يشير التمثيل الغذائي إلى جميع التفاعلات الكيميائية التي تحدث داخل الخلايا الحية. تحدث تفاعلات كيميائية لا حصر لها في الخلايا وهي مسؤولة عن جميع أعمال الكائنات الحية. تشكل ردود الفعل هذه معًا عملية التمثيل الغذائي للكائن الحي.
تسمى المواد الكيميائية المشاركة في هذه التفاعلات المستقلبات.
في جميع ردود الفعل:
عندما يحدث تفاعل كيميائي ، يتم أخذ الطاقة أو إطلاقها. هذا يعتمد على القوة النسبية للسندات المكسورة وتشكيل السندات.
في رد الفعل المفرط ، يتم إطلاق الطاقة إلى المناطق المحيطة. الروابط التي تكونت أقوى من كسر الروابط.
في رد فعل هرموني ، يتم امتصاص الطاقة من المناطق المحيطة. الروابط التي يتم تشكيلها أضعف من الروابط التي يتم كسرها.
يحدث نوعان من تفاعلات التمثيل الغذائي في الخلية:
تستهلك التفاعلات الابتنائية الطاقة. إنهم مرضي. في تفاعل الابتنائية ، تنضم الجزيئات الصغيرة لصنع جزيئات أكبر. فمثلا،
التفاعلات التقويمية تعطي الطاقة. إنها مبالغة. في تفاعل تقويضي ، تنقسم الجزيئات الكبيرة إلى جزيئات أصغر. فمثلا
في التنفس ، يتم دمج الجلوكوز مع الأكسجين ويطلق طاقة قابلة للاستخدام وثاني أكسيد الكربون والماء. يتم تخزين هذه الطاقة القابلة للاستخدام في مركب يسمى ATP (أدينوزين ثلاثي الفوسفات). ATP هو جزيء الطاقة المستخدم من قبل جميع خلايا الكائن الحي لتشغيل التفاعلات الثانوية التي تبقينا على قيد الحياة. ATP هو نوكليوتيد الطاقة الكيميائية الذي يربط هدم الأيض.
المسار البرمائي - مسار البيوكيميائية الذي يخدم كل من عمليات الابتنائية والهدم يسمى المسار البرمائي. مثال هام على مسار البرمائيات هو دورة كريبس ، والتي تنطوي على كلا من هدم الكربوهيدرات والأحماض الدهنية وتوليف السلائف الابتنائية لتوليف الأحماض الأمينية.
يجب تنظيم جميع مسارات التمثيل الغذائي والتحكم فيها لوقف تراكم منتج نهائي غير مطلوب. يمكن للخلية التحكم في مسار التمثيل الغذائي من خلال وجود أو عدم وجود إنزيم معين. الإنزيمات هي جزيئات بروتينية خاصة وظيفتها تسهيل أو تسريع معظم التفاعلات الكيميائية في الخلايا. إنها ببساطة محفزات بيولوجية.
يمكن أن تؤثر المواد الكيميائية المختلفة على نشاط الإنزيم. يمكن استخدام المثبطات لوقف إنزيم من الارتباط بالركيزة. نتيجة لذلك ، يمكن للمثبطات التحكم بشكل مباشر في تقدم مسار التمثيل الغذائي.
هناك ثلاثة أنواع من التثبيط:
أ. تثبيط تنافسي - يحدث هذا عندما يرتبط جزيء المانع بالموقع النشط للإنزيم ويوقف الركيزة من الارتباط. يمكنهم التنافس مع الركيزة لأن لديهم شكل جزيئي مشابه. مثال: السارين
ب. تثبيط غير تنافسي - يحدث هذا عندما لا يرتبط المانع بالموقع النشط ولكنه يرتبط بجزء مختلف من الإنزيم ويغير شكل الموقع النشط. هذا يوقف ارتباط الركيزة بالإنزيم ويقلل من وقت التفاعل. لا يمكن عكس التثبيط غير التنافسي عن طريق زيادة تركيز الركيزة. مثال: السيانيد والزئبق والفضة.
ج. تثبيط التغذية المرتدة - طريقة أخرى للتحكم في مسار التمثيل الغذائي هي تثبيط التغذية المرتدة. يحدث هذا عندما يرتبط المنتج النهائي في مسار التمثيل الغذائي بإنزيم في بداية المسار. هذه العملية توقف مسار التمثيل الغذائي وبالتالي تمنع المزيد من التوليف للمنتج النهائي حتى ينخفض تركيز المنتج النهائي. كلما زاد تركيز المنتج النهائي ، كلما توقف مسار التمثيل الغذائي بشكل أسرع.
