الفصل السادس. التمثيل الغذائي والطاقة. غذاء. قدم وصفًا مقارنًا لعمليات الاستيعاب والتشوه في الخلية وإظهار علاقتها
جميع الكائنات الحية قادرة على تبادل المواد مع البيئة ، وتمتص منها العناصر اللازمة للتغذية وإطلاق نفاياتها. في تداول المواد العضوية ، أصبحت عمليات التوليف والانحلال هي الأكثر أهمية.
الاستيعاب أو التبادل البلاستيكي هو مجموعة من التفاعلات التركيبية التي تحدث مع إنفاق طاقة ATP. في عملية الاستيعاب ، يتم تصنيع المواد العضوية اللازمة للخلية. يوفر النمو والتطور والتجديد للجسم وتراكم الاحتياطيات المستخدمة كمصدر للطاقة. من وجهة نظر الديناميكا الحرارية ، تعتبر الكائنات الحية أنظمة مفتوحة ، أي أنها لا يمكن أن توجد إلا مع التدفق المستمر للطاقة من الخارج. تتم موازنة الاستيعاب من خلال مجموع عمليات التبديد (الاضمحلال). أمثلة على هذه التفاعلات هي التمثيل الضوئي ، والتخليق الحيوي للبروتين ، وتكرار الحمض النووي.
الأحماض الأمينية -> البروتينات
الجلوكوز -> السكريات
الجلسرين + الأحماض الدهنية -> الدهون
النيوكليوتيدات -> الأحماض النووية
الجانب الآخر من عملية التمثيل الغذائي هو عمليات التشتت ، ونتيجة لذلك تتحلل المركبات العضوية المعقدة إلى مركبات بسيطة ، بينما يتم فقدان تشابهها مع مواد الجسم ويتم إطلاق الطاقة ، وتخزينها في شكل ATP ، وهو أمر ضروري لتفاعلات التخليق الحيوي. لذلك ، يسمى التبديد أيضًا بتبادل الطاقة. أهم عمليات التمثيل الغذائي للطاقة هي التنفس والتخمير.
البروتينات -> الأحماض الأمينية
السكريات -> الجلوكوز
الدهون -> الجلسرين + الأحماض الدهنية
الأحماض النووية -> النيوكليوتيدات
يضمن التمثيل الغذائي ثبات التركيب الكيميائي وهيكل جميع أجزاء الجسم ، ونتيجة لذلك ، ثبات العمل في الظروف البيئية المتغيرة باستمرار.
حمض الديوكسي ريبونوكليك ، هيكله وخصائصه. مونومرات الحمض النووي. طرق الانضمام إلى النيوكليوتيدات. تكامل النوكليوتيدات. سلاسل عديد النوكليوتيد المضادة. النسخ المتماثل والإصلاح.
تم فك شفرة بنية جزيء الحمض النووي في عام 1953 بواسطة واتسون ، كريك ، ويلكينز. هذان نوعان من سلاسل عديد النوكليوتيد الحلزونية (الطرف المقابل 3 / واحد هو 5 / نهاية الآخر). مونومرات الدنا هي نيوكليوتيدات.، كل منها يشمل: 1) deoxyribose ؛ 2) بقايا حمض الفوسفوريك. 3) إحدى القواعد النيتروجينية الأربعة (الأدينين ، الثايمين ، الجوانين ، السيتوزين).). في خلايا الكائنات بدائية النواة (البكتيريا والعتائق) ، جزيء DNA دائري أو خطي ، يسمى نوويتعلق على غشاء الخلية من الداخل. الحمض النووي عبارة عن جزيء بوليمر طويل يتكون من كتل متكررة تسمى النيوكليوتيدات. ترتبط النيوكليوتيدات في سلسلة بسبب روابط الفسفور-ديستر بين ديوكسيريبوز من بقايا وبقايا حمض الفوسفوريك لنيوكليوتيد آخر. ترتبط القواعد النيتروجينية بـ deoxyribose وتشكل الجذور الجانبية. يتم إنشاء الروابط الهيدروجينية بين القواعد النيتروجينية لسلاسل الحمض النووي (2 بين A و T ، 3 بين G و C). تسمى المراسلات الصارمة للنيوكليوتيدات مع بعضها البعض في سلاسل الحمض النووي المزدوجة التكامل.
إصلاح الحمض النووي-وظيفة خاصة للخلايا ، والتي تتمثل في القدرة على إصلاح الضرر الكيميائي وكسر جزيئات الحمض النووي التالفة أثناء التخليق الحيوي الطبيعي للحمض النووي في الخلية أو نتيجة التعرض لعوامل فيزيائية أو كيميائية. يتم تنفيذه بواسطة أنظمة إنزيم خاصة للخلية. يرتبط عدد من الأمراض الوراثية (مثل جفاف الجلد المصطبغ) بأنظمة الإصلاح الضعيفة. يشتمل كل نظام من أنظمة الجبر على المكونات التالية:
هيليكاز الحمض النووي- إنزيم "يتعرف" على المواقع المعدلة كيميائياً في السلسلة ويكسر السلسلة بالقرب من الضرر ؛ إنزيم يزيل المنطقة المتضررة ؛
بوليميريز الحمض النووي- إنزيم يصنع القسم المقابل من سلسلة DNA بدلاً من المقطع المحذوف ؛
DNA ligase هو إنزيم يغلق الرابطة الأخيرة في سلسلة البوليمر وبالتالي يستعيد استمراريتها.
يحدث تكرار جزيئات الحمض النووي خلال الفترة التركيبية للطور البيني. كل من سلسلتي الجزيء "الأصل" بمثابة قالب لـ "الابنة". بعد النسخ المتماثل ، يحتوي جزيء الدنا المُصنَّع حديثًا على خيط "أمومي" واحد ، والثاني - "ابنة" ، تم توليفها حديثًا (طريقة شبه محافظة). من أجل تخليق قالب لجزيء DNA جديد ، من الضروري فصل الجزيء القديم وتمدده. يبدأ النسخ المتماثل في عدة مواقع في جزيء الحمض النووي. يسمى جزء جزيء الحمض النووي من بداية تكرار واحد إلى بداية آخر نسخ . تحتوي الخلية بدائية النواة على نسخة واحدة ، بينما تحتوي الخلية حقيقية النواة على العديد من النسخ المتماثلة. يتم تنشيط أصل التكاثر بواسطة البادئات (البذور)تتكون من 100-200 زوج أساسي. انزيم الحمض النووي - هيليكس يفصل ويفصل اللولب الأمالحمض النووي إلى 2 فروع ، والتي وفقا لمبدأ التكامل مع المشاركة يقوم إنزيم بوليميراز الدنا بتجميع خيوط "ابنة" من الدنا. إنزيم تقلبات الحمض النووي توبويزوميرازجزيئات DNA "ابنة". في كل نسخة ، يمكن أن يتحرك بوليميراز الدنا على طول الخيط "الأم" في اتجاه واحد فقط (3 / ⇒ 5 /). وهكذا ، فإن إضافة النيوكليوتيدات التكميلية لخيوط الابنة تسير في اتجاهين متعاكسين (مضاد موازٍ). يحدث النسخ المتماثل في جميع النسخ المتماثلة في وقت واحد. شظايا أوكازاكي وأجزاء من خيوط "ابنة" تم تصنيعها في نسخ متماثلة مختلفة يتم دمجها في خصلة واحدة انزيم يجاز. يتميز النسخ المتماثل بحفظ شبه ، ومضاد للتوازي وانقطاع (شظايا أوكازاكي).
تعتمد آلية الإصلاح على وجود سلسلتين مكملتين في جزيء الحمض النووي. يتم الكشف عن تشويه تسلسل النوكليوتيدات في أحدها بواسطة إنزيمات معينة. ثم يتم إزالة الموقع المقابل واستبداله بموقع جديد ، يتم تصنيعه على خيط DNA التكميلي الثاني. تاكو يسمى الجبر استئصالي , أولئك. مع قطع. يتم تنفيذه قبل دورة النسخ التالية ، لذلك يطلق عليه أيضًا ما قبل التكرار .
في حالة عدم قيام نظام إصلاح الختان بتصحيح التغيير الذي نشأ في أحد خيوط الحمض النووي ، يتم إصلاح هذا التغيير أثناء النسخ المتماثل ويصبح خاصية لكل من خيوط الحمض النووي. يؤدي هذا إلى استبدال زوج واحد من النيوكليوتيدات التكميلية بآخر أو ظهور فواصل (فجوات) في السلسلة المركبة حديثًا مقابل المناطق المتغيرة. إصلاح ما بعد التكرار يتم عن طريق إعادة التركيب (تبادل الشظايا) بين اثنين من الحلزون المزدوج المكون حديثًا من الحمض النووي. ومن الأمثلة على ذلك استعادة البنية الطبيعية للحمض النووي عندما تظهر ثايمين الثايمين (T-T) ، فالروابط التساهمية التي تنشأ بين بقايا الثايمين المتجاورة تجعلها غير قادرة على الارتباط بالنيوكليوتيدات التكميلية. نتيجة لذلك ، تظهر الفواصل (الفجوات) التي يتم التعرف عليها من خلال إنزيمات الإصلاح في خيط الحمض النووي المركب حديثًا. تتم استعادة سلامة سلسلة البولينوكليوتيد الجديدة لأحد الحمض النووي الوليدي بسبب إعادة التركيب مع سلسلة الأم الطبيعية المقابلة للحمض النووي الآخر للابنة. ثم يتم سد الفجوة المتكونة في السلسلة الأصلية عن طريق التوليف على سلسلة البولينوكليوتيدات التكميلية. يمكن اعتبار التبادل الملحوظ غالبًا للمواد بين الكروماتيدات الشقيقة مظهرًا من مظاهر الإصلاح اللاحق للتكرار ، الذي يتم إجراؤه عن طريق إعادة التركيب بين خيوط جزيئين من جزيئات الحمض النووي.
18. استنساخ جزيء DNA. ريبليكون. التمهيدي. مبادئ تكرار الحمض النووي: شبه الحفظ ، ومضاد التوازي ، والانقطاع (شظايا أوكازاكي). مراحل النسخ المتماثل: بدء ، استطالة ، إنهاء. ميزات تكاثر الحمض النووي في الكائنات الأولية وحقيقيات النوى.
القدرة على نسخ نفسها تكرار.يتم توفير هذه الخاصية من خلال هيكل مزدوج تقطعت بهم السبل. في عملية النسخ المتماثل ، يتم تصنيع سلسلة تكميلية على كل سلسلة عديد النوكليوتيد من جزيء DNA الأصل. تسمى هذه الطريقة لمضاعفة الجزيئات ، حيث يحتوي كل جزيء ابنة على أحد الوالدين وسلسلة صنعت حديثًا شبه محافظ .
لحدوث النسخ المتماثل ، يجب فصل خيوط الدنا الأصلية عن بعضها البعض لتصبح قوالب يتم على أساسها تصنيع الخيوط التكميلية للجزيئات البنت. مع مساعدة إنزيم هيليكازالذي يكسر روابط الهيدروجين ، يفك الحلزون المزدوج للحمض النووي في بداية النسخ المتماثل. ترتبط الخيوط المفردة الناتجة من الحمض النووي ببروتينات خاصة مزعزعة للاستقرار تمد العمود الفقري للسلاسل ، مما يجعل قواعدها النيتروجينية متاحة للارتباط بالنيوكليوتيدات التكميلية الموجودة في النيوكليوبلازم. على كل من السلاسل التي تشكلت في منطقة شوكة النسخ ، بمشاركة الإنزيم بوليميريز الحمض النووييتم تصنيع السلاسل التكميلية.
يتم توليف خيط DNA الثاني بواسطة شظايا قصيرة ( شظايا أوكازاكي) أيضا في الاتجاه من 5 "إلى 3" نهاية. يسبق تركيب كل جزء من هذا القبيل تشكيل تمهيدي RNA يبلغ طوله حوالي 10 نيوكليوتيدات. جزء تم تشكيله حديثًا بمساعدة إنزيم ligases DNAينضم إلى الجزء السابق بعد إزالة مادة RNA التمهيدي. بسبب هذه الميزات ، فإن شوكة النسخ غير متماثل. من بين السلسلتين الوليقتين ، يتم بناء أحدهما بشكل مستمر ، وتكوينه أسرع وتسمى هذه السلسلة قيادة . يكون تخليق السلسلة الأخرى أبطأ ، حيث يتم تجميعها من شظايا منفصلة تتطلب تكوين ثم إزالة مادة RNA التمهيدي. لذلك ، تسمى هذه الدائرة متخلفة (متخلفة). على الرغم من أن الأجزاء الفردية تتشكل في الاتجاه 5 "→ 3" ، بشكل عام ، تنمو هذه السلسلة في الاتجاه 3 "→ 5". يتشابه تكاثر الحمض النووي في الكائنات الأولية وحقيقيات النوى بشكل أساسي ، ومع ذلك ، فإن معدل التوليف في حقيقيات النوى هو ترتيب من حيث الحجم أقل من بدائيات النوى. قد يكون السبب في ذلك هو تكوين دنا حقيقيات النوى لروابط قوية بما فيه الكفاية مع البروتينات ، مما يعيق عملية إزالة الفيروس ، وهو أمر ضروري للتوليف التكراري.
التمهيدي- هذا جزء قصير من الحمض النووي ، مكمل لهدف DNA أو RNA ، ويعمل كبذرة لتخليق خيط تكميلي باستخدام بوليميريز الحمض النووي ، وكذلك لتكرار الحمض النووي. يعتبر التمهيدي ضروريًا لبوليميراز الحمض النووي لبدء تخليق خيط جديد من الطرف 3 بوصة من التمهيدي. يضيف بوليميراز الحمض النووي بالتسلسل النيوكليوتيدات المكملة لقالب القالب إلى الطرف 3 من التمهيدي.
ريبليكون- وحدة من عملية النسخ المتماثل لجزء من الجينوم ، to-ry هي تحت سيطرة نقطة واحدة لبدء (بداية) النسخ المتماثل. من نقطة البدء ، يذهب النسخ المتماثل في كلا الاتجاهين ، في بعض الحالات بسرعة غير متكافئة. تكرار الحمض النووي- حدث رئيسي في مسار انقسام الخلية. من المهم أنه بحلول وقت الانقسام ، يتم تكرار الحمض النووي تمامًا ومرة واحدة فقط. يتم توفير ذلك من خلال آليات معينة لتنظيم تكرار الحمض النووي. يحدث النسخ المتماثل في ثلاث مراحل:
بدء النسخ المتماثل
استطالة
إنهاء النسخ المتماثل.
يتم تنظيم النسخ المتماثل بشكل أساسي في مرحلة البدء. هذا سهل التنفيذ للغاية ، لأن النسخ المتماثل لا يمكن أن يبدأ من أي جزء من الحمض النووي ، ولكن من جزء محدد بدقة ، يسمى موقع أصل النسخ المتماثل. في الجينوم ، يمكن أن يكون هناك موقع واحد فقط أو العديد من هذه المواقع. ترتبط فكرة موقع بدء النسخ المتماثل ارتباطًا وثيقًا بمفهوم النسخ المتماثل. ريبليكون- هذا قسم من الحمض النووي يحتوي على موقع بدء النسخ المتماثل ويتكرر بعد بدء تخليق الحمض النووي من هذا الموقع.
يبدأ النسخ المتماثل في موقع بدء النسخ المتماثل بفك الحلزون المزدوج للحمض النووي ، وتشكيله شوكة النسخ المتماثلهو موقع النسخ المتماثل المباشر للحمض النووي. يمكن أن يشكل كل موقع واحدًا أو اثنين من شوكات النسخ المتماثل ، اعتمادًا على ما إذا كان النسخ المتماثل أحادي الاتجاه أو ثنائي الاتجاه. النسخ المتماثل ثنائي الاتجاه أكثر شيوعًا. بعد مرور بعض الوقت على بدء النسخ المتماثل ، يمكن للمرء أن يلاحظ في المجهر الإلكتروني العين النسخ المتماثل- منطقة من الكروموسوم حيث تم بالفعل نسخ الحمض النووي ، محاطة بمناطق أكثر اتساعًا من الحمض النووي غير المكرر.
شبه محافظيعني أن كل ابنة DNA تتكون من خيط قالب واحد وخيط واحد مركب حديثًا.
معاداة التوازيسلاسل الحمض النووي: الاتجاه المعاكس لخصلي الحلزون المزدوج للحمض النووي ؛ أحد الخيطين له اتجاه من 5 "إلى 3" ، والآخر - من 3 "إلى 5".
كل خيط من الحمض النووي له توجه محدد. أحد طرفيها يحمل مجموعة هيدروكسيل (-OH) مرتبطة بالكربون 3 بوصات في سكر الديوكسيريبوز ، وفي الطرف الآخر من السلسلة توجد بقايا حمض الفوسفوريك في الوضع 5 بوصات من السكر. يوجد خيطين متكاملين في جزيء DNA في اتجاهين متعاكسين - مضاد موازٍ: أحدهما له اتجاه من 5 "إلى 3" ، والآخر - من 3 "إلى 5". مع اتجاه موازٍ ، يكون عكس الطرف 3 بوصات لأحد الخيطين هو 3 بوصات للنهاية الأخرى.
في بدائيات النوىينكسر أحد خيوط الحمض النووي ويتم ربط أحد طرفيه بغشاء الخلية ، ويحدث تركيب خيوط الابنة في الطرف المقابل. يسمى هذا التوليف من خيوط الدنا الوليدة بـ "الطوق المتداول". تكاثر الحمض النووي سريع.
التشكيك والاندماج
التشكيك والاندماج
(من اللاتينية disimilis - غير متشابهة واستيعاب - متشابهة) - عمليات معاكسة بشكل متبادل تضمن استمرار حياة الكائنات الحية في وحدة ؛ يتدفق في الجسم بشكل مستمر ، في وقت واحد ، في ترابط وثيق ويشكل وجهين لعملية التمثيل الغذائي واحدة. د. تشكل نظامًا معقدًا يتكون من سلسلة من الكيمياء الحيوية المترابطة. التفاعلات ، كل منها على حدة هي كيميائية فقط ، ولكن الجاودار في وحدة تشكل ، والتي لها البيولوجية. طبيعة سجية. تناقض د. يعرّف ديناميكيًا. توازن الجسم الحي. باعتبارها مفتوحة (انظر الحياة) ، يجب أن تكتسب باستمرار ، كما تنفق باستمرار الطاقة المكتسبة ، حتى لا تزداد.
D و with و m و l I c and I - عملية الانقسام في كائن حي عضوي. المواد إلى مركبات أبسط - يؤدي إلى إطلاق الطاقة اللازمة لجميع العمليات الحيوية في الجسم. A s و m و l i c و i - عملية استيعاب المواد العضوية. المواد التي تدخل ، واستيعاب المواد العضوية. المواد المميزة لكائن حي ، تأتي مع استخدام الطاقة المنبعثة أثناء عمليات التشوه. في الوقت نفسه ، يتم تشكيل المركبات ذات الطاقة العالية (الماكرورجيك) (توليفها) ، لتصبح الجاودار مصدرًا للطاقة التي يتم إطلاقها أثناء التبديد.
يبدأ تبديد العناصر الغذائية التي تدخل الجسم ، وخاصة البروتينات والدهون والكربوهيدرات ، بتحللها الإنزيمي إلى مركبات أبسط - منتجات التمثيل الغذائي الوسيطة (الببتيدات ، الأحماض الأمينية ، الجلسرين ، الأحماض الدهنية ، السكريات الأحادية) ، والتي يصنع منها الجسم (يستوعب) عضويًا المركبات الضرورية لحياته. جميع عمليات D. و a. تتدفق في الجسم ككل. نرى التمثيل الغذائي والحياة ومضاءة. مع هذه المقالات.
I. Weisfeld. موسكو.
موسوعة فلسفية. في 5 مجلدات - م: الموسوعة السوفيتية. حرره ف.ف.كونستانتينوف. 1960-1970 .
انظر إلى ما هو "disSIMILATION AND ASSIMILATION" في القواميس الأخرى:
- (lat. assimilatio ، من الاستيعاب إلى التشبيه). المعادلة ، الاستيعاب ، على سبيل المثال ، في الصوتيات ، استيعاب الأصوات المجاورة لبعضها البعض ؛ في علم وظائف الأعضاء ، استيعاب المواد التي تمتصها الحيوانات ، مواد أجسامها. معجم الكلمات الأجنبية ... ...
- [خطوط الطول. تباين الاختلاف] lingv. تغيير يدمر تشابه وتشابه الأصوات في الكلمة. قاموس الكلمات الأجنبية. كومليف N. قاموس الكلمات الأجنبية للغة الروسية
- (من التكاثر اللاتيني الاستيعاب) ، الابتنائية ، عملية يتم خلالها تصنيع العناصر الأكثر تعقيدًا (السكريات والأحماض النووية والبروتينات ، وما إلى ذلك) من مواد أبسط ، تشبه مكونات هذا الكائن الحي وضرورية له ... .. . القاموس البيئي
يستخدم مصطلح الاستيعاب (الاستيعاب اللاتيني) في العديد من مجالات المعرفة: الاستيعاب (علم الأحياء) هو مجموعة من عمليات التوليف في كائن حي. الاستيعاب (اللسانيات) تشبيه التعبير عن واحد ... ويكيبيديا
- (تباين خطوط العرض). استبدال أحد صوتين متطابقين أو متشابهين بآخر ، أقل تشابهًا من حيث التعبير للصوت الذي ظل دون تغيير. مثل الاستيعاب ، يمكن أن يكون التشوه تقدميًا أو رجعيًا.
أنا تغيير يكسر التشابه أو التشابه بين الأصوات نفسها أو الأصوات المتشابهة في كلمة أو في الكلمات المجاورة ؛ الاختلاف (في اللغويات). النمل: الاستيعاب I II f. انهيار في الجسم للمواد العضوية المعقدة والخلايا والأنسجة وما إلى ذلك. (في علم الأحياء) ... القاموس التوضيحي الحديث للغة الروسية إفريموفا
- (التشبيه اللاتيني الاستيعابي). استيعاب صوت إلى آخر في التعبير والعلاقات الصوتية (راجع: التشويه). يحدث التجميع في حروف العلة مع حروف العلة ، في الحروف الساكنة مع الحروف الساكنة ... قاموس المصطلحات اللغوية
I الاستيعاب (من الاستيعاب اللاتيني) الاستيعاب والدمج والاستيعاب. II الاندماج (الإثنوغرافي) لشعب مع آخر مع فقدان أحدهم لغته وثقافته وهويته الوطنية. في العديد من البلدان في ... ...
I Dissimilation (من اللاتينية disimilis مختلفة) في علم الأحياء ، على عكس الاستيعاب (انظر الاستيعاب) جانب التمثيل الغذائي (انظر التمثيل الغذائي) ، والذي يتكون من تدمير المركبات العضوية مع تحول البروتينات النووية ... ... الموسوعة السوفيتية العظمى
"مقدمة في علم الأحياء العام وعلم البيئة. الصف التاسع". أ. كامينسكي (gdz)
الاستيعاب والتفكك عمليات التمثيل الغذائي المعاكس
السؤال 1. لماذا الشمس هي المصدر الرئيسي للطاقة على الأرض؟
أي خلية حية ، تقوم بعمليات متنوعة لتخليق المواد وانحلالها ، تشبه أكثر النباتات الكيميائية تعقيدًا. بالنسبة للسير الطبيعي لهذه العمليات الكيميائية ، فإن التبادل المستمر للمواد بين الخلية والبيئة ضروري ، فضلاً عن التحول المستمر للطاقة في الخلية. تستخدم الخلايا البروتينات والدهون والكربوهيدرات والفيتامينات والعناصر الدقيقة التي يتم الحصول عليها من الخارج لتخليق المركبات التي تحتاجها ، وبناء الهياكل الخلوية. ومع ذلك ، فإن تركيب المواد يتطلب طاقة. المصدر الرئيسي للطاقة للكائنات الحية هو الشمس.
السؤال الثاني: لماذا يكون الاستيعاب مستحيلاً بدون التفكك والعكس صحيح؟
من المكونات الغذائية التي تدخل الخلية ، تحت تأثير المحفزات البيولوجية ، يتم تصنيع الإنزيمات ، جزيئات جديدة لتحل محل المواد المستهلكة ، لبناء العضيات. المجموعة الكاملة من تفاعلات التوليف البيولوجي للمواد في الخلية (التخليق الحيوي) تسمى الاستيعاب ، أو التبادل البلاستيكي.
من الواضح أن تخليق أي مادة مستحيل دون إنفاق الطاقة. تحدث تفاعلات الاستيعاب بشكل مكثف بشكل خاص في خلية نامية ونامية. من أهم هذه التفاعلات تخليق البروتين والتمثيل الضوئي. كيف تحصل الخلية على الطاقة لتفاعلات التخليق الحيوي؟ إلى جانب عمليات تخليق المواد الجديدة في الخلايا ، هناك تحلل مستمر للمواد العضوية المعقدة المخزنة أثناء الاستيعاب. بمشاركة الإنزيمات ، تتفكك هذه الجزيئات إلى مركبات أبسط ؛ هذا يطلق الطاقة. في أغلب الأحيان ، يتم تخزين هذه الطاقة في شكل ثلاثي فوسفات الأدينوزين (ATP). علاوة على ذلك ، يتم استخدام طاقة ATP لتلبية الاحتياجات المختلفة للخلية ، بما في ذلك تفاعلات التخليق الحيوي. تسمى مجموعة تفاعلات تحلل مواد الخلية ، المصحوبة بإطلاق الطاقة ، بالتبديد.
الاستيعاب والتفكك عمليتان متعاكستان: في الحالة الأولى ، تتشكل المواد ، وفي الحالة الثانية يتم تدميرها. لكنهما مترابطان بشكل وثيق ومستحيلان بدون بعضهما البعض. بعد كل شيء ، إذا لم يتم تصنيع المواد المعقدة وتخزينها في الخلية ، فلن يكون هناك شيء يتحلل عند الحاجة إلى الطاقة. وإذا كانت المواد لا تتحلل ، فمن أين تحصل على الطاقة لتخليق المواد الضرورية؟
وبالتالي ، فإن الاستيعاب والتفكك وجهان لعملية واحدة من التمثيل الغذائي والطاقة ، تسمى التمثيل الغذائي (التمثيل الغذائي غرام - التحول).
السؤال 3. هل يمكن لأي مخلوقات حية أن تعيش على الأرض إذا غابت الشمس؟
الشمس هي مصدر الطاقة للنباتات ، والتي بفضل الكلوروفيل ، تصنع المواد العضوية. تستخدم الحيوانات والفطريات والبكتيريا هذه المادة العضوية للحصول على طاقة ATP التي تستخدمها لتخليق المركبات الضرورية وبناء الخلايا. بدون الطاقة الشمسية ، لا يمكن أن توجد. العديد من أنواع البكتيريا القادرة على تصنيع المركبات العضوية التي تحتاجها من المركبات غير العضوية على حساب طاقة تفاعلات الأكسدة الكيميائية التي تحدث في الخلية هي مواد التغذية الكيميائية. تتأكسد المواد التي تلتقطها البكتيريا ، وتستخدم الطاقة الناتجة لتخليق الجزيئات العضوية المعقدة من ثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون. وتسمى هذه العملية التخليق الكيميائي.
تعتبر البكتيريا الآزوتية أهم مجموعة من كائنات التخليق الكيميائي. استكشافهم ، S.N. اكتشف فينوغرادسكي هذه العملية في عام 1887 التخليق الكيميائي. تعمل البكتيريا الآزوتية ، التي تعيش في التربة ، على أكسدة الأمونيا المتكونة أثناء تحلل المخلفات العضوية إلى حمض النيتروز. أنواع أخرى من البكتيريا قادرة على استخدام طاقة العديد من تفاعلات اختزال الأكسدة الأخرى (بكتيريا الكبريت ، بكتيريا الحديد ، إلخ). يمكن للكائنات الحية الدقيقة التي لا يعتمد التمثيل الغذائي لها على الطاقة الشمسية أن تعيش جيدًا إذا خرجت الشمس.
الخلية كوحدة هيكلية ووظيفية للمعيشة هي نظام مفتوح ، أي تبادل المادة والطاقة باستمرار مع البيئة.
في إطار التمثيل الغذائي الخلوي ، يُفهم التدفق المستمر للمواد إلى الخلية من البيئة الخارجية ، والتحول الكيميائي لهذه المواد وإطلاق المنتجات النهائية للتفاعلات الكيميائية.
وظائف التمثيل الغذائي الخلوي:
1. تزويد الخلية بمواد البناء اللازمة لتشكيل الهياكل الخلوية ؛
2. إمداد الخلية بالطاقة التي تستخدم في عمليات الحياة (تخليق المواد ، نقل المواد ، إلخ) ؛
3. الحفاظ على الثبات النسبي للتركيب والخصائص الفيزيائية والكيميائية للخلايا.
4. التجديد الذاتي للخلايا والأنسجة.
يميز التبادل الخارجي- امتصاص وإطلاق المواد التبادل الداخلي- التحول الكيميائي لهذه المواد في الخلية.
التبادل الداخلي ، أو التمثيل الغذائي، هو مزيج من تفاعلين معاكسين: الابتنائية والتقويضي.
ردود الفعل الابتنائية- هذه تفاعلات تخليق مواد عضوية معقدة من مواد أبسط. تتدفق مع إنفاق الطاقة ، مما يضمن ثبات تكوين خلايا وأنسجة الجسم. مزيج من ردود الفعل هذه يسمى الاستيعابأو تبادل البلاستيك. مثال على الاستيعاب يمكن أن يكون التخليق الحيوي للبروتين ، وتخليق الكربوهيدرات من الماء وثاني أكسيد الكربون أثناء عملية التمثيل الضوئي ، وتوليف النيوكليوتيدات ، والحمض النووي ، والحمض النووي الريبي ، والسكريات ، والدهون والمركبات الأخرى.
تفاعلات تقويضية- هذه هي تفاعلات تقسيم المواد العضوية المعقدة (الدهون والبروتينات والكربوهيدرات) إلى مواد أبسط مع إطلاق الطاقة ، والتي يذهب جزء كبير منها إلى تكوين ATP. غالبا ما تسمى ردود الفعل هذه تبادل الطاقة، أو تبديد.
تشكل مجموعة تفاعلات الاستيعاب والتفكك أساس حياة الخلية ، وبالتالي النسيج والعضو والكائن ككل.
| طاقة |
| تستهلك ATP |
| يتكون ATP |
| ATP (ثلاثي فوسفات الأدينوزين) |
أرز. 5.1 التمثيل الغذائي و ATP في الخلية
ATP + H 2 O ↔ ADP + H 3 RO 4 + 40 كيلو جول
لا تتوافق عمليات الاستيعاب دائمًا مع عمليات التشويه. خلال فترة النمو المكثف وتطور الكائن الحي ، تسود عمليات الاستيعاب. على العكس من ذلك ، مع تقدم العمر ، والعمل البدني المكثف ، ونقص المغذيات ، تسود عمليات التبديد على عمليات الاستيعاب.
يميز ذاتي التغذية و عضوية التغذية الاستيعاب. في الاستيعاب غير المتجانسة (الحيوانات ، الفطريات) ، تعمل المواد الغذائية (الطاقة الكيميائية) كمصدر للطاقة ، في الاستيعاب الذاتي التغذية - الطاقة الضوئية المستخدمة في التمثيل الضوئي (الشكل 5.2).
الشكل 5.2. التمثيل الغذائي والطاقة في الخلايا ذاتية التغذية وغيرية التغذية
من التين. 5.2 يمكن ملاحظة أن وجود الحياة على الأرض يعتمد على طاقة الشمس وتحولاتها المعقدة في الخلايا الذاتية وغيرية التغذية للكائنات الحية. في شكل مبسط ، يمكن تمثيل تدفق الطاقة في الحياة البرية على النحو التالي:
1. الطاقة الشمسية → autotrophs → المواد العضوية → ATP → أشكال مختلفة من العمل.
2. الطاقة الشمسية → autotrophs → المواد العضوية → غيرية التغذية → ATP → أشكال مختلفة من العمل
التغذية التلقائية- يصنعون أنفسهم المواد العضوية من المواد غير العضوية.
مغاير التغذية- استخدام المواد العضوية الجاهزة التي صنعتها كائنات أخرى.
تدفق الطاقة في الخلية
يعتمد تدفق الطاقة في الخلية على عمليات تغذية الكائنات الحية والتنفس الخلوي.
1. التغذية- عملية الحصول على المادة والطاقة بواسطة الكائنات الحية.
2. التنفس الخلوي- العملية التي تطلق بها الكائنات الحية الطاقة من المواد العضوية الغنية بها أثناء انقسامها الإنزيمي (التشتت) إلى مواد أبسط. يمكن أن يكون التنفس الخلوي هوائيًا أو لاهوائيًا.
3. التنفس الهوائي- يتم الحصول على الطاقة بمشاركة الأكسجين في عملية تقسيم المواد العضوية. وتسمى أيضًا بمرحلة الأكسجين (الهوائية) من استقلاب الطاقة.
التنفس اللاهوائي- الحصول على الطاقة من الطعام دون استخدام الأكسجين الجوي الحر. بشكل عام ، يمكن تمثيل تدفق الطاقة في الخلية على النحو التالي (الشكل 5.3.)
| غذاء |
| سكر ، أحماض دهنية ، أحماض أمينية |
| التنفس الخلوي |
| ATP |
| ثاني أكسيد الكربون ، H 2 O ، NH 3 |
| الأعمال الكيميائية والميكانيكية والكهربائية والتناضحية |
| ADP + H 3 ريال عماني 4 |
الشكل 5.3. تدفق الطاقة في الخلية
عمل كيميائي: التخليق الحيوي في خلية البروتينات والأحماض النووية والدهون والسكريات.
عمل ميكانيكي: تقلص ألياف العضلات ، ضرب الأهداب ، تباعد الكروموسومات أثناء الانقسام.
عمل كهربائي- صيانة فرق الجهد عبر غشاء الخلية.
العمل الأسموزي- المحافظة على تدرجات المادة في الخلية وبيئتها.
تسمى عملية تحويل المواد الخارجية إلى طاقة ومجموعة من التفاعلات التي تؤدي إلى تكوين مواد عضوية معقدة ضرورية لحياة الكائن الحي عملية التمثيل الغذائي أو التمثيل الغذائي. عمليات التمثيل الغذائي الرئيسية هي الاستيعاب والتشتت ، وهي مترابطة بشكل وثيق.
التمثيل الغذائي
يحدث التمثيل الغذائي على المستوى الخلوي ، ولكنه يبدأ بعملية الهضم والتنفس. تشارك المركبات العضوية والأكسجين في عملية التمثيل الغذائي.
تدخل المغذيات إلى الجهاز الهضمي مع الطعام ، وتبدأ بالفعل في تجويف الفم في الانهيار. نتيجة لعملية الهضم ، تدخل جزيئات المواد إلى مجرى الدم عبر الزغابات المعوية وتنتقل إلى كل خلية. يدخل الأكسجين إلى الرئتين أثناء التنفس وينقله أيضًا مجرى الدم.
الاستيعاب والتفكك في التمثيل الغذائي عمليتان مترابطتان تعملان بالتوازي:
- الاستيعاب أو الابتنائية - مجموعة من العمليات لتخليق المواد العضوية مع استهلاك الطاقة ؛
- تبديد أو تقويض - عملية التحلل أو الأكسدة ، ونتيجة لذلك تتشكل مواد عضوية وطاقة أبسط.
يسمى التبديد بتبادل الطاقة لأن. الهدف الرئيسي من العملية هو الحصول على الطاقة. الاستيعاب يسمى التبادل البلاستيكي ، لأن. تذهب الطاقة الناتجة عن التبديد إلى بناء الكائن الحي.
أعلى 4 مقالاتالذين قرأوا مع هذا
التبادل الخلوي
تلعب عمليات الاستيعاب والتشوه للمواد التي تحدث في الخلية دورًا مهمًا للكائن الحي بأكمله. يتم الحصول على الطاقة من المواد الواردة في الميتوكوندريا أو السيتوبلازم. أثناء التبديد ، تتشكل جزيئات ATP (أدينوسين ثلاثي الفوسفات). إنه مصدر عالمي للطاقة يشارك في عمليات التمثيل الغذائي الأخرى. يتم وصف مسار الهدم على مثال انهيار النشا في الجدول.
|
التشتت |
أين يحدث |
نتيجة |
|
تحضيري |
السبيل الهضمي |
تكسير البروتينات والدهون والكربوهيدرات التي تدخل الجسم إلى مركبات أبسط: البروتينات - للأحماض الأمينية. الدهون - للأحماض الدهنية والجلسرين. الكربوهيدرات المعقدة (النشا) - إلى الجلوكوز |
|
تحلل السكر |
في السيتوبلازم |
انهيار Anoxic للجلوكوز إلى حمض البيروفيك مع تكوين الطاقة. يتم تبديد معظم (60٪) من الطاقة على شكل حرارة ، والباقي (40٪) يستخدم لتكوين جزيئين من ATP. في المستقبل ، بدون الوصول إلى الأكسجين ، يتحول حمض البيروفيك إلى حمض اللاكتيك. |
|
التنفس داخل الخلايا |
في الميتوكوندريا |
انهيار حمض اللاكتيك بمشاركة الأكسجين. يتكون ثاني أكسيد الكربون - المنتج النهائي للتحلل |
يتضمن تكوين ATP:
- الأدينين هو قاعدة نيتروجينية.
- الريبوز هو أحادي السكاريد.
- ثلاث بقايا حمض الفوسفوريك.
أرز. 1. صيغة ATP.
ATP هو مركب ضخم ، وعند التحلل المائي (التفاعل مع الماء) ، يطلق كمية كبيرة من الطاقة التي تذهب إلى ترميم الجسم وتطوره ، والحفاظ على درجة حرارة الجسم ، كما يشارك في التفاعلات الكيميائية في عملية الاستيعاب. من أبسط المواد في سياق الابتنائية ، يتم تصنيع المواد المعقدة المميزة لكائن حي معين.
أمثلة على الاستيعاب:
- نمو الخلايا؛
- تجديد الأنسجة
- تكوين العضلات
- التئام الجروح.
أرز. 2. عملية التمثيل الغذائي.
يتم تنظيم عمليات التمثيل الغذائي بواسطة الهرمونات. على سبيل المثال ، يحول الأدرينالين عملية التمثيل الغذائي نحو التبديد ، والأنسولين - نحو الاستيعاب.
ذاتية التغذية وغيرية التغذية
تنقسم جميع الكائنات الحية ، اعتمادًا على طريقة التغذية ، إلى ذاتية التغذية وغيرية التغذية. تشمل Autotrophs النباتات وبعض البكتيريا التي تصنع المواد العضوية من المواد غير العضوية. هذه الكائنات الحية تخلق بشكل مستقل جميع المواد اللازمة للحياة.
في النباتات ، تسمى عملية الاستيعاب التمثيل الضوئي. يستخدم ضوء الشمس كمصدر للطاقة لتخليق المواد العضوية ، وليس ATP.
الكائنات غيرية التغذية هي كائنات حية تستخدم مركبات عضوية جاهزة للحصول على الطاقة والحفاظ على الحياة. تشمل الكائنات غيرية التغذية جميع الحيوانات والفطريات ومعظم البكتيريا والنباتات الطفيلية. تدخل المواد العضوية مع الطعام إلى الجسم ، حيث تبدأ عمليات الابتنائية والتقويض في إطلاق الطاقة والحصول على المواد اللازمة.
