Hujayra jonsiz tabiatda ham uchraydigan kimyoviy elementlardan tuzilgan — bu tirik va jonsiz tabiatning birligini ko‘rsatadi. Lekin hujayrada bu elementlar faqat tiriklikka xos murakkab birikmalarni — biopolimerlarni (oqsillar, nuklein kislotalar, polisaxaridlar) hosil qiladi. Hujayraning kimyoviy tarkibini bilmasdan modda almashinuvi, fotosintez, oqsil biosintezi va genetikani tushunib bo‘lmaydi. Imtihonda elementlarning vazifasi, suvning xossalari, biopolimerlarning tuzilishi va vazifalari, shuningdek DNK bo‘yicha hisob masalalari ko‘p uchraydi.
§1. Kimyoviy elementlar
Hujayrada Mendeleyev jadvalidagi ko‘plab elementlar topilgan, ammo ularning miqdori turlicha.
Makroelementlar: O, C, H, N — birgalikda hujayra massasining taxminan 98% i (organik moddalarning asosiy tarkibi); shuningdek P, S, K, Ca, Mg, Na, Cl, Fe — har biri foizning o‘ndan bir yoki yuzdan bir ulushlari miqdorida.
Mikroelementlar — juda oz miqdorda, lekin hayot uchun zarur: Zn, Cu, I, F, Mn, Co, Mo, B va boshqalar.
Fe — gemoglobin tarkibida; Mg — xlorofill markazida; I — qalqonsimon bez gormoni tiroksinda; Ca — suyak, tish, qon ivishi va muskul qisqarishi; Zn — insulin tarkibida; Co — B₁₂ vitaminida; P — nuklein kislotalar, ATF va suyakda; S — ba’zi aminokislotalarda.
Element yetishmasa kasallik kelib chiqadi: yod yetishmasa — endemik bo‘qoq (shuning uchun yodlangan tuz ishlatiladi), temir yetishmasa — kamqonlik, kalsiy yetishmasa — suyaklar mo‘rtlashadi, ftor yetishmasa — tish kariyesi.
§2. Suv va mineral tuzlar
Suv — hujayradagi eng ko‘p modda: massaning taxminan 70–80% i (embrion hujayralarida ko‘proq, suyak va tishda kamroq). Xossalari va vazifalari:
molekulasi qutbli, shuning uchun universal erituvchi: ko‘p moddalar faqat erigan holda reaksiyaga kirishadi;
issiqlik sig‘imi katta — hujayra haroratini barqaror saqlaydi; bug‘lanishda ko‘p issiqlik yutadi (terlash, transpiratsiya — sovitish);
gidroliz reaksiyalarida qatnashadi (biopolimerlarni parchalash), fotosintezda vodorod va kislorod manbai;
moddalarni tashiydi (qon, hujayra shirasi, ksilema), hujayraga turgor beradi.
Moddalar suvga munosabatiga ko‘ra: gidrofil (suvda yaxshi eriydi — tuzlar, shakarlar, aminokislotalar) va gidrofob (erimaydi — yog‘lar, membrana lipidlari).
Mineral tuzlar hujayrada ionlar holida bo‘ladi: K⁺, Na⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Cl⁻, fosfat va gidrokarbonat ionlari. Ular bufer xossasini (pH barqarorligi), osmotik bosimni ta’minlaydi; K⁺ va Na⁺ — nerv impulsi hosil bo‘lishida qatnashadi; kalsiy fosfati suyak qattiqligini beradi.
§3. Uglevodlar
Uglevodlar C, H, O dan tuzilgan; umumiy formulasi ko‘pincha Cₙ(H₂O)ₘ.
Monosaxaridlar: glyukoza, fruktoza, galaktoza (C₆H₁₂O₆, olti uglerodli); riboza va dezoksiriboza (besh uglerodli — RNK va DNK tarkibida). Suvda yaxshi eriydi, shirin.
Polisaxaridlar (monomeri glyukoza): kraxmal — o‘simliklar zaxirasi; glikogen — hayvon va zamburug‘lar zaxirasi (jigar va muskullarda); sellyuloza — o‘simlik hujayra devori. Xitin — zamburug‘ devori va bo‘g‘imoyoqlilar skeleti (azot saqlovchi polisaxarid). Suvda deyarli erimaydi, shirin emas.
Vazifalari: energetik (asosiy tez energiya manbai), zaxira, qurilish (sellyuloza, xitin), nuklein kislotalar tarkibi.
§4. Lipidlar
Lipidlar — suvda erimaydigan, organik erituvchilarda (benzin, efir) eriydigan moddalar.
Yog‘lar — glitserin va yog‘ kislotalarining birikmasi: energiya zaxirasi (eng ko‘p energiya beradi), issiqlik izolyatsiyasi (teri osti yog‘i, kitlar), mexanik himoya (ichki organlar atrofida), metabolik suv manbai — yog‘ oksidlanganda ko‘p suv hosil bo‘ladi (tuya o‘rkachidagi yog‘).
Fosfolipidlar — hujayra membranalarining asosi.
Steroidlar — xolesterin, jinsiy gormonlar, buyrak usti bezi po‘stlog‘i gormonlari, D vitamini.
Mumlar — barg va meva sirtidagi himoya qatlami, asalari mumi.
Energiya qiymati: 1 g uglevod → 17,6 kJ; 1 g oqsil → 17,6 kJ; 1 g yog‘ → 38,9 kJ.
§5. Oqsillar
Oqsillar — eng xilma-xil biopolimerlar. Monomeri — aminokislota (oqsillar tarkibida 20 xil). Har bir aminokislotada amino guruh (–NH₂), karboksil guruh (–COOH) va radikal bor; aminokislotalar peptid bog‘ (–CO–NH–) bilan birikib polipeptid hosil qiladi.
Tuzilish darajalari:
birlamchi — polipeptid zanjiridagi aminokislotalar ketma-ketligi (peptid bog‘lar); u DNK tomonidan belgilanadi;
ikkilamchi — zanjirning spiral (yoki burmali) shakli, vodorod bog‘lar ushlab turadi;
uchlamchi — spiralning fazoviy o‘ramga (globulaga) taxlanishi;
to‘rtlamchi — bir nechta polipeptid zanjirining birikishi (gemoglobin — 4 ta zanjir).
Denaturatsiya — yuqori harorat, kislota, ishqor, og‘ir metall tuzlari ta’sirida oqsilning tabiiy tuzilishi buzilishi (tuxum oqining qotishi); birlamchi tuzilish saqlanadi, ba’zan jarayon qaytar — renaturatsiya.
Vazifalari: qurilish (kollagen, keratin), katalitik — barcha fermentlar oqsil; transport (gemoglobin, membrana tashuvchilari), himoya (antitanalar, fibrinogen), harakat (aktin, miozin), signal va boshqaruv (insulin, retseptorlar), energetik (oxirgi navbatda sarflanadi). Fermentlar — biologik katalizatorlar: reaksiyani minglab marta tezlashtiradi, spetsifik (o‘z substratiga "qulf va kalit" kabi mos), muayyan harorat va pH da ishlaydi.
§6. Nuklein kislotalar va ATF
Nuklein kislotalar — irsiy axborotni saqlovchi va uzatuvchi biopolimerlar. Monomeri — nukleotid: azotli asos + besh uglerodli qand + fosfat qoldig‘i.
DNK — qandi dezoksiriboza; asoslari A, T, G, C; ikki zanjirli qo‘sh spiral (J. Uotson va F. Krik, 1953). Yadroda (xromosomalarda), shuningdek mitoxondriya va xloroplastlarda bo‘ladi. Vazifasi — irsiy axborotni saqlash va o‘zini ko‘paytirish (replikatsiya).
RNK — qandi riboza; asoslari A, U, G, C; bir zanjirli. Turlari: i-RNK (axborotni ribosomaga yetkazadi), t-RNK (aminokislota tashiydi), r-RNK (ribosoma tarkibi).
Komplementarlik: A = T (2 ta vodorod bog‘), G ≡ C (3 ta vodorod bog‘).
Chargaff qoidasi: A = T, G = C, A + G = T + C; bir juft nukleotidning spiral bo‘ylab uzunligi 0,34 nm.
Purin asoslari — A, G (ikki halqali); pirimidin asoslari — T, C, U (bir halqali).
ATF (adenozintrifosfat) — hujayraning universal energiya manbai: adenin + riboza + 3 ta fosfat qoldig‘i. Fosfatlar orasidagi ikki bog‘ makroergik — ko‘p energiya saqlaydi:
ATF + H₂O → ADF + F + 40 kJ
ATF mitoxondriyalarda (va xloroplastlarda) sintezlanadi, barcha energiya talab qiluvchi jarayonlarda sarflanadi.
Misol
DNK qo‘sh zanjirida 600 nukleotid bor, shundan adenin 20% (120 ta). Vodorod bog‘lar soni va fragment uzunligini toping.
A = T = 120; G + C = 600 − 240 = 360, demak G = C = 180.
A–T juftlari 120 ta, har birida 2 bog‘: 120 × 2 = 240.
G–C juftlari 180 ta, har birida 3 bog‘: 180 × 3 = 540.
Jami: 240 + 540 = 780 vodorod bog‘.
Uzunlik: 300 juft × 0,34 = 102 nm.
Javob: 780 ta vodorod bog‘, 102 nm.
Misol
Organizm 10 g yog‘ va 20 g glyukozani to‘liq oksidladi. Qancha energiya ajraldi?
Yog‘dan: 10 × 38,9 = 389 kJ.
Uglevoddan: 20 × 17,6 = 352 kJ.
Jami: 389 + 352 = 741 kJ.
Javob: 741 kJ.
Misol
Oqsil molekulasi 300 aminokislotadan iborat. Unda nechta peptid bog‘ bor va massasi taxminan qancha (aminokislota o‘rtacha 110)?
Chiziqli zanjirda peptid bog‘lar soni aminokislotalardan bitta kam: 300 − 1 = 299.
Massa: 300 × 110 = 33 000.
Javob: 299 ta peptid bog‘, massasi taxminan 33 000.
O‘zingizni tekshiring
Laktoza qaysi monosaxaridlardan iborat?
Oqsilning birlamchi tuzilishi nima?
DNKda guanin 30% bo‘lsa, timin necha foiz?
RNK tarkibidagi qaysi asos DNKda yo‘q?
Xlorofill tarkibidagi metall qaysi?
Nima uchun tuya o‘rkachidagi yog‘ suv manbai hisoblanadi?
5 g yog‘ to‘liq oksidlanganda qancha energiya ajraladi?
Hayvonlarda zaxira polisaxarid qaysi?
Ko‘p uchraydigan xatolar
RNKga timin yozish — RNKda uratsil.
Uglevod va yog‘ning energiya qiymatini teng deb hisoblash — yog‘ ikki baravardan ko‘proq energiya beradi.
Vodorod bog‘lar sonida A–T ni 3, G–C ni 2 deb olish — aksincha.
Glikogenni o‘simlik zaxirasi deb aytish — o‘simlikda kraxmal.
Denaturatsiyada birlamchi tuzilish ham buziladi deb yozish — peptid bog‘lar saqlanadi.
Yodni makroelement deb hisoblash — u mikroelement.