რა არის მეტაბოლიზმი?

მეტაბოლიზმი ან ნივთიერებების გაცვლა - ქიმიური რეაქციების ერთობლიობა, რომელიც ცოცხალ ორგანიზმში ხდება სიცოცხლის შესანარჩუნებლად. ეს პროცესები ორგანიზმებს საშუალებას აძლევს გაიზარდოს და გამრავლდეს, შეინარჩუნოს მათი სტრუქტურები და რეაგირება მოახდინოს გარემოზე ზემოქმედებაზე.

მეტაბოლიზმი ჩვეულებრივ იყოფა 2 სტადიად: კატაბოლიზმი და ანაბოლიზმი. კატაბოლიზმის დროს, რთული ორგანული ნივთიერებები უფრო მარტივია დაქვეითებული და ჩვეულებრივ ათავისუფლებს ენერგიას. ანაბოლიზმის პროცესში - უფრო მარტივიდან უფრო რთული ნივთიერებების სინთეზირება ხდება და ამას თან ახლავს ენერგიის ხარჯები.

ქიმიური მეტაბოლური რეაქციების სერიას მეტაბოლური გზები ეწოდება. მათში, ფერმენტების მონაწილეობით, ზოგიერთი ბიოლოგიურად მნიშვნელოვანი მოლეკულა თანმიმდევრულად გარდაიქმნება სხვებში.

ფერმენტები მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ მეტაბოლურ პროცესებში, რადგან:

• მოქმედებენ როგორც ბიოლოგიურ კატალიზატორი და ამცირებენ ქიმიური რეაქციის აქტივაციის ენერგიას,
• საშუალებას გაძლევთ დაარეგულიროთ მეტაბოლური გზები უჯრედის გარემოში ცვლილებების საპასუხოდ, ან სხვა უჯრედების სიგნალებში.

მეტაბოლური თვისებები გავლენას ახდენს რამდენად შესაფერისია მოლეკულა სხეულის მიერ ენერგიის წყაროს გამოსაყენებლად. მაგალითად, ზოგიერთ პროკარიოტში წყალბადის სულფიდს იყენებენ, როგორც ენერგიის წყაროს, მაგრამ ეს გაზი ცხოველებისთვის ტოქსიკურია. მეტაბოლური მაჩვენებელი ასევე მოქმედებს ორგანიზმისთვის საჭირო საკვების რაოდენობაზე.

ბიოლოგიური მოლეკულები

მრავალი მეტაბოლური ბილიკი და მათი კომპონენტები ერთნაირია მრავალი სახეობისთვის, რაც მიგვითითებს ყველა ცოცხალი არსების წარმოშობის ერთიანობაზე. მაგალითად, ზოგიერთი კარბოქსილის მჟავა, რომლებიც ტრიკარბოქსილის მჟავას ციკლში შუამავალია, გვხვდება ყველა ორგანიზმში, ბაქტერიიდან დაწყებული, ევკარიოტული მრავალუჯრედული ორგანიზმებისკენ. მეტაბოლიზმის მსგავსება, ალბათ, დაკავშირებულია მეტაბოლური გზების მაღალ ეფექტურობასთან, აგრეთვე ევოლუციის ისტორიაში მათ ადრეულ გარეგნობასთან.

ბიოლოგიური მოლეკულები

ორგანულ ნივთიერებებს, რომლებიც ქმნიან ყველა ცოცხალ ნივთს (ცხოველები, მცენარეები, სოკოები და მიკროორგანიზმები), ძირითადად წარმოდგენილია ამინომჟავები, ნახშირწყლები, ლიპიდები (ხშირად უწოდებენ ცხიმებს) და ნუკლეინის მჟავებს. ვინაიდან ეს მოლეკულები აუცილებელია სიცოცხლისთვის, მეტაბოლური რეაქციები ორიენტირებულია უჯრედებისა და ქსოვილების აშენებისას ამ მოლეკულების შექმნაზე ან განადგურების მიზნით, რომ ისინი გამოყენებულ იქნას როგორც ენერგიის წყარო. მრავალი მნიშვნელოვანი ბიოქიმიური რეაქცია აერთიანებს დნმ და ცილების სინთეზს.

მეტაბოლური როლი

მეტაბოლიზმი იმსახურებს ყურადღების მიქცევას. ყოველივე ამის შემდეგ, ჩვენი უჯრედების სასარგებლო ნივთიერებებით მომარაგება დამოკიდებულია მის დადგენილ მუშაობაზე. მეტაბოლიზმის საფუძველია ქიმიური რეაქციები, რომლებიც ხდება ადამიანის ორგანიზმში. სხეულის სიცოცხლისთვის აუცილებელი ნივთიერებები, რომელსაც ვიღებთ საკვებთან ერთად.

გარდა ამისა, ჩვენ გვჭირდება მეტი ჟანგბადი, რომელსაც სუნთქვავენ ჰაერთან ერთად. იდეალურ შემთხვევაში, ბალანსი უნდა დაფიქსირდეს მშენებლობის პროცესებსა და გაფუჭების პროცესებს შორის. თუმცა, ეს ბალანსი ხშირად შეიძლება დარღვეული იყოს და ამის მრავალი მიზეზი არსებობს.

მეტაბოლური დარღვევების მიზეზები

მეტაბოლური დარღვევების პირველ მიზეზებს შორის შეიძლება გამოვყოთ მემკვიდრეობითი ფაქტორი. მიუხედავად იმისა, რომ ეს არის დაუშვებელი, შესაძლებელია ბრძოლა და ბრძოლა! ასევე, მეტაბოლური დარღვევები შეიძლება გამოწვეული იყოს ორგანული დაავადებებით. თუმცა, ხშირად ეს დარღვევები ჩვენი არასწორი კვების შედეგია.

როგორც საკვები ნივთიერებების გადაჭარბება და მათი ნაკლებობა ძალიან მავნებელია ჩვენი ორგანიზმისთვის. და შედეგები შეიძლება იყოს შეუქცევადი. გარკვეული საკვები ნივთიერებების ჭარბი რაოდენობა წარმოიქმნება ცხიმოვანი საკვების გადაჭარბებული მოხმარების შედეგად, ხოლო დეფიციტი წარმოიქმნება სხვადასხვა დიეტის მკაცრი დაცვით წონის დაკლების მიზნით. მთავარი დიეტა ყველაზე ხშირად არის ერთფეროვანი დიეტა, რაც იწვევს საკვები ნივთიერებების ნაკლებობას, თავის მხრივ, ეს აუცილებლად გამოიწვევს სხვადასხვა დაავადებების განვითარებას. ალერგია უმეტეს საკვებზეა შესაძლებელი.

მეტაბოლური დაავადებები

ყველა მეტაბოლური პროცესის დაბალანსების შემდეგ, ორგანიზმს დაკარგული ვიტამინებით მომარაგების შემდეგაც, ჩვენ რისკავს ჩვენს უამრავ სერიოზულ დაავადებას, რომელიც გამოწვეულია ჩვენი უჯრედების დაშლის პროდუქტებით. დანგრეულ პროდუქტებს აქვთ ყველაფერი ცოცხალი და მზარდი, და ეს არის ალბათ ყველაზე საშიში მტერი ჩვენი ჯანმრთელობისთვის. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, სხეული დროულად უნდა გაიწმინდოს ტოქსინები, ან ისინი უბრალოდ დაიწყებენ მის მოწამვლას. ჭარბი ნაწილის დაშლის პროდუქტები იწვევს ქრონიკულ დაავადებებს და ანელებს მთელი ორგანიზმის მუშაობას.

ნახშირწყლების მეტაბოლიზმის დარღვევებით, სერიოზული დაავადება ხდება - შაქრიანი დიაბეტი, ცხიმის არასწორად მეტაბოლიზმით, ქოლესტერინის დაგროვება (როგორ უნდა შევამციროთ ქოლესტერინი სახლში მედიკამენტების გარეშე?), რაც იწვევს გულისა და სისხლძარღვთა დაავადებებს. თავისუფალი რადიკალები, რომლებიც უხვად ხდება, ხელს უწყობს ავთვისებიანი სიმსივნეების წარმოქმნას.

სიმსუქნე ასევე მეტაბოლური პრობლემების საერთო შედეგია. ამ ჯგუფში ასევე შედის gout, საჭმლის მომნელებელი დარღვევები, დიაბეტის ზოგიერთი ფორმა და ა.შ. მინერალებისა და ვიტამინების დისბალანსი იწვევს კუნთების, ძვლების დაზიანებას, გულ-სისხლძარღვთა სისტემის მძიმე დარღვევებს. ბავშვებში, ამან შეიძლება გამოიწვიოს ძალიან სერიოზული შედეგები, გაჯანსაღებული ზრდისა და განვითარების სახით. აღსანიშნავია, რომ ვიტამინების დამატებითი გამოყენება ყოველთვის არ არის რეკომენდებული, რადგან მათმა გადაჭარბებამ შეიძლება უარყოფითი შედეგებიც გამოიწვიოს.

პრევენცია

ჩვენს ორგანიზმში მეტაბოლური პროცესების რეგულირებისთვის, უნდა ვიცოდეთ, რომ არსებობს რამდენიმე ნივთიერება, რომლებიც ხელს უშლიან ტოქსინების წარმოქმნას და აუმჯობესებენ მეტაბოლიზმის ხარისხს.

პირველი არის ჟანგბადი. ჟანგბადის ოპტიმალური რაოდენობა ქსოვილებში მნიშვნელოვნად ააქტიურებს მეტაბოლურ პროცესებს.

მეორეც, ვიტამინები და მინერალები. ასაკთან ერთად, ყველა პროცესი შენელებულია, სისხლძარღვების ნაწილობრივი ბლოკადაა, ამიტომ მნიშვნელოვანია, რომ გაკონტროლდეს საკმარისი რაოდენობით მინერალების, ნახშირწყლებისა და ჟანგბადის მიღება. ეს უზრუნველყოფს უჯრედისის წყლის მარილის მეტაბოლიზმის კარგ მუშაობას, რადგან დროის გავლის შემდეგ უჯრედი აქრობს ლორწოს და აღარ იღებს მის სიცოცხლისათვის საჭირო ყველა ელემენტს. ამის ცოდნა ჩვენთვის მნიშვნელოვანია ხელოვნურად კვებდეს დაბერების უჯრედები.

არსებობს მრავალი რეკომენდაცია და პრეპარატი, რომლებიც არეგულირებენ მეტაბოლიზმს. ხალხურ მედიცინაში, თეთრი ზღვის წყალმცენარეები - ფუკუსი, მოიპოვა ფართო პოპულარობა, ის შეიცავს სასარგებლო წიაღისეულის მნიშვნელოვან სიმრავლეს და სასარგებლო ვიტამინებს, რომლებიც აუცილებელია მეტაბოლიზმის გასაუმჯობესებლად. სათანადო კვება, საკვების დიეტადან გამორიცხვა, რომელიც შეიცავს ქოლესტერინს და სხვა მავნე ნივთიერებებს, სხეულის სხვა გზაა უნაკლო მუშაობისთვის.

განათლება: მოსკოვის სამედიცინო ინსტიტუტი ი. სჩენოვი, სპეციალობა - "სამედიცინო ბიზნესი" 1991 წელს, 1993 წელს "პროფესიული დაავადებები", 1996 წელს "თერაპია".

პლასტიკური საკვების კონტეინერები: ფაქტები და მითები!

ამინომჟავები და ცილები რედაქტირება

ცილები ბიოპოლიმერებია და შედგება ამინომჟავის ნარჩენებისგან, რომელსაც პეპტიდური ობლიგაციები უერთდება. ზოგიერთი ცილა არის ფერმენტები და ახდენს ქიმიური რეაქციების კატალიზაციას. სხვა ცილები ასრულებენ სტრუქტურულ ან მექანიკურ ფუნქციას (მაგალითად, ქმნიან ციტოქსეტონს). ცილები ასევე მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ უჯრედების სიგნალიზაციაში, იმუნურ რეაქციებზე, უჯრედების აგრეგაციაზე, მემბრანებზე აქტიური ტრანსპორტით და უჯრედული ციკლის რეგულირებაში.

რა არის მეტაბოლიზმი?

მეტაბოლიზმი (ან მეტაბოლიზმი) არის ორგანიზმის სიცოცხლისთვის საკვები კალორიების ენერგიად გადაქცევის პროცესების ერთობლიობა. მეტაბოლიზმი იწყება საჭმლის მონელებით და ფიზიკური დატვირთვით და სრულდება პირის ძილის დროს სუნთქვა, როდესაც სხეული სხვადასხვა ორგანოს ჟანგბადს მიაქვს ტვინის მონაწილეობის გარეშე და მთლიანად ავტონომიურად.

მეტაბოლიზმის ცნება მჭიდრო კავშირშია ყოველდღიური კალორიების ყოველდღიური მოხმარების გაანგარიშებასთან, რაც ნებისმიერი დიეტის საწყისი წერტილია წონის დაკლების ან კუნთების მოპოვებისთვის. ასაკის, სქესის და ფიზიკური პარამეტრების საფუძველზე, განისაზღვრება ძირითადი მეტაბოლიზმის დონე - ანუ კალორიების რაოდენობა, რომელიც საჭიროა სხეულის ყოველდღიური ენერგიის მოთხოვნების დასაფარად. მომავალში, ეს მაჩვენებელი მრავლდება ადამიანის აქტივობის მაჩვენებლით.

ხშირად ითვლება, რომ მეტაბოლიზმის დაჩქარება კარგია წონის დაკარგვისთვის, რადგან ეს იწვევს სხეულს უფრო მეტ კალორიას დაწვას. სინამდვილეში, წონის დაკარგვის მეტაბოლიზმი, ჩვეულებრივ, შენელდება, რადგან მეტაბოლიზმის დაჩქარება მიიღწევა მხოლოდ კალორიის მიღების ერთდროულად გაზრდით და ფიზიკური დატვირთვის დონის გაზრდით - ანუ კუნთების ზრდისთვის ძალის ვარჯიშის დროს.

ლიპიდების რედაქტირება

ლიპიდები ბიოლოგიური მემბრანების ნაწილია, მაგალითად, პლაზმური მემბრანები, წარმოადგენს კოენზიმებისა და ენერგიის წყაროების კომპონენტებს. ლიპიდები ჰიდროფობიური ან ამფიფილის ბიოლოგიური მოლეკულებია, რომლებიც ხსნადი არიან ორგანულ გამხსნელებში, მაგალითად, ბენზენი ან ქლოროფორმი. ცხიმები არის ნაერთების დიდი ჯგუფი, რომელიც შეიცავს ცხიმოვან მჟავებს და გლიცერინს. გლიცეროლის ტრიჰიდრული ალკოჰოლის მოლეკულს, რომელიც აყალიბებს სამ კომპლექსურ ესტერალურ კავშირს სამი ცხიმოვანი მჟავის მოლეკულთან, ეწოდება ტრიგლიცერიდი. ცხიმოვანი მჟავების ნარჩენებთან ერთად, კომპლექსური ლიპიდები შეიძლება შეიცავდეს, მაგალითად, სფინგოსინს (სფინგოლიპიდებს), ჰიდროფილური ფოსფატის ჯგუფებს (ფოსფოლიპიდებში). სტეროიდები, როგორიცაა ქოლესტერინი, ლიპიდების კიდევ ერთი დიდი კლასია.

ნახშირწყლების რედაქტირება

შაქარი შეიძლება არსებობდეს წრიული ან ხაზოვანი ფორმით ალდეჰიდების ან კეტონების სახით, მათ აქვთ რამდენიმე ჰიდროქსილის ჯგუფი. ნახშირწყლები ყველაზე გავრცელებული ბიოლოგიური მოლეკულებია. ნახშირწყლები ასრულებენ შემდეგ ფუნქციებს: ენერგიის შენახვა და ტრანსპორტირება (სახამებელი, გლიკოგენი), სტრუქტურული (მცენარეული ცელულოზა, ჩიტინი სოკოში და ცხოველებში). ყველაზე გავრცელებული შაქრის მონომერებია ჰექსოზები - გლუკოზა, ფრუქტოზა და გალაქტოზა. მონოსაქარიდები უფრო რთული ხაზოვანი ან განშტოებული პოლისაქარიდების ნაწილია.

როგორ დააჩქაროს მეტაბოლიზმი?

კვების გავლენა მეტაბოლიზმის დაჩქარებაზე არ არის ისეთი მკაფიო, როგორც ერთი შეხედვით ჩანს. იმისდა მიუხედავად, რომ არსებობს მრავალი პროდუქტი, რომელიც აზიანებს მეტაბოლიზმს - მათგან, ვინც იწვევს შაქრისა და სხვა სწრაფი ნახშირწყლების წონის მომატებას, მარგარინს მისი ტრანს ცხიმებით - მხოლოდ ძალიან ცოტა პროდუქტებს შეუძლიათ რეალურად დააჩქარონ მეტაბოლიზმი.

იმის გამო, რომ სხეულის მეტაბოლური ციკლი შეიძლება გაგრძელდეს რამდენიმე დღის განმავლობაში (მაგალითად, ნახშირწყლების სრული უარყოფითით, სხეული გადადის კეტოგენურ დიეტაზე მხოლოდ 2-3 დღის განმავლობაში), მეტაბოლიზმი არ შეიძლება დააჩქაროს ერთი პროდუქტის ჭამით ან ბოსტნეულის smoothie– ით და წონის დაკარგვისთვის. სხვა საკითხებთან ერთად, მეტაბოლიზმის დაჩქარება ჩვეულებრივ ასოცირდება მადის მომატებასთან - რაც ყოველთვის არ არის სასარგებლო წონის დაკლებისთვის დიეტის დროს.

წონის დაკლების მეტაბოლური პროცესები

დავუშვათ, ზედმეტი წონის მქონე ადამიანმა გადაწყვიტა წონის დაკლება, აქტიურად ჩაერთო ფიზიკურ ვარჯიშებში და დაიწყო დიეტა შემცირებული კალორიებით. მან ასევე წაიკითხა, რომ მეტაბოლიზმის დასაჩქარებლად საჭიროა მეტი წყლის დალევა და ანანასის ჭამა, მდიდარია "ცხიმების განადგურების" ფერმენტი ბრომელანით. თუმცა, საბოლოო შედეგი არ იქნება მეტაბოლიზმის დაჩქარება, არამედ მისი მკვეთრი შენელება.

მიზეზი მარტივია - სხეული დაიწყებს სიგნალების გაგზავნას, რომ ფიზიკური აქტივობის დონე მკვეთრად გაიზარდა და საკვებისგან ენერგიის მოპოვება მკვეთრად შემცირდა. და რაც უფრო აქტიურად ჩაატარებს ადამიანი ვარჯიშებს და უფრო მკაცრი დიეტა დააკვირდება მას, მით უფრო ძლიერი იქნება სხეული, რომ იფიქრებს, რომ "ცუდი დრო" დადგა და დროა მეტაბოლიზმი შეანელოთ ცხიმის რეზერვების დაზოგვის მიზნით - პლუს, კორტიზოლის და ლეპტინის დონე გაიზრდება.

როგორ დააჩქაროს ნივთიერებათა ცვლა?

წონის დაკლების მიზნით, თქვენ არ გჭირდებათ შეეცადეთ "დაარბოთ" მეტაბოლიზმი და მაქსიმალურად დააჩქაროთ მეტაბოლიზმი - პირველ რიგში, თქვენ უნდა იყოთ უფრო ფრთხილად იმაზე, თუ რომელი პროდუქტებისგან იღებს სხეული ყოველდღიურად კალორიებს. უმეტეს შემთხვევაში, დიეტის ნორმალიზება და მოხმარებული ნახშირწყლების გლიკემიური ინდექსის კონტროლი სწრაფად მიგვიყვანს მეტაბოლური პროცესების ნორმალიზებამდე.

ხშირად ადამიანები, რომლებიც წონის დაკლებას ცდილობენ, აფასებენ ფიზიკური ვარჯიშის ენერგეტიკულ ხარჯებს, ამასთან მნიშვნელოვნად აფასებენ საკვების კალორიულ შემცველობას. მაგალითად, კოლაში შემავალი შაქარი ერთ კოვზში საკმარისია 30-40 წუთიანი სირბილისთვის - სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, კოლაკისგან თავის შეკავება ბევრად უფრო ადვილია, ვიდრე ამომწურავი ვარჯიშებით საკუთარი თავის ამოწურვა, ცდილობთ ამ კალორიების დაწვას.

ნუკლეოტიდების რედაქტირება

პოლიმერული დნმ და რნმ-ის მოლეკულები არის ნუკლეოტიდების გრძელი, დაუბრკოლებელი ქსელები. ბირთვული მჟავები ასრულებენ გენეტიკური ინფორმაციის შენახვისა და განხორციელების ფუნქციას, რომელიც ხორციელდება რეპლიკაციის, ტრანსკრიპციის, თარგმნისა და ცილოვანი ბიოსინთეზის პროცესების დროს. ნუკლეინის მჟავებში დაშიფრული ინფორმაცია დაცულია რეპარაციის სისტემების მიერ ცვლილებებისგან და მრავლდება დნმ-ის რეპლიკაციით.

ზოგიერთ ვირუსს აქვს RNA შემცველი გენომი. მაგალითად, ადამიანის იმუნოდეფიციტის ვირუსი იყენებს საპირისპირო ტრანსკრიპციას, რათა შექმნას დნმ შაბლონი საკუთარი რნმ-ის შემცველი გენომიდან. რნმ-ს ზოგიერთ მოლეკულს აქვს კატალიტიკური თვისებები (რიბოზები) და არის სპლიციოსომებისა და რიბომომების ნაწილი.

ნუკლეოზიდები წარმოადგენს აზოტის ბაზების დამატების პროდუქტებს შაქრის რიბოზირებისთვის. აზოტოვანი ბაზების მაგალითებია ჰეტეროციკლური აზოტის შემცველი ნაერთები - პურინებისა და პირამიდინების წარმოებულები. ზოგიერთი ნუკლეოტიდი ასევე მოქმედებს როგორც კოენზიმები ფუნქციური ჯგუფის გადაცემის რეაქციებში.

კოენზიმების რედაქტირება

მეტაბოლიზმი მოიცავს ქიმიური რეაქციების ფართო სპექტრს, რომელთა უმეტესობა დაკავშირებულია ფუნქციური ჯგუფის გადაცემის რეაქციების რამდენიმე მთავარ ტიპთან. კოენზიმები გამოიყენება ფუნქციური ჯგუფების გადასაცემად ფერმენტებს შორის, რომლებიც ქიმიური რეაქციების კატალიზაციას ახდენენ. ფუნქციური ჯგუფების გადაცემის ქიმიური რეაქციების თითოეული კლასი კატალიზდება ინდივიდუალური ფერმენტების და მათი კოფექტორების მიერ.

ადენოზინის ტრიფოსფატი (ATP) არის ერთ-ერთი ცენტრალური კოენზიმი, უჯრედების ენერგიის უნივერსალური წყარო. ეს ნუკლეოტიდი გამოიყენება მაკროგენულ ობლიგაციებში შენახული ქიმიური ენერგიის გადასაცემად სხვადასხვა ქიმიურ რეაქციებს შორის. უჯრედებში, ATP– ს მცირე რაოდენობაა, რომელიც მუდმივად რეგენერაციას ახდენს ADP და AMP– დან. ადამიანის სხეული ყოველდღიურად მოიხმარს ATP მასას, რაც ტოლია საკუთარი სხეულის მასასთან. ATP მოქმედებს, როგორც კავშირი კატაბოლიზმსა და ანაბოლიზმს შორის: კატაბოლური რეაქციებით, ATP იქმნება, ანაბოლური რეაქციებით ხდება ენერგიის მოხმარება. ATP ასევე მოქმედებს როგორც ფოსფატური ჯგუფის დონორი ფოსფორილირების რეაქციების დროს.

ვიტამინები არის დაბალი მოლეკულური წონის ორგანული ნივთიერებები, რომლებიც აუცილებელია მცირე რაოდენობით, და, მაგალითად, ადამიანებში, ვიტამინების უმეტესობა არ სინთეზირდება, მაგრამ მიიღება საკვებით ან კუჭ-ნაწლავის მიკროფლორას მეშვეობით. ადამიანის სხეულში ვიტამინების უმეტესობა ფერმენტების კოფაქტორია. ვიტამინების უმეტესობა იძენს შეცვლილ ბიოლოგიურ მოქმედებას, მაგალითად, ყველა წყალში ხსნადი ვიტამინი უჯრედებში ფოსფორილირდება ან ნუკლეოტიდებთან ერთად. ნიკოტინამიდის ადენინის დინუკლეოტიდი (NADH) არის B ვიტამინის წარმოებული₃ (ნიაცინი), და მნიშვნელოვანი კოენზიაა - წყალბადის მიმღები. ასობით სხვადასხვა დეჰიდროგენაზას ფერმენტი წაართმევს ელექტრონებს სუბსტრატების მოლეკულებს და გადასცემს მათ NAD + მოლეკულებს, ამცირებს მას NADH– ს. კოენზიმის დაჟანგული ფორმა წარმოადგენს სუბსტრატს სხვადასხვა რედუქტაზას უჯრედში. უჯრედში NAD არსებობს ორი დაკავშირებული ფორმა NADH და NADPH. NAD + / NADH უფრო მნიშვნელოვანია კატაბოლური რეაქციების დროს, ხოლო NADP + / NADPH უფრო ხშირად გამოიყენება ანაბოლური რეაქციების დროს.

არაორგანული ნივთიერებები და კოფაქტორები შესწორება

არაორგანული ელემენტები მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ მეტაბოლიზმში. ძუძუმწოვრების მასის დაახლოებით 99% შედგება ნახშირბადის, აზოტის, კალციუმის, ნატრიუმის, მაგნიუმის, ქლორის, კალიუმის, წყალბადის, ფოსფორის, ჟანგბადის და გოგირდისგან. ბიოლოგიურად მნიშვნელოვანი ორგანული ნაერთები (ცილები, ცხიმები, ნახშირწყლები და ბირთვული მჟავები) შეიცავს დიდი რაოდენობით ნახშირბადის, წყალბადის, ჟანგბადის, აზოტის და ფოსფორის დიდ რაოდენობას.

მრავალი არაორგანული ნაერთია იონური ელექტროლიტი. სხეულისთვის ყველაზე მნიშვნელოვანი იონები არის ნატრიუმი, კალიუმი, კალციუმი, მაგნიუმი, ქლორიდები, ფოსფატები და ბიკარბონატები. ამ იონების წონასწორობა უჯრედის შიგნით და უჯრედშემცველ საშუალებებში განსაზღვრავს ოსმოსურ წნევასა და pH- ს. იონის კონცენტრაცია ასევე მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ნერვული და კუნთოვანი უჯრედების ფუნქციონირებაში. აგზნებულ ქსოვილებში მოქმედების პოტენციალი წარმოიქმნება იონების გაცვლა უჯრედულ სითხეში და ციტოპლაზმს შორის. ელექტროლიტები უჯრედში შედის და გასასვლელიდან იონური არხების მეშვეობით ხდება პლაზმურ გარსში. მაგალითად, კუნთების შეკუმშვის დროს, კალციუმის, ნატრიუმის და კალიუმის იონები გადადიან პლაზმურ გარსში, ციტოპლაზმში და T- მილებში.

სხეულში გარდამავალი ლითონები კვალი ელემენტებია, თუთია და რკინა ყველაზე გავრცელებულია. ამ ლითონებს იყენებენ გარკვეული ცილების მიერ (მაგალითად, ფერმენტები, როგორც კოფაქტორები) და მნიშვნელოვანია ფერმენტების და სატრანსპორტო ცილების საქმიანობის რეგულირებისთვის. ფერმენტების კოფექტორები, როგორც წესი, მტკიცედ არის შეკრული სპეციფიკური ცილის მიმართ, თუმცა, მათი შეცვლა შესაძლებელია კატალიზაციის დროს, ხოლო კატალიზაციის შემდეგ, ისინი ყოველთვის ბრუნდებიან პირვანდელ მდგომარეობაში (არ იყენებენ). კვალი ლითონები ორგანიზმში შეიწოვება სპეციალური სატრანსპორტო ცილების გამოყენებით და სხეულში არ გვხვდება თავისუფალი სახელმწიფო, რადგან ისინი დაკავშირებულია სპეციფიკურ გადამტან ცილებთან (მაგალითად, ფერიტინთან ან მეტალოთიეინებთან).

ყველა ცოცხალი ორგანიზმი შეიძლება დაიყოს რვა ძირითად ჯგუფად, ეს დამოკიდებულია იმაზე, თუ რომელია გამოყენებული: ენერგიის წყარო, ნახშირბადის წყარო და ელექტრონული დონორი (ოქსიდირებადი სუბსტრატი).

1. როგორც ენერგიის წყარო, ცოცხალ ორგანიზმებს შეუძლიათ გამოიყენონ: სინათლის ენერგია (ფოტო) ან ქიმიური ობლიგაციების ენერგია (ქიმიო) გარდა ამისა, პარაზიტული ორგანიზმების აღწერა მასპინძელი უჯრედის ენერგორესურსების გამოყენებით, ტერმინი პარატროფი.
2. როგორც ელექტრონული დონორი (შემცირების აგენტი), ცოცხალ ორგანიზმებს შეუძლიათ გამოიყენონ: არაორგანული ნივთიერებები (მსახიობი) ან ორგანული ნივთიერებები (ორგანო).
3. როგორც ნახშირბადის წყარო, ცოცხალ ორგანიზმებს იყენებენ: ნახშირორჟანგი (ავტო) ან ორგანული ნივთიერებები (ჰეტერო-) ზოგჯერ ტერმინები ავტო და ჰეტეროტროფი გამოიყენება სხვა ელემენტებთან მიმართებაში, რომლებიც ბიოლოგიური მოლეკულების ნაწილია შემცირებული ფორმით (მაგ. აზოტი, გოგირდი). ამ შემთხვევაში, "აზოტო-ავტოტროფიული" ორგანიზმები ისეთი სახეობებია, რომლებიც იყენებენ ოქსიდირებულ არაორგანულ ნაერთებს, როგორც აზოტის წყაროს (მაგალითად, მცენარეებს, შეუძლიათ განახორციელონ ნიტრატების შემცირება). და "აზოტის ჰეტეროტროფიული" არის ორგანიზმები, რომლებიც ვერ ახორციელებენ აზოტის ოქსიდირებული ფორმების შემცირებას და იყენებენ ორგანულ ნაერთებს, როგორც მის წყაროს (მაგალითად, ცხოველები, რომლებისთვისაც ამინომჟავები არის აზოტის წყარო).

მეტაბოლიზმის ტიპის სახელწოდება იქმნება შესაბამისი ფესვების დამატებით და ძირის ბოლოს -ტრფო-. ცხრილში მოცემულია მეტაბოლიზმის შესაძლო ტიპები მაგალითები:

• ზოგი ავტორი იყენებს -ჰიდრო როდესაც წყალი მოქმედებს როგორც ელექტრონული დონორი.

კლასიფიკაცია შეიმუშავა ავტორთა ჯგუფმა (A. Lvov, C. van Nil, F. J. Ryan, E. Tatem) და დაამტკიცა Cold Spring Harbour- ის ლაბორატორიაში მე -11 სიმპოზიუმში და თავდაპირველად გამოიყენებოდა მიკროორგანიზმების კვების ტიპების აღწერისთვის. თუმცა, ამჟამად იგი გამოიყენება სხვა ორგანიზმების მეტაბოლიზმის აღსაწერად.

ცხრილიდან აშკარაა, რომ პროკარიოტების მეტაბოლური შესაძლებლობები გაცილებით მრავალფეროვანია ევკარიოტებთან შედარებით, რომლებიც ხასიათდება მეტაბოლიზმის ფოტოლიტოვატოტროპული და ქიმიოორანოჰეტეროტროფიული ტიპებით.

უნდა აღინიშნოს, რომ მიკროორგანიზმების ზოგიერთ ტიპს შეუძლია, გარემო პირობების გათვალისწინებით (განათება, ორგანული ნივთიერებების არსებობა და ა.შ.) და ფიზიოლოგიური მდგომარეობიდან გამომდინარე, განახორციელოს სხვადასხვა სახის მეტაბოლიზმი. მეტაბოლიზმის რამოდენიმე ტიპის ეს კომბინაცია აღწერილია მიქსტროფიად.

ამ კლასიფიკაციის მრავალუჯრედულ ორგანიზმებზე გამოყენებისას აუცილებელია გვესმოდეს, რომ ერთი ორგანიზმის შიგნით შეიძლება იყოს უჯრედები, რომლებიც განსხვავდებიან მეტაბოლიზმის ტიპში. ასე რომ, მრავალუჯრედოვანი მცენარეების აერო, ფოტოსინთეზური ორგანოების უჯრედები ხასიათდება მეტაბოლიზმის ფოტომეტრიული ატროფიული ტიპით, ხოლო მიწისქვეშა ორგანოების უჯრედები აღწერილია, როგორც ქიმიოორანოპერატროფიული. როგორც მიკროორგანიზმების შემთხვევაში, როდესაც იცვლება გარემო პირობები, განვითარების სტადია და ფიზიოლოგიური მდგომარეობა, შეიძლება შეიცვალოს მრავალუჯრედული ორგანიზმის უჯრედების მეტაბოლიზმის ტიპი. მაგალითად, სიბნელეში და სათესლე ჯირკვლის ეტაპზე, უმაღლესი მცენარეების უჯრედები მეტაბოლიზირებენ ქიმიო-ორგანო-ჰეტეროტროფიული ტიპით.

მეტაბოლიზმს უწოდებენ მეტაბოლურ პროცესებს, რომლებშიც შაქრის, ცხიმების, ამინომჟავების შედარებით დიდი ორგანული მოლეკულები იშლება. კატაბოლიზმის დროს იქმნება უფრო მარტივი ორგანული მოლეკულები, რომლებიც აუცილებელია ანაბოლიზმის (ბიოსინთეზის) რეაქციებისათვის. ხშირად, კატაბოლიზმის რეაქციების დროს ხდება ორგანიზმში მობილიზება ენერგია, საკვების მონელების დროს მოპოვებული ორგანული მოლეკულების ქიმიური ობლიგაციების ენერგიის თარგმნა, მისაწვდომ ფორმებად: ATP- ს სახით, შემცირებული კოენზიმები და ტრანსმემბრანული ელექტროქიმიური პოტენციალი. ტერმინი კატაბოლიზმი არ არის "ენერგიის მეტაბოლიზმის" სინონიმი: ბევრ ორგანიზმში (მაგალითად, ფოტოტროფები), ენერგიის შენახვის ძირითადი პროცესები უშუალოდ არ არის დაკავშირებული ორგანული მოლეკულების დაშლასთან. ორგანიზმების კლასიფიკაცია მეტაბოლიზმის ტიპების მიხედვით, შეიძლება ემყარებოდეს ენერგიის წყაროს, რაც აისახება წინა ნაწილში. ქიმიოტროფები იყენებენ ქიმიური ობლიგაციების ენერგიას, ხოლო ფოტოპროტექტები მოიხმარენ მზის ენერგიას. ამასთან, მეტაბოლიზმის ყველა ეს სხვადასხვა ფორმა დამოკიდებულია რედოქსურ რეაქციებზე, რომლებიც უკავშირდება ელექტრონების გადაცემას მოლეკულების შემცირებული დონორებისგან, მაგალითად, ორგანულ მოლეკულებში, წყალში, ამიაკში, წყალბადის სულფიდში, მიიღებენ მოლეკულებს, როგორიცაა ჟანგბადი, ნიტრატები ან სულფატი. ცხოველებში, ეს რეაქციები მოიცავს რთული ორგანული მოლეკულების დაშლას უფრო მარტივად, მაგალითად, ნახშირორჟანგი და წყალი. ფოტოსინთეზურ ორგანიზმებში - მცენარეები და ციანობაქტერიები - ელექტრონის გადაცემის რეაქციები არ ათავისუფლებს ენერგიას, მაგრამ ისინი გამოიყენება როგორც მზისგან შთანთქმული ენერგიის შესანარჩუნებლად.

ცხოველებში კატაბოლიზმი შეიძლება დაიყოს სამ მთავარ ეტაპზე. პირველი, დიდი ორგანული მოლეკულები, როგორიცაა ცილები, პოლისაქარიდები და ლიპიდები, იშლება უჯრედების გარეთ არსებულ მცირე კომპონენტებად. გარდა ამისა, ეს მცირე მოლეკულები შედიან უჯრედებში და იქცევა კიდევ უფრო მცირე მოლეკულებად, მაგალითად, აცეტილ-CoA. თავის მხრივ, კოენსიმა A აცეტილის ჯგუფი ჟანგავს წყალსა და ნახშირორჟანგს კრების ციკლსა და სასუნთქი ჯაჭვში, ათავისუფლებს ენერგიას, რომელიც ინახება ATP- ს სახით.

საჭმლის მონელების რედაქტირება

მაკრომოლეკულები, როგორიცაა სახამებელი, ცელულოზა ან ცილა, უნდა დაიშალოს უფრო მცირე ზომის ერთეულებამდე, სანამ მათ უჯრედებში გამოიყენებენ. ფერმენტების რამდენიმე კლასში მონაწილეობენ დეგრადაცია: პროტეაზები, რომლებიც იშლებიან ცილებს პეპტიდებამდე და ამინომჟავებამდე, გლიკოზიდაზებად, რომლებიც იშლებიან პოლიზაყარიდებამდე ოლიგო და მონოსაქარიდებამდე.

მიკროორგანიზმები ჰიდროლიზურ ფერმენტებს აფართოებენ მათ გარშემო არსებულ სივრცეში, რაც განსხვავდება იმ ცხოველებისაგან, რომლებიც ამგვარი ფერმენტებისგან გამოყოფენ მხოლოდ სპეციალურ ჯირკვლოვან უჯრედებს. ამინომჟავები და მონოსაქარიდები, რომლებიც წარმოიქმნება უჯრედული ფერმენტების მოქმედების შედეგად, შემდეგ შედიან უჯრედებში აქტიური ტრანსპორტის გამოყენებით.

ენერგიის რედაქტირება

ნახშირწყლების კატაბოლიზმის დროს, რთული შაქარი იშლება მონოსაქარიდებამდე, რომლებიც შეიწოვება უჯრედებით. შიგნით მიღების შემდეგ, შაქარი (მაგალითად, გლუკოზა და ფრუქტოზა) გლიკოლიზის დროს პიროვატად გარდაიქმნება, ხოლო ATP– ს გარკვეული რაოდენობა იწარმოება. პირუვიუმის მჟავა (პირუვეტი) არის შუამავალი რამდენიმე მეტაბოლურ გზაზე. პირუვეტის მეტაბოლიზმის ძირითადი გზა არის აცეტილ-კოა და შემდეგ ტრიკარბოქსილის მჟავას ციკლში გადაქცევა. ამავდროულად, ენერგიის ნაწილი ინახება კრებსის ციკლში ATP- ის ფორმით, ხოლო აღდგენილია NADH და FAD მოლეკულები. გლიკოლიზისა და ტრიკარბოქსილის მჟავას ციკლის პროცესში წარმოიქმნება ნახშირორჟანგი, რომელიც სიცოცხლის პროდუქტია. ანაერობული პირობებში, პირუვეტიდან გლიკოლიზის შედეგად, ფერმენტის ლაქტატის დეჰიდროგენაზას მონაწილეობით, ლაქტატი წარმოიქმნება, ხოლო NADH იჟანგება NAD + - მდე, რომელსაც გლიკოლიზის რეაქციებში იყენებენ. მონოსაქარიდების მეტაბოლიზმისთვის ასევე არსებობს ალტერნატიული გზა - პენტოზის ფოსფატის გზა, რომლის დროსაც ენერგია ინახება შემცირებული კოენზიმის სახით NADPH და იქმნება პენტოზები, მაგალითად, რიბოზა, რომელიც აუცილებელია ნუკლეინის მჟავების სინთეზისთვის.

კატაბოლიზმის პირველ ეტაპზე ცხიმები ჰიდროლიზდება თავისუფალ ცხიმოვან მჟავებად და გლიცერინში. ცხიმოვანი მჟავები იშლება ბეტა ოქსიდაციის დროს, აყალიბებენ აცეტილ-CoA, რომელიც თავის მხრივ კიდევ ხდება კატაბოლიზირებას კრების ციკლში, ან მიდის ახალი ცხიმოვანი მჟავების სინთეზზე. ცხიმოვანი მჟავები ათავისუფლებენ მეტ ენერგიას, ვიდრე ნახშირწყლები, რადგან ცხიმები მათ სტრუქტურაში უფრო მეტ წყალბადის ატომს შეიცავს.

ამინომჟავები გამოიყენება ან ცილებისა და სხვა ბიომოლელეების სინთეზირებისთვის, ან იჟანგება შარდოვანაში, ნახშირორჟანგით და ენერგიის წყაროა. ამინომჟავების კატაბოლიზმის ჟანგვითი გზა იწყება ამინო ჯგუფის ტრანსმასინაზას ფერმენტების ამოღებით. შარდოვან ციკლში იყენებენ ამინომ ჯგუფებს, ამინომჟავებს, რომლებიც ამინომ ჯგუფებს მოკლებულია, ეწოდება ქეთო მჟავები. ზოგიერთი ქეთო მჟავა შუამავალია კრების ციკლში. მაგალითად, გლუტამატის დეამინაცია წარმოქმნის ალფა-კეტოგლუტარული მჟავას. გლიკოგენური ამინომჟავები ასევე შეიძლება გარდაიქმნას გლუკოზაში გლუკოგენოგენეზის რეაქციებში.

ჟანგვითი ფოსფორილირების რედაქტირება

ჟანგვითი ფოსფორილირების დროს, საკვების მოლეკულებიდან ამოღებულ ელექტრონებს მეტაბოლურ გზებში (მაგალითად, კრების ციკლში) გადაჰყავთ ჟანგბადში, ხოლო გამოთავისუფლებული ენერგია გამოიყენება ATP- ის სინთეზისთვის. ევკარიოტებში, ეს პროცესი ტარდება მიტოქონდრიულ მემბრანებში დაფიქსირებული არაერთი ცილის მონაწილეობით, რომელსაც ელექტრონის გადაცემის სასუნთქი ჯაჭვი ეწოდება. პროკარიოტებში ეს ცილები გვხვდება უჯრედის კედლის შიდა მემბრანაში. ელექტრონების გადაცემის ჯაჭვის პროტეინები იყენებენ ენერგიას, რომელიც მიღებულია შემცირებული მოლეკულებისგან ელექტრონების გადაცემის გზით (მაგ. NADH) ჟანგბადთან, რათა მემბრანის საშუალებით პროტონების ტუმბოს მოახდინონ.

პროტონების მოპოვებისას წყალბადის იონების კონცენტრაციაში განსხვავება იქმნება და ხდება ელექტროქიმიური გრადიენტი. ეს ძალა პროტონებს უბრუნებს მიტოქონდრიას ATP სინთაზის ბაზის მეშვეობით. პროტონების გადინება იწვევს რგოლის ფერმენტის c- ქვეგანყოფილების რგოლს ბრუნვას, რის შედეგადაც სინთაზის აქტიური ცენტრი ცვლის მის ფორმას და ფოსფორილეტებს ადენოზინ დიფოსფატს, გადააქცევს მას ATP- ში.

არაორგანული ენერგიის რედაქტირება

ჰემოლიტოტროფებს უწოდებენ პროკარიოტებს, რომლებსაც აქვთ განსაკუთრებული ტიპის მეტაბოლიზმი, რომლის დროსაც ენერგია იქმნება არაორგანული ნაერთების დაჟანგვის შედეგად. ქიმიოლითოტროფებს შეუძლიათ ოქსიდიზონ მოლეკულური წყალბადის, გოგირდის ნაერთების (მაგ. სულფიდები, წყალბადის სულფიდი და არაორგანული თიოსულფატები), რკინის (II) ოქსიდი ან ამიაკი. ამ შემთხვევაში, ამ ნაერთების დაჟანგვის შედეგად მიღებული ენერგია წარმოიქმნება ელექტრონული მიმღებების მიერ, მაგალითად, ჟანგბადი ან ნიტრიტები. არაორგანული ნივთიერებებისგან ენერგიის მოპოვების პროცესები მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ისეთ ბიოეოქიმიურ ციკლებში, როგორებიცაა აცეტოგენეზი, ნიტრიფიკაცია და დენიტრიფიკაცია.

მზის ენერგიის რედაქტირება

მზის ენერგიას შთანთქავენ მცენარეები, ციანობაქტერიები, მეწამული ბაქტერიები, მწვანე გოგირდის ბაქტერიები და ზოგიერთ პროტოზოიას. ეს პროცესი ხშირად შერწყმულია ნახშირორჟანგი ორგანულ ნაერთებად გადაქცევით, როგორც ფოტოსინთეზის პროცესის ნაწილი (იხ. ქვემოთ). ზოგიერთ პროკარიოტში ენერგიის აღების და ნახშირბადის ფიქსაციის სისტემები შეიძლება მუშაობდნენ ცალკე (მაგალითად, მეწამულ და მწვანე გოგირდის ბაქტერიებში).

მრავალ ორგანიზმში, მზის ენერგიის შეწოვა, პრინციპში, მსგავსია ჟანგვითი ფოსფორილირებისთვის, რადგან ამ შემთხვევაში ენერგია ინახება პროტონის კონცენტრაციის გრადიენტის ფორმით და პროტონების მამოძრავებელი ძალა იწვევს ატფ – ს სინთეზს. ამ გადაცემის ჯაჭვისთვის საჭირო ელექტრონები მომდინარეობს მსუბუქი მოსავლის ცილებისგან, რომელსაც ეწოდება ფოტოსინთეზური რეაქციის ცენტრები (მაგალითად, როდოსფსინი). ფოტოსინთეზური პიგმენტების ტიპებიდან გამომდინარე, კლასიფიცირდება რეაქციის ცენტრების ორი ტიპი; ამჟამად, ფოტოსინთეზურ ბაქტერიათა უმეტესობას მხოლოდ ერთი ტიპი აქვს, მცენარეები და ციანობაქტერიები ორია.

მცენარეებში, წყალმცენარეებსა და ციანობაქტერიებში, ფოტოსისტემა II იყენებს სინათლის ენერგიას ელექტრონების წყლისგან ამოღების მიზნით, მოლეკულური ჟანგბადი გამოიყოფა, როგორც რეაქციის შემცველი პროდუქტი. ელექტრონები შემდეგ შედიან b6f ციტოქრომულ კომპლექსში, რომელიც იყენებს ენერგიას ქლოროპლასტებში თილაკოიდური მემბრანის მეშვეობით პროტონების მოსათავსებლად. ელექტროქიმიური გრადიენტის გავლენის ქვეშ, პროტონები უკან მოძრაობენ მემბრანაში და ახდენენ ATP სინთაზას. შემდეგ ელექტრონები გადადიან ფოტოსისტემაში I და შეიძლება გამოყენებულ იქნას NADP + კოენზიმის აღსადგენად, კალვინის ციკლში გამოყენებისთვის, ან გადამუშავებისთვის, რომ შეიქმნას დამატებითი ATP მოლეკულა.

ანაბოლიზმი - რთული მოლეკულების ბიოსინთეზის მეტაბოლური პროცესების ერთობლიობა ენერგიის ხარჯვით. რთული მოლეკულები, რომლებიც ქმნიან უჯრედულ სტრუქტურას, სინთეზირდება თანმიმდევრულად მარტივი წინამორბედებისგან. ანაბოლიზმი მოიცავს სამ მთავარ სტადიას, რომელთაგან თითოეული კატალიზირებულია სპეციალიზირებული ფერმენტის საშუალებით. პირველ ეტაპზე პრეკურსორის მოლეკულები სინთეზირდება, მაგალითად, ამინომჟავები, მონოსაქარიდები, ტერპენოიდები და ნუკლეოტიდები. მეორე ეტაპზე, ATP ენერგიის ხარჯვის წინამორბედები გარდაიქმნება გააქტიურებულ ფორმებად. მესამე ეტაპზე, გააქტიურებული მონომერები გაერთიანებულია უფრო რთულ მოლეკულებში, მაგალითად, ცილებში, პოლისაქარიდებში, ლიპიდებსა და ნუკლეინის მჟავებში.

არა ყველა ცოცხალ ორგანიზმს შეუძლია ყველა ბიოლოგიურად აქტიური მოლეკულის სინთეზირება. ავტოტროფებს (მაგალითად, მცენარეებს) შეუძლიათ რთული ორგანული მოლეკულების სინთეზირება მარტივი არაორგანული დაბალი მოლეკულური ნივთიერებებისგან, როგორიცაა ნახშირორჟანგი და წყალი. ჰეტეროტროფებს სჭირდებათ უფრო რთული ნივთიერებების წყარო, როგორიცაა მონოსაქარიდები და ამინომჟავები, რომ შექმნან უფრო რთული მოლეკულები. ორგანიზმები კლასიფიცირდება მათი ძირითადი ენერგიის წყაროების მიხედვით: ფოტოაუტოტროფები და ფოტოჰეტეროტროფები იღებენ ენერგიას მზისგან, ხოლო ქიმიოავტოტროფები და ქიმიოჰეტეროტროფები იღებენ ენერგიას არაორგანული დაჟანგვის რეაქციებისგან.

ნახშირბადის დამაკავშირებელი რედაქტირება

ფოტოსინთეზი არის შაქრების ნახშირჟანგისგან შაქრის ბიოინთეზის პროცესი, რომლის დროსაც საჭირო ენერგია შეიწოვება მზისგან. მცენარეებში, ციანობაქტერიები და წყალმცენარეები, წყლის ფოტოლიზი ხდება ჟანგბადის ფოტოსინთეზის დროს, ხოლო ჟანგბადი გამოიყოფა როგორც შემცვლელი პროდუქტი. გადაკეთება CO₂ 3-ფოსფოგლიცერატი იყენებს ფოტოსისტემებში დაცულ ATP და NADP ენერგიას. ნახშირბადის დამაკავშირებელი რეაქცია ხორციელდება ფერმენტ რიბულოზას ბისფოსფატის კარბოქსილაზას გამოყენებით და კალვინის ციკლის ნაწილია. ფოტინთეზის სამი ტიპი მცენარეებად კლასიფიცირდება - სამჯერ ნახშირბადის მოლეკულების ბილიკის გასწვრივ, ოთხი ნახშირბადის მოლეკულების ბილიკის გასწვრივ (C4) და CAM ფოტოსინთეზი. ფოტოსინთეზის სამი ტიპი განსხვავდება ნახშირორჟანგით და მისი კალვინის ციკლში შესვლის გზაზე; C3 მცენარეებში, CO– ის შებოჭილობა₂ ხდება უშუალოდ კალვინის ციკლში, ხოლო C4 და CAM CO₂ ადრე შედიოდა სხვა ნაერთებში. ფოტოსინთეზის სხვადასხვა ფორმაა ადაპტაცია მზის ინტენსიური დინების და მშრალი პირობების მიმართ.

ფოტოსინთეზურ პროკარიოტებში ნახშირბადის მიბმის მექანიზმები უფრო მრავალფეროვანია. ნახშირორჟანგი შეიძლება დაფიქსირდეს კალვინის ციკლში, კრეზსის უკუქცევის ციკლში, ან აცეტილ- CoA კარბოქსილაციის რეაქციებში. პროკარიოტები - ქიმიოავტოტროფები ასევე აკავშირებენ CO- ს₂ კალვინის ციკლის გავლით, მაგრამ არაორგანული ნაერთებისგან ენერგია გამოიყენება რეაქციის განსახორციელებლად.

ნახშირწყლები და გლიკანების რედაქტირება

შაქრის ანაბოლიზმის პროცესში, მარტივი ორგანული მჟავები შეიძლება გარდაიქმნას მონოსაქარიდებად, მაგალითად, გლუკოზაში, შემდეგ კი გამოიყენოს პოლიაქსარიდების სინთეზისთვის, მაგალითად, სახამებლის. გლუკოზის წარმოქმნას ისეთი ნაერთებისგან, როგორებიცაა პირუვატი, ლაქატი, გლიცერინი, 3-ფოსფოგლიცერი და ამინომჟავები, ეწოდება გლუკონეოგენეზი. გლუკონეოგენეზის პროცესში პირუვეტი გარდაიქმნება გლუკოზა-6-ფოსფატად შუალედური ნაერთების სერიის საშუალებით, რომელთაგან ბევრი ასევე წარმოიქმნება გლიკოლიზის დროს. ამასთან, გლუკონეოგენეზი არ არის მხოლოდ გლიკოლიზი საპირისპირო მიმართულებით, რადგან რამდენიმე ქიმიური რეაქცია ახდენს სპეციალური ფერმენტების კატალიზაციას, რაც შესაძლებელს გახდის გლუკოზის წარმოქმნისა და დაშლის პროცესების დამოუკიდებლად რეგულირებას.

მრავალი ორგანიზმი ინახავს ნუტრიენტები ლიპიდებისა და ცხიმების ფორმით, თუმცა, ხერხემლიანებს არ აქვთ ფერმენტები, რომლებიც კატალიზაციას ახდენენ აცეტილ-CoA (ცხიმოვანი მჟავების მეტაბოლიზმის პროდუქტი) გადაქცევაში პიროვატამდე (გლუკონოგენეზის სუბსტრატი). ხანგრძლივი შიმშილის შემდეგ, ხერხემლიანები იწყებენ კეტონის სხეულების სინთეზს ცხიმოვანი მჟავებისგან, რომელსაც შეუძლია შეცვალოს გლუკოზა ისეთ ქსოვილებში, როგორიცაა ტვინი. მცენარეებსა და ბაქტერიებში ეს მეტაბოლური პრობლემა წყდება გლიოქსილატის ციკლის გამოყენებით, რაც გვერდის ავლით ხდება დეკარბოქსილირების სტადიას ლიმონმჟავას ციკლში და საშუალებას გაძლევთ გარდაიქმნათ აცეტილ-კოა ოქსიალოაცეტატად, შემდეგ კი გამოიყენოთ იგი გლუკოზის სინთეზისთვის.

პოლისაქარიდები ასრულებენ სტრუქტურულ და მეტაბოლურ ფუნქციებს, ასევე შესაძლებელია მათი კომბინაცია ლიპიდებთან (გლიკოპიდებთან) და ცილებთან (გლიკოპროტეინებით), ოლიგოსაქარიდული ტრანსფერაზას ფერმენტების გამოყენებით.

ცხიმოვანი მჟავები, იზოფრენოიდები და სტეროიდების რედაქტირება

ცხიმოვანი მჟავები იქმნება ცხიმოვანი მჟავების სინთეზებით აცეტილ-CoA– სგან. ცხიმოვანი მჟავების ნახშირბადის ჩონჩხი ვრცელდება იმ რეაქციების ციკლში, რომელშიც აცეტილის ჯგუფი პირველ რიგში უერთდება, შემდეგ ნახშირბადის ჯგუფი მცირდება ჰიდროქსილის ჯგუფში, შემდეგ ხდება დეჰიდრატაცია და შემდგომ მისი აღდგენა. ცხიმოვანი მჟავების ბიოსინთეზის ფერმენტები კლასიფიცირდება ორ ჯგუფად: ცხოველებში და სოკოებში, ცხიმოვანი მჟავების სინთეზის ყველა რეაქცია ხორციელდება ერთი მრავალფუნქციური ტიპის I ცილის მიერ, მცენარეულ პლასტიდებსა და ბაქტერიებში, თითოეული ტიპის კატალიზაცია ხდება ცალკეული ტიპის II ფერმენტების საშუალებით.

ტერპენები და ტერპენოიდები მცენარეული ბუნებრივი პროდუქტების უდიდესი კლასის წარმომადგენლები არიან. ამ ჯგუფის ნივთიერებების წარმომადგენლები იზოპრენის წარმოებულები არიან და წარმოიქმნება იზოპენტილ პიროფოსფატისა და დიმეთილალურადილ პიროფოსფატის აქტიური წინამორბედებისგან, რომლებიც, თავის მხრივ, წარმოიქმნება სხვადასხვა მეტაბოლურ რეაქციებში. ცხოველებში და არქეებში, იზოპენტილ პიროფოსფატი და დიმეთილალილ პიროფოსფატი სინთეზირებულია აცეტილ-CoA- სგან მევალონატის გზაზე, ხოლო მცენარეებში და ბაქტერიებში, პირუვატი და გლიკერალდეჰიდი -3-ფოსფატი წარმოადგენს მეევონატული გზის სუბსტრატს. სტეროიდული ბიოსინთეზის რეაქციების დროს იზოფრენის მოლეკულები აერთიანებს და აყალიბებს სკალოლენს, რომლებიც შემდეგ ქმნიან ციკლურ სტრუქტურებს ლანოსტეროლის წარმოქმნით. ლანოსტეროლი შეიძლება გარდაიქმნას სხვა სტეროიდებით, მაგალითად, ქოლესტერინი და ერგოსტერონი.

ციყვების რედაქტირება

ორგანიზმები განსხვავდება მათი უნარი 20 სინთეზის სინთეზირებაში. ბაქტერიებისა და მცენარეების უმეტესობას შეუძლია 20 – ის სინთეზირება, მაგრამ ძუძუმწოვრებს აქვთ მხოლოდ 10 აუცილებელი ამინომჟავების სინთეზის საშუალება. ამრიგად, ძუძუმწოვრების შემთხვევაში, 9 აუცილებელი ამინომჟავა უნდა მიიღოთ საკვებიდან. ყველა ამინომჟავა სინთეზირებულია გლიკოლიზის შუამავლებისგან, ლიმონმჟავას ციკლი ან პენტოზის მონოფოსფატის გზა. ამინომჟავების ამინომჟავების ალფა-ქეთო მჟავების გადატანას ეწოდება ტრანსამინაცია. ამინომ ჯგუფის დონორები არიან გლუტამატი და გლუტამინი.

ამინომჟავები, რომლებიც დაკავშირებულია პეპტიდური ობლიგაციებით, ქმნიან ცილებს. თითოეულ ცილას აქვს ამინომჟავების ნარჩენების უნიკალური თანმიმდევრობა (პირველადი ცილის სტრუქტურა). ისევე, როგორც ანბანის ასოები შეიძლება გაერთიანდეს სიტყვების თითქმის დაუსრულებელი ცვალებადობის ფორმირებასთან, ამინომჟავებს შეუძლიათ ერთ რიგში ან მეორეში შეკავება და შექმნან მრავალფეროვანი ცილა. ამინოაცილ-tRNA სინთეზაზის ფერმენტი აანალიზებს ამინომჟავების ATP- ზე დამოკიდებულ დამატებას tRNA– სთან ერთად ester bond, და წარმოიქმნება ამინოკაცილ – tRNA. Aminoacyl tRNAs არის სუბსტრატები რიბოსომებისთვის, რომლებიც აერთიანებენ ამინომჟავებს გრძელი პოლიპეპტიდულ ჯაჭვებში mRNA მატრიქსის გამოყენებით.