6: الأيض
- Page ID
- 196307
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)
تتطلب العمليات الخلوية إمدادًا ثابتًا من الطاقة. من أين وبأي شكل تأتي هذه الطاقة؟ كيف تحصل الخلايا الحية على الطاقة، وكيف تستخدمها؟ يناقش هذا الفصل الأشكال المختلفة للطاقة والقوانين الفيزيائية التي تحكم نقل الطاقة. يصف هذا الفصل أيضًا كيفية استخدام الخلايا للطاقة وتجديدها، وكيفية إجراء التفاعلات الكيميائية في الخلية بكفاءة عالية.
- 6.0: مقدمة لعملية التمثيل الغذائي
- تتطلب كل مهمة تقوم بها الكائنات الحية تقريبًا طاقة. الطاقة ضرورية لأداء العمل الشاق وممارسة الرياضة، ولكن البشر يستخدمون أيضًا قدرًا كبيرًا من الطاقة أثناء التفكير، وحتى أثناء النوم. في الواقع، تستخدم الخلايا الحية لكل كائن حي الطاقة باستمرار. يتم استيراد العناصر الغذائية والجزيئات الأخرى واستقلابها (تقسيمها) وربما تصنيعها في جزيئات جديدة، وتعديلها إذا لزم الأمر، ونقلها في جميع أنحاء الخلية، ويمكن توزيعها على الكائن الحي بأكمله.
- 6.1: الطاقة والتمثيل الغذائي
- تحدث العمليات الخلوية مثل بناء الجزيئات المعقدة وتكسيرها من خلال التفاعلات الكيميائية المتدرجة. بعض هذه التفاعلات الكيميائية عفوية وتطلق الطاقة، بينما يحتاج البعض الآخر إلى طاقة للمضي قدمًا. مثلما يجب أن تستهلك الكائنات الحية الطعام باستمرار لتجديد ما تم استخدامه، يجب على الخلايا إنتاج المزيد من الطاقة باستمرار لتجديد تلك التي تستخدمها العديد من التفاعلات الكيميائية التي تتطلب الطاقة والتي تحدث باستمرار.
- 6.2: الطاقة الكامنة والحركية والحرة والتنشيط
- تُعرَّف الطاقة بأنها القدرة على القيام بالعمل وتوجد بأشكال مختلفة. على سبيل المثال، الطاقة الكهربائية والطاقة الضوئية والطاقة الحرارية كلها أنواع مختلفة من الطاقة. في حين أن هذه كلها أنواع مألوفة من الطاقة التي يمكن للمرء رؤيتها أو الشعور بها، إلا أن هناك نوعًا آخر من الطاقة أقل واقعية بكثير. لتقدير الطريقة التي تتدفق بها الطاقة داخل وخارج الأنظمة البيولوجية، من المهم فهم المزيد عن أنواع الطاقة المختلفة الموجودة في العالم المادي.
- 6.3: قوانين الديناميكا الحرارية
- الكائنات البيولوجية هي أنظمة مفتوحة. يتم تبادل الطاقة بينهم وبين محيطهم، حيث يستهلكون جزيئات تخزين الطاقة ويطلقون الطاقة إلى البيئة من خلال القيام بالعمل. مثل كل الأشياء في العالم المادي، تخضع الطاقة لقوانين الفيزياء. تحكم قوانين الديناميكا الحرارية نقل الطاقة داخل وبين جميع أنظمة الكون.
- 6.4: ATP: أدينوزين ثلاثي الفوسفات
- حتى التفاعلات المجهدة والمطلقة للطاقة تتطلب كمية صغيرة من طاقة التنشيط من أجل المضي قدمًا. ومع ذلك، ضع في اعتبارك التفاعلات الإندرونية، التي تتطلب قدرًا أكبر من مدخلات الطاقة، لأن منتجاتها تتمتع بطاقة حرة أكثر من مفاعلاتها. من أين تأتي الطاقة اللازمة لتشغيل هذه التفاعلات داخل الخلية؟ تكمن الإجابة في جزيء يوفر الطاقة يسمى أدينوزين ثلاثي الفوسفات، أو ATP.
- 6.5: الإنزيمات
- المادة التي تساعد على حدوث تفاعل كيميائي هي محفز، والجزيئات الخاصة التي تحفز التفاعلات الكيميائية الحيوية تسمى الإنزيمات. جميع الإنزيمات تقريبًا عبارة عن بروتينات تتكون من سلاسل من الأحماض الأمينية، وتؤدي المهمة الحاسمة المتمثلة في خفض طاقات التنشيط للتفاعلات الكيميائية داخل الخلية. تقوم الإنزيمات بذلك عن طريق الارتباط بالجزيئات المتفاعلة، والاحتفاظ بها بطريقة تجعل عمليات تكسير الروابط الكيميائية وتشكيل الروابط تتم بسهولة أكبر.
الصورة المصغرة: رسم تخطيطي يوضح نموذج الملاءمة المستحثة في الإنزيمات (المجال العام؛ LadyofHats).