Көмірсулар. Полисахаридтер мен олигосахаридтердің ыдырау жолдары. Көмірсулардың биологиялық ролі. Көмірсулардың биосинтезі.
Көмірсулар. Полисахаридтер мен олигосахаридтердің ыдырау жолдары. Зат алмасу процесінде көмірсулық алмасу маңызды орын алады. Көмірсулардың ыдырауы кезінде энергия бөлінеді, олар АТФ байланыстарында жинақталады жəне ағзадағы биохимиялық процестердің жүруіне жұмсалады.
Көмірсулардың зат алмасу процесіндегі екінші маңызды қызметі – олар ағзадағы липидтердің, ақуыздардың, нуклеин қышқылдарының биосинтезіне қажет органикалық қосылыстардың көзі болып табылады.
Құрамындағы молекулаларына қарай көмірсуларды негізгі үш топқа бөледі:
моносахаридтер, олигосахаридтер жəне полисахаридтер.
Полисахаридтер мен олигосахаридтер гидролиз жəне фосфоролиз реакциялары нəтижесінде жай қосылыстарға (моносахаридтерге) ыдырайды.
Крамал гидролизі спецификалық фермент – амилазаның əсерінен жылдамдайды. Ферменттің күйіне сай крахмал молекуласы глюкоза, мальтоза немесе олигосахаридке айналады. Гидролиз нəтижесінде баяу ыдырау процесінде аралық өнім ретінде декстриндер түзіледі:
HO[C6H10O5]xH H2O nHO[C6H10O5]y H2O mC12H22O11 H2O 2mC6H12O6 крахмал → декстрин → мальтоза → глюкоза Крахмал мен гликогенге ұқсас басқада табиғи полисахаридтер гидролизденеді:
целлюлаза ферментінің қатысуымен – целлюлоза, хитиназа – хитин, гепариназа – гепарин жəне т.б.
Полисахаридтер мен олигосахаридтердің ыдырауының екінші бір түрі – фосфоролиз – көбіне гликогенге тəн. Фосфоролиз реакциялары олиго- жəне полисахарид молекулаларындағы гликозидтік байланыстың үзілген жеріндегі моносахарид қалдықтарына фосфор қышқылының қосылуымен түсіндіріледі.
Фосфоролиз реакциясын фосфорилаз ферменті жылдамдатады, фосфоролиттік үзілуге тек 1,4-гликозидтік байланыстар ғана ұшырайды.
Осылайша, олиго- жəне полисахаридтердің ыдырауы салдарынан еркін моносахаридтер немесе олардың фосфорлық эфирлері пайда болады. Ары қарай моносахаридтер алмасуында олардың тек фосфорлық эфирлері ғана қатысады. Еркін монозалар фосфорланып реакцияға қабілетті қоспаға – фосфорлық эфирге айналады.
Глюкозаның фосфорлануы мынадай нұсқада өтеді:
Глюкоза+АТФ глюкокиназа Глюкоза-6-фосфат+АДФ
Көмірсулардың биосинтезі. Жай көмірсулар фотосинтез жəне бактериялардағы хемосинтез жолымен атмосферадағы көмірқышқыл газын тотықтыру арқылы пайда болады.
Жасыл өсімдіктер жəне фотосинтездеуші бактериялар органикалық заттардың біріншілік синтезі үшін күн сəулесінің энергиясын пайдаланады, ол химиялық синтезге ыңғайлы энергия түріне ауысады. АДФ-тан АТФ синтезделуімен біруақытта тағыда маңызды реакция қатар жүреді: су фотолизі нəтижесінде СО2–ні тотықтыруға жұмсалатын сутегі атомдарының босауы. СО2–ның одан əрі тотығуы, көмірқышқыл газдың рибулозо-1,5- дифосфатпен байланысуы фотосинтездің қараңғылық реакцияларында жүзеге асады. Міне, осы кезде АТФ шығындалады.
Автотрофты ағзалардағы көмірсудың біріншілік биосинтезінің нұсқасы мынадай:
1. Фотосинтездің жарық (световые) реакциялары:
2. Фотосинтездің қараңғылық (темновые) реакциялары:
Гетеротрофты ағзалардың, яғни құрылымдық бөліктерін құру үшін дайын органикалық заттарды қолданатын ағзалардың біріншілік биосинтез қабілеті жоқ, бірақ оларды тағамдағы органикалық қосылыстарды қайта өңдеу арқылы (липид, ақуыз жəне т.б. ыдырауынан) қалпына келтіре алады. Бұл қосылыстардың жай көмірсуларға айналуындағы орталық звено — пирожүзім қышқылының түзілуі.
Олигосахаридтер биосинтезі – трансгликоздау (трансгликозидирование) реакциясы жолымен іске асады, берілген моносахаридке гликолиз қалдығы екінші моносахаридтің фосфорлық эфирінен беріледі жəне процесс гликозилтрансферазаның қатысуымен жылдамдайды.
Полисахаридтер биосинтезіде трансгликоздау жолымен жүзеге асады: моносахарид тердің фосфорлық эфирлері мен олигосахаридтердің қосылуы. Полисахаридтер биосинтезі процесінде моносахарид қалдықтарының берілу реакциясы сəйкес гликозилтрансферазалардың қатысымен жылдамдайды, сондай-ақ реакциялық ортада полисахарид молекуласының аз мөлшері болуы қажет. Субстрат ретінде нуклеозиддифосфатсахар бола алады. Сол сияқты целлюлоза биосинтезінде гуанозиндифосфатглюкозаның қатысы міндетті.