2-mavzu Tirik organizmlar to‘g‘risida ta’limot. Hayotning shakllanish darajalari. Reja

Aminokislotalar, nuklein kislotalar va ularning ahamiyati
Hujayra va to‘qimalar tarkibiga 170 dan ortiq aminokislotalar kiradi. SHundan 26 tasi oqsillar tarkibida topilgan, biroq oqsillarda ularning ko‘pincha 20 tasi doimiy miqdorda uchraydi.
O‘simliklar o‘zlari uchun kerak bo‘lgan aminokislotalarni o‘zlari sintez qiladilar, hayvonlar organizmida esa, aminokislotalarning hammasi ham sintez bo‘lavermaydi, ularni hayvonlar o‘simliklardan oladi. Ana shunday aminokislotalarni almashtirib bo‘lmaydigan aminokislotalar deyiladi.
Prolin va gidroksiprolindan tashqari aminokislotalarning hammasi al`fa aminokislotalar hisoblanadi, ya`ni ularning tarkibida (NH₂) - amin guruhi bo‘ladi.
Aminokislotalarning ko‘pchiligida bitta kislotali guruh (karboksin) va bitta asosiy (aminoguruh) bo‘ladi. Bu aminokislotalar neytral aminokislotalar deyiladi. Biroq, bittadan ortiq amino guruhiga ega bo‘lgan asosiy aminokislotalar va bittadan ortiq karboksil guruhli kislotali aminokislotalar ham bo‘ladi. Aminokislota molekulalarining boshqa qismini R-guruh hosil qiladi. Ana shu oxirgi guruhning tuzilishiga qarab aminokislotalar har xil bo‘ladi.
Nuklein kislotalar – polinukleotidlar – tirik tabiatda keng tarqalgan biologik aktiv biopolimerlar hisoblanadi. Ular barcha organizmlarning hujayrasida bo‘ladi. Nuklein kislotalarni birinchi marta 1868 yilda SHveysariya olimi F.Misher hujayra yadrosidan topgan (nuklein kislotalarning nomi ham shundan olingan: lotincha nucleus – yadro demakdir). Keyinchalik nuklein kislota birgina yadroda emas, sitoplazma va boshqa organoidlarda ham bo‘lishi aniqlandi. Nuklein kislotalari nukleotid deb ataluvchi monomer birliklardan tashkil topgan.
Nuklein kislotalarning turlari, tuzilishi va funksiyalari ushbu darslikning genetika qismida batafsil yoritilgan.
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 parchalanish holatlari ro‘y berib turadi. Masalan, odam organlari tarkibidagi 50 % hujayra va oqsillarning parchalanishi va qayta hosil bo‘lishi uchun 80 sutka talab etiladi yoki har 10 sutkada jigardagi oqsillar va qon 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 vaqtning o‘zida o‘tadigan assimilyasiya va dissimilyasiyadan yoki anabolizm va katabolizmdan iboratdir. Katabolizm natijasida yirik organik molekulalar kichik birikmalarga parchalanadi. Bu jarayonda issiqlik energiyasi ajralib chiqib, u keyinchalik ATF tariqasida to‘planadi. Katabolizmda gidroliz va oksidlanish jarayonlari kislorodli (aerob) va kislorodsiz (anaerob) sharoitda o‘tishi mumkin. Aerob oksidlanishda organik moddalar to‘la parchalanib SO₂ va N₂Oni hosil qiladi.
Anabolizmda oddiy molekulalardan murakkab molekulali moddalarning biosintezi bo‘ladi.
YAshil avtotrof o‘simliklar va bakteriyalar SO₂ va suvdan quyosh energiyasi yordamida dastlabki organik moddalarni hosil qiladi (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 boshqa aminokislotalar xizmat qiladi. Har bir hujayra o‘ziga xos oqsillar, yog‘lar yoki boshqa xil organik birikmalarni hosil qiladi. Masalan muskul glikogeni muskul hujayralarida hosil bo‘ladi.
Katabolizm va anabolizmlar hujayrada bir vaqtning o‘zida o‘tib, katabolizmning oxirida anabolizm stadiyasi boshlanadi. Biroq, parchalanish va sintezlanish yo‘llari (katabolizm, anabolizm yo‘llari) bir-biriga to‘g‘ri kelmaydi. Masalan, glikogenning sut kislotasigacha parchalanishida 12 ta ferment qatnashib, ulardan har qaysisi kataboltik 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, mitoxondriyalarda oksidlanish jarayoni o‘tsa, lizosomalarda gidrolitik fermentlar joylashgan, oqsillarning biosintezi ribosomalarda bo‘ladi, lipidlar biosintezi silliq endoplazmatik to‘rlarda o‘tadi va hokazo.
Assimilyasiya dissimilyasiyadan ustun bo‘lganda (masalan, o‘tish davrida) vazn ortadi, dissimilyasiya ustun bo‘lganda esa vazn kamayadi. Modda almashinuv jarayonida vitaminlar muhim ahamiyat kasb etadi. Ular fermentlar va boshqa biologik aktiv moddalarning tuzilishida asosiy material hisoblanadi. Anorganik moddalar – suv va mineral moddalar (tuzlar holida) ham modda almashinish jarayonida ishtirok etadi. Hayvonlar va odamda modda almashinishni boshqarishda nerv sistemasi, ayniqsa, bosh miya katta yarim sharlari po‘stlog‘i va ichki sekretsiya bezlari etakchi vazifani bajaradi.
Ba`zi nerv kasalliklarida va ayniqsa ichki sekretsiya bezlarining kasalliklarida modda almashinish buziladi. Diabed, yog‘ bosish, podagra, siydik tosh kasalligi, o‘t toshi kasalligi va boshqalar shular jumlasidandir.
Tirik organizmlarga termodinamikaning ikkita qonuni mos keladi. Termodinamikaning birinchi qonuniga ko‘ra (energiyaning saqlanish qonuni) ximiyaviy va fizikaviy jarayonlar mobaynida energiya hosil ham bo‘lmaydi, yo‘qolmaydi ham, balki u bir shakldan ikkinchi shaklga o‘tib turadi, ya`ni energiyaning umumiy miqdori o‘zgarmasdan saqlanib qoladi.
Termodinamikaning ikkinchi qonuniga ko‘ra, 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 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. Boshqacha qilib aytganda, entropiya – bu sistemadagi foydali energiyaning tartibsiz shakldagi energiyaga qaytmas 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 sut emizuvchi organizmlargacha hammasi har qanday sharoitda ham o‘ziga xos tartibli tizimni saqlab tura oladi. Biroq entropiya tashqi 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 tashqi muhitda joylashgan glyukozadan foydalanadilar. Glyukozani ular yana o‘sha tashqi muhitdagi molekulyar kislorod yordamida oksidlab uni parchalaydilar. Natijada metabolizmning oxirgi mahsuloti SO₂ va N₂O hosil bo‘lib, ular qayta tashqi muhitga ajraladi, bu holat esa tashqi muhit entropiyasini oshirishga olib boradi. Bu jarayonlar natijasida issiqliq qisman tarqalib ketishi ham mumkin.
Quyosh energiyasi dastavval yashil o‘simliklar tomonidan o‘zlashtiriladi va fotosintez jarayoni bo‘ladi. Ana shu 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.
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, boshqa 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.
Uglevodlarda to‘plangan zahira energiya keyinchalik aerob va anaerob nafas olish jarayoni natijasida ajralib turadi.
Aerob nafas olishda Krebs sikli shaklida glikoliz yo‘li bilan molekulalar parchalanadi. Anaerob nafas olishda esa, faqat glikoliz bo‘ladi. Demak, hayvon hujayralarining hayot faoliyati oksidlanish va qaytarilish reaksiyalari natijasida hosil bo‘lib turadigan energiya hisobida o‘tib turadi. 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 tezligi va fermentlar aktivligidir.
Avtotrof (yunoncha Autos - 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 angidrid, oltingugurt va azotning anorganik birikmalari) sintez qila oladilar.
Avtotrof organizmlar o‘z navbatida fotosintezlovchi va xemosintezlovchi guruhlarga bo‘linadi.
Birinchisi, organik moddalarni sintez qilishda quyosh energiyasidan foydalansa, ikkinchi guruh organizmlar ekzotermik kimyoviy energiyadan foydalanadilar (vodorod, ammiak va shunga o‘xshash moddalarning oksidlanishidan ajralib chiqqan energiya).
Barcha yashil o‘simliklar fotosintezlovchi organizmlarga mansub bo‘lsa xemosintezlovchilarga oltingugurt, vodorod, temir bakteriyalar hamda azot to‘plovchi bakteriyalar kiradi.
Tabiatda fotosintezlovchi avtotrof organizmlarning roli katta bo‘lib, ular biosferadagi asosiy biomassani hosil qiladilar. Bir yilda bu organizmlar tomonidan hosil bo‘ladigan biomassaning 2/3 qismini quruqlikdagi yashil o‘simliklar sintezlaydi.
Ximotrof o‘simliklar guruhiga kiruvchilar oziqlanishi uchun zarur bo‘lgan energiyani kimyoviy reaksiya natijasida hosil bo‘lgan energiya hisobiga oladi. Bu jarayon xemosintez deb ataladi. Bu hodisani fanda birinchi marta 1887 yilda S.N.Vinogradskiy kashf etgan.
Geterotroflar - hayoti uchun zarur bo‘lgan birikmalarni mineral moddalar (SO₂, N₂O) dan sintez qilmay, 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. Oziqlanishiga ko‘ra geterotroflar golozoynilarga (hayvonlar) va osmotroflarga bo‘linadi. Birinchi guruh geterotroflar qattiq zarrachalar bilan oziqlansa, ikkinchi guruhlar (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. Biroq hosil qiladigan biomassasi avtotroflarga qaraganda ancha kamdir. Geterotroflar tabiatda biomassaning ikkilamchi maxsulotini hosil qiladilar. Avtotrof organizmlar sintez qilgan hamda kishilar faoliyati natijasida ishlab chiqarishda sintez qilingan barcha organik moddalar geterotroflar ishtirokida parchalanib mineral moddalargacha (SO₂, N₂O) 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 qilish xususiyatlariga ham ega. Masalan, yashil evglena yorug‘likda avtotrof, qorong‘ilikda esa geterotrof oziqlanadi.