Тірі жүйелердегі зат және энергия алмасу типтері

Кез келген ашық материялы жүйенің негізгі өмір сүру жағдайы энергия алу жолдары болып саналады. Егер жүйеде энергия жеткілікті мөлшерде, арзан болса, тұрақты болады, сақталып қана қалмайды, дамиды. Өйткені тірі жүйелер үшін, өлі табиғат энергияның арзан көздерін іздестіру мәселесі әлдеқайда маңыздырақ. Тірі жүйелер өте қимылға бай, тез дамиды, өзгереді, сондықтан оларға өзгеріп тұратын жағдайларда тұрақтылықты сақтау қажет. Ағзалық заттарды қалыптастырудағы алғашқы энергия көздері күн сәулесі, найзағай разряды және жердің температуралық үдерістері (геотермальные процессы) болды. Сірә, алғашқы тірі ағзалардың қорегі құнарлы сорпа болса керек. Әрине, жағдай көп ұзаққа барған жоқ. Мәселені осы заманғы цианобактериялардың ата тектері фотосинтезге бейімделген алғашқы ағзалар шешіп берді. Біздің биосфера Күн энергиясы мен фотосинтез үдерісі есебінен өмір сүріп келеді. Фотосинтез үдерісі тірі тіршілік иелерінің барлығына қолайлы. Энергия пайдаланылатын ағзалар денесінің құрылысына арналған жарық энергиясын химиялық энергияға көшіретін икемді материалдар қолайлығы туралы мәселенің маңызы да аз емес. Метаболизм Метаболизм, зат алмасу – организмде жүріп жататын барлық химиялық процестердің жиынтығы. Бұл организмнің тіршілік қабілетін сақтау және сыртқы ортамен қарым-қатынасын, организмге қоректік заттардың еніп, олармен ферменттер әсерінен ыдырауын, пайда болған жай заттардың клеткалар мен органдарға тасымалданып, олардың тотығуын, энергия бөлініп шығуын, клетка құрамындағы түзілістердің биосинтезделуін және қорытылған өнімдердің организмнен бөлініп шығуын қамтамасыз етеді. Клеткадағы қандай да болса, бір заттың белгілі бір тәртіппен ферменттік айналуға түсуін – метаболизмдік жол, ал осы кезде пайда болатын аралық өнім – метаболиттер деп аталады. Метаболизмнің қарапайым молекулалардан күрделі құрылымдық заттардың түзілу реакциясын – анаболизм, ал бұған қарама-қарсы өтіп жататын процесті катаболизм дейді. Жасыл өсімдіктерде фотосинтез нәтижесінде түрлі көмірсулар түзіледі. Жануарлар, әдетте осы көмірсулармен қоректенеді. Қарапайым қанттар қанмен жануарлар денесіне таралып, күрделі полисахарид – гликогенге айналады. Метаболизм нәтижесінде көмірсулар (пируват) органикалық қышқылға, одан әрі майға, көмірсудан пайда болған органикалық қышқылдар аммиак азотымен реакцияласу нәтижесінде амин қышқылына, май, белоктар метаболизм нәтижесінде ыдырап, соңында несеп зәрі, аммиак, көмірқышқыл газы, т.б. қарапайым заттарға айналады. Адам мен жануарлар организміндегі метаболизм процесін реттеуде жүйке жүйесінің атқаратын (әсіресе, үлкен ми сыңарлары қыртысының) маңызы зор. Организмнің дамуы, өсуі, т.б. Метаболизм заңдылықтарына бағынады. Адамда метаболизм процесінің ауытқуы байқалса, адам ауруға шалдығады. Мысалы, диабет, семіздік, бүйрекке тас байлану, атеросклероз, т.б. Гетеротрофтар Гетеротрофтар (гетеротрофы); ( — басқа, — қорек, қоректену, тамақтану) — қоректенуге дайын органикалық заттарды (протеиндерді, майларды, көмірсуларды) пайдаланатын организмдер (гетеротрофты организмдер). Гетеротрофты организмдерге адам мен барлық жануарлар (жәндіктер), кейбір өсімдіктер, микроорганизмдер (бактериялардың көпшілігі), саңырауқұлақтар жатады. Тынысалу және фотосинтез Фотосинтез – жоғары сатыдағы жасыл өсімдіктердің, балдырлардың, фотосинтездеуші хлорофилл және басқа дафотосинтездік пигменттер арқылы күн сәулесі энергиясын сіңіруі нәтижесінде қарапайым қосылыстардан (көмірқышқыл газы, су) өздерінің және басқа организмдердің тіршілігіне қажетті күрделі органикалық заттар түзуі. Фотосинтез нәтижесінде жер жүзіндегі өсімдіктер жыл сайын 100 млрд т-дан астам органикалық заттар түзеді (мұның жартысынан көбін теңіз, мұхит өсімдіктері түзеді) және бұл кезде олар 200 млрд-тай СО 2 сіңіреді, оттегін бөледі. Ағзалар тыныс алғанда қоректік заттар толық ыдырау үшін оттегі қажет екендігі баршамызға белгілі. Тынысалудың ең соңғы өнімі – көміртегі оксиді су жене бос энергия. Бұл соңғы өнімдер — фотосинтезге қажеттi негiзгi қосылыстар болып табылады. Сондықтан, тынысалу фотосинтез кезiндегi энергияны жоққа шығарады. Алайда, тынысалу кезiнде жұмсалған пайдалы энергия фотосинтез кезiндегi алынған күн энергиясынан аз болатындығын төменгi тiзбектен көруге болады. Энергияның ең көбi — күн сәулесiнiкi, қоректiк заттар одан аз, ең азы көмiртегi оксидi, су жене оттегi. Фотосинтез көпсатылы күрделi әрекет. Мұнда күн сәулесi энергиясын химиялық байланыс энергиясына айналдыруда басты рөлдi хлоропластар атқарады. Пластиттердiң үш түрге бөлінетіндігi белгiлi, олар: лейкопластар, хромопласт жене хлоропласт. Бұл үшеуiнiң де негiэi — строма деп аталатын ақуыз. Ал, фотосинтез әрекетi хлорофилл пигментi (жасыл түс беретiн) бар хлоропласт жасушасында жүредi. Дереккөздер