متابولیسم در موجودات(1)
اهداف درس:
آشنایی با انواع موجودات از نظر تغذیه ای
آشنایی با انواع متابولیسم
آشنایی با ATP
شرح درس:
وقتی صحبت از متابولیسم می شود ذهن انسان ناخوداگاه به سمت خورد و خوراک می رود. اما واقعاً غذایی که ما و دیگر موجودات مصرف می کنیم به چه شکلی به انرژی تبدیل می شود؟ غذای مصرفی طی چه مکانیسم هایی باید انجام گیرد تا توانایی تولید انرژی را داشته باشد؟ در این چند طرح در مورد سوخت وساز مواد غذایی و برخی از چرخه های زیستی صحبت خواهیم کرد.
همه موجودات زنده به طور پیوسته انرژی مصرف تا بتوانند اهداف زیر را انجام دهند:
بدون شک تامین انرژی یکی از موارد مورد نیاز جهت ادامه زیست درموجودات است. اما طبق قانون اول ترمودینامیک انرژیِ نه تولید می شود و نه از بین می رود بلکه از از شکلی به شکل دیگر تبدیل می شود. همچنین مقدار انرژی در جهان ثابت است. بنابراین انرژی حاصل از مواد غذایی از شکلی به شکل دیگر تبدیل می شود.
موجودات از نظر تولید و مصرف انرژی در دو دسته قرار می گیرند:
دسته اول که خود تولید کننده هستند و انرژی نور خورشید را برای تبدیل مولکول های کم انرژی و ساده به مولکول های پیچیده تر و پر انرژی مورد استفاده قرار می دهند که این مولکول ها به عنوان مولکول های سوختی عمل می کنند. به عبارت علمی تر این موجودات که به موجودات فتوسنتز کننده و یا فتوتروف ها معروف اند انرژی نور خورشید را به انرژی شیمیایی تبدیل می کنند.
دسته دوم موجوداتی هستند که انرژی شیمیایی حاصل از موجودات دسته اول را مصرف می کنند. کموتروف ها انرژی شیمیایی را از طریق اکسایش مواد غذایی که به وسیله فتوتروف ها تولید شده است را مصرف می کنند. خود انرژی شیمیایی سبب توزیع نابرابر یون ها در غشا شده و ایجاد بار الکتریکی می کنند. همان طور که از طرح های قبل به خاطر دارید این شیب خود یک منبع انرژی محسوب می شود که در حرکت دادن مولکول ها در دو طرف غشا کمک کننده است. انرژی شیمیایی قابل تبدیل به دیگر اشکال انرژی نیز می باشد. به طور مثال می تواند به انرژی مکانیکی تبدیل شده و در انقباضات ماهیچه ای نقش داشته باشد.
از همه جالب تر این است که بدن هر یک از ما میلیاردها سلول دارد و در هر سلول هزاران تبدیل و تغییر انرژی در هر لحظه رخ می دهد.تمامی این فرایندها و اتفاقات در سلول های یک بافت با هم رخ می دهد. این گونه تغییر و تبدیل دن های موحود در سلول را به عنوان متابولیسم یا متابولیسم واسطه ای می شناسند.
متابولیسم نیز از یک سری واکنش های شیمیایی مرتبط با هم، از مولکول خاصی شروع می شود و به شکل مشخصی آن مولکول را به مولکول های دیگر تبدیل می کند. در سلول های جانوران و گیاهان بسیاری از این مسیرها شناخته شده اند و در برخی موارد حتی ریزترین مولکول های موجود در این تبدیلات شناخته شده است اما هستند مسیرهایی که هنوز هم به طور کامل شناخته نشده اند و نیاز به بررسی بیشتر دارند.
نکته مهم دیگر این است که تمامی مسیرهای که در ادامه با آن ها اشنا خواهید شد به هم پیوسته بوده و فعالیت آن ها از طریق راه های حساس و ظریف ارتباطی هماهنگ می شود.
اما به طور عمده واکنش های موجود در سلول ها به دو نوع می باشد.
الف- کاتابولیسم:
واکنش هایی که مواد سوختی را به انرژی سلولی تبدیل می کنند واکنش های کاتابولیک و یا به طور عمومی کاتابولیسم نامیده می شوند. در این واکنش مواد سوختی ( شامل کربوهیدارت ها، چربی ها و... ) به مولکول آب و گاز دی اکسید کربن و انرژی تبدیل می شوند.
ب- انابولیسم:
انرژی سلولی تولید شده در مرحله کاتابولیسم در این واکنش مورد بهره برداری قرار می گیرند و ساختارهای پیچیده تر و غنی از انرژی را تولید می کنند. سنتز گلوکز،چربی ها و DNA از جمله این واکنش ها هستند. در این واکنش ها انرژی حاصل از واکنش قبل مولکول های کوچک را با هم ترکیب کرده و مولکول های پیچیده تر را می سازد.
سوال: کاتابولیسم کدام یک از فرایندهای زیر است؟
الف: تولید مواد غذایی از نور خورشید
ب: تبدیل انرژی از شیمیایی به مکانیکی
ج-تبدیل مواد سوختی به انرژی و آب و CO2
د- سنتز مولکول های پیچیده تر از مولکول های ساده تر
