ნებისმიერი ცოცხალი ორგანიზმის არსებობის წინაპირობაა საკვები ნივთიერებების მუდმივი მიწოდება და დაშლის საბოლოო პროდუქტების მოცილება.
რა არის მეტაბოლიზმი ბიოლოგიაში
მეტაბოლიზმი, ანუ მეტაბოლიზმი, არის ქიმიური რეაქციების სპეციალური ნაკრები, რომელიც მიმდინარეობს ნებისმიერ ცოცხალ ორგანიზმში მისი აქტივობისა და სიცოცხლის შესანარჩუნებლად. ეს რეაქციები საშუალებას აძლევს სხეულს განვითარდეს, გაიზარდოს და გამრავლდეს მისი სტრუქტურის შენარჩუნებისა და გარემოს სტიმულებზე რეაგირების დროს.
მეტაბოლიზმი ჩვეულებრივ იყოფა ორ ეტაპად: კატაბოლიზმი და ანაბოლიზმი. პირველ ეტაპზე ყველა რთული ნივთიერება იშლება და უმარტივდება. მეორეზე, ენერგიის ხარჯებთან ერთად, სინთეზირდება ნუკლეინის მჟავები, ლიპიდები და ცილები.
მეტაბოლურ პროცესში ყველაზე მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ ფერმენტები, რომლებიც წარმოადგენენ აქტიურ ბიოლოგიურ კატალიზატორებს. მათ შეუძლიათ შეამცირონ ფიზიკური რეაქციის აქტივაციის ენერგია და დაარეგულირონ მეტაბოლური გზები.
მეტაბოლური ჯაჭვები და კომპონენტები აბსოლუტურად იდენტურია მრავალი სახეობისთვის, რაც ყველა ცოცხალი არსების წარმოშობის ერთიანობის დასტურია. ეს მსგავსება შედარებით ჩანსევოლუციის ადრეული გამოჩენა ორგანიზმების განვითარების ისტორიაში.
კლასიფიკაცია მეტაბოლიზმის ტიპის მიხედვით
რა არის მეტაბოლიზმი ბიოლოგიაში, დეტალურად არის აღწერილი ამ სტატიაში. ყველა ცოცხალი ორგანიზმი, რომელიც არსებობს პლანეტა დედამიწაზე, შეიძლება დაიყოს რვა ჯგუფად, რომლებსაც ხელმძღვანელობენ ნახშირბადის, ენერგიისა და დაჟანგვის სუბსტრატის წყარო.
ცოცხალ ორგანიზმებს შეუძლიათ გამოიყენონ ქიმიური რეაქციების ენერგია ან მსუბუქი, როგორც საკვების წყარო. როგორც ორგანული, ასევე არაორგანული ნივთიერებები შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც ჟანგვის სუბსტრატი. ნახშირბადის წყაროა ნახშირორჟანგი ან ორგანული ნივთიერებები.
არსებობენ მიკროორგანიზმები, რომლებიც არსებობის სხვადასხვა პირობებში ყოფნისას იყენებენ სხვადასხვა სახის მეტაბოლიზმს. ეს დამოკიდებულია ტენიანობაზე, განათებაზე და სხვა ფაქტორებზე.
მრავალუჯრედული ორგანიზმები შეიძლება დახასიათდეს იმით, რომ ერთსა და იმავე ორგანიზმს შეიძლება ჰქონდეს უჯრედები სხვადასხვა ტიპის მეტაბოლური პროცესებით.
კატაბოლიზმი
ბიოლოგია იკვლევს მეტაბოლიზმს და ენერგიას ისეთი კონცეფციის საშუალებით, როგორიცაა "კატაბოლიზმი". ეს ტერმინი ეხება მეტაბოლურ პროცესებს, რომლის დროსაც იშლება ცხიმების, ამინომჟავების და ნახშირწყლების დიდი ნაწილაკები. კატაბოლიზმის დროს ჩნდება მარტივი მოლეკულები, რომლებიც მონაწილეობენ ბიოსინთეზურ რეაქციებში. სწორედ ამ პროცესების წყალობით სხეულს შეუძლია ენერგიის მობილიზება და მის ხელმისაწვდომ ფორმად გადაქცევა.
ორგანიზმებში, რომლებიც ცხოვრობენ ფოტოსინთეზით (ციანობაქტერიები დამცენარეები), ელექტრონის გადაცემის რეაქცია არ ათავისუფლებს ენერგიას, მაგრამ გროვდება მზის შუქის წყალობით.
ცხოველებში კატაბოლიზმის რეაქციები დაკავშირებულია რთული ელემენტების უფრო მარტივებად დაყოფასთან. ეს ნივთიერებებია ნიტრატები და ჟანგბადი.
ცხოველებში კატაბოლიზმი იყოფა სამ ეტაპად:
- კომპლექსური ნივთიერებების დაყოფა მარტივებად.
- მარტივი მოლეკულების დაყოფა კიდევ უფრო მარტივ მოლეკულებად.
- ენერგიის განთავისუფლება.
ანაბოლიზმი
მეტაბოლიზმი (მე-8 კლასის ბიოლოგია განიხილავს ამ კონცეფციას) ასევე ახასიათებს ანაბოლიზმი - ბიოსინთეზის მეტაბოლური პროცესების ერთობლიობა ენერგიის მოხმარებით. რთული მოლეკულები, რომლებიც წარმოადგენს უჯრედული სტრუქტურების ენერგეტიკულ საფუძველს, თანმიმდევრულად წარმოიქმნება უმარტივესი წინამორბედებისგან.
პირველ რიგში სინთეზირებულია ამინომჟავები, ნუკლეოტიდები და მონოსაქარიდები. შემდეგ ზემოაღნიშნული ელემენტები აქტიურ ფორმებად იქცევა ATP-ის ენერგიის გამო. და ბოლო ეტაპზე, ყველა აქტიური მონომერი გაერთიანებულია რთულ სტრუქტურებში, როგორიცაა ცილები, ლიპიდები და პოლისაქარიდები.
აღსანიშნავია, რომ ყველა ცოცხალი ორგანიზმი არ ასინთეზებს აქტიურ მოლეკულებს. ბიოლოგია (მეტაბოლიზმი დეტალურად არის აღწერილი ამ სტატიაში) განასხვავებს ორგანიზმებს, როგორიცაა ავტოტროფები, ქიმიოტროფები და ჰეტეროტროფები. ისინი ენერგიას ალტერნატიული წყაროებიდან იღებენ.
ენერგია მზისგან
რა არის მეტაბოლიზმი ბიოლოგიაში? პროცესი, რომლითაც ყველა ცოცხალი არსება არსებობსდედამიწაზე და განასხვავებს ცოცხალ ორგანიზმებს უსულო ნივთიერებისგან.
მზის ენერგია იკვებება ზოგიერთი პროტოზოით, მცენარეებითა და ციანობაქტერიებით. ამ წარმომადგენლებში მეტაბოლიზმი ხდება ფოტოსინთეზის გამო - ჟანგბადის შეწოვის და ნახშირორჟანგის გამოყოფის პროცესი.
მონელება
მოლეკულები, როგორიცაა სახამებელი, ცილები და ცელულოზა, იშლება სანამ მათ გამოიყენებენ უჯრედები. საჭმლის მონელება მოიცავს სპეციალურ ფერმენტებს, რომლებიც ანადგურებენ ცილებს ამინომჟავებად და პოლისაქარიდებს მონოსაქარიდებად.
ცხოველებს შეუძლიათ ამ ფერმენტების გამოყოფა მხოლოდ სპეციალური უჯრედებიდან. მაგრამ მიკროორგანიზმები ათავისუფლებენ ასეთ ნივთიერებებს მიმდებარე სივრცეში. ყველა ნივთიერება, რომელიც წარმოიქმნება უჯრედგარე ფერმენტებით, ორგანიზმში შედის „აქტიური ტრანსპორტის“გამოყენებით.
კონტროლი და რეგულირება
რა არის მეტაბოლიზმი ბიოლოგიაში, შეგიძლიათ წაიკითხოთ ამ სტატიაში. თითოეულ ორგანიზმს ახასიათებს ჰომეოსტაზი - სხეულის შიდა გარემოს მუდმივობა. ასეთი მდგომარეობის არსებობა ძალიან მნიშვნელოვანია ნებისმიერი ორგანიზმისთვის. ვინაიდან ისინი გარშემორტყმულია მუდმივად ცვალებადი გარემოთი, უჯრედების შიგნით ოპტიმალური პირობების შესანარჩუნებლად, ყველა მეტაბოლური რეაქცია სწორად და ზუსტად უნდა დარეგულირდეს. კარგი მეტაბოლიზმი ცოცხალ ორგანიზმებს საშუალებას აძლევს მუდმივად დაუკავშირდნენ გარემოს და უპასუხონ მის ცვლილებებს.
ისტორიული ინფორმაცია
რა არის მეტაბოლიზმი ბიოლოგიაში? განმარტება მოცემულია სტატიის დასაწყისში. "მეტაბოლიზმის" კონცეფცია პირველადგამოიყენა თეოდორ შვანმა მეცხრამეტე საუკუნის ორმოციან წლებში.
მეცნიერები რამდენიმე საუკუნის განმავლობაში სწავლობდნენ მეტაბოლიზმს და ეს ყველაფერი ცხოველური ორგანიზმების შესწავლის მცდელობებით დაიწყო. მაგრამ ტერმინი "მეტაბოლიზმი" პირველად გამოიყენა იბნ ალ-ნაფისამ, რომელიც თვლიდა, რომ მთელი სხეული მუდმივად კვების და დაშლის მდგომარეობაშია, ამიტომ ხასიათდება მუდმივი ცვლილებებით.
ბიოლოგიის გაკვეთილი "მეტაბოლიზმი" გამოავლენს ამ კონცეფციის მთელ არსს და აღწერს მაგალითებს, რომლებიც ხელს შეუწყობს ცოდნის სიღრმის გაზრდას.
პირველი კონტროლირებადი ექსპერიმენტი მეტაბოლიზმის შესწავლაზე ჩაატარა სანტორიო სანტორიომ 1614 წელს. მან აღწერა მისი მდგომარეობა ჭამამდე და შემდეგ, სამუშაოდ, წყლის დალევისა და ძილის წინ. მან პირველმა შენიშნა, რომ მოხმარებული საკვების უმეტესი ნაწილი იკარგებოდა "ჩუმი აორთქლების" პროცესში.
საწყის კვლევებში მეტაბოლური რეაქციები არ იქნა ნაპოვნი და მეცნიერებს სჯეროდათ, რომ ცოცხალ ქსოვილს ცოცხალი ძალა აკონტროლებდა.
მეოცე საუკუნეში ედუარდ ბუხნერმა შემოიტანა ფერმენტების ცნება. მას შემდეგ მეტაბოლიზმის შესწავლა უჯრედების შესწავლით დაიწყო. ამ პერიოდში ბიოქიმია გახდა მეცნიერება.
რა არის მეტაბოლიზმი ბიოლოგიაში? განმარტება შეიძლება შემდეგი იყოს - ეს არის ბიოქიმიური რეაქციების სპეციალური ნაკრები, რომელიც მხარს უჭერს ორგანიზმის არსებობას.
მინერალები
არაორგანული ნივთიერებები ძალიან მნიშვნელოვან როლს თამაშობენ მეტაბოლიზმში. ყველა ორგანული ნაერთი შედგება დიდი რაოდენობით ფოსფორის, ჟანგბადის, ნახშირბადისა და აზოტისგან.
არაორგანული ნაერთების უმეტესობა საშუალებას გაძლევთ გააკონტროლოთ წნევის დონე უჯრედებში. ასევე მათი კონცენტრაციადადებითად მოქმედებს კუნთების და ნერვული უჯრედების ფუნქციონირებაზე.
გარდამავალი ლითონები (რკინა და თუთია) არეგულირებს სატრანსპორტო ცილების და ფერმენტების აქტივობას. ყველა არაორგანული კვალი ელემენტი შეიწოვება სატრანსპორტო ცილების მეშვეობით და არასოდეს რჩება თავისუფალ მდგომარეობაში.
