiləsi bütün hüceyrə quruluşunun boy və inkişafını və enerji təminatı ilə təmin edir. Maddələr mübadiləsinin dayanması orqanizmin həyat fəaliyyətinin zəifləməsinə və nəhayət məhvinə səbəb olur. Maddələr mübadiləsi bir-biri ilə əlaqəli və müxtəlif istiqamətə yönələn iki prosesin vəhdətindən ibarətdir. Birinci-dissimlyasiya (və ya metabalizm) maddələrin parçalanma prosesidir. İkincisi assimilyasiya (və ya katabolizm) maddələrin əmələ gəlmə prosesidir.

Bu proseslərdə əmələ gələn maddələr metobolitlər adlanır. Bu bölgü şərtidir, orqanizmdə bunlar eyni zamanda yaranır biri-digərini tamamlayır, bir sözlə vəhdət təşkil edir. Anabolizm (assimlyasiya)-prosesində sadə molekullardan mürəkkəb tərkibli maddələrin sintez olunması baş verir. Anabo-lizim prosesində NT-i, zülallar və digər makromolekullar əmələ gəlir. Anabolizm reksiyaları ATF və NADN enerjisindən iatifadə sayəsində mümkün olur. Katabolizm (dissimliyasiya)-prosesi orqanizmin hüceyrələrində mürəkkəb maddələrin daha sadə aşağı molekul tərkibli məhsullara (CO2, H2O,NH3 və s) çevrilməsi və onların orqanizmdən xaric olunmasıdır.

Anabolizm və katabolizm prosesləri bir-birindən asılı olmayaraq müxtəlif istiqamətlərdə baş verir. Ancaq buna baxmayayaraq bu proseslər bir-birilə vəhdət təşkil edir. Katabolizm prosesləri anabolizm prosesləri üçün metabolitlərə enerji hazırlayır. Anabolizm prosesləri isə ehtiyat enerji yığır və mürəkkəb maddələr hazırlayır.

Bütün canlılar üçün yer kürəsində ilk enerji mənbəyi Günəşdir. Fotosintez prosesi Günəş enerjisi (hν) nəticəsində bitkilərin yaşıl hissələrində üzvi maddələrin əmələ gəlməsini təmin edir. Bitkilər avtotrof orqanizmlərdir.

6nCO2+ 6nH2 O= nC6 H12O6+ 6nO2

Bu prosesdə qeyri üzvi maddələrdən üzvi maddələr sintez olunur. İnsanlar və heyvanlar isə enerji mənbəyi kimi yalnız qida vasitəsilə qəbul olunan üzvi maddələrdən istifadə edir, belə orqanizimlər heterotrof orqanizmlər adlanır.

 

Tənəffüs əmsalı. Heyvan orqanizmində qida maddələri tədricən oksidləşərək, mübadilənin son məhsulları olan karbon qazına, suya və digər kiçikmolekullu kimyəvi birləşmələrə çevrilir; bu prosesi üzvi maddələrin zəif sürətlə yanmasına bənzətmək olar. Qida maddələri orqanizmin daxilində karbon qazına və suya qədər oksidləşdikdə, onların orqanizmdən xaricdə yanması zamanı ayrılan istiliyin miqdarına bərabər enerji əmələ gəlir. Buna görə də, orqanizmin sərf etdiyi oksigenlə ondan xaric olan karbon qazının həcminə əsaslanaraq, bədəndə əmələ gələn enerjinin miqdarı haqqında mühakimə yürütmək mümkündür. Bədəndən xaric olunan karbon qazının həcminin sərf edilən oksigenin həcminə nisbəri tənəffüs əmsalı adlanır.

Maddələr mübadiləsinin öyrənilmə üsulları: Qəbul edilən qida maddələrinin ilk çevrilmələrindən başlayaraq, mübadilənin son məhsullarının əmələ gəldiyi mərhələyə qədər uğradıqları bütün kimyəvi dəyişikliklərə a r a l ı q m ü b a d i l ə deyilir. Mədə-bağırsaq traktında gedən həzm və sorulma prosesləri, sümüklərdə mineral maddələrin əmələ gəlməsi, bəzi toxumaların ara maddələrinin və mayelərinin yaranması müstəsna olmaqla, aralıq mübadilənin yerdə qalan bütün prosesləri hüceyrələrin daxilində baş verir.

Balans üsulu ilə müxtəlif elementlərin və maddələrin (azot, kalsium, fosfor, su və s.) qəbul edilən və kənar olunan miqdarı təyin edilməklə, orqanizmin onlara olan təlabatı müəyyənləşdirilir. Yoxlanan maddənin (məsələn, azotun) qəbul edilmiş miqdarı ifraz olunandan çoxdursa müsbət balans adlanır. Bu zaman həmin maddə bədəndə toplanır. Belə hal ən çox cavanlarda nəzərə çarpır. Maddənin qəbul olunmuş miqdarı ifrazından az olarsa, o mənfi balans adlanır. Həmin vəziyyət müxtəlif xəstəliklərdə yaranır. Qəbul olunan maddənin miqdarı ilə ifraz olunankı eynidirsə ona müvazinət balansı deyilir.

Balans üsulu insan və heyvanların müxtəlif maddələr olan təlabatının miqdarca təyininə imkan verir. Bu üsulla keyfiyyət təlabatını müəyyən etmək olmur. Nişanlanmış atomlar üsulundan istifadə etməklə orqanizmə daxil olan maddənin tərkibində (aminturşusunda, yağ turşusunda, hormonda, vitamində, duzlarda və s.) atomlardan biri (məsələn, karbon, kükürd, fosfor, azot, və s.) nişanlanır-yəni mədəyə radioktiv izotopu olan element daxil olur. Radioktiv elementə görə orqanizmdə, ayrı-ayrı orqan, toxumalarda yoxlanan maddənin vəziyyəti izlənir. Bu üsul aralıq mübadilənin ətraflı öyrənilməsinə imkan verir.

Angiostomiya üsulunda müxtəlif orqanların aralarına, arteriya və vena damarlarına fistula qoyularaq istənilən vaxtda qan, öd və başqa nümunələr götürülür, kimyəvi təhlil aparılır. İ. P. Pavlov, J. S. London tərəfindən təklif edilmiş bu üsul müxtəlif maddələrin (məsələn, karbohidratların, zülalların və s.) ayrı-ayrı orqanlarda mübadiləsini-yəni çevrilmələrini öyrənməyə imkan verir. Təcrid edilmiş orqanlar üsulu Klod Bernar tərəfindən təklif edilmişdir. Bu üsulla mübadilə proseslərini öyrənmək üçün ayrı-ayrı orqanlar bədəndən orqanizmdən təcrid edilmiş və mübadilə prosesləri həm müəyyən orqan çıxarılmış orqanizmdə, həm də çıxarılan orqanın özündə öyrənilir. Bu yollarla aparılan tədqiqatlar biri digərini tamamlayır.

Qanda qlükozanın miqdarının sabit saxlanılmasında, sidik cövhərinin əmələ gəlməsində qaraciyərin rolu İ. P. Pavlov, M. V. Nenski və Q. Embden tərəfindən bu üsulla müəyyən edilmişdir. Elektron mikroskopiyası üsullardan, sürətli sentrifuqalardan, polyaroqrafiya, xromatoqrafiya, elektroforez və s. ilə birlikdə hüceyrədə (mitoxondriyalarda, ribosomlarda, nüvədə və s.) maddələr mabadələsinin öyrənilməsində geniş istifadə olunur. Biopsiya və ya orqanostomiya üsulunda ayrı-ayrı orqanlardan kəsiklər götürülərək, onlarda maddələrin kimyəvi təhlili aparılır və ona əsasən də maddələr mübadiləsi öyrənilir. Bu məqsədlə O. Varburq aparatından və s. cihazlardan istifadə olunur. Hidrokimyəvi üsulda müayinələr histoloji kəsiklərdə aparılır.

Maddələr mübadiləsini öyrənmək üçün fraksiyalarından və homogenatlardan da istifadə edilir. Bu üsul mübadilə proseslərinin lokalizasiyasının (yerləşməsini) müəyyənləşdirməyə imkan verir. Zülalların ribosomlarda sintez olunması və s. bu üsulla öyrənilmişdir. Bütün bu üsullar maddələr mübadiləsini ətraflı öyrənməyə və onu istənilən istiqamətdə dəyişdirməyə, heyvanların məhsuldarlığını artırmaq, onların keyfiyyətini yaxşılaşdırmaq, xəstəliklərinin qarşısını almaq yollarını müəyyən etməyə imkan verir.

Maddələr mübadiləsinin tipi, intensivliyi bir sıra amillərdən: heyvanın növündən, yaşından, qidasından, ilin fəslindən, temperaturdan, təzyiqdən və s-dən asılıdır. (Q. E. Vladimirov, P. P. Radıkov, V. V. Kovalski, H. İ. Səfərov, Q. B. Xəlilov və b.). Mübadilə prosesinin gedişində sinir sisteminin və daxili sekresiya vəzlərinin nizamlayıcı rolu da mühüm əhəmiyyətə malikdir. (İ. P. Pavlov, K. M. Bıkov, A. İ. Qarayev, H. İ. Səfərov, Q. B. Xəlilov və b.). Bütün bu məsələləri ətraflı öyrənməklə, maddələr mübadiləsini heyvandarlığın inkişafına şərait yaradacaq istiqamətə yönəltmək olar.

 Həzmin biokimyası. Həzm kanalında maddələrin sorulması: İnsan və heyvanların qəbul etdiyi qida və onda olan müxtəlif maddələr (zülallar, yağlar, karbohidratlar, duzlar və s.) öz tərkib hissələrinə həzm orqanlarında (ağız boşluğu, mədə, bağırsaqlar) parçalanır. Həzm orqanlarında qida müxtəlif şirələrin (tüpürcək, mədə şirəsi, bağırsaq şirəsi, öd və s.) və onlardakı maddələrin (xüsusən fermentlərin), öd turşularının və s. təsiri ilə fiziki və kimyəvi dəyişikliyə uğrayır.

Həzm prosesində zülallar son məhsul olaraq aminturşularına, karbohidratlar monosaxaridlərə, yağlar və yağabənzər maddələr qliserinə, yüksəkmolekullu yağ turşularına, fosfat turşusuna, azotlu birləşmələrə (xolinə, kolaminə, serinə və s.), nuklein turşuları purin və purimidin nukleotidlərinə, duzlar isə ionlara ayrılır. Bu bəsit birləşmələr həzm orqanlarından sorularaq qana keçir və qanda bədənin bütün orqan və toxumalarına aparılır.

Qida maddələri həzm prosesində öz tərkib hissələrinə parçalandıqdan sonra həzm orqanlarından, xüsusən nazik bağırsaqdan sorularaq, qana keçir. Maddələrin 70 – 80 %-i nazik bağırsaqdan qana sorulur. Nazik bağırsağın selik təbəqəsindəki çoxlu xovlar (1 sm2 2000 – 2500) onun səthini 20 – 25 dəfə artırır və bununla da qana sorulmanı asanlaşdırır. Karbohidratlar monosaxaridlər (qlükoza, qalaktoza, fruktoza və s.) şəklində qana sorulur.

Disaxaridlər çox olduqda müəyyən hissəsi parçalanmadan da sorula bilir. Monosaxaridlər növündən, quruluşundan və s.-dən asılı olaraq, eyni dərəcədə sorulmur. Qana ən yaxşı sorulan qalaktoza və qlükozadır. Arabinozanın sorulması zəifdir. Bunlar (qlükoza, qalaktoza və feuktoza) bağırsağın divarında fosforlaşaraq, bir-birinə çevrilə bilir. Bu da onların sorulmasını asanlaşdırır. Beləliklə, fosfatlar monosaxaridlərin sorulmasını sürətləndirir. Yağlar qliserin və yağ turşuları şəklində qana sorulur. Onlar az miqdarda yaxşı emulsiyalaşdıqda parçalanmadan da qana sorula bilir.

Ərimə temperaturu yüksək olan yağların emulsiyalaşması və sorulması çətin olur. Ona görə də bitki yağları hidroliz olunmadan 98%, tristearinlər isə 15% sorulur. Qliserin suda yaxşı həll olunduğundan asan, yağ turşuları isə pis həll olunduğundan çətin sorulur. Öd turşuları bunlarla müxtəlif nisbətdə (1:4; 2:7; 3:8; 4:9 və s.) mürəkkəb komplekslər əmələ gətirərək, həll olan şəklə keçirir və sorulmanı sürətləndirir. Bu komplekslər (xolein turşuları) sorulduqdan sonra parçalanır. Yağ turşuları bağırsağın epiteli toxumasında qalaraq orqanizmdə yağların sintezi üçün istifadə olunur. Öd turşuları isə qanla qaraciyərə gedib, ödə keçir və yenidən bağırsağa qayıdır, yağ turşularının sorulmasında təkrar iştirak edir. Yağ turşularının sorulması fosfat turşusu ilə də stimullaşdırılır.

Bağırsağın selik təbəqəsində yağ turşuları qliserinlə birləşərək yağlara da çevrilir. Sonra əsasən limfa sisteminə və qismən (təxminən 20 – 30%) kapilyar qan damarlarına keçir. Zülallar aminturşuları şəklində qana sorulur. Yemlə zülal çox qəbul edildikdə az hissəsi parçalanmadan da sorula bilir. Bağırsağın selik təbəqəsində aminturşularından müəyyən dərəcədə polipeptidlərin sintezi üçün də istifadə edilir. Su bütün həzm orqanlarında, xüsusi ilə bağırsaqdan şorulur. Sutka ərzində qaramalın bağırsağından 100 l-ə, donuzda isə 25 l-ə qədər su sorula bilər. Bu da bağırsaq möhtəviyyatının osmos təzyiqindən, orada duzların qatılığından və s.-dən asılıdır. Duzlardan xörək duzu və kalium-xlorid asan, suda zəif həllolan duzlar (natrium sulfat, maqnezium sulfat) isə ləng qana sorulur.

Fosfat və karbonat turşularının kalsium və maqnezium duzlarının sorulması daha da zəif olur. Dəmir, yod və s. elementlərin duzları isə mürəkkəb üzvi birləşmələr (tiroksin, askorbinat və s.) şəklində asan sorulur.

 Bioloji oksidləşmə, mexanizmi: Hələ XVIII əsrin ikinci yarısında M. V. Lomonosov və A. L. Lavuazye sübut etmişlər ki, yanma yanan maddənin havanın oksigeni ilə birləşməsidir. Üzvi maddə yandıqda karbon qazı və su əmələ gəlməklə, sərbəst istilik enerjisi də ayrılır. İnsanların və heyvanların tənəffüsü də bunun eynidir. Orqanizmə daxil olmuş havanın oksigeni hüceyrələrdəki maddələri karbon qazı və suya qədər oksidləşdirir, enerji ayrılır. Son iki əsr ərzində bioloji oksidləşmənin bir çox cəhətləri: fermentlərin iştirakı, mərkəzi sinir sisteminin, hormonların, vitaminlərin rolu, enerjinin çevrilmələri və s. öyrənilmişdir. Bioloji oksidləşmə bütün toxumalarda getdiyindən toxuma tənəffüsü və ya oksidləşməsi də adlanır.

Oksidləşməklə fosforlaşma: Tənəffüs prosesinin əsasını təşkil edən oksidləşməklə fosforlaşma hüceyrələrin mitoxondriyalarında gedir. Hüceyrələrdə mitoxondriyaların sayı 50-dən 5 minə qədər olur. Onlar xarici və daxili membranlara malikdir. Sonuncular daraqvarı şaxələnir. Boşluqları isə bərk maddəmatrikslə dolmuşdur. Mitoxondriyaların 65 – 70%-ni zülallar, 25 – 30%-ni lipidlər və 0,5%-ni RNT təşkil edir. Zülalların yarıya qədəri daxili membrandakı tənəffüs fermentləri və s.-dən ibarətdir. Matriksin də 50%-i zülaldır. Tənəffüs prosesinin gedişində fosforlu birləşmələr mühüm rol oynayır. Toxumalarda maddələrin oksidləşməsi (aerob fazada da) qeyri-üzvi fosfatların iştirakı ilə gedir. Bu səbəbdən oksidləşmə zamanı qeyri-üzvi fosfatların miqdarı azalır. Odur ki, bu iki proses (oksidləşmə və fosforlaşma) qarşılıqlı əlaqədar olduğundan oksidləşməklə fosforlaşma adlanır. Bu məsələ ilk dəfə V. A. Engelhardt, Kalkar, V. A. Belitser, E. T. Sıbakova (1930 – 41-ci illərdə), S Oçoa tərəfindən müəyyənləşdirilmiş, sonralar isə A. Lenincer, P.Mitçel, V. Skulaçev, Kennedi, Lumis, Lipman və başqaları tərəfindən də öyrənilmişdir.

 

 

Yazar: Əsadzadə Mahizər

 

 

Həmçinin bax: https://kafkazh.com/qaraciyer-nedir/

 

Həmçinin bax: https://turaz.org/susanin-en-son-goruntuleri-video/