5.4. Anabolizm va Katabolizm
Modda almashinuvi - metabolizm hayot asosini tashkil etib, bu jarayon
natijasida hujayra tarkibiga kiruvchi modda molekulalarining parchalanishi va
sintezi, hujayra tizimining hosil bo‘lishi, yangilanishi va parchalanishi holatlari
ro‘y berib turadi. Masalan, odam tarkibidagi 50 % hujayra va oqsillarning
parchalanishi va kayta hosil bo‘lishi uchun 80 sutka talab etiladi yoki har 10
sutkada jigardagi oqsillar va kon zardobining yarmisi yangilanib turadi. Jigardagi
fermentlar esa har 2-4 soat mobaynida yangilanadi. Modda almashinuvi energiya
almashinuv jarayoni bilan uzviy bog‘langan, ularni bir-biridan ajratib bo‘lmaydi.
Modda almashinish jarayoni bir vaktning o‘zida o‘tadigan assimilyasiya va
dissimilyasiyadan yoki anabolizm va katabolizmdan iboratdir. Katabolizm
natijasida yirik organik molekulalar kichik birikmalarga parchalanadi. Bu
jarayonda issiklik energiyasi ajralib chikib, u keyinchalik ATF tarikasida
to‘planadi. Katabolizmda gidroliz va oksidlanish jarayonlari kislorodli (aerob) va
kislorodsiz (anaerob) sharoitda o‘tishi mumkin.
Anabolizmda oddiy molekulalardan murakkab molekulali moddalarning
biosintezi bo‘ladi.
Yashil avtotrof o‘simliklar va bakteriyalar CO
2
va suvdan quyosh energiyasi
yordamida dastlabki organik moddalarni hosil qiladilar (fotosintez). Geterotrof
organizmlarda esa organik moddalarning sintez bo‘lishi parchalanish jarayonida
hosil bo‘lgan energiya hisobiga amalga oshadi. Bu jarayonda organik moddalarni
sintezlashda asosiy material bo‘lib, atsetil KoA, suksenil KoA, riboza, pirouzum
kislotasi, glitserin, glitsin, aspargin, glutamid kislotalari va boshka aminokislotalari
xizmat qiladi. Har bir hujayra o‘ziga xos oqsillar, yog‘lar yoki boshka xil organik
birikmalarni hosil qiladi.
Katabolizm va anabolizmlar hujayrada bir vaqtning o‘zida o‘tib,
katabolizmning oxirida anabolizm stadiyasi boshlanadi. Birok, parchalanish va
sintezlanish yo‘llari (katabolizm, anabolizm yo‘llari) bir-biriga to‘g‘ri kelmaydi.
Masalan, glikogenning sut kislotasigacha parchalanishida 12 ferment katnashib,
ulardan har kaysisi katabolik jarayonining alohida etaplarini tezlashtiradi.
Sut kislotasidan glikogenning hosil bo‘lishida fermentlar ishtirok etadigan 9
ta davri bo‘lib, shundan 3 ta davri boshqa xil fermentlar reaksiyasi natijasida ro‘y
beradi.
Har bir modda almashinuv reaksiyalari hujayraning ma'lum bir qismida
o‘tadi. Masalan, mitoxondriylarda oksidlanish jarayoni o‘tsa, lizosomalarda
gidrolitik fermentlar joylashgan, oqsillarning biosintezi ribosomalarda bo‘ladi,
lipidlar biosintezi endoplazmatik to‘rlarda o‘tadi va hokazo.
Assimiliyasiya dissimiliyasiyadan ustun bo‘lganda (masalan, o‘tish davrida)
vazn ortadi, dissimilyasiya ustun bo‘lganda esa vazn kamayadi. Modda almashinuv
jarayonida vitaminlar muhim rol' o‘ynaydi. Ular fermentlar va boshqa biologik
aktiv moddalarning tuzilishida asosiy material hisoblanadi. Anorganik moddalar -
suv va mineral moddalar (tuzlar holida) ham modda almashinishi jarayonida
ishtirok etadi. Hayvonlar va odamda modda almashinishni boshqarishda nerv
sistemasi, ayniqsa bosh miya katta yarim sharlari po‘stlog‘i va ichki sekretsiya
bezlari yetakchi rol o‘ynaydi.
Tirik organizmlarga termodinamikaning ikkita qonuni mos ke- ladi.
Termodinamikaning birinchi qonuniga ko‘ra (energiyaning saqlanish qonuni)
ximiyaviy va fizikaviy jarayonlar mobaynida energiya hosil ham bo‘lmaydi va
yo‘qolmaydi ham, balki u ma'lum bir ish bajarishda bir shakldan ikkinchi shaklga
o‘tib turadi, ya'ni energiyaning umumiy miqdori o‘zgarmasdan saqlanib qoladi.
Termodinamikaning ikkinchi qonuniga ko‘ra esa, kimyoviy va fizikaviy
jarayonlar qaytmas bo‘lib, ular natijasida hosil bo‘lgan foydali energiya xaotik -
tartibsiz shakldagi energiyaga aylanadi, hamda xaotik va tartibli energiya holatlar
o‘rtasida mutanosiblikni o‘rnatish qiyin bo‘ladi.
Tartibli va tartibsiz holatlar o‘rtasidagi mutanosiblik yaqinlashgan sari,
jarayonlar to‘xtashadi hamda erkin energiya kamaya boradi. Ya'ni ma'lum bir ishni
bajarishga mo‘ljallangan foydali energiya miqdori kamayadi. Erkin foydali
energiya miqdori kamaygan taqdirda, sistemaning tasodifiy va tartibsiz darajali
qismiga sarf bo‘ladigan umumiy ichki energiya miqdori ko‘payadi. Bu hodisa
entropiya deyiladi. Boshkacha kilib aytganda, entropiya - bu sistemadagi foydali
energiyaning tartibsiz shakldagi energiyaga kaytmas xolda o‘tishidir. Demak,
istalgan tirik sistemaning tabiiy tendensiyasi entropiyani oshirishga va erkin
energiyani kamaytirishga yo‘naltirilgan. Bu qoida termodinamikaning eng foydali
funksiyasi hisoblanadi.
Tirik organizmlar yuqori tartibdagi sistemalar hisoblanadi. Bakteriyalardan
tortib sutemizuvchi organizmlargacha hammasi har kanday sharoitda ham o‘ziga
xos tartibli tizimini saqlab tura oladi. Biroq entropiya tashki muhit sharoitida
doimo ortib borish xususiyatiga ega. Entropiyaning bunday ortib borishini
ta'minlab turuvchi omil bu o‘sha sharoitda yashaydigan tirik organizmlardir.
Masalan anaerob organizmlar erkin energiyani olish uchun tashki muhitda
joylashgan glyukozadan foydalanadilar. Glyukozani ular yana o‘sha tashqi
muhitdagi molekulyar kislorod yordamida oksidlab uni parchalaydilar. Natijada
metabolizmning oxirgi mahsuloti SO
2
va N
2
O hosil bo‘lib, ular qayta tashqi
muhitga ajraladi, bu holat esa tashqi muhit entropiyasini oshirishga olib boradi. Bu
jarayonlar natijasida issiqlik qisman tarqalib ketishi ham mumkin.
Quyosh energiyasi dastavval yashil o‘simliklar tomonidan o‘zlashtiriladi va
fotosintez jarayoni amalga oshadi. Fotosintez jarayoni tufayli tirik organizmlar
tartibsizlikdan tartibli tizim hosil qiladi, yorug‘lik energiyasi esa kimyoviy
energiyaga aylanib uglevodlar tarkibida to‘planadi. Demak, fotosintezlovchi
organizmlar quyosh yorug‘ligidan erkin energiyani ajratib oladilar. Shu sababli
yashil o‘simliklar hujayrasida ko‘p miqdorda zahira tariqasida erkin energiya
to‘planadi.
Ximosintez natijasida esa, anorganik moddalar oksidlanib erkin energiya
ajralib chiqadi.
Uglevodlarda to‘plangan erkin energiya oziqa orqali hayvonlar organizmiga
o‘tadi, demak ular tashqi muhit entropiyasini ko‘paytirishga olib keladi.
Organizmlar hujayra mitoxondriyasidagi uglevodlar tarkibida to‘plangan
zahira energiya, boshka xil organik moddalar molekulalarini sintez qilishga xizmat
qiladigan erkin energiya shakliga o‘tadi. Shuningdek uglevodlar energiyasi
hujayradagi mexanik, elektrik va osmotik ishlarni ta'minlash uchun ham sarf
bo‘ladi.
Aerob nafas olishda Krebs sikli shaklida glikoliz yo‘li bilan molekulalar
parchalanadi. Anaerob nafas olishda esa, faqat glikoliz bo‘ladi. Bu reaksiyalar
nafas olish va fotosintez jarayonlari natijasida bo‘ladi. Modda va energiya
almashinish jarayoni doimo o‘z-o‘zini boshqarib turadi. Bu reaksiyalarni
boshqaruvchi ko‘pgina mexanizmlar ham mavjud. Metabolizmni boshqarib
turuvchi asosiy mexanizm fermentlar miqdori hisoblanadi, bundan tashqari bu
jarayonlar yana substratning fermentlar ta'sirida parchalanish tezligiga va
fermentlar aktivligiga bog’liq.
Organizmlar darajasida metobolizm. Assimiliyasiya qilish xarakteriga ko‘ra
organizmlar avtotrof, geterotrof va miksotroflarga bo‘linadi.
Avtotrof (yunoncha Aitos - o‘zi, trophe - oziqa ma'nosini bildiradi) yoki
mustaqil oziqlanuvchi organizmlar bo‘lib ular o‘zlari uchun kerak bo‘lgan organik
moddalarni anorganik moddalardan (suv, karbonat angidridi, oltingugurt va
azotning anorganik birikmalari) sintez qila oladilar.
Avtotrof ham fotosintezlovchi va ximosintezlovchi guruhlarga bo‘linadi.
Birinchisi, organik moddalarni sintez qilishda quyosh energiyasidan foydalansa,
ikkinchisi guruh organizmlar esa ekzotermik kimyoviy energiyadan foydalanadilar
(vodorod, oltingugurt vodorod, ammiak va shunga o‘xshash moddalarning
oksidlanishidan ajralib chiqqan energiya hisobiga amalga oshadi.
Barcha
yashil
o‘simliklar
fotosintezlovchi
organizmlarga
kirsa
ximosintezlovchilarga esa oltingugurt, vodorod, temir bakteriyalar hamda azot
to‘plovchi bakteriyalar kiradi.
Tabiatda
fotosintezlovchi
avtotrof
organizmlarning
roli
beqiyosdir.
Biosferadagi asosiy biomassani ular hosil qiladilar. Bir yilda bu organizmlar
tomonidan hosil bo‘ladigan biomassaning hajmi ulkan bo‘lib, shundan 2/3 qismini
quruqlikdagi yashil o‘simliklar beradi.
Ximotrof o‘simliklar guruhiga kiruvchilar oziqlanishi uchun zarur bo‘lgan
energiyani kimyoviy reaksiya natijasida hosil bo‘lgan energiya hisobiga oladi. Bu
jarayon ximosintez deb ataladi. Bu hodisani fanda birinchi marta 1887 yilda
S.N.Vinogradskiy kashf etgan.
Geterotroflar - hayoti uchun zarur bo‘lgan birikmalarni mineral moddalar
(CO
2
, H
2
O) dan sintez kilmay, tayyor organik moddalar bilan oziqlanadigan
organizmlardir. Parazitlik qilib yashovchi ayrim yuksak o‘simliklar, zamburug‘lar,
ko‘pchilik mikroorganizmlar, hamma hayvonlar va odam geterotrof organizmlarga
kiradi. Oziqni olishiga ko‘ra geterotroflar golozoynilarga (hayvonlar) va
osmotroflarga bo‘linadi. Birinchi guruh geterotroflar qattiq zarrachalar bilan
oziqlansa, ikkinchi guruhlar esa (zamburug‘lar, bakteriyalar) suvda erigan
moddalar bilan oziqlanadi. Geterotrof organizmlar turli xil ekologik muhitda hayot
kechirishlari mumkin. Shuning uchun bo‘lsa kerak, ularning turlari avtotroflarga
qaraganda ko‘proq uchraydi. Birok hosil qiladigan biomassasi avtotroflarga
qaraganda ancha kamdir. Geterotroflar tabiatda biomassaning ikkilamchi
mahsulotini hosil qiladilar. Avtotrof organizmlar sintez qilgan hamda kishilar
faoliyati natijasida ishlab chiqarishda sintez qilingan barcha organik moddalar
geterotroflar ishtirokida parchalanib mineral moddalargacha (CO
2
, H
2
O) aylanadi.
Avtotroflar bilan birga bu organizmlar oziqlanish nisbatlari bilan uzviy
bog‘langan yagona biologik sistemani tashkil qiladilar.
Miksotroflar (yunoncha mixtos - aralash) tayyor organik moddalar bilan
oziqlanadilar, shu bilan birga ular organik moddalarni sintez kilish xususiyatlariga
ham egadirlar. Masalan, yashil evglena yorug‘likda avtotrof, qorong‘ilikda esa
geterotrof oziqlanadi.
| 