Hüceyrənin biokimyası: maddələr, ATF, zülal sintezi və fotosintez

Hüceyrə kütləsinin təxminən 98%-ni O, C, H, N təşkil edir; K, Na, Ca, Mg, S, P, Cl, Fe də makroelementlərdir. Mikroelementlər (Zn, Cu, I, F, Mn, Co) çox az olur, amma ferment və hormonların tərkibinə daxildir.

Su hüceyrə kütləsinin orta hesabla 70–80%-ni təşkil edir. Molekulu polyar olduğundan yaxşı həlledicidir, istilik tutumu yüksəkdir və temperaturu sabit saxlayır, hidroliz və fotosintezdə iştirak edir, hüceyrəyə elastiklik verir.

Mineral duzlar ionlar şəklindədir: $\mathrm{K^+}$ və $\mathrm{Na^+}$ membran potensialını və sinir impulsunu, $\mathrm{Ca^{2+}}$ qanın laxtalanmasını və əzələ yığılmasını təmin edir; Mg xlorofilin, Fe hemoqlobinin, I tiroksinin tərkibindədir. Fosfat və karbonat ionları mühitin pH-ını sabit saxlayır (bufer xassəsi).

Zülallar monomerləri 20 növ aminturşusu olan biopolimerlərdir. Aminturşusunda amin qrupu $\mathrm{-NH_2}$, karboksil qrupu $\mathrm{-COOH}$ və radikal var; aminturşuları peptid rabitəsi $\mathrm{-CO-NH-}$ ilə birləşir. Quruluş səviyyələri: birincili (aminturşularının ardıcıllığı), ikincili (spiral), üçüncülü (qlobula), dördüncülü (bir neçə zəncir, məsələn hemoqlobin). Temperatur, turşu və qələvi quruluşu pozur, bu denaturasiyadır; birincili quruluş saxlanılıbsa, zülal bərpa oluna bilər. Funksiyaları: fermentativ, struktur (kollagen, keratin), nəqliyyat (hemoqlobin), hərəki (aktin, miozin), müdafiə (anticisimlər), tənzimləyici (insulin), enerji (17,6 kJ/q).

Karbohidratlar: monosaxaridlər (qlükoza, fruktoza, riboza, dezoksiriboza), disaxaridlər (saxaroza, laktoza), polisaxaridlər (nişasta, qlikogen, sellüloza, xitin). Əsas enerji mənbəyidir (17,6 kJ/q); sellüloza bitki hüceyrəsinin qılafını qurur, nişasta bitkilərin, qlikogen heyvan və göbələklərin ehtiyat maddəsidir.

Lipidlər suda həll olmur: fosfolipidlər membranların əsasını təşkil edir, yağlar ehtiyat enerji (38,9 kJ/q) mənbəyidir və istiliyi saxlayır, bəzi hormonlar da lipiddir.

Nukleotid azotlu əsas, pentoza və fosfat turşusu qalığından ibarətdir. Azotlu əsaslar: adenin (A), timin (T), quanin (Q), sitozin (S), urasil (U).

• DNT iki zəncirli spiraldır (Uotson və Krik, 1953), əsasları A, T, Q, S, şəkəri dezoksiribozadır. Nüvədə, həmçinin mitoxondri və plastidlərdə olur; irsi məlumatı saxlayır və replikasiya (ikiləşmə) yolu ilə ötürür.
• RNT bir zəncirlidir, T əvəzinə U, şəkəri ribozadır. m-RNT məlumatı ribosoma daşıyır, n-RNT aminturşularını gətirir, r-RNT ribosomun tərkibinə daxildir.

Komplementarlıq: A–T (iki hidrogen rabitəsi), Q–S (üç rabitə); RNT sintezində A qarşısında U durur. Buna görə DNT-də A = T, Q = S. Qonşu nukleotidlər arasındakı məsafə 0,34 nm-dir.

Plastik mübadilə (assimilyasiya) enerji sərf edilməklə maddələrin sintezidir (fotosintez, zülal biosintezi), energetik mübadilə (dissimilyasiya) isə maddələrin parçalanması və enerjinin ayrılmasıdır.

ATF adenin, riboza və üç fosfat qalığından ibarətdir, iki makroergik rabitəsi var. 1 mol ATF ADF-ə parçalananda təxminən 40 kJ enerji ayrılır.

Enerji mübadiləsinin mərhələləri:

1. Hazırlıq: polimerlər monomerlərə parçalanır (həzm sistemi, lizosomlar), enerji istilik kimi səpələnir.
2. Qlikoliz (oksigensiz): sitoplazmada qlükoza 2 molekul piroüzüm turşusuna parçalanır, 2 ATF yaranır. Oksigen çatmayanda əzələdə süd turşusu, maya göbələklərində etil spirti və $\mathrm{CO_2}$ əmələ gəlir.
3. Oksigenli mərhələ: mitoxondrilərdə piroüzüm turşusu $\mathrm{CO_2}$ və suya qədər oksidləşir, 36 ATF yaranır. ATF kristlərdəki ATF-sintetaza fermenti ilə sintez olunur.

Bir qlükozadan cəmi 38 ATF alınır. Bitkilərdə ATF yalnız mitoxondrilərdə deyil, xloroplastlarda da (işıq fazası) yaranır.

Gen bir polipeptid zəncirinin quruluşu haqqında məlumat daşıyan DNT sahəsidir. Genetik kod tripletdir (bir aminturşusunu üç nukleotid kodlaşdırır), birmənalıdır, çoxluqludur (bir aminturşusuna bir neçə triplet uyğun gələ bilər), universaldır və örtülmür. 64 tripletdən 61-i aminturşularını kodlaşdırır, 3-ü sintezin sonunu göstərir.

Matris sintez reaksiyaları replikasiya, transkripsiya və translyasiyadır. Transkripsiya nüvədə gedir: RNT-polimeraza DNT zəncirlərindən birinin üzərində komplementar m-RNT qurur. Translyasiya ribosomlarda gedir: n-RNT-nin antikodonu m-RNT-nin kodonu ilə birləşir, aminturşuları peptid rabitəsi ilə zəncirə qoşulur. Aminturşusunun n-RNT-yə birləşməsini də, peptid rabitəsinin yaranmasını da fermentlər təmin edir, enerjini ATF verir.

Fotosintez xloroplastlarda gedir. İşıq fazası tilakoid membranlarında: xlorofil işığı udur, suyun fotolizi baş verir, $\mathrm{O_2}$ ayrılır, ATF və $\text{NADF}\cdot\text{H}_2$ yaranır. Qaranlıq fazası stromada: onların hesabına $\mathrm{CO_2}$ qlükozaya çevrilir. Fotosintez bütün canlıları üzvi maddə və oksigenlə təmin edir, məhsuldarlığı işıqdan, $\mathrm{CO_2}$ qatılığından, temperaturdan, su və mineral qidalanmadan asılıdır.

Xemosintezi 1887-ci ildə S. N. Vinoqradski kəşf edib: nitrifikasiyaedici, dəmir və kükürd bakteriyaları qeyri-üzvi maddələrin oksidləşmə enerjisi ilə üzvi maddə sintez edir.