Клетканың химиялық құрамы

МАзмұны:

І. Кіріспе

ІІ. Негізгі бөлім

1. Клетканың химиялық құрамы

2. Ақуыздардың химиялық және физиологиялық қасиеттері

3. Ақуыздардың клеткадағы қызметі  

4. Клетка ішіндегі реакциялар

ІІІ. Қорытынды

ІV. ПАйдаланған әдебиеттер.

К I Р I С П Е

КЛЕТКА - тірі организмнің құрыльмдық және функционалдық бірлігі. Барлық тірі организмдер клеткалардан тұрады.Тірі организмдердің клеткалық құрылымын зерттеу жұмыстары микроскоп деп аталатын оптикалық аспаптың жасалуымен байланысты жүргізіледі.ХҮІ ғасыр аяғы мен ХҮП ғасырдың басында табиғат тану ғылымдары саласында оптикалық аспапен тәжірибе жүргізу дамыды. Оптикалық аспаптар жасағандардың алғашқылары голландтық шеберлер ағайынды Ганс және Зарахиус Янсендер еді. Микроскопты алғаш рет ғылыми жұмысқа пайдаланған ағылшын ғальмы Роберт Гук сол кездегі барлық жаратылыс сияқты физика, химия, ботаниканы жақсы меңгерген білгір маман. 1665 жылы шыққан "Микрография немесе өте майда денелерді үлкейтіп көрсететін шыны арқылы зерттеу" деген еңбегінде микроскоптан көрінген ырғай, аскөк, қамыс өсімдіктері сабақтарының жұқа кесінділерін суреттеп, оған толық сипаттама берген. Ол тығын кесіндісіндегі ара ұясы іспеттес қуыстарға "клетка" деген ат берді. Кейін бұл ғылыми терминге айталды.Өсімдіктер анатомиясы туралы тұңғыш рет еңбек жазған ағылшын ғалымы Н.Грю және италияндық ғалым М.Мальпичи еді. 1881 ж. Роберт Браун клетка ядросын ашып, оның клетка тіршілігі үшін аса маңызды рөл атқаратыны туралы пікір айтты. 1839 ж. чех ғалымы Ян Пуркинье және оның шәкірттері клетка ішіндеғі сұйықтықты зерттеп, оны протоплазма деп атаған. 1934 ж. П.Ф.Горянинов "Барлық тірі дүние клеткалардан тұрады және клеткадан пайда болады" деп тұжырымдаған. 1938 ж. М.Шлейден пияз клеткасы ядросының ядрошығын ашты. Клетка туралы мәліметтерді жинап, ботаник М.Шлейден және зоолог Т.Шванн бірге клетка теориясының негізін қалады.Клетка теорияның қағидалары Шлейденнің 1838 жылғы "Өсімдіктердің дамуы туралы деректер", Шванның 1839 жылғы "Жануарлар мен өсімдіктердің құрылымы мен өсуіндегі сәйкестік туралы микроскоптық зерттеулер" деген еңбектерінде баяндалады. Осы жылдан бастап клетка теориясының негізі қалыптасты.Клетка теориясын Ф.Энгельс XIX ғ. жаратылыстану ғылымындағы жаңалықтардың бірі болда деп жоғары бағалаған. 1840 жылы орыс ғалымы Н.И.Железнов /І8І6-І877/ традеснанция өсімдігінің түгін зерттеп, ондағы ядроның бөлінуін байқаған. Біртіндеп микроскоптық техниканың жетілдірілуіне байланысты тір организмдердің клеткалық құрылымына көптеген жаңалықтар қосылды. Орыс ғалымдары И.Д. Чистяков 1874, Э.Страсбургер /1875/ клетканың кариокенез немесе митоз жолымен, 1892-1894 жылы І.И.Беляев оның редукциялық, мейоз жолымен бөлінуін, 1898 жылы С.Г. Навашин гүлді өсімдіктердің қосарынан ұрықтануын ашты.XIX ғ.аяғы мен XX ғ. басында өсімдіктер клеткасын зерттеу қарқынды дамыған кезең. Клетканың протопласт бөлімі митохондрия, гольджи аппараты, т.б. клетка органеллаларының құрылысы, химиялық құрамы және қызметі туралы мәліметтер жинақталды. XX ғасырдың 50 ж. электрондық микроскоппен кең түрде қолданылуымен байланысты клетканың бұрын белгілі құрамдас бөліктерінің субмикроскоптық құрылымы зерттеліп жаңа әсіресе құрылымдарын ашу жүзеге асырыла бастады.

Клетканың химиялық құрамы

Барлық ағзалардың клеткаларының химиялық құрамдарынның ұқсастығы олардың шығу тектерінің бір екендігін дәлелдейді. Сонымен қатар, тірі ағзаларда кездесетін барлық химиялық элементтерді тірі емес табиғаттан табуға болады. Бұл – материя бір деген пікірді растайды.  Д.И. Менделеевтің периодтық жүйесінің барлық элементтерінің 86-сы адам ағзасында тұрақты кездеседі, оның 25-і адамның жалпы тіршілігіне қажетті, 18-і абсолютті қажетті, ал 7-і пайдалы.  Клетканың тіршілігі кезінде жүретін әр түрлі реакцияларға қатысатын заттардың құрамына шамамен барлық белгілі химиялық элементтер кіреді. Барлық элементтердің ішінен клетка көлемінің 98% түзетіндері: оттегі, көміртегі, сутегі және азот (1-кесте). Қалған элементтер макроэлементтер мен микроэлементтер деп екі топқа бөлінеді. Макроэлементтерге пайыздың ондық және жүздік бөлшектермен берілген 8 элемент жатады, олардың ортақ мөлшері шамамен 1,9%. Микроэлементтердің клеткадағы үлесі өте аз болғанымен, олар тіршілік үшін өте маңызды роль атқарады. Микроэлементтерге мырыш, мыс, йод, фтор, марганец, селен және т.б. жатады .Осы аталған барлық элементтер тірі ағзалардың органикалық және бейорганикалық қосылыстарының құрамына кіреді. Органикалық және бейорганикалық қосылыстар тірі материяны құрайды. Тірі ағзалардың клеткалары негізінен органикалық заттардан түзілген. Клеткалардың құрамына бейорганикалық заттар да енеді. Органикалық заттарға қарағанда бейорганикалық заттар (судан басқасы) клетканың шамалы ғана бөлігін құрайды. Егер бейорганикалық қосылыстар өлі табиғатта кездесетін болса, органикалық қосылыстар тек қана тірі ағзаларға сипатты. Тірі және өлі табиғаттың бір-бірінен елеулі айырмашылығы, міне, осында. Бейорганикалық заттар. Клетка тіршілігінде маңызды қызмет атқаратын бейорганикалық заттардың бірі – су. Су – әмбебап еріткіш, барлық зат алмасу үрдістері тек ерітінділерде жүреді. Суда клетканың барлық биохимиялық реакциялары жүреді, судың қатысуымен клетканың жылу регуляциясы қамтамасыз етіледі. Су – фотосинтез үрдісі кезінде оттегі мен сутегінің көзі болып келеді. Суда ерігіш заттарды (тұздар, негіздер, қышқылдар, ақуыздар, көмірсулар, спирттер және т.б.) гидрофильді заттар, ал суда ерімейтін заттар (майлар және май тәрізділер) гидрофобты заттар деп аталады. Кейбір органикалық заттардың бір ұшы гидрофильді, бір ұшы гидрофобты болып келеді. Мұндай заттарды амфипатикалық заттар деп атайды. Амфипатикалық заттарға биологиялық мембраналарды түзуге қатысатын фосфолипидтер жатады. Басқа бейорганикалық заттар (тұздар, қышқылдар, негіздер, оң және теріс зарядты иондар) клетканың 1,0-1,5%-ын құрайды. Ағзаларда тұздар ерітінділеріндегі аниондар мен катиондар түрінде және органикалық заттардың құрамында кездеседі. Клетканың қалыпты тіршілік етуіне K+, Na+, Ca2+ катиондары және HPO42-, H2 PO4-, HCO3-, Cl- аниондарының маңызы зор. Органикалық заттар. Клетканың құрамындағы органикалық заттарға ақуыздар, көмірсулар, майлар, нуклеин қышқылдары (ДНҚ және РНҚ) және аденозинтрифосфат (АТФ) кіреді.Ақуыздар – тірі жасушаның негізгі құрамдық бірлігі. Клетканың құрғақ массасының 50-80% ақуыз болып келеді. Ақуыздардың химиялық құрамы әр түрлі, дегенмен олар бір принциптен құрылған.  Ақуыз – полимер, оның молекуласы көптеген аминқышқылдарының молекулаларынан, яғни мономерлерден тұрады. Ақуыздардың құрамына кіретін барлығы 20 аминқышқылдары белгілі. Олардың әрқайсысында бір-бірінен ерекшелендіретін карбоксил тобы (COOH), амин тобы (NH2) және радикал болады. Ақуыз молекуласында аминқышқылдары өзара берік пептидті байланыспен (- CO – NH -) байланысқан. Пептидті байланыста бір аминқышқылының карбоксил тобының көміртегі келесі аминқышқылының амин тобының азотымен байланыс түзеді де, су молекуласы бөлінеді. Екі немесе бірнеше аминқышқылдарының қалдықтарынан тұратын байланыс полипептидті деп аталады. Полипептидті тізбектегі аминқышқылдарының кезектесіп орналасуы ақуыз молекуласының алғашқы құрылымын анықтайды. Бір ақуыздың молекуласында бір аминқышқыл бірнеше рет қайталанып кездесетін болса, енді біреулері мүлдем болмауы мүмкін. Бір ақуыз молекуласын құрайтын аминқышқылдарының саны кей жағдайларда жүздеген мыңға дейін жетеді, нәтижесінде, ақуыз молекуласы макромолекулаға айналады.  Ақуыздардың химиялық және физиологиялық қасиеттері Ақуыздардың химиялық және физиологиялық қасиеттері аминқышқылдарының құрамына ғана емес, олардың әрқайсысының ақуыз молекуласының ұзын тізбегіндегі орналасуларына байланысты.  Ақуыздың бірінші реттік құрылым молекуласында (пептидттік байланыс) аминқышқылдар қалдығымен кездеседі, полярлы коваленттік байланыс іске асады. Бірінші реттік құрылым әрбір ақуызға тән.  Тірі клеткада ақуыздың екінші және үшінші құрылымдары болады. Ақуыз молекуласының екінші құрылымы оның спиральдануынан туады. Полипептидті тізбек спиральданып, олардың иілістерінде әлсіз сутегінің байланысы пайда болады. Үштік құрылым кезінде спиральданған ақуыз молекуласы белгілі бір заңдылықпен көп есе бұраланып, тығыз шар түзеді, оның үзбелерінде нәзік бисульфидті (- S – S -) байланыстар пайда болады.  Сондай-ақ, тірі клеткада ақуыздың күрделі төрттік құрылымы кездеседі. Төрттік құрылым кезінде ақуыздың бірнеше молекулалары құрамы тұрақты агрегаттар түзеді (мысалы, гемоглобин).  Осы аталған барлық элементтер тірі ағзалардың органикалық және бейорганикалық қосылыстарының құрамына кіреді. Органикалық және бейорганикалық қосылыстар тірі материяны құрайды. Тірі ағзалардың клеткалары негізінен органикалық заттардан түзілген.  Клеткалардың құрамына бейорганикалық заттар да енеді. Органикалық заттарға қарағанда бейорганикалық заттар (судан басқасы) клетканың шамалы ғана бөлігін құрайды.  Егер бейорганикалық қосылыстар өлі табиғатта кездесетін болса, органикалық қосылыстар тек қана тірі ағзаларға сипатты. Тірі және өлі табиғаттың бір-бірінен елеулі айырмашылығы, міне, осында.  Бейорганикалық заттар. Клетка тіршілігінде маңызды қызмет атқаратын бейорганикалық заттардың бірі – су. Су – әмбебап еріткіш, барлық зат алмасу үрдістері тек ерітінділерде жүреді. Суда клетканың барлық биохимиялық реакциялары жүреді, судың қатысуымен клетканың жылу регуляциясы қамтамасыз етіледі. Су – фотосинтез үрдісі кезінде оттегі мен сутегінің көзі болып келеді.  Суда ерігіш заттарды (тұздар, негіздер, қышқылдар, ақуыздар, көмірсулар, спирттер және т.б.) гидрофильді заттар, ал суда ерімейтін заттар (майлар және май тәрізділер) гидрофобты заттар деп аталады. Кейбір органикалық заттардың бір ұшы гидрофильді, бір ұшы гидрофобты болып келеді. Мұндай заттарды амфипатикалық заттар деп атайды. Амфипатикалық заттарға биологиялық мембраналарды түзуге қатысатын фосфолипидтер жатады.  Басқа бейорганикалық заттар (тұздар, қышқылдар, негіздер, оң және теріс зарядты иондар) клетканың 1,0-1,5%-ын құрайды. Ағзаларда тұздар ерітінділеріндегі аниондар мен катиондар түрінде және органикалық заттардың құрамында кездеседі. Клетканың қалыпты тіршілік етуіне K+, Na+, Ca2+ катиондары және HPO42-, H2 PO4-, HCO3-, Cl- аниондарының маңызы зор.  Органикалық заттар. Клетканың құрамындағы органикалық заттарға ақуыздар, көмірсулар, майлар, нуклеин қышқылдары (ДНҚ және РНҚ) және аденозинтрифосфат (АТФ) кіреді (2-кесте). Ақуыздар – тірі жасушаның негізгі құрамдық бірлігі. Клетканың құрғақ массасының 50-80% ақуыз болып келеді. Ақуыздардың химиялық құрамы әр түрлі, дегенмен олар бір принциптен құрылған.  Ақуыз – полимер, оның молекуласы көптеген аминқышқылдарының молекулаларынан, яғни мономерлерден тұрады. Ақуыздардың құрамына кіретін барлығы 20 аминқышқылдары белгілі. Олардың әрқайсысында бір-бірінен ерекшелендіретін карбоксил тобы (COOH), амин тобы (NH2) және радикал болады. Ақуыз молекуласында аминқышқылдары өзара берік пептидті байланыспен (- CO – NH -) байланысқан. Пептидті байланыста бір аминқышқылының карбоксил тобының көміртегі келесі аминқышқылының амин тобының азотымен байланыс түзеді де, су молекуласы бөлінеді. Екі немесе бірнеше аминқышқылдарының қалдықтарынан тұратын байланыс полипептидті деп аталады. Полипептидті тізбектегі аминқышқылдарының кезектесіп орналасуы ақуыз молекуласының алғашқы құрылымын анықтайды. Бір ақуыздың молекуласында бір аминқышқыл бірнеше рет қайталанып кездесетін болса, енді біреулері мүлдем болмауы мүмкін. Бір ақуыз молекуласын құрайтын аминқышқылдарының саны кей жағдайларда жүздеген мыңға дейін жетеді, нәтижесінде, ақуыз молекуласы макромолекулаға айналады.  Ақуыздардың химиялық және физиологиялық қасиеттері аминқышқылдарының құрамына ғана емес, олардың әрқайсысының ақуыз молекуласының ұзын тізбегіндегі орналасуларына байланысты.  Ақуыздың бірінші реттік құрылым молекуласында (пептидттік байланыс) аминқышқылдар қалдығымен кездеседі, полярлы коваленттік байланыс іске асады. Бірінші реттік құрылым әрбір ақуызға тән.  Тірі клеткада ақуыздың екінші және үшінші құрылымдары болады. Ақуыз молекуласының екінші құрылымы оның спиральдануынан туады. Полипептидті тізбек спиральданып, олардың иілістерінде әлсіз сутегінің байланысы пайда болады.  Үштік құрылым кезінде спиральданған ақуыз молекуласы белгілі бір заңдылықпен көп есе бұраланып, тығыз шар түзеді, оның үзбелерінде нәзік бисульфидті (- S – S -) байланыстар пайда болады.  Сондай-ақ, тірі клеткада ақуыздың күрделі төрттік құрылымы кездеседі. Төрттік құрылым кезінде ақуыздың бірнеше молекулалары құрамы тұрақты агрегаттар түзеді (мысалы, гемоглобин).  Ақуыздар клеткада көптеген қызмет атқарады.  Ақуыздардың клеткадағы қызметі .  Ферменттік қызметі. Клеткалардағы барлық биологиялық реакциялар ерекше биологиялық катализаторлар – ферменттердің қатысуымен жүреді, ал әрбір фермент – ақуыз. Ферменттер клеткалардың барлық органеллаларында кездеседі де, түрлі реакциялардың жүруін бағыттап қана қоймай, оларды ондаған, жүздеген есе рет жылдамдатады.  Құрылымдық қызметі. Ақуыздар клетканың және оның органеллаларының мембраналарының құрамына енеді. ДНҚ-мен қосылған ақуыз хромосомалар денесін, ал РНҚ-мен қосылған ақуыз рибосомалар денесін түзеді.  Тасымалдаушы қызметі. Ақуыздар оттегін тасымалдайды, сондай-ақ адамдар мен жануарлар денесінде гормондарды тасымалдайды (оны қан ақуызы – гемоглобин атқарады).  Қозғаушы қызметі. Клетканың барлық қозғалыс реакциялары ерекше жиырылғыш ақуыздардың көмегімен жүреді. Олар бұлшық еттің жиырылуын, қарапайымдылардың талшықтары мен кірпікшелерінің қозғалуын, клетканың бөлінуі кезінде хромосомалардың жылжуын, өсімдіктердің қимылдарын қамтамасыз етеді.  Қорғаныш қызметі. Көптеген ақуыздар ағзаны зиянды әсер етулерден қорғайтын бүркеніш ролін атқарады. Мысалы, мүйізді құрылымдар – түк, тырнақ, тұяқ, мүйіз механикалық қорғаныш түрлеріне жатады. Ағзаға бөтен ақуыздар – антигендерді енгізген жағдайда қан клеткаларында ақуызды зат – антидене бөлінеді де, антигенді қауіпсіздендіріп, ағзада иммунологиялық қорғаныш қызметін атқарады.  Энергетикалық қызметі. Ақуыздар энергия көзі бола алады. Ақуыз көміртегінің диоксиді, су және азотты заттарға дейін ыдырау кезінде клетканың көптеген тіршілік үрдістеріне қажетті энергия бөліп шығарады.  Көмірсулар – клетканың қажетті компоненттерінің бірі, жануарлар жасушаларына қарағанда олардың мөлшері өсімдік клеткаларында көп болады. Көмірсулардың құрамына көміртегі, сутегі және оттегі кіреді.  Көмірсулар моносахаридтер және полисахаридтер деп екіге бөлінеді. Қарапайым көмірсулар – моносахаридтерге қарапайым қанттар жатады. Олардың құрамына бес (пентоза) немесе алты (гексоза) атом көміртегі және сонша молекулалы су кіреді. Көптеген өсімдіктердің жемістерінде болатын глюкоза мен фруктоза моносахаридтердің мысалы бола алады. Глюкоза қанның да құрамында кездеседі.  Күрделі көмірсулар – полисахаридтер, қарапайым көмірсулардың (моносахаридтердің) бірнеше молекуласынан түзіледі. Азықтық қант сахароза, глюкоза мен фруктоза молекулаларынан тұрады. Крахмал, гликоген, клетчатка (целлюлоза) сияқты күрделі көмірсулардың құрамдарына қарапайым көмірсулардың неғұрлым көп молекуларлары кіреді. Мысалы, клетчатка молекуласына глюкозаның 300-ден 3000-ға дейін молекуласы кіреді. Моносахаридтер суда жақсы ериді, ал полисахаридтер нашар ериді. Жануарлар клеткасында кездесетін полисахарид – гликоген, ал өсімдік клеткасында – ерігіш крахмал, ерімейтін целлюлоза, гемицеллюлоза, пектин және т.б. полисахаридтер кездеседі.  Көмірсулар қызметтері:  - энергетикалық қызметі. Көмірсулар – тірі клеткалар үшін энергия көзі. Олардың тотығулары кезінде клетканың тіршілігіне аса қажетті химиялық энергия бөліп шығарады;  - құрылыс қызметі. Көмірсулар өсімдік клеткаларының қабырғаларын түзіп, құрылысшы қызметін атқарады. Күрделі көмірсулар ақуыздар (гликопротеиндер) және майлармен (гликолипидтер) қосылып және клетка қабықшасының құрамына кіреді;  - қор жинау қызметі.Қордағы қоректік заттар, мысалы, гликоген мен крахмал – көмірсулар.  Липидтер – май және май тәрізді заттар, міндетті компонент болғандықтан, барлық клеткаларда болады. Майлар молекуласы глицерин мен май қышқылдарынан түзіледі. Май тәрізді заттар – липоидтер – май қышқылдарының эфирлері мен спирттерден түзіледі де оларға холестерин, кейбір гормондар, лецитин жатады. Май қышқылдары – липидтерге олардың маңызды биологиялық суда ерігіш қасиетін береді де, липидтер клеткалардың биологиялық мембраналарында маңызды роль атқарады. Мембраналардың ортаңғы липидті қабаты клеткадан клеткаға судың бос өтуіне кедергі жасайды. Майлар – энергия көздері. Тері астындағы май маңызды жылу изоляциялық роль атқарады. Нуклеин қышқылдарын ең алғаш рет 1869 ж. Фридрих Мишер клеткалардың ядросынан ашты. Нуклеин қышқылдары дегеніміз – мономер-нуклеотидтерден түзілген полимерлі молекулалар. Әрбір нуклеотид пурин және пиримидин негіздерінен, пентозадан және фосфор қышқылының қалдығынан тұрады. Барлық клеткаларда нуклеин қышқылдарының екі типі кездеседі: дезоксирибонуклеин (ДНҚ) және рибонуклеин (РНҚ) қыщқылдары. ДНҚ клетканың ядросында пайда болып, сонда қызмет етеді, ал РНҚ ядрода пайда болып, цитоплазма мен ядрода қызмет етеді.  ДНҚ молекуласы – спираль түрінде иілген, қос полинуклеид тізбегінен тұрады (1,2-сурет). Әрбір дара тізбек – өзара байланысқан мономер-нуклеотидтерден түзілген полимер. Әрбір нуклеотидтің құрамына екі тұрақты компонент (фосфор қышқылы және дезоксирибоза көмірсуы) және бір тұрақсыз компонент кіреді. Тұрақсыз компонент төрт азотты негіздердің: аденин, гуанин, тимин немесе цитозиннің бірі болып келеді. Сондықтан ДНҚ молекуласында барлығы төрт түрлі нуклеотид болады. Дегенмен, ДНҚ молекулалары олардың тізбегіндегі нуклеотидтердің әр түрде кезектесіп орналасуына байланысты әр алуан болып келеді. ДНҚ-ның екі тізбек азотты негіздердің бір молекуласына бірігеді. Бұл жағдайда аденин тиминмен, гуанин цитозинмен бірігеді. Сол себепті, бір тізбектегі нуклеотидтер кезегі, екінші тізбектегі кезекті тура анықтайды. ДНҚ молекуласының қос тізбегіндегі нуклеотидтердің бір-біріне сәйкес келу құбылысы комплементарлық деп аталады. ДНҚ-ның басты қызметі – тұқым қуалаушылық ақпаратты сақтап, өндіріп, оны ұрпақтан ұрпаққа жеткізу.  РНҚ-ның молекулалық құрылымы ДНҚ-на ұқсас болғанымен, біршама өзгешеліктері де бар. РНҚ-ның молекуласы нуклеотидтерден түзілген дара тізбек. Оның құрамына да төрт түрлі нуклеотид енеді, бірақ ДНҚ-ындағы тиминнің орнында РНҚ-ында урацил болады. Сонымен қатар, РНҚ-ның молекуласының барлық нуклеотидтерінде дезоксирибоза емес, рибоза болады.  Клеткада РНҚ-ның үш түрі бар. Олардың атаулары атқаратын қызметтеріне сәйкес келеді:  - тасымалдаушы РНҚ (тРНҚ) көлеміне қарай ең ұсақ, ақуыз синтезі жүретін орынға аминқышқылдарын тасымалдайды;  - информациялы (ақпаратты) немесе матрицалы РНҚ (мРНҚ) тРНҚ-ға қарағанда неғұрлым ірі. Олар ақуыздың құрылымы туралы ақпаратты ДНҚ-нан ақуыз синтезі жүретін орынға жеткізеді;  - рибосомалық РНҚ (рРНҚ) рибосомалардың құрамына кіреді. РНҚ-ның барлық түрлері клетканың ядросында комплементарлық принципімен ДНҚ-ның тізбектерінің бірінде синтезделеді. РНҚ-ы клеткада арнайы ақуыздарды синтездеуге қатысады.  Аденозинтрифосфат (АТФ). Барлық клеткалардың құрамына кіріп, энергия қорын жинаушы қызметін атқарады. АТФ молекуласы азотты негіз – адениннен, көмірсу-рибозадан және фосфор қышқылының үш молекуласынан (қалдығынан) түзіледі. АТФ-тағы фосфор қышқылының молекулалары тұрақсыз химиялық байланыспен байланысқан. Тұрақсыз макроэргиялық байланыс энергияға өте бай. Осы байланыстар үзілген кезде энергия бөлініп шығып, клетканың тіршілік етуіне және органикалық заттар синтезіне жұмсалады. Негізгі синтез митохондрияда жүреді, бұл реакция қайтымды:  АТФ+Н2ОАДФ+Н3РО4+Q АДФ+Н2ОАМФ+Н3РО4+Q (2)  Энергиямен қамтамасыз ететін болғандықтан клеткадағы АТФ-тың мәні зор. Оның молекулалары биосинтез, механикалық жұмыстар, белсенді тасымалдау, температураны қалыпты ұстау сияқты клетканың үрдістерін энергиямен қамтамасыз етеді.

Д.И. Менделеевтің периодтық жүйесінің барлық элементтерінің 86-сы адам ағзасында тұрақты кездеседі, оның 25-і адамның жалпы тіршілігіне қажетті, 18-і абсолютті қажетті, ал 7-і пайдалы.Клетканың тіршілігі кезінде жүретін әр түрлі реакцияларға қатысатын заттардың құрамына шамамен барлық белгілі химиялық элементтер кіреді.Барлық элементтердің ішінен клетка көлемінің 98% түзетіндері: оттегі, көміртегі, сутегі және азот (1-кесте). Қалған элементтер макроэлементтер мен микроэлементтер деп екі топқа бөлінеді. Макроэлементтерге пайыздың ондық және жүздік бөлшектермен берілген 8 элемент жатады, олардың ортақ мөлшері шамамен 1,9%. Микроэлементтердің клеткадағы үлесі өте аз болғанымен, олар тіршілік үшін өте маңызды роль атқарады. Микроэлементтерге мырыш, мыс, йод, фтор, марганец, селен және т.б. жатады (1-кесте).

1. кесте

Клетканың құрамына кіретін химиялық элементтер, %

Клетка массасының 98% түзетіндері Макроэлементтер Микроэлементтер Оттегі – 65-75 Магний – 0,02-0,03 Мырыш – 0,0003 Көміртегі – 15-8 Натрий – 0,02-0,03 Мыс – 0,0002 Сутегі – 8-10 Кальций – 0,04-2,00 Йод – 0,0001 Азот – 1,5-3,0 Темір – 0,01-0,015 Фтор – 0,0001   Калий – 0,15-0,40     Күкірт – 0,15-0,20     Фосфор – 0,20-1,00     Хлор – 0,05-0,10

Осы аталған барлық элементтер тірі ағзалардың органикалық және бейорганикалық қосылыстарының құрамына кіреді. Органикалық және бейорганикалық қосылыстар тірі материяны құрайды. Тірі ағзалардың клеткалары негізінен органикалық заттардан түзілген.Клеткалардың құрамына бейорганикалық заттар да енеді. Органикалық заттарға қарағанда бейорганикалық заттар (судан басқасы) клетканың шамалы ғана бөлігін құрайды.Егер бейорганикалық қосылыстар өлі табиғатта кездесетін болса, органикалық қосылыстар тек қана тірі ағзаларға сипатты. Тірі және өлі табиғаттың бір-бірінен елеулі айырмашылығы, міне, осында.Бейорганикалық заттар.

Клетка тіршілігінде маңызды қызмет атқаратын бейорганикалық заттардың бірі – су. Су – әмбебап еріткіш, барлық зат алмасу үрдістері тек ерітінділерде жүреді. Суда клетканың барлық биохимиялық реакциялары жүреді, судың қатысуымен клетканың жылу регуляциясы қамтамасыз етіледі. Су – фотосинтез үрдісі кезінде оттегі мен сутегінің көзі болып келеді.Суда ерігіш заттарды (тұздар, негіздер, қышқылдар, ақуыздар, көмірсулар, спирттер және т.б.) гидрофильді заттар, ал суда ерімейтін заттар (майлар және май тәрізділер) гидрофобты заттар деп аталады. Кейбір органикалық заттардың бір ұшы гидрофильді, бір ұшы гидрофобты болып келеді. Мұндай заттарды амфипатикалық заттар деп атайды.

Амфипатикалық заттарға биологиялық мембраналарды түзуге қатысатын фосфолипидтер жатады.Басқа бейорганикалық заттар (тұздар, қышқылдар, негіздер, оң және теріс зарядты иондар) клетканың 1,0-1,5%-ын құрайды. Ағзаларда тұздар ерітінділеріндегі аниондар мен катиондар түрінде және органикалық заттардың құрамында кездеседі. Клетканың қалыпты тіршілік етуіне K⁺, Na⁺, Ca²⁺катиондары және HPO₄^2-, H₂ PO₄^-, HCO₃^-, Cl^-  аниондарының маңызы зор.Органикалық заттар. Клетканың құрамындағы органикалық заттарға ақуыздар, көмірсулар, майлар, нуклеин қышқылдары (ДНҚ және РНҚ) және аденозинтрифосфат (АТФ) кіреді (2-кесте).

2-кесте

Клеткадағы су, органикалық және бейорганикалық заттардың % дық қатынасы Заттар % –  қатынасы Су 70-85 Судан басқа бейорганикалық заттар 1-1,5 Ақуыздар 10-20 Майлар 1-5 Көмірсулар 0,2-2,0 АТФ және басқа төменгі молекулярлы органикалық заттар 0,1-0,5 Нуклеин қышқылдары 1-2

Ақуыздар – тірі жасушаның негізгі құрамдық бірлігі. Клетканың құрғақ массасының 50-80% ақуыз болып келеді. Ақуыздардың химиялық құрамы әр түрлі, дегенмен олар бір принциптен құрылған.Ақуыз – полимер, оның молекуласы көптеген аминқышқылдарының молекулаларынан, яғни мономерлерден тұрады. Ақуыздардың құрамына кіретін барлығы 20 аминқышқылдары белгілі. Олардың әрқайсысында бір-бірінен ерекшелендіретін карбоксил тобы (COOH), амин тобы (NH₂) және радикал болады. Ақуыз молекуласында аминқышқылдары өзара берік пептидті байланыспен (- CO – NH -) байланысқан. Пептидті байланыста бір аминқышқылының карбоксил тобының көміртегі келесі аминқышқылының амин тобының азотымен байланыс түзеді де, су молекуласы бөлінеді. Екі немесе бірнеше аминқышқылдарының қалдықтарынан тұратын байланыс полипептидті деп аталады. Полипептидті тізбектегі аминқышқылдарының кезектесіп орналасуы ақуыз молекуласының алғашқы құрылымын анықтайды. Бір ақуыздың молекуласында бір аминқышқыл бірнеше рет қайталанып кездесетін болса, енді біреулері мүлдем болмауы мүмкін. Бір ақуыз молекуласын құрайтын аминқышқылдарының саны кей жағдайларда жүздеген мыңға дейін жетеді, нәтижесінде, ақуыз молекуласы макромолекулаға айналады.Ақуыздардың химиялық және физиологиялық қасиеттері аминқышқылдарының құрамына ғана емес, олардың әрқайсысының ақуыз молекуласының ұзын тізбегіндегі орналасуларына байланысты.Ақуыздың бірінші реттік құрылым молекуласында (пептидттік байланыс) аминқышқылдар қалдығымен кездеседі, полярлы коваленттік байланыс іске асады. Бірінші реттік құрылым әрбір ақуызға тән.Тірі клеткада ақуыздың екінші және үшінші құрылымдары болады. Ақуыз молекуласының екінші құрылымы оның спиральдануынан туады. Полипептидті тізбек спиральданып, олардың иілістерінде әлсіз сутегінің байланысы пайда болады.Үштік құрылым кезінде спиральданған ақуыз молекуласы белгілі бір заңдылықпен көп есе бұраланып, тығыз шар түзеді, оның үзбелерінде нәзік бисульфидті (- S – S -) байланыстар пайда болады.Сондай-ақ, тірі клеткада ақуыздың күрделі төрттік құрылымы кездеседі. Төрттік құрылым кезінде ақуыздың бірнеше молекулалары құрамы тұрақты агрегаттар түзеді (мысалы, гемоглобин).

Клетка ішіндегі реакциялар.

Ферменттік қызметі. Клеткалардағы барлық биологиялық реакциялар ерекше биологиялық катализаторлар – ферменттердің қатысуымен жүреді, ал әрбір фермент – ақуыз. Ферменттер клеткалардың барлық органеллаларында кездеседі де, түрлі реакциялардың жүруін бағыттап қана қоймай, оларды ондаған, жүздеген есе рет жылдамдатады.

Құрылымдық қызметі. Ақуыздар клетканың және оның органеллаларының мембраналарының құрамына енеді. ДНҚ-мен қосылған ақуыз хромосомалар денесін, ал РНҚ-мен қосылған ақуыз рибосомалар денесін түзеді.

Тасымалдаушы қызметі. Ақуыздар оттегін тасымалдайды, сондай-ақ адамдар мен жануарлар денесінде гормондарды тасымалдайды (оны қан ақуызы –  гемоглобин атқарады).

Қозғаушы қызметі. Клетканың барлық қозғалыс реакциялары ерекше жиырылғыш ақуыздардың көмегімен жүреді. Олар бұлшық еттің жиырылуын, қарапайымдылардың талшықтары мен кірпікшелерінің қозғалуын, клетканың бөлінуі кезінде хромосомалардың жылжуын, өсімдіктердің қимылдарын қамтамасыз етеді.

Қорғаныш қызметі. Көптеген ақуыздар ағзаны зиянды әсер етулерден қорғайтын бүркеніш ролін атқарады. Мысалы, мүйізді құрылымдар – түк, тырнақ, тұяқ, мүйіз механикалық қорғаныш түрлеріне жатады. Ағзаға бөтен ақуыздар – антигендерді енгізген жағдайда қан клеткаларында ақуызды зат – антидене бөлінеді де, антигенді қауіпсіздендіріп, ағзада иммунологиялық қорғаныш қызметін атқарады.

Энергетикалық қызметі. Ақуыздар энергия көзі бола алады. Ақуыз көміртегінің диоксиді, су және азотты заттарға дейін ыдырау кезінде клетканың көптеген тіршілік үрдістеріне қажетті энергия бөліп шығарады.

Көмірсулар – клетканың қажетті компоненттерінің бірі, жануарлар жасушаларына қарағанда олардың мөлшері өсімдік клеткаларында көп болады. Көмірсулардың құрамына көміртегі, сутегі және оттегі кіреді.

Көмірсулар моносахаридтер және полисахаридтер деп екіге бөлінеді. Қарапайым көмірсулар – моносахаридтерге қарапайым қанттар жатады. Олардың құрамына бес (пентоза) немесе алты (гексоза) атом көміртегі және сонша молекулалы су кіреді. Көптеген өсімдіктердің жемістерінде болатын глюкоза мен фруктоза моносахаридтердің мысалы бола алады. Глюкоза қанның да құрамында кездеседі.

Күрделі көмірсулар – полисахаридтер, қарапайым көмірсулардың (моносахаридтердің) бірнеше молекуласынан түзіледі. Азықтық қант сахароза,  глюкоза мен фруктоза молекулаларынан тұрады. Крахмал, гликоген, клетчатка (целлюлоза) сияқты күрделі көмірсулардың құрамдарына қарапайым көмірсулардың неғұрлым көп молекуларлары кіреді. Мысалы, клетчатка молекуласына глюкозаның 300-ден 3000-ға дейін молекуласы кіреді.

Моносахаридтер суда жақсы ериді, ал полисахаридтер нашар ериді. Жануарлар клеткасында кездесетін полисахарид – гликоген, ал өсімдік клеткасында – ерігіш крахмал, ерімейтін целлюлоза, гемицеллюлоза, пектин және т.б. полисахаридтер кездеседі.

Көмірсулар қызметтері:

-            энергетикалық қызметі. Көмірсулар – тірі клеткалар үшін энергия көзі. Олардың тотығулары кезінде клетканың тіршілігіне аса қажетті химиялық энергия бөліп шығарады;

-            құрылыс қызметі. Көмірсулар өсімдік клеткаларының қабырғаларын түзіп, құрылысшы қызметін атқарады. Күрделі көмірсулар ақуыздар (гликопротеиндер) және майлармен (гликолипидтер) қосылып және клетка қабықшасының құрамына кіреді;

-            қор жинау қызметі. Қордағы қоректік заттар, мысалы, гликоген мен крахмал – көмірсулар.

Липидтер – май және май тәрізді заттар, міндетті компонент болғандықтан, барлық клеткаларда болады. Майлар молекуласы глицерин мен май қышқылдарынан түзіледі. Май тәрізді заттар – липоидтер – май қышқылдарының эфирлері мен спирттерден түзіледі де оларға холестерин, кейбір гормондар, лецитин жатады. Май қышқылдары – липидтерге олардың маңызды биологиялық суда ерігіш қасиетін береді де, липидтер клеткалардың биологиялық мембраналарында маңызды роль атқарады. Мембраналардың ортаңғы липидті қабаты клеткадан клеткаға судың бос өтуіне кедергі жасайды. Майлар – энергия көздері. Тері астындағы май маңызды жылу изоляциялық роль атқарады.

Нуклеин қышқылдарын ең алғаш рет 1869 ж. Фридрих Мишер клеткалардың ядросынан ашты. Нуклеин қышқылдары дегеніміз –                   мономер-нуклеотидтерден түзілген полимерлі молекулалар. Әрбір нуклеотид пурин және пиримидин негіздерінен, пентозадан және фосфор қышқылының қалдығынан тұрады. Барлық клеткаларда нуклеин қышқылдарының екі типі кездеседі: дезоксирибонуклеин (ДНҚ) және рибонуклеин (РНҚ) қыщқылдары. ДНҚ клетканың ядросында пайда болып, сонда қызмет етеді, ал РНҚ ядрода пайда болып, цитоплазма мен ядрода қызмет етеді.ДНҚ молекуласы – спираль түрінде иілген, қос полинуклеид тізбегінен тұрады (1,2-сурет). Әрбір дара тізбек – өзара байланысқан мономер-нуклеотидтерден түзілген полимер. Әрбір нуклеотидтің құрамына екі тұрақты компонент (фосфор қышқылы және дезоксирибоза көмірсуы) және бір тұрақсыз компонент кіреді. Тұрақсыз компонент төрт азотты негіздердің: аденин, гуанин, тимин немесе цитозиннің бірі болып келеді. Сондықтан ДНҚ молекуласында барлығы төрт түрлі нуклеотид болады. Дегенмен, ДНҚ молекулалары олардың тізбегіндегі нуклеотидтердің әр түрде кезектесіп орналасуына байланысты әр алуан болып келеді. ДНҚ-ның екі тізбек азотты негіздердің бір молекуласына бірігеді. Бұл жағдайда аденин тиминмен, гуанин цитозинмен бірігеді. Сол себепті, бір тізбектегі нуклеотидтер кезегі, екінші тізбектегі кезекті тура анықтайды. ДНҚ молекуласының қос тізбегіндегі нуклеотидтердің бір-біріне сәйкес келу құбылысы комплементарлық деп аталады (2-сурет).ДНҚ-ның басты қызметі – тұқым қуалаушылық ақпаратты сақтап, өндіріп, оны ұрпақтан ұрпаққа жеткізу.РНҚ-ның молекулалық құрылымы ДНҚ-на ұқсас болғанымен, біршама өзгешеліктері де бар. РНҚ-ның молекуласы нуклеотидтерден түзілген дара тізбек. Оның құрамына да төрт түрлі нуклеотид енеді, бірақ ДНҚ-ындағы тиминнің орнында РНҚ-ында урацил болады. Сонымен қатар, РНҚ-ның молекуласының барлық нуклеотидтерінде дезоксирибоза емес, рибоза болады. Клеткада РНҚ-ның үш түрі бар. Олардың атаулары атқаратын қызметтеріне сәйкес келеді:

-            тасымалдаушы РНҚ (тРНҚ) көлеміне қарай ең ұсақ, ақуыз синтезі жүретін орынға аминқышқылдарын тасымалдайды;

-            информациялы (ақпаратты) немесе матрицалы РНҚ (мРНҚ) тРНҚ-ға қарағанда неғұрлым ірі. Олар ақуыздың құрылымы туралы ақпаратты ДНҚ-нан ақуыз синтезі жүретін орынға жеткізеді;

-            рибосомалық РНҚ (рРНҚ) рибосомалардың құрамына кіреді. РНҚ-ның барлық түрлері клетканың ядросында комплементарлық принципімен ДНҚ-ның тізбектерінің бірінде синтезделеді. РНҚ-ы клеткада арнайы ақуыздарды синтездеуге қатысады.

Аденозинтрифосфат (АТФ). Барлық клеткалардың құрамына кіріп, энергия қорын жинаушы қызметін атқарады. АТФ молекуласы азотты негіз – адениннен, көмірсу-рибозадан және фосфор қышқылының үш молекуласынан (қалдығынан) түзіледі. АТФ-тағы фосфор қышқылының молекулалары тұрақсыз химиялық байланыспен байланысқан. Тұрақсыз макроэргиялық байланыс энергияға өте бай. Осы байланыстар үзілген кезде энергия бөлініп шығып, клетканың тіршілік етуіне және органикалық заттар синтезіне жұмсалады. Негізгі синтез митохондрияда жүреді, бұл реакция қайтымды:

АТФ + Н ₂О    =   АДФ +Н₃ РО₄ + Q                                         

  (1)

АДФ + Н ₂О     =  АМФ +Н₃ РО₄ + Q                                         

 (2)

Энергиямен қамтамасыз ететін болғандықтан клеткадағы АТФ-тың мәні зор. Оның молекулалары биосинтез, механикалық жұмыстар, белсенді тасымалдау, температураны қалыпты ұстау сияқты клетканың үрдістерін энергиямен қамтамасыз етеді.

Қорытынды:

Жасушаның құрамында 80-нен астам химиялық элементтер кездеседі. Олар жасушадағы зат алмасу процестеріне қатысады. Әрбір жасушаның құрамы агзалық және бейагзалық қосылыстардан тұрады. Ағзалық қосылыстарға: нәруыздар (белок), майлар, көмірсулар және нуклеин қышқылдары жатады. Бейағзалық қосылыстар: су және минералды тұздар. Ағзалық қосылыстар жасуша құрамының 20-30% үлесіне тең.
1. Нәруыздар - көміртегі, сутегі, оттегі, азот, күкірт және т. б. элементтерден тұратын күрделі ағзалық заттар. Нәруыздар 45°-80° С-да ұйиды. Олардың құрамы 20 аминқышқылынан тұрады.
2. Майлар үш элементтен құралған, олар: көміртегі, сутегі, оттегі. Майлар судан жеңіл, суда ерімейді. Май глицерин мен май қышқылынан тұрады.
3. Көмірсулар - майларға ұқсас, көміртегі, сутегі, оттегіден тұрады. Көмірсу деп аталу себебі, сутегі мен оттегінің арақатынасы сумен бірдей. Демек, сутегі атомы оттегі атомынан 2 есе көп деген сөз. Көмірсуларға әр түрлі суда тез еритін тәтті (кристаллы) қанттар жатады. Бұлардың ішінде көбірек таралғандары - глюкоза (жүзім қанты) мен гликоген (жануарлар крахмалы). Гликоген бауыр мен бұлшықеттер жасушаларында кездеседі.
Нәруыздар, майлар және көмірсулар - жасуша цитоплазмасының, ядросының және органоидтарының негізгі құрылыс материалдары болып саналады. Нәруыздардың молекулалары жасушадағы химиялық реакцияларды тездетуге қатысады. Нәруыздар мен көмірсулар ыдырағанда энергия бөлінеді. Майлар жасуша жарғақшасының құрамында көп болады, әрі энергия көзінің негізгі қоры болып табылады.
Жасушаның бейағзалық заттары - су мен минералды тұздар. Жасуша цитоплазмасында су мөлшері аздау болады. Сондықтан цитоплазма - қоймалжың, жартылай созылмалы сұйықтық. Су жасушаға еріткіш ретінде өте қажет. Себебі жасушадағы түрлі химиялық реакциялар тек еріген заттардың арасында жүреді. Қорек заттары жасушаға тек сұйық (еріген) күйінде қабылданады. Жасушаның 80%-ы су. Ондағы қажетсіз өнімдер мен зиянды заттар су арқылы сыртқа шығарылады.
Жасуша цитоплазмасында тұздардан көбірек кездесетіндері: хлорлы натрий, хлорлы калийден баска натрий, калий, кальций, магнийлердің фосфорлы және көмірқышқылды тұздары. Минералды тұздар судың жасушалар мен жасуша аралық заттардың арасында теңдей бөлінуін қамтамасыз етеді.
Нуклеин қышқылдары (лат. nucleus - ядро) жасуша ядросында түзілетіндіктен осылай аталған. Нуклеин қышқылдарының құрамында көміртегі, оттегі, сутегі және фосфор болады. Нуклеин қышқылдары 2 топка бөлінеді:
1. Дезоксирибонуклеин қышқылы (ДНҚ);
2. Рибонуклеин қышқылы (РНҚ).
ДНҚ - жасуша хромосомасында (ядрода) болады, ол тұқымқуалау белгілерін ата-аналарынан ұрпақка берілуін кадағалайды. Жасушадағы нәруыздардың құрамын анықтайды. РНҚ - жасушаның цитоплазмасында болады. РНҚ әр жасушаның өзіне ғана тән нәруыздардың түзілуіне қатысады.

Пайдаланған әдебие

1.  Биология: Жалпы білім беретін мектептің, 9-сыныбына арналған оқулық, 2-басылымы, өңделген/ М. Гильманов, А. Соловьева, Л. Әбшенова. - Алматы: Атамұра, 2009. ISBN 9965-34-927-4

2.  Сартаев А., Гильманов М. С22 Жалпы биология: Жалпы білім беретін мектептің қоғамдық-гуманитарлық бағытындағы 10-сыныбына арналған оқулық. — Алматы: "Мектеп" баспасы, 2006.ISBN 9965-33-634-2

3. Биоморфология терминдерінің түсіндірме сөздігі/ - Алматы: "Сөздік-Словарь", 2009. ISBN 9965-822-54-9

4.  Әлімқұлова Р., Сәтімбеков Р. Ә 55 Биология: Жалпы білім беретін мектептің 8-сыныбына арналған оқулық. - 2-басылымы, өңделген, толықтырылған. - Алматы: Атамұра, 2008. - 320 бет. ISBN 9965-34-812-Х

5. Биология:Жалпы білім беретін мектептің 8-сыныбына арналған оқулық. Алматы: Атамұра, 2008. ISВN 9965-34-812-Х

6. О.Д.Дайырбеков, Б.Е.Алтынбеков, Б.К.Торғауытов, У.И.Кенесариев, Т.С.Хайдарова Аурудың алдын алу және сақтандыру бойынша орысша-қазақша терминологиялық сөздік. Шымкент. “Ғасыр-Ш”, 2005 жыл. ISBN 9965-752-06-0