Клеткадагы Энергия Өндүрүшү

Энергия бүт тармакта адамзат үчүн мажбурлуу бир муктаждык. Технология, өнөр-жай, транспорт, байланыш сыяктуу көптөгөн негизги тармактарда эң негизги ролду ойнойт. Ушунчалык зарыл бир муктаждык болгон энергиянын наркы да, албетте, жогору. Ири дамбалар, мунайзат иштетүүчү заводдор, ал тургай, атомдук электрдик станциялар (АЭС) ушул максатта курулат. Өлкө каражаттарынын көпчүлүгү энергияга бөлүнөт. Күнүмдүк жашоодо колдонгон бир автоунаанын күйүүчү майы үчүн да канчалаган көлөмдө акча сарптайбыз.

1. Inner membrane	2. Outer membrane	3. Intermembrane space
Figure 8.1 A micrograph and cross section of the cell's power station, the mitochondria

Энергия табуу ушунчалык чыгымдуу; андай болсо, сизди алып жүргөн, ойлонушуңуздан сүйлөшүңүзгө жана басышыңызга чейин көптөгөн иштериңизди жасаган денеңиз кайсы энергияны кайсы булактан алып, кантип өндүрүп, кантип колдонууда?

Клетка Жана Энергия

Клетка дене муктаж болгон энергияны өндүрүү үчүн «митохондрия» деп аталган жүздөгөн кичинекей энергия станцияларынан пайдаланат. Бул станцияларда азыктардан алынган химиялык энергиялар клетка колдоно ала турган энергия пакеттерине айландырылат. Ал пакеттер АТФ (АТР) деп аталат. Клетканын ичиндеги бүт окуялар митохондрияларда өндүрүлгөн колдонууга даяр турган ушул энергия пакеттери менен ишке ашат.

Бул энергиянын наркы кандай?

Бир салыштыруу жасоо үчүн автоунааңызга күйүүчү май катары колдонгон бензинди карайлы. Бул бензин алгач жердин терең түбүнөн чийки мунайзат абалында чыгарылат. Анан кемелер менен мунайзат иштетүүчү заводдорго жеткирилет. Ал заводдордо көптөгөн татаал химиялык процесстерден соң бензин алынат. Унааңыздын мотору менен ал жерде колдонулган бензин бир-бирине туура келе тургандай кылып өндүрүлгөн. Унааңыз башка бир күйүүчү зат менен иштебейт. Ошол сыяктуу электровоздорду кыймылдаткан электр энергиясы да көп кыйынчылыктар жана чыгымдар менен дамбаларда өндүрүлөт. Бул иш үчүн гидроэлектрдик станциялар (ГЭС) курулган. Бул эки мисалда тең көп илим жана алдыңкы технологиялар колдонулууда.

Клетканын Энергия Станциясы

Клеткада бул жогоруда айтылгандардан алда канча жогору бир система бар. Колдонула турган энергиянын биринчи булагы – бул күн. Өсүмдүктөр күн нурларын колдонуп азык жасашат. Тагыраагы күн нурунун энергиясын өндүргөн азыктарынын ичине кампалашат. Дене болсо бул өсүмдүктөрдөн жана алар менен азыктанган жаныбарлардан алган азыктарды өтө майда бөлүктөргө бөлөт. Энергиянын чийки заты болгон бул кичинекей бөлүкчөлөр клетка тарабынан кармалып, клетканын «энергия станциясы» болгон митохондрияга алып барылат. Митохондрия бул чийки заттарды эң майда молекулаларына чейин майдалап ичтеринде сакталган энергияны чыгарат. Ал тургай, ал энергияны клетка колдоно ала турган бир «күйүүчү майга» АТФга айлантат. Клеткадагы бүт иштер ушул «күйүүчү майдын» энергиясы менен жасалат. Бул жерге чейин айтылгандар ал процесстердин өтө кыскача бир баяны гана. Митохондрия деп аталган бул станциялардагы энергия өндүрүшү учурунда өтө татаал химиялык кубулуштар болуп өтөт. Ал химиялык кереметтер миллиметрдин 100дөн бириндей болгон клетканын ичинде, б.а. кыялга сыйбас кичинекей бир жерде болуп өтүүдө.

	1. Cytoplasm 2. Glucose 3. Energy input 4. Glycolysis 5. 2 Pyruvate 6. Mitochondria	7. Krebs Cycle 8. Water 9. Electron transport phosphorylation 10. Oxygen
	Figure 8.2 Overview of energy production in the cell. In the first step, glucose is broken down into pyruvic acid, and two ATPs (energy) are released. The pyruvic acid then enters the Krebs cycle, which generates two more ATPs. The third step of phosphorylation produces 32 ATPs. Each cell needs to carry out this process in order to continue its life, and thus, in order for you to survive. To carry out this process, all of the enzymes need to be present together. The lack of just one enzyme will cause the system to collapse, and oxygen-normally the source of life-to oxidize and kill the cell.

Клеткада энергия өндүрүүдө башкы ролду кычкылтек ойнойт. Энергия өндүрүүнүн дээрлик ар бир этабында көптөгөн ар кандай ферменттер кызмат кылышат. Бир этапта өз кызматын жасап бүткөн ферменттер кийинки этапта ордуларын башкаларга өткөрүшөт. Ошентип ондогон ара процесстер, ал процесстерде кызмат кылган жүздөгөн түрдүү ферменттер жана сансыз химиялык реакциялар натыйжасында азыктарда кампаланган энергия клетканын ишине жарай турган абалга алып келинет.

Демек, клетканын ичиндеги «энергия станциясын» бир мунайзат иштетүүчү заводдон же гидроэлектрдик станциядан комплекстүүрөөк деп айтууга болот.

Бул жагдай клетканын башка функциялары сыяктуу бул жерде да өтө зор бир керемет бар экенин көрсөтүүдө. Себеби бир мунайзат иштетүүчү завод мунайзаттын эмнелигин билген, чийки мунайзатты лабораторияларда анализ кылган жана ошол илимий маалыматтарды колдонгон инженерлер тарабынан курулат. Мунайзаттын эмнелигин билбеген адамдар бир мунайзат иштетүүчү завод кура алат деп ойлоо болсо, албетте, күлкүмүштүү. Бул мүмкүн эмес.

1. Glucose 2. Glycolysis 3. Pyruvate 4. Glucose-6-phosphate 5. Krebs cycle 6. Fructose-6-phosphate 7. Electron transport phosphorylation	8. 1,3-biphosphoglyceric acid 9. Glycolysis takes place in the cytoplasm of the cell. 10. Two ATPs are produced during the phosphorylation of substrate. 11. The product is sent to the second stage of reactions. 12. Two ATPs are produced during the phosphorylation of substrate. 13. Pyruvic acid
Figure 8.3 The first steps of glycolysis start with an input of energy; without energy the reaction cannot start. Enzymes transfer two phosphate groups from ATP to glucose, thereby initiating its change. This first step leads to the formation of two molecules of PGAL (phosphoglyceraldehyde), which indicates the start of energy production. Enzymes transfer the protons and electrons they obtain from PGAL to NAD+ to produce two molecules of NADH. After receiving protons and electrons, NAD+ becomes activated and then returns these to its surroundings, thereby forming NADH+. Later on, each substrate group gives a phosphate group to ADP, to form two ATPs. The same processes are carried out for four ATPs. For every four ATPs produced, two ATPs are used at the start of glycolysis, resulting in a net two ATPs being produced.

Бирок ушундай мүмкүн эмес нерсени клетканын ичиндеги энергия станциясы, б.а. митохондрия жасай алууда. Себеби клетка эне курсагында пайда болуп, көбөйөт жана анан адам денесин пайда кылат. Клетканын энергия станциясы митохондрия өмүрүндө бир жолу да тышкы дүйнөнү, бир даана өсүмдүктү да көрбөйт. Бирок, өсүмдүктүн ичиндеги энергияны кантип чыгарууну билет жана бул татаал ишти эч катасыз жасайт.

Мындай системаны митохондрия кайдан үйрөнгөн?

Негизи эч бир клетка органеллинин биологиялык бир функцияны «үйрөнүү» мүмкүнчүлүгү жок. Себеби клетканын калыптануу учурунда мындай функцияны жасай турган өзгөчөлүккө ээ болбой, кийинки жашоо процессинде муну жасай ала турган жөндөмгө ээ болуу мүмкүнчүлүгү жок. Мындай учурларда денеде тиешелүү система жашоо башталган кезден эле толук бойдон бар болушу зарыл. Антпесе энергия өндүрүүдө негизги ролду ойногон «кычкылтек» клетканы заматта талкалайт. Демек клетка пайда болгон кезде эле кычкылтектен коргой турган кемчиликсиз бир система менен да жабдылган болушу шарт. Ошондо гана өзүн жок кыла ала турган бул газды алып, анын жардамы менен эң негизги муктаждыгын, б.а. энергияны өндүрөт.

	1. Inner membrane 2. Cytoplasm 3. Outer compartment 4. Outer membrane 5. Inner compartment of mitochondria 6. Pyruvic acid from cytoplasm 7. Electron transport system 8. Acetyl CoA 9. Krebs cycle 10. Many ATP 11. ATP Synthetase Enzyme 12. Inner compartment 13. Outer compartment
	Figures 8.4 and Figure 8.5 The functional compartments of the mitochondrion a) Mitochondrion from the pancreatic cell of a bat b) The membrane in the inner compartment of the mitochondrion divides up the organelle into two regions.
c) The inner region is where the second stage of aerobic respiration (including the Krebs cycle) takes place. NAD and FAD are converted into NADH and FADH2 by reacting with H+ and electrons. These are sent to the transport system in the inner membrane. The concentration of H+ ions and electric charge changes as a result of the processes that take place in the third stage. As a result of these changes and the effect of the ATP enzyme (ATP synthetase), ATP is produced.

Митохондриянын максаты – бул кычкылтек колдонуу аркылуу энергия өндүрүү. Муну, жогоруда айтылгандай, кезек менен иштеген ферменттер системасысыз жасай албайт. Бул ферменттер бир жандыкта же толугу менен бар же жок. Кийинки урпакка тукум куучулук жолу менен, б.а. ДНКда жазылган маалымат аркылуу өткөрүлүшөт. Эч бир жандык өз алдынча мындай системаны үйрөнө албайт. Бул ушунчалык кылдат жасалган, татаал бир система болгондуктан, адамзат мээси да учурдагы бүт мүмкүнчүлүктөрдү колдонуп мындай системаны кура албайт.

Митохондриядагы бул керемет системанын бир учурда пайда болгон болушу керектигин эволюционист илимпоздор да кабыл алууга мажбур болушкан. Бул багытта белгилүү эволюционисттерден профессор, доктор Али Демирсойдун төмөнкү сөздөрү өтө жакшы мисал болот:

Суроонун эң негизги жери – митохондриялар бул касиетке (б.а. кычкылтекти энергия алуу механизминде колдонуу) кантип ээ болгондугунда. Себеби бир эле индивиддин да кокустуктар натыйжасында мындай өзгөчөлүккө жетиши акылга сыйбай турган ыктымалдыктардын биригишин талап кылат. Бул жерде эволюциялык бир маселе жаралууда. Клетка келечектеги абалды билип ошого ылайыкташканбы? Же ал шарттар келе электе, кокустуктар натыйжасында бул касиеттерди алып жүргөн бир клетка ийгиликтүү ыңгайлашкан беле?.. Дем алууну камсыз кылган жана ар этапта ар кандай катализаторлор катары кызмат кылган бир катар ферменттер механизмдин маңызын түзөт. Бул ферменттер жыйындысынын же баары толугу менен бир клеткада болот, же болбосо кээ бирлеринин болушунун эч мааниси болбойт. Себеби ферменттердин кээ бирлери кем болсо мындан эч натыйжа чыкпайт. Бул жерде илимий көз-карашка өтө карама-каршы келүү менен бирге, мындан да догматикалык бир түшүндүрмө жана спекуляция жасабаш үчүн бүт дем алуу ферменттеринин клетка ичинде бир жолуда жана кычкылтекке жолугаардан мурда, толугу менен пайда болгонун, кааласак каалабасак, кабыл алууга мажбурбуз.14

A. Preparatory Conversions B. Krebs Cycle 1. Pyruvic acid 2. Co Enzyme A	3. Acetyl CoA 4. Oxaloacetate 5. Citrate 6. Malate 7. Isocitrate	8. Fumarate 9. x-ketoglutarate 10. Succinate 11. Succinyl CoA
Figure 8.6 During the second stage of the aerobic respiration pathway, pyruvate enters the mitochondrion, where it is broken down completely. Carbon dioxide and water are obtained from the resulting carbon and oxygen atoms-the source of the carbon dioxide breathed out through the lungs. As the diagram shows, before entering the Krebs cycle, the pyruvate is completely converted into acetyl coenzyme A, which then enters the Krebs cycle and combines with oxaloacetate (The Krebs cycle got its name from the scientist who worked on it in the 1930s). The Krebs cycle has three functions: The first is to obtain H+ and electrons to transfer to coenzymes such as NAD and FAD. The second is production of ATP by phosphorylation. And the third is to convert the many different substances in the center of the cycle, obtained after many steps by many different enzymes, back into oxaloacetate. If this reconversion was not done, and there is only a limited amount of oxaloacetate in the cell, respiration would soon stop. But because of the extraordinary measures taken by God, oxaloacetate is always regenerated. The incredible reactions that take place in the second step produce only two ATPs. But many of the coenzymes, H+ ions and electrons produced in this step are used in the third and final stage of respiration.

Бул сөздөр эволюциялык логиканын жеңилүү мисалдарынын бири. Бүт бул чындыктарга карабастан, эволюционисттер канчалык кабыл алгысы келбесе да, мунун бир гана түшүндүрмөсү бар: митохондрия өсүмдүктөрдүн түзүлүшүн да, адам денесин да бүт майда-чүйдөсүнө чейин билген бир акылдын Ээси тарабынан жаратылган. Башкача айтканда, митохондрияны жараткан күч «илими жагынан бүт нерсени курчаган» (Энъам Сүрөсү, 80) Аллах.

Башка бир аятта болсо бул чындык мындайча айтылат:

«Көңүл бургула; чындыгында Ал бүт нерсени ороп-курчап турат» (Фуссилет Сүрөсү, 54)

Figure 8.7 Diagrams showing the different forms of the pyruvate dehydrogenase enzyme from a bacterium called A. vinelandii. This enzyme acts on pyruvic acid formed at the end of glycolysis.