אנו מסבירים מהו חילוף החומרים, מהם השלבים שלו והפונקציות שהוא מבצע. חשיבותו וסוגי חילוף החומרים.
מהו חילוף חומרים?
מטבוליזם הוא הסט של תגובה כימית נשלט, שבאמצעותו ה יצורים חיים יכול לשנות את הטבע של מסוימות חומרים על מנת להשיג את המרכיבים התזונתיים ואת הכמויות של אֵנֶרְגִיָה שהם דורשים בתהליכי הצמיחה, מתפתח, שִׁעתוּק, תגובה לגירויים, הסתגלות ותמיכה של חַיִים.
חילוף החומרים מתרחש בתוך תאים של אורגניזמים חיים, דרך קבוצה של חומרים אורגניים, בעלי אופי חלבוני, הנקרא אנזימים, אשר אחראים לקידום תגובות ביוכימיות מסוימות.
אנזימים מבקשים ליצור תגובות כימיות חיוביות לגוף ולהימנע מתגובות שליליות. הם עושים זאת באמצעות שרשראות ספציפיות של תגובות הנקראות "מסלולים מטבוליים", שבהן חומר הופך ל- מוצר כימי אשר בתורו משמש מגיב בתהליך טרנספורמציה חדש, על ידי שימוש תרכובות מזינים וזורקים רעילים.
שונה מִין של יצורים חיים משתמשים במסלולים מטבוליים דומים, אם כי כל מטבוליזם ספציפי קובע גם את הכמות של מזון שהמין צריך.
שלבי חילוף החומרים
מטבוליזם ביולוגי מורכב משני שלבים או שלבים מצומדים: יְרִידַת חֳמָרִים יאנבוליזם. הראשון עוסק בשחרור אנרגיה, שבירת קשרים כימיים נתונים; השני הוא להשתמש באנרגיה הזו כדי ליצור חדש קישורים כימיים ולהרכיב תרכובות אורגניות חדשות. שלבים אלו תלויים זה בזה וניזונים זה מזה.
- קטבוליזם או חילוף חומרים הרסני. תהליכי שחרור אנרגיה מתבצעים משבירת קשרים כימיים הנמצאים בחומרי הזנה, בדרך כלל באמצעות הִידרוֹלִיזָה וה חִמצוּן, המתגיירים מולקולות מורכבים לפשוטים יותר. בתמורה מתקבלת אנרגיה כימית (ATP), הפחתת כוח (יכולת לתרום אלקטרונים או לקבל פרוטונים של מולקולות מסוימות) והרכיבים הדרושים לאנבוליזם.
- אנבוליזם או מטבוליזם בונה. מתבצעים תהליכים בונים שצורכים אנרגיה כימית, לבצע את התהליך ההפוך של קטבוליזם, וליצור מולקולות מורכבות יותר מהן מבנים פשוט, ומספקים את הגוף חֶלְבּוֹן, שומנים, פוליסכרידים ו חומצות גרעין.
פונקציות מטבוליזם
מטבוליזם הוא מכלול התמורות הכימיות המספקות לגוף החי את החומרים הדרושים לו כדי להתקיים, לגדול ולהתרבות.
במקרה של צמחים וה אורגניזמים אוטוטרופיים, חילוף החומרים מתחיל בקיבוע של פחמן דו חמצני משתמש ב אוֹר שֶׁמֶשׁ, לסנתז מאוחר יותר, ממולקולות פשוטות, את הפחמימות שישמשו כדלק סלולרי.
מצד שני, ב אורגניזמים הטרוטרופיים (כמו בעלי חייםחילוף החומרים מתחיל מחמצון ופירוק גלוקוז (גליקוליזה), חלבונים ושומנים המופקים מ חומר אורגני ממנו הם ניזונים, דבר המצריך עיכול שהופך את הרקמה והחומר הנצרך למרכיבים היסודיים שלהם.
חשיבות חילוף החומרים
חילוף חומרים הוא ערובה לחיים. יצורים חיים מחליפים חומר ואנרגיה עם הסביבה לאורך החיים, ולכן חילוף החומרים מלווה אותנו מלידה ועד לידה. מוות, פועל ללא הפרעה.
אם חילוף החומרים היה נעצר, יתחולל מוות, שכן אי אפשר יהיה להמשיך ולהשיג את האנרגיה הכימית לשמירה על פעילות חיונית, ופחות כדי לגדול או להתרבות או להחליף רקמות פגועות.
סוגי חילוף חומרים אנושיים
לדברי תזונאים ו הַאֲכָלָה, ניתן לזהות שלושה סוגים של חילוף חומרים אנושי:
- חילוף חומרים של חלבון. אנשים עם סוג זה של חילוף חומרים אינם נוטים לצריכת סוכרים ומתוקים, מגלים נטייה לתזונה עשירה בחלבון ושומנים מן החי, ונוטים להיות רעבים לעיתים קרובות.
- חילוף חומרים של פחמימות. לאנשים עם סוג זה של חילוף חומרים יש תיאבון בינוני, והם מעדיפים ממתקים וקמחים, כמו גם חומרים ממריצים (כגון קפה). הם מציגים וריאציה תכופה של מִשׁקָל וקשה להם להשיג יציבות מסוימת.
- חילוף חומרים מעורב. אנשים עם סוג זה של חילוף חומרים ניזונים באותה מידה בשני הדרכים ונוטים להישאר בטווחים מתונים של רעב. עם זאת, כאשר ההאכלה נכשלת, הם הקבוצה הראשונה שמראים תסמינים של עייפות.