Ինչ է նյութափոխանակությունը:

Նյութափոխանակություն կամ նյութերի փոխանակում - Քիմիական ռեակցիաների մի շարք, որոնք տեղի են ունենում կենդանի օրգանիզմում ՝ կյանքը պահպանելու համար: Այս գործընթացները թույլ են տալիս օրգանիզմներին աճել և բազմապատկել, պահպանել իրենց կառուցվածքները և արձագանքել շրջակա միջավայրի ազդեցություններին:

Մետաբոլիզմը սովորաբար բաժանվում է 2 փուլի ՝ կատաբոլիզմ և անաբոլիզմ: Կաբաբոլիզմի ընթացքում բարդ օրգանական նյութերը թուլանում են ավելի պարզ ՝ սովորաբար ազատելով էներգիան: Եվ անաբոլիզմի գործընթացներում `ավելի պարզագույններից` ավելի բարդ նյութեր են սինթեզվում, և դա ուղեկցվում է էներգիայի ծախսերով:

Քիմիական նյութափոխանակության ռեակցիաների շարքը կոչվում է նյութափոխանակության ուղիներ: Նրանց մեջ ֆերմենտների մասնակցությամբ կենսաբանորեն նշանակալի որոշ մոլեկուլներ հաջորդականորեն վերածվում են մյուսների:

Ֆերմենտները կարևոր դեր են խաղում նյութափոխանակության գործընթացներում, քանի որ.

• գործել որպես կենսաբանական կատալիզատոր և նվազեցնել քիմիական ռեակցիայի ակտիվացման էներգիան,
• թույլ են տալիս կարգաբերել նյութափոխանակության ուղիները `ի պատասխան բջջային միջավայրի փոփոխությունների կամ այլ բջիջների ազդանշանների:

Մետաբոլիկ հատկությունները ազդում են, թե արդյոք որոշակի մոլեկուլը հարմար է մարմնի կողմից որպես էներգիայի աղբյուր օգտագործելու համար: Օրինակ ՝ որոշ պրոկարիոտներ ջրածնի սուլֆիդ օգտագործում են որպես էներգիայի աղբյուր, բայց այս գազը թունավոր է կենդանիների համար: Նյութափոխանակության մակարդակը նույնպես ազդում է օրգանիզմի համար անհրաժեշտ սննդի քանակի վրա:

Կենսաբանական մոլեկուլներ

Հիմնական նյութափոխանակության ուղիները և դրանց բաղադրիչները նույնն են բազմաթիվ տեսակների համար, ինչը ցույց է տալիս բոլոր կենդանի էակների ծագման միասնությունը: Օրինակ, որոշ կարբոքսիլաթթուներ, որոնք միջանկյալ են տրոկբոքսիլաթթվի ցիկլում, առկա են բոլոր օրգանիզմներում ՝ մանրէներից մինչև էվկարիոտիկ բազմաբջիջ օրգանիզմներ: Նյութափոխանակության մեջ նմանությունները, հավանաբար, կապված են նյութափոխանակության ուղիների բարձր արդյունավետության, ինչպես նաև էվոլյուցիայի պատմության մեջ դրանց վաղ տեսքի հետ:

Կենսաբանական մոլեկուլներ

Օրգանական նյութեր, որոնք կազմում են բոլոր կենդանի իրերը (կենդանիներ, բույսեր, սնկերներ և միկրոօրգանիզմներ) հիմնականում ներկայացված են ամինաթթուներով, ածխաջրերով, լիպիդներով (հաճախ կոչվում են ճարպեր) և նուկլեինաթթուներով: Քանի որ այդ մոլեկուլները կենսական նշանակություն ունեն կյանքի համար, նյութափոխանակության ռեակցիաները կենտրոնացած են բջիջներն ու հյուսվածքները կառուցելիս այդ մոլեկուլները ստեղծելու կամ դրանք ոչնչացնելու համար, որպես էներգիայի աղբյուր: Բիոքիմիական շատ կարևոր ռեակցիաներ համատեղվում են ԴՆԹ-ն ու սպիտակուցները սինթեզելու համար:

Մետաբոլիկ դերը

Մետաբոլիզմն արժանի է ուշադրության կենտրոնում: Ի վերջո, մեր բջիջները օգտակար նյութերով մատակարարելը կախված է նրա կայացրած աշխատանքից: Նյութափոխանակության հիմքը քիմիական ռեակցիաներն են, որոնք տեղի են ունենում մարդու մարմնում: Այն նյութերը, որոնք անհրաժեշտ են այն մարմնի կյանքի համար, որը մենք ստանում ենք սնունդով:

Բացի այդ, մեզ պետք է ավելի շատ թթվածին, որը մենք միասին օդ ենք շնչում: Իդեալում, պետք է պահպանվի հավասարակշռություն շինարարության և քայքայման գործընթացների միջև: Այնուամենայնիվ, այս հավասարակշռությունը հաճախ կարող է խանգարվել, և դրա համար կան բազմաթիվ պատճառներ:

Նյութափոխանակության խանգարումների պատճառները

Նյութափոխանակության խանգարումների առաջին պատճառների շարքում կարելի է առանձնացնել ժառանգական գործոնը: Չնայած դա անթույլատրելի է, դրա դեմ պայքարել հնարավոր և անհրաժեշտ է: Նաև նյութափոխանակության խանգարումները կարող են առաջանալ օրգանական հիվանդություններով: Այնուամենայնիվ, հաճախ այդ խանգարումները մեր անբավարար սնուցման հետևանք են:

Որպես սննդանյութերի գերբեռնվածություն, և դրանց պակասը շատ վնասակար է մեր մարմնի համար: Եվ հետևանքները կարող են անդառնալի լինել: Որոշ սննդանյութերի ավելցուկ առաջանում է ճարպային մթերքների ավելորդ սպառման հետևանքով, և անբավարարություն է առաջանում քաշի կորստի համար տարբեր դիետաների խստորեն պահպանման արդյունքում: Հիմնական դիետան ամենից հաճախ միապաղաղ դիետա է, ինչը հանգեցնում է հիմնական սննդանյութերի պակասին, իր հերթին, դա անխուսափելիորեն կհանգեցնի տարբեր հիվանդությունների զարգացմանը: Հնարավոր է ալերգիա սննդի մեծ մասի նկատմամբ:

Մետաբոլիկ հիվանդություններ

Նույնիսկ բոլոր նյութափոխանակության պրոցեսները հավասարակշռելուց հետո, մարմնին կորցնելով վիտամիններով սնուցումը, մենք ռիսկ ենք ստանում մի շարք լուրջ հիվանդություններ առաջացնել, որոնք առաջացել են մեր բջիջների քայքայման արտադրանքներից: Քայքայվող արտադրանքն ամեն ինչ կենդանի և աճող է, և սա թերևս ամենավտանգավոր թշնամին է մեր առողջության համար: Այլ կերպ ասած, մարմինը ժամանակին պետք է մաքրվի տոքսիններից, կամ նրանք պարզապես կսկսեն այն թունավորել: Մնալով ավելորդ ՝ քայքայված արտադրանքները առաջացնում են քրոնիկ հիվանդություններ և դանդաղեցնում են ամբողջ օրգանիզմի աշխատանքը:

Ածխաջրածնային նյութափոխանակության խանգարումներով, տեղի է ունենում լուրջ հիվանդություն `շաքարախտ, ոչ ճիշտ ճարպային նյութափոխանակությամբ, խոլեստերին է կուտակվում (Ինչպե՞ս ցածրացնել խոլեստերին տանը առանց դեղորայքի:), որն էլ առաջացնում է սրտի և անոթային հիվանդություններ: Ազատ ռադիկալները, որոնք առատ են դառնում, նպաստում են չարորակ ուռուցքների առաջացմանը:

Esարպակալումը նաև նյութափոխանակության խնդիրների տարածված հետևանք է: Այս խմբում կան նաև գեղձեր, մարսողական խանգարումներ, շաքարախտի որոշ ձևեր և այլն: Հանքանյութերի և վիտամինների անհավասարակշռությունը հանգեցնում է մկանների, ոսկորների, սրտանոթային համակարգի ծանր խանգարումների: Երեխաների մոտ դա կարող է հանգեցնել շատ լուրջ հետևանքների ՝ գարշահոտ աճի և զարգացման տեսքով: Հարկ է նշել, որ վիտամինների լրացուցիչ օգտագործումը միշտ չէ, որ առաջարկվում է, քանի որ դրանց գերբնակեցումը կարող է նաև բացասական հետևանքներ ունենալ:

Կանխարգելում

Մեր մարմնում նյութափոխանակության գործընթացները կարգավորելու համար մենք պետք է իմանանք, որ կան որոշ նյութեր, որոնք կանխում են տոքսինների առաջացումը և բարելավում նյութափոխանակության որակը:

Առաջինը թթվածն է: Հյուսվածքներում թթվածնի օպտիմալ քանակը զգալիորեն ակտիվացնում է նյութափոխանակության գործընթացները:

Երկրորդ, վիտամիններ և հանքանյութեր: Տարիքի հետ բոլոր գործընթացները դանդաղում են, կա արյան անոթների մասնակի արգելափակում, ուստի կարևոր է վերահսկել բավարար քանակությամբ հանքանյութերի, ածխաջրերի և թթվածնի ստացումը: Դա կապահովի բջիջի ջրային աղի նյութափոխանակության լավ աշխատանքը, քանի որ ժամանակի անցումից հետո բջիջը չորանում է և այլևս չի ստանում իր կյանքի համար անհրաժեշտ բոլոր տարրերը: Այս մասին իմանալով ՝ մեզ համար կարևոր է արհեստականորեն սնուցել ծերացող բջիջները:

Կան բազմաթիվ առաջարկություններ և դեղեր, որոնք կարգավորում են նյութափոխանակությունը: Ժողովրդական բժշկության մեջ Սպիտակ ծովի ջրիմուռները `ֆուկուսը, ձեռք բերելով լայն ժողովրդականություն, այն պարունակում է օգտակար հանածոներ և օգտակար վիտամիններ, որոնք անհրաժեշտ են նյութափոխանակության բարելավման համար: Erիշտ սնունդը, խոլեստերին և այլ վնասակար նյութեր պարունակող մթերքների սննդակարգից բացառումը մարմնին անթերի աշխատելու ևս մեկ եղանակ է:

Կրթություն. Մոսկվայի բժշկական ինստիտուտ I. Սեխենով, մասնագիտություն - «Բժշկական բիզնես» 1991-ին, 1993-ին ՝ «Մասնագիտական ​​հիվանդություններ», 1996-ին ՝ «Թերապիա»:

Պլաստիկ սննդի տարաներ. Փաստեր և առասպելներ:

Ամինաթթուներ և սպիտակուցներ Խմբագրել

Սպիտակուցները բիոպոլիմեր են և բաղկացած են ամինաթթուների մնացորդներից, որոնք միանում են պեպտիդային պարտատոմսերին: Որոշ սպիտակուցներ ֆերմենտներ են և կատալիզացնում են քիմիական ռեակցիաները: Այլ սպիտակուցները կատարում են կառուցվածքային կամ մեխանիկական գործառույթ (օրինակ ՝ ձևավորել ցիտոսկլետ): Սպիտակուցները կարևոր դեր են խաղում նաև բջջային ազդանշանայինության, իմունային արձագանքման, բջիջների ագրեգացման, մեմբրանների ակտիվ փոխադրման և բջջային ցիկլի կարգավորման մեջ:

Ի՞նչ է նյութափոխանակությունը:

Մետաբոլիզմը (կամ նյութափոխանակությունը) օրգանիզմի կյանքի համար սննդի կալորիաները էներգիա վերածելու գործընթացների համադրություն է: Մետաբոլիզմը սկսվում է մարսողությամբ և ֆիզիկական ակտիվությամբ և ավարտվում է քնի ընթացքում անձի շնչառությամբ, երբ մարմինը տարբեր օրգաններով թթվածին է մատակարարում ՝ առանց ուղեղի մասնակցության և ամբողջովին ինքնավար:

Նյութափոխանակության գաղափարը սերտորեն կապված է ամենօրյա կալորիականության ընդունման հաշվարկի հետ, ինչը քաշի կորստի կամ մկանների ձեռքբերման համար ցանկացած սննդակարգի մեկնարկային կետն է: Ելնելով տարիքից, սեռից և ֆիզիկական պարամետրերից ՝ որոշվում է հիմնական նյութափոխանակության մակարդակը, այսինքն ՝ մարմնի կալվածքների օրական պահանջները հոգալու համար անհրաժեշտ կալորիաների քանակը: Ապագայում այս ցուցանիշը բազմապատկվում է մարդու գործունեության ցուցանիշով:

Հաճախ հավատում են, որ նյութափոխանակությունը արագացնելը լավ է նիհարելու համար, քանի որ դա առաջացնում է մարմինը ավելի շատ կալորիաներ այրելու: Իրականում, նիհարող մարդկանց նյութափոխանակությունը սովորաբար դանդաղում է, քանի որ նյութափոխանակության արագացումը կարող է իրականացվել միայն կալորիականության ընդունումը միաժամանակ մեծացնելով և ֆիզիկական ակտիվության մակարդակի բարձրացմամբ, այսինքն ՝ մկանների աճի համար ուժային մարզման ժամանակ:

Լիպիդներ Խմբագրել

Լիպիդները կենսաբանական մեմբրանների մի մասն են, օրինակ, պլազմային մեմբրանները, կոենզիմների և էներգիայի աղբյուրների բաղադրիչներն են: Լիպիդները հիդրոֆոբ կամ ամֆիֆիլիկ կենսաբանական մոլեկուլներ են, որոնք լուծելի են օրգանական լուծույթներում, ինչպիսիք են բենզինը կամ քլորոֆորմը: Յուղերը միացությունների մեծ խումբ են, որոնք պարունակում են ճարպաթթուներ և գլիցերին: Գլիցերինի տրիհրիդրային ալկոհոլի մոլեկուլը, որը կազմում է երեք բարդ եթերային կապեր երեք ճարպաթթվի մոլեկուլներով, կոչվում է տրիգլիցերիդ: Fարպաթթուների մնացորդների հետ մեկտեղ, բարդ լիպիդները կարող են ներառել, օրինակ, սպինգոզին (սպինգոլիպիդներ), հիդրոֆիլ ֆոսֆատ խմբեր (ֆոսֆոլիպիդներում): Ստերոիդները, ինչպիսիք են խոլեստերինը, լիպիդների մեկ այլ մեծ դաս են:

Ածխաջրեր խմբագրել

Շաքարավազը կարող է գոյություն ունենալ շրջանաձև կամ գծային ձևով `ալդեհիդների կամ ketones- ի տեսքով, նրանք ունեն մի քանի հիդրոքսիլային խմբեր: Ածխաջրերը ամենատարածված կենսաբանական մոլեկուլներն են: Ածխաջրերը կատարում են հետևյալ գործառույթները ՝ էներգիայի պահպանում և փոխադրում (օսլա, գլիկոգեն), կառուցվածքային (բույսերի ցելյուլոզա, սնկով սնկով և կենդանիներ): Շաքարավազի ամենատարածված մոնոմերները հեքսոզներն են `գլյուկոզան, ֆրուկտոզան և գալակտոզան: Monosaccharides- ը ավելի բարդ գծային կամ ճյուղավորված պոլիսաքարիդների մի մասն է:

Ինչպե՞ս արագացնել նյութափոխանակությունը:

Սննդառության ազդեցությունը նյութափոխանակության արագացման վրա այնքան էլ պարզ չէ, որքան թվում է առաջին հայացքից: Չնայած այն հանգամանքին, որ կան բազմաթիվ ապրանքներ, որոնք վատթարանում են նյութափոխանակությունը `շաքարավազի և այլ արագ ածխաջրերի քաշի բարձրացումից մինչև մարգարին իր տրանս ճարպերով: միայն շատ քչերը կարող են իրականում արագացնել նյութափոխանակությունը:

Քանի որ մարմնի նյութափոխանակության ցիկլը կարող է տևել մի քանի օր (օրինակ ՝ ածխաջրերի ամբողջական մերժմամբ, մարմինը կփոխվի ketogenic diet- ին միայն 2-3 օրվա ընթացքում), նյութափոխանակությունը հնարավոր չէ արագացնել ՝ ուտելով մեկ ապրանք կամ կերակրելով բանջարեղենի smoothie ՝ քաշի կորստի համար: Ի թիվս այլ բաների, նյութափոխանակության արագացումը սովորաբար կապված է ախորժակի ավելացման հետ, ինչը միշտ չէ, որ օգտակար է քաշի կորստի համար սննդակարգ հետևելիս:

Քաշի կորստի նյութափոխանակային գործընթացները

Ենթադրենք, որ ավելաքաշը որոշել է նիհարել, ակտիվորեն զբաղվել ֆիզիկական վարժություններով և սկսել է դիետա կրճատված կալորիաներով: Նա նաև կարդաց, որ նյութափոխանակությունը արագացնելու համար հարկավոր է ավելի շատ ջուր խմել և արքայախնձոր ուտել, որը հարուստ է «ճարպը ոչնչացնող» ֆերմենտային բրոմելանով: Այնուամենայնիվ, վերջնական արդյունքն ամենևին էլ նյութափոխանակության արագացում չէ, այլ դրա կտրուկ դանդաղեցում:

Պատճառը պարզ է. Մարմինը կսկսի ազդակներ ուղարկել, որ ֆիզիկական ակտիվության մակարդակը կտրուկ աճել է, և սննդից էներգիայի ընդունումը կտրուկ նվազել է: Եվ որքան ավելի մարդ է ներգրավվում վարժությունների մեջ և ավելի խիստ է դիետան դիտում, այնքան ավելի ուժեղ կլինի մարմինը մտածելու, որ «վատ ժամանակներ» են եկել, և ժամանակն է դանդաղեցնել նյութափոխանակությունը `ճարպային պաշարները խնայելու համար - գումարած, կորտիզոլի և լեպտինի մակարդակը կբարձրանա:

Ինչպե՞ս արագացնել նյութափոխանակությունը:

Քաշը կորցնելու համար հարկավոր չէ փորձել «ցրել» նյութափոխանակությունը և հնարավորինս արագացնել նյութափոխանակությունը. Առաջին հերթին, պետք է ավելի զգույշ լինել, թե որ արտադրանքներից է մարմինը ստանում ամեն օր կալորիաներ: Շատ դեպքերում, դիետայի նորմալացումը և սպառված ածխաջրերի գլիկեմիկ ինդեքսի վերահսկումը արագորեն կհանգեցնեն նյութափոխանակության պրոցեսների նորմալացմանը:

Հաճախ մարդիկ, ովքեր փորձում են նիհարել, գերագնահատում են ֆիզիկական պատրաստվածության էներգետիկ ծախսերը, միևնույն ժամանակ զգալիորեն թերագնահատելով իրենց կողմից սպառվող սննդի կալորիականությունը: Օրինակ ՝ մեկ բաժակ կոլայի մեջ պարունակվող շաքարավազը բավարար է 30-40 րոպե տևողությամբ: Այլ կերպ ասած, շատ ավելի հեշտ է հրաժարվել կոլայից, քան սպառել վարժությունները սպառող վարժություններով ՝ փորձելով այրել այդ կալորիաները:

Նուկլեոտիդների խմբագրում

Պոլիմերային ԴՆԹ-ն և ՌՆԹ-ի մոլեկուլները նուկլեոտիդների երկար, չբաշխված շղթաներ են: Նուկլեինաթթուները կատարում են գենետիկական տեղեկատվության պահպանման և իրականացման գործառույթ, որը իրականացվում է վերարտադրման, տառադարձման, թարգմանության և սպիտակուցային կենսազինթեզների գործընթացների ընթացքում: Նուկլեինաթթուների մեջ կոդավորված տեղեկատվությունը պաշտպանված է փոխհատուցման համակարգերի փոփոխություններից և բազմապատկվում է ԴՆԹ-ի վերարտադրմամբ:

Որոշ վիրուսներ ունեն ՌՆԹ պարունակող գենոմ: Օրինակ ՝ մարդու իմունային անբավարարության վիրուսը հակադարձ արտագրում է կատարում ՝ ստեղծելու ԴՆԹ ձևանմուշ ՝ իր RNA պարունակող գենոմից: ՌՆԹ-ի որոշ մոլեկուլներ ունեն կատալիտիկ հատկություններ (ribozymes) և սպլիկոզոմների և ռիբոսոմների մի մասն են:

Նուկլեոզիդները ազոտային հիմքերի ավելացման արտադրանք են `շաքարավազը շեղելու համար: Ազոտային հիմքերի օրինակներն են հետերոցիկլիկ ազոտ պարունակող միացությունները `պուրինների և պիրիմիդինների ածանցյալներ: Որոշ նուկլեոտիդներ նույնպես գործում են որպես կոենզիմներ ֆունկցիոնալ խմբերի փոխանցման ռեակցիաներում:

Coenzymes Խմբագրել

Մետաբոլիզմը ներառում է քիմիական ռեակցիաների լայն տեսականի, որոնց մեծ մասը կապված է ֆունկցիոնալ խմբերի փոխանցման ռեակցիաների մի քանի հիմնական տիպերի հետ: Coenzymes օգտագործվում են ֆունկցիոնալ խմբերը փոխանցելու համար ֆերմենտների միջև, որոնք կատալիզացնում են քիմիական ռեակցիաները: Ֆունկցիոնալ խմբերի փոխանցման քիմիական ռեակցիաների յուրաքանչյուր դասը կատալիզացվում է անհատական ​​ֆերմենտների և դրանց համադրիչների միջոցով:

Ադենոզինի տրիֆոսֆատ (ATP) կենտրոնական կոենզիմներից մեկն է, բջջային էներգիայի համընդհանուր աղբյուր: Այս նուկլեոտդը օգտագործվում է մակրոերգիկ կապերով պահված քիմիական էներգիան տարբեր քիմիական ռեակցիաների միջև փոխանցելու համար: Խցերում կա ATP- ի փոքր քանակություն, որն անընդհատ վերականգնվում է ADP- ից և AMP- ից: Մարդու մարմինը օրական սպառում է ATP զանգվածը, որը հավասար է սեփական մարմնի զանգվածին: ATP- ն հանդես է գալիս որպես օղակ `կատաբոլիզմի և անաբոլիզմի միջև. Կատաբոլիկ ռեակցիաներով ձևավորվում է ATP- ն, անաբոլիկ ռեակցիաներով, էներգիան սպառվում է: ATP- ն նաև ֆոսֆատային խմբերի դոնոր է գործում ֆոսֆորիլացման ռեակցիաներում:

Վիտամինները ցածր մոլեկուլային քաշի օրգանական նյութեր են, որոնք պահանջվում են փոքր քանակությամբ, և, օրինակ, վիտամինների մեծ մասը մարդկանց մոտ չի սինթեզվում, բայց ստացվում է սննդի կամ ստամոքս-աղիքային միկրոֆլորայի միջոցով: Մարդու մարմնում վիտամինների մեծ մասը ֆերմենտների համատեղիչ է: Վիտամինների մեծ մասը ձեռք է բերում փոփոխված կենսաբանական ակտիվություն, օրինակ ՝ բջիջներում ջրի լուծելի բոլոր վիտամինները ֆոսֆորիլացված են կամ զուգակցվում նուկլեոտիդների հետ: Nicotinamide adenine dinucleotide (NADH) - ը վիտամին B- ի ածանցյալ է₃ (նիասին), և հանդիսանում է կարևոր կոենզիմ `ջրածնի ընդունող: Հարյուրավոր տարբեր ջրազրկողազի ֆերմենտներ էլեկտրոններ են հանում ենթաշերտերի մոլեկուլներից և դրանք փոխանցում NAD + մոլեկուլներին ՝ այն իջեցնելով NADH- ին: Կոենզիմի օքսիդացված ձևը բջիջում տարբեր ռեդուկտազների ենթակառուցվածք է: NAD- ը բջիջում գոյություն ունի NADH և NADPH- ի երկու հարակից ձևերով: NAD + / NADH- ը ավելի կարևոր է կատաբոլիկ ռեակցիաների համար, իսկ NADP + / NADPH- ն ավելի հաճախ օգտագործվում է անաբոլիկ ռեակցիաների դեպքում:

Անօրգանական նյութեր և կոֆակտորներ խմբագրում

Անօրգանական տարրերը կարևոր դեր են խաղում նյութափոխանակության գործընթացում: Կաթնասունի զանգվածի մոտ 99% -ը բաղկացած է ածխածնի, ազոտի, կալցիումի, նատրիումի, մագնեզիումի, քլորի, կալիումի, ջրածնի, ֆոսֆորի, թթվածնից և ծծմբից: Կենսաբանորեն նշանակալի օրգանական միացություններ (սպիտակուցներ, ճարպեր, ածխաջրեր և նուկլեինաթթուներ) պարունակում են մեծ քանակությամբ ածխածին, ջրածին, թթվածին, ազոտ և ֆոսֆոր:

Անօրգանական միացություններից շատերը իոնային էլեկտրոլիտներ են: Մարմնի համար ամենակարևոր իոնները `նատրիում, կալիում, կալցիում, մագնեզիում, քլորիդներ, ֆոսֆատներ և բիկարբոնատներ: Այս իոնների հավասարակշռությունը բջջի ներսում և արտաբջջային միջավայրում որոշում են օսմոտիկ ճնշումը և pH- ն: Իոնի կոնցենտրացիաները նույնպես կարևոր դեր են խաղում նյարդային և մկանային բջիջների գործունեության մեջ: Ոգեշնչող հյուսվածքներում գործողությունների ներուժը բխում է արտաբջջային հեղուկի և ցիտոպլազմի միջև իոնների փոխանակությունից: Էլեկտրոլիտները պլազմային մեմբրանի մեջ մտնում և դուրս են գալիս բջիջը իոնային ալիքների միջոցով: Օրինակ ՝ մկանների կծկման ժամանակ կալցիումի, նատրիումի և կալիումի իոնները շարժվում են պլազմային թաղանթում, ցիտոպլազմում և T- խողովակներում:

Մարմնի մեջ անցումային մետաղները հետքի տարրեր են, ցինկը և երկաթը ամենատարածվածն են: Այս մետաղները օգտագործվում են որոշ սպիտակուցների կողմից (օրինակ ՝ ֆերմենտները որպես կոֆակտոր) և կարևոր են ֆերմենտների և տրանսպորտային սպիտակուցների ակտիվությունը կարգավորելու համար: Ֆերմենտների կոոֆեկտորները սովորաբար խստորեն կապված են հատուկ սպիտակուցի հետ, այնուամենայնիվ, դրանք կարող են փոփոխվել կատալիզացման ընթացքում, իսկ կատալիզումից հետո նրանք միշտ վերադառնում են իրենց սկզբնական վիճակին (չեն սպառվում): Հետքերով մետաղները մարմնի կողմից ներծծվում են հատուկ տրանսպորտային սպիտակուցներ օգտագործելով և մարմնում չեն գտնվում ազատ վիճակում, քանի որ դրանք կապված են հատուկ կրիչ սպիտակուցների հետ (օրինակ ՝ ֆերիտին կամ մետալոթիեոններ):

Բոլոր կենդանի օրգանիզմները կարելի է բաժանել ութ հիմնական խմբերի, կախված նրանից, թե որն է դրանցից մեկը ՝ էներգիայի աղբյուր, ածխածնի աղբյուր և էլեկտրոնային դոնոր (օքսիդացվող ենթաշերտ):

1. Որպես էներգիայի աղբյուր կենդանի օրգանիզմները կարող են օգտագործել. Լույսի էներգիան (լուսանկար) կամ քիմիական պարտատոմսերի էներգիան (քիմիո) Բացի այդ, հյուրընկալող բջիջի էներգետիկ ռեսուրսներն օգտագործող մակաբուծական օրգանիզմները նկարագրելու համար ՝ տերմինը պարատրոֆ.
2. Որպես էլեկտրոնի դոնոր (նվազեցնող նյութ) կենդանի օրգանիզմները կարող են օգտագործել. Անօրգանական նյութեր (դերասան) կամ օրգանական նյութեր (օրգան).
3. Որպես ածխածնի աղբյուր կենդանի օրգանիզմներն օգտագործում են. Ածխաթթու գազ (ավտո) կամ օրգանական նյութեր (հետերո-) Երբեմն պայմանները ավտո և հետերոտրոֆ օգտագործվում է այլ տարրերի հետ կապված, որոնք կենսաբանական մոլեկուլների մաս են կազմում կրճատված տեսքով (օրինակ ՝ ազոտ, ծծմբ): Այս դեպքում «ազոտային-աուտոտրոֆիկ» օրգանիզմները տեսակներն են, որոնք օքսիդացված անօրգանական միացություններ են օգտագործում որպես ազոտի աղբյուր (օրինակ ՝ բույսերը կարող են իրականացնել նիտրատների կրճատում): Եվ «ազոտի հետերոտրոֆիկ» օրգանիզմն է, որը ի վիճակի չէ իրականացնել ազոտի օքսիդացված ձևերի նվազեցում և որպես դրա աղբյուր օգտագործել օրգանական միացություններ (օրինակ ՝ կենդանիներ, որոնց համար ամինաթթուները ազոտի աղբյուր են):

Նյութափոխանակության տեսակի անվանումը ձևավորվում է համապատասխան արմատները ավելացնելով և ավելացնելով արմատը վերջում -տրոֆ. Աղյուսակը ցույց է տալիս նյութափոխանակության հնարավոր տեսակները օրինակներով.

• Որոշ հեղինակներ օգտագործում են -հիդրո երբ ջուրը գործում է որպես էլեկտրոնային դոնոր:

Դասակարգումը մշակվել է մի խումբ հեղինակների կողմից (A. Lvov, C. van Nil, F. J. Ryan, E. Tatem) և հաստատվել 11-րդ սիմպոզիումում `Սառը Սփրինգ Հարբոր լաբորատորիայի տարածքում և ի սկզբանե օգտագործվել է միկրոօրգանիզմների սննդի տեսակները նկարագրելու համար: Այնուամենայնիվ, այն ներկայումս օգտագործվում է այլ օրգանիզմների նյութափոխանակությունը նկարագրելու համար:

Աղյուսակից ակնհայտ է, որ պրոկարիոտների նյութափոխանակության հնարավորությունները շատ ավելի բազմազան են `համեմատած էուկարիոտների հետ, որոնք բնութագրվում են նյութափոխանակության ֆոտոլիտոաուտրոֆիկ և քիմիորոտերոտրոֆիկ տեսակներով:

Պետք է նշել, որ միկրոօրգանիզմների որոշ տեսակներ, կախված շրջակա միջավայրի պայմաններից (լուսավորություն, օրգանական նյութերի առկայություն և այլն) և ֆիզիոլոգիական վիճակը, կարող են իրականացնել տարբեր տեսակի նյութափոխանակություն: Մի քանի տեսակների նյութափոխանակության այս համադրությունը նկարագրվում է որպես խառնոտրոֆիա:

Այս դասակարգումը բազմաբջջային օրգանիզմներին կիրառելիս պետք է հասկանալ, որ մեկ օրգանիզմի ներսում կարող են լինել բջիջներ, որոնք տարբերվում են նյութափոխանակության տեսակից: Այսպիսով, բազմաբջջային բույսերի օդային, ֆոտոսինթետիկ օրգանների բջիջները բնութագրվում են նյութափոխանակության ֆոտոլիտոաուտրոտրոֆիկ տիպով, մինչդեռ ստորգետնյա օրգանների բջիջները նկարագրվում են որպես քիմիորգենոտերոտրոֆիկ: Ինչպես միկրոօրգանիզմների դեպքում, երբ շրջակա միջավայրի պայմանները, զարգացման փուլը և ֆիզիոլոգիական վիճակը փոխվում են, բազմաբջջային օրգանիզմի բջիջների նյութափոխանակության տեսակը կարող է փոխվել: Օրինակ, մթության մեջ և սերմերի սերմնաբուծության փուլում ավելի բարձր բույսերի բջիջները նյութափոխանակում են քիմի-օրգան-հետերոտրոֆիկ տիպը:

Մետաբոլիզմը կոչվում է նյութափոխանակության գործընթացներ, որոնց ընթացքում քայքայվում են համեմատաբար մեծ օրգանական մոլեկուլներ շաքար, ճարպեր, ամինաթթուներ: Կաբաբոլիզմի ժամանակ ձևավորվում են ավելի պարզ օրգանական մոլեկուլներ, որոնք անհրաժեշտ են անաբոլիզմի (բիոսինթեզ) ռեակցիաների համար: Հաճախ, կատաբոլիզմի ռեակցիաների ընթացքում մարմինը մոբիլիզացնում է էներգիան ՝ թարգմանելով սննդի մարսման ընթացքում ձեռք բերված օրգանական մոլեկուլների քիմիական պարտատոմսերի էներգիան, հասանելի ձևերով. ATP- ի ձևով ՝ նվազեցված կոենզիմներ և տրանսմեմբրան էլեկտրաքիմիական ներուժ: Կատաբոլիզմ տերմինը հոմանիշ չէ «էներգետիկ նյութափոխանակությանը». Շատ օրգանիզմներում (օրինակ ՝ ֆոտոտրոֆներ), էներգիայի պահպանման հիմնական գործընթացները ուղղակիորեն կապված չեն օրգանական մոլեկուլների խզման հետ: Օրգանիզմների դասակարգումը ըստ նյութափոխանակության տեսակի, կարող է հիմնված լինել էներգիայի աղբյուրի վրա, ինչպես արտացոլված է նախորդ բաժնում: Քիմոտրոֆները օգտագործում են քիմիական պարտատոմսերի էներգիան, իսկ ֆոտոտրոֆները սպառում են արևի լույսի էներգիան: Այնուամենայնիվ, նյութափոխանակության այս բոլոր տարբեր ձևերը կախված են ռեդոքսի ռեակցիաներից, որոնք կապված են մոլեկուլների կրճատված դոնորներից էլեկտրոնների փոխանցման հետ, ինչպիսիք են օրգանական մոլեկուլները, ջուրը, ամոնիակը, ջրածնի սուլֆիդը, ընդունելու մոլեկուլները, ինչպիսիք են թթվածինը, նիտրատները կամ սուլֆատը: Կենդանիների մոտ այդ ռեակցիաները ենթադրում են բարդ օրգանական մոլեկուլների տրոհում ավելի պարզագույնների ՝ ածխաթթու գազ և ջուր: Ֆոտոսինթետիկ օրգանիզմներում `բույսեր և ցիանոբակտերիաներ - էլեկտրոնի փոխանցման ռեակցիաները չեն արձակում էներգիա, բայց դրանք օգտագործվում են որպես արևի լույսից կլանված էներգիայի պահեստավորման միջոց:

Կենդանիների կատաբոլիզմը կարելի է բաժանել երեք հիմնական փուլերի: Նախ, խոշոր օրգանական մոլեկուլները, ինչպիսիք են սպիտակուցները, պոլիսաքարիդները և լիպիդները, բաժանվում են բջիջներից դուրս գտնվող փոքր բաղադրիչներին: Ավելին, այս փոքր մոլեկուլները մտնում են բջիջները և վերածվում են նույնիսկ ավելի փոքր մոլեկուլների, օրինակ ՝ ացետիլ-CoA: Իր հերթին, Coenzyme A- ի ացետիլային խումբը Krebs ցիկլում և շնչառական շղթայում օքսիդացնում է ջրի և ածխածնի երկօքսիդը `ազատելով էներգիան, որը պահվում է ATP- ի տեսքով:

Մարսողություն խմբագրել

Macromolecules- ը, ինչպիսիք են օսլան, բջջանյութը կամ սպիտակուցը, պետք է բաժանվեն ավելի փոքր ստորաբաժանումների առաջ, նախքան դրանք կարող են օգտագործվել բջիջների կողմից: Դեգրադացիայի մեջ ներգրավված են ֆերմենտների մի քանի դասեր. Պրոտեազները, որոնք սպիտակուցներ են բաժանում պեպտիդներին և ամինաթթուներին, գլիկոզիդազներին, որոնք պոլիսաքարիդներին բաժանում են օլիգո և մոնոսախարիդներ:

Միկրոօրգանիզմները գաղտնազերծում են հիդրոլիտիկ ֆերմենտները դրանց շրջապատող տարածության մեջ, ինչը տարբերվում է կենդանիներից, որոնք նման ֆերմենտներ են արտազատում միայն մասնագիտացված գեղձային բջիջներից: Ամինաթթուները և մոնոզարխարիդները, որոնք առաջացել են արտաբջջային ֆերմենտների գործունեության արդյունքում, այնուհետև մտնում են բջիջներ ՝ օգտագործելով ակտիվ տրանսպորտ:

Ստանալով էներգիայի խմբագրում

Ածխաջրերի կատաբոլիզմի ժամանակ բարդ շաքարները բաժանվում են մոնոսախարիդներին, որոնք ներծծվում են բջիջներով: Ներսից հետո գլիկոլիզի ընթացքում շաքարները (օրինակ ՝ գլյուկոզան և ֆրուկտոզան) վերածվում են պիրվատի, և արտադրվում է ATP- ի որոշակի քանակ: Pyruvic թթու (պիրուվատ) մի քանի նյութափոխանակության ուղիների միջակ է: Պիրուվատի նյութափոխանակության հիմնական ուղին վերափոխումն է ացետիլ-CoA և այնուհետև տրիկարբոքսինաթթվի ցիկլի: Միևնույն ժամանակ, էներգիայի մի մասը պահվում է Կրեբսի ցիկլում ATP- ի տեսքով, և վերականգնվում են նաև NADH և FAD մոլեկուլները: Գլիկոլիզի և տիկարբոքսինաթթվի ցիկլի գործընթացում ձևավորվում է ածխաթթու գազ, որը կյանքի ենթածրագիր է: Անաէրոբ պայմաններում, պիրուվատից գլիկոլիզի արդյունքում ֆերմենտային կաթնաթթվային ջրազանգվածքի մասնակցությամբ, ձևավորվում է լակտատ, իսկ NADH- ը օքսիդացվում է NAD +- ին, որը վերօգտագործվում է գլիկոլիզի ռեակցիաներում: Մոնոսախարիդների նյութափոխանակության համար կա նաև այլընտրանքային ուղի `պենտոզայի ֆոսֆատի ուղին, որի ընթացքում էներգիան պահվում է իջեցված կոենզիմի ձևով NADPH և ձևավորվում են պենտոզներ, օրինակ ՝ ռիբոզան, որն անհրաժեշտ է նուկլեինաթթուների սինթեզի համար:

Abյուղերը կատաբոլիզմի առաջին փուլում հիդրոլիզացվում են ազատ ճարպաթթուների և գլիցերինի մեջ: Attyարպաթթուները քայքայվում են բետա օքսիդացման ժամանակ ՝ կազմելով ացետիլ-CoA, որն էլ իր հերթին հետագայում կատաբոլիզացվում է Կրեբսի ցիկլում կամ գնում է նոր ճարպաթթուների սինթեզի: Յուղոտ թթուները ավելի շատ էներգիա են արձակում, քան ածխաջրերը, քանի որ ճարպերը իրենց կառուցվածքում պարունակում են հատուկ ավելի շատ ջրածնի ատոմներ:

Ամինաթթուները օգտագործվում են կամ սպիտակուցներ և այլ կենսաբոլեկուլներ սինթեզելու համար, կամ օքսիդացվում են ուրայի, ածխածնի երկօքսիդի հետ և ծառայում են որպես էներգիայի աղբյուր: Ամինաթթուների կատաբոլիզմի օքսիդատիվ ուղին սկսվում է տրանսֆորմամինազային ֆերմենտների միջոցով ամինո խմբի հեռացումով: Ամինո խմբերը օգտագործվում են urea ցիկլի մեջ, ամինաթթուները, որոնք չունեն ամինո խմբեր, կոչվում են keto թթուներ: Որոշ keto թթուներ Կրեբսի ցիկլի միջնորդներն են: Օրինակ ՝ գլյուտատատի խզումը առաջացնում է ալֆա-ketoglutaric թթու: Գլիկոգեն ամինաթթուները նույնպես կարող են վերածվել գլյուկոզեոգենեզի ռեակցիաների գլյուկոզի:

Օքսիդատիվ ֆոսֆորիլացման խմբագրում

Օքսիդատիվ ֆոսֆորիլացման դեպքում սննդային մոլեկուլներից հանված էլեկտրոնները նյութափոխանակության ուղիներում (օրինակ ՝ Կրեբսի ցիկլում) փոխանցվում են թթվածնի, իսկ ազատված էներգիան օգտագործվում է ATP- ի սինթեզման համար: Eukaryotes- ում այս գործընթացն իրականացվում է միիտոնային թաղանթներում ամրագրված մի շարք սպիտակուցների մասնակցությամբ, որոնք կոչվում են էլեկտրոնների փոխանցման շնչառական շղթա: Պրոկարիոտներում այս սպիտակուցները առկա են բջջային պատի ներքին թաղանթում: Էլեկտրոնների փոխանցման շղթայի սպիտակուցները օգտագործում են ստացված էներգիան `իջեցված մոլեկուլներից էլեկտրոնները (օրինակ ՝ NADH) թթվածնի փոխանցմամբ` մեմբրանի միջոցով պրոտոններ մղելու համար:

Երբ պրոտոնները պոմպացվում են, ջրածնի իոնների կոնցենտրացիայի տարբերություն է ստեղծվում և առաջանում է էլեկտրաքիմիական գրադիենտ: Այս ուժը պրոտոնները վերադառնում է mitochondria- ի միջոցով ATP սինթազի բազայի միջոցով: Պրոտոնների հոսքը հանգեցնում է ֆերմենտի c ենթահողերից օղակի պտտմանը, որի արդյունքում սինթազի ակտիվ կենտրոնը փոխում է իր ձևը և ֆոսֆորիլատները ադենոզինի դիֆոսֆատը ՝ այն վերածելով ATP- ի:

Անօրգանական էներգիայի խմբագրում

Հեմոլիտոտրոֆները կոչվում են պրոկարիոտներ, որոնք ունեն նյութափոխանակության հատուկ տեսակ, որի մեջ էներգիան ձևավորվում է անօրգանական միացությունների օքսիդացման արդյունքում: Քիմոլիտոտրոֆները կարող են օքսիդացնել մոլեկուլային ջրածինը, ծծմբի միացությունները (օր. ՝ սուլֆիդներ, ջրածնի սուլֆիդ և անօրգանական թիոսուլֆատներ), երկաթ (II) օքսիդ կամ ամոնիակ: Այս դեպքում այդ միացությունների օքսիդացումից ստացվող էներգիան առաջանում է էլեկտրոնների ընդունիչների կողմից, ինչպիսիք են թթվածինը կամ նիտրիտները: Անօրգանական նյութերից էներգիա ստանալու գործընթացները կարևոր դեր են խաղում կենսագեոքիմիական այնպիսի ցիկլերում, ինչպիսիք են ացետոգենեզը, նիտրացումը և չեղյալացումը:

Արևի լույսի էներգիայի խմբագրում

Արեւի լույսի էներգիան ներծծվում է բույսերի, ցիանոբակտերիաների, մանուշակագույն բակտերիաների, կանաչ ծծմբի մանրէների եւ որոշ պրոտոզայի միջոցով: Այս գործընթացը հաճախ զուգորդվում է ածխաթթու գազի օրգանական միացությունների վերածման հետ, որպես ֆոտոսինթեզման գործընթացի մի մաս (տես ստորև): Որոշ պրոկարիոտներում էներգիայի գրավման և ածխածնի ամրագրման համակարգերը կարող են աշխատել առանձին (օրինակ ՝ մանուշակագույն և կանաչ ծծմբի բակտերիաներում):

Շատ օրգանիզմներում արեգակնային էներգիայի կլանումը սկզբունքորեն նման է օքսիդատիվ ֆոսֆորիլացման, քանի որ այս դեպքում էներգիան պահվում է պրոտոնի համակենտրոնացման գրադիենտի տեսքով, իսկ պրոտոնների շարժիչ ուժը հանգեցնում է ATP- ի սինթեզին: Այս փոխանցման շղթայի համար անհրաժեշտ էլեկտրոնները գալիս են թեթև հավաքող սպիտակուցներից, որոնք կոչվում են ֆոտոսինթետիկ ռեակցիայի կենտրոններ (օրինակ ՝ ռոդոպսիններ): Կախված ֆոտոսինթետիկ գունանյութերի տեսակից, դասակարգվում են ռեակցիայի կենտրոնների երկու տեսակ, ներկայումս ֆոտոսինթետիկ բակտերիաները մեծապես ունեն միայն մեկ տիպ, իսկ բույսերը և ցիանոբակտերիաները երկուսն են:

Բույսերում, ջրիմուռներում և ցիանոբակտերիաներում ֆոտոսեսիան II- ն օգտագործում է լույսի էներգիան `էլեկտրոնները ջրից հեռացնելու համար, մոլեկուլային թթվածնով, որը արձակվում է որպես ռեակցիայի կողմնակի արդյունք: Էլեկտրոնները այնուհետև մտնում են b6f cytochrome համալիր, որն օգտագործում է էներգիա `քլորոպլաստներում thylakoid թաղանթի միջոցով պրոտոնները մղելու համար: Էլեկտրաքիմիական գրադիենտի ազդեցության տակ պրոտոնները հետ են շարժվում մեմբրանի միջով և ակտիվացնում ATP սինթազը: Այնուհետև էլեկտրոնները անցնում են I ֆոտոսեսային համակարգով և կարող են օգտագործվել NADP + կոենզիմը վերականգնելու համար, Calvin ցիկլի օգտագործման համար կամ վերամշակման համար ՝ լրացուցիչ ATP մոլեկուլներ ձևավորելու համար:

Անաբոլիզմ - բարդ մոլեկուլների բիոսինթեզի նյութափոխանակության գործընթացների մի շարք էներգիայի ծախսով: Բջջային կառուցվածքները կազմող բարդ մոլեկուլները հաջորդաբար սինթեզվում են ավելի պարզ պրեկուրսորներից: Անաբոլիզմը ներառում է երեք հիմնական փուլ, որոնցից յուրաքանչյուրը կատալիզացվում է մասնագիտացված ֆերմենտի միջոցով: Առաջին փուլում նախածննդյան մոլեկուլները սինթեզվում են, օրինակ, ամինաթթուները, մոնոսախարիդները, տերպենոիդները և նուկլեոտիդները: Երկրորդ փուլում ATP էներգիայի ծախսերով նախորդող պրոցեսորները վերածվում են ակտիվացված ձևերի: Երրորդ փուլում ակտիվացված մոնոմները միավորվում են ավելի բարդ մոլեկուլների մեջ, օրինակ ՝ սպիտակուցներ, պոլիսաքարիդներ, լիպիդներ և նուկլեինաթթուներ:

Ոչ բոլոր կենդանի օրգանիզմները կարող են սինթեզել կենսաբանորեն ակտիվ մոլեկուլները: Autotrophs- ը (օրինակ, բույսերը) կարող են սինթեզել բարդ օրգանական մոլեկուլները պարզ անօրգանական ցածր մոլեկուլային քաշի այնպիսի նյութերից, ինչպիսիք են ածխաթթու գազը և ջուրը: Հետերոտրոֆներին անհրաժեշտ է ավելի բարդ մոլեկուլներ ստեղծելու համար ավելի բարդ նյութեր, ինչպիսիք են մոնոսախարիդները և ամինաթթուները: Օրգանիզմները դասակարգվում են ըստ իրենց էներգիայի հիմնական աղբյուրների. Ֆոտոուտոտրոֆները և ֆոտոէհերոտրոֆները էներգիա են ստանում արևի լույսից, իսկ քիմիոտրոտրոֆները և քիմեէէերտրոֆները էներգիա են ստանում անօրգանական օքսիդացման ռեակցիաներից:

Ածխածնի կապակցման խմբագրում

Ֆոտոսինթեզը ածխաթթու գազից շաքարերի բիոսինթեզման գործընթաց է, որում անհրաժեշտ էներգիան ներծծվում է արևի լույսից: Բույսերում, ցիանոբակտերիա և ջրիմուռներ, ջրի ֆոտոլիզացումը տեղի է ունենում թթվածնի ֆոտոսինթեզի ժամանակ, իսկ թթվածինը թողարկվում է որպես ենթամթերք: Փոխարկել CO₂ 3-ֆոսֆոգգլիցարտն օգտագործում է ֆոտոսինթներում պահվող ATP և NADP էներգիան: Ածխածնի կապող ռեակցիան իրականացվում է ֆերմենտային ռիբուլոզ բիսֆոսֆատ կարբոքսիլազի միջոցով և հանդիսանում է Կալվինի ցիկլի մաս: Ֆոտոսինթեզի երեք տեսակ դասակարգվում են բույսերում `երեք-ածխածնի մոլեկուլների ուղու երկայնքով, չորս-ածխածնի մոլեկուլների (C4) և CAM ֆոտոսինթեզի ճանապարհով: Ֆոտոսինթեզի երեք տեսակները տարբերվում են ածխաթթու գազի միացման ճանապարհով և դրա մուտքագրմամբ Calvin ցիկլի մեջ. C3 բույսերում CO- ի պարտադիր<sub>2</sub> տեղի է ունենում անմիջապես Calvin ցիկլի ժամանակ, իսկ C4- ում և CAM CO- ում<sub>2</sub> նախկինում ներառված է այլ միացություններում: Ֆոտոսինթեզի տարբեր ձևերը `հարմարեցումներ են արևի լույսի ինտենսիվ հոսքին և չոր պայմաններին:

Ֆոտոսինթետիկ պրոկարիոտներում ածխածնի միացման մեխանիզմներն առավել բազմազան են: Ածխածնի երկօքսիդը կարող է ամրագրվել Calvin ցիկլի մեջ, Krebs- ի հակառակ ցիկլում կամ ացետիլ-CoA- ի կարբոքսիլացման ռեակցիաներում: Prokaryotes - chemoautotrophs- ը նույնպես կապում է CO- ին₂ Կալվինի ցիկլի միջոցով, բայց անօրգանական միացություններից էներգիան օգտագործվում է ռեակցիան իրականացնելու համար:

Ածխաջրեր և գլիկաններ խմբագրել

Շաքարային անաբոլիզմի գործընթացում պարզ օրգանական թթուները կարող են վերածվել մոնոսախարիդների, օրինակ ՝ գլյուկոզի, իսկ այնուհետև օգտագործվում են պոլիսաքարիդների, օրինակ ՝ օսլայի սինթեզման համար: Գլյուկոզայի ձևավորումը այնպիսի միացություններից, ինչպիսիք են պիրուվատը, լակտատը, գլիցերինը, 3-ֆոսֆոգლიcerate և ամինաթթուները, կոչվում է գլյուկոնեոգենեզ: Գլյուկոնեոգենեզի գործընթացում պիրվատը վերածվում է գլյուկոզա-6-ֆոսֆատի մի շարք միջանկյալ միացությունների միջոցով, որոնցից շատերը նույնպես ձևավորվում են գլիկոլիզի ժամանակ: Այնուամենայնիվ, գլյուկոնեոգենեզը պարզապես հակառակ ուղղությամբ գլիկոլիզ չէ, քանի որ մի քանի քիմիական ռեակցիաներ կատալիզացնում են հատուկ ֆերմենտները, ինչը հնարավորություն է տալիս ինքնուրույն կարգավորել գլյուկոզի ձևավորման և փլուզման գործընթացները:

Բազմաթիվ օրգանիզմներ սնուցիչները պահպանում են լիպիդների և ճարպերի տեսքով, այնուամենայնիվ, ողնաշարավորները չունեն ֆերմենտներ, որոնք կատալիզացնում են ացետիլ-CoA (ճարպաթթուների նյութափոխանակության արտադրանք) փոխարկումը դեպի պիրվուատ (գլյուկոնեոգենեզի ենթաշերտ): Երկարատև սովից հետո ողնաշարավորները սկսում են սինթեզել ketone- ի մարմինները ճարպաթթուներից, ինչը կարող է փոխարինել գլյուկոզան հյուսվածքներում, ինչպիսիք են ուղեղը: Բույսերում և բակտերիաներում այս նյութափոխանակության խնդիրը լուծվում է գլիկոքսիլատի ցիկլը օգտագործելով, ինչը շրջանցում է կիտրոնաթթվի ցիկլով դեկարբոքսիլացման փուլը և թույլ է տալիս փոխակերպել ացետիլ-CoA- ը oxaloacetate, այնուհետև այն օգտագործել գլյուկոզի սինթեզի համար:

Պոլիսաքարիդները կատարում են կառուցվածքային և մետաբոլիկ գործառույթներ, ինչպես նաև կարող են զուգակցվել լիպիդների (գլիկոլիպիդներ) և սպիտակուցների (գլիկոպրոտեինների) հետ ՝ օգտագործելով օլիգոսախարիդային տրանսֆերազային ֆերմենտներ:

Fարպաթթուներ, իզոպրենոիդներ և ստերոիդներ խմբագրում

Յուղի թթուները ձևավորվում են ացետիլ-CoA- ի ճարպաթթվի սինթազներով: Fարպաթթուների ածխածնի կմախքը երկարաձգվում է ռեակցիաների ցիկլում, որում նախ միանում է ացետիլային խումբը, այնուհետև ածխածնի խումբը իջեցվում է հիդրոքսիլ խմբին, այնուհետև տեղի է ունենում ջրազրկում և հետագա վերականգնում: Fարպաթթուների բիոսինթեզի ֆերմենտները դասակարգվում են երկու խմբի. Կենդանիների և սնկերի մեջ ճարպաթթուների սինթեզի բոլոր ռեակցիաներն իրականացվում են մեկ բազմաֆունկցիոնալ տիպ I սպիտակուցի միջոցով, բույսերի պլաստիդներում և բակտերիաներում յուրաքանչյուր տեսակ կատալիզացվում է II տիպի առանձին ֆերմենտներով:

Terpenes- ը և terpenoids- ը բուսական բնական արտադրանքի ամենամեծ դասի ներկայացուցիչներ են: Այս խմբի նյութերի ներկայացուցիչները isoprene- ի ածանցյալներ են և ձևավորվում են իզոպանտիլ պիրոֆոսֆատի և dimethylallyl պիրոֆոսֆատի ակտիվացված պրեկուրսորներից, որոնք, իր հերթին, ձևավորվում են տարբեր նյութափոխանակային ռեակցիաներում: Կենդանիների և արխեների մեջ իզոպանտիլ պիրոֆոսֆատը և դիիմեթիլային պիրոֆոսֆատը սինթեզվում են ացետիլ-CoA- ից mevalonate ուղու վրա, մինչդեռ բույսերում և բակտերիաներում պիրուվատը և գլիցերալդեհիդա-3-ֆոսֆատը ոչ մեվալոնատային ուղու ենթահող են: Ստերոիդային բիոսինթեզի ռեակցիաներում, իզոպրենի մոլեկուլները միավորվում և ձևավորվում են սկվալեն, որոնք այնուհետև ձևավորում են ցիկլիկ կառուցվածքներ `լանոստերոլի ձևավորմամբ: Լանոստերոլը կարող է վերափոխվել այլ ստերոիդների, ինչպիսիք են խոլեստերինը և էրգոստերոլը:

Սկյուրիկների խմբագրում

Օրգանիզմները տարբերվում են 20 սովորական ամինաթթուներ սինթեզելու իրենց ունակությամբ: Բակտերիաների և բույսերի մեծ մասը կարող են սինթեզել բոլոր 20-ը, բայց կաթնասուները ի վիճակի են սինթեզել միայն 10 հիմնական ամինաթթուներ: Այսպիսով, կաթնասունների դեպքում, 9 հիմնական ամինաթթուները պետք է ստանան սնունդից: Բոլոր ամինաթթուները սինթեզվում են գլիկոլիզի միջնորդներից, կիտրոնաթթվի ցիկլից կամ պենտոզայի մոնոֆոսֆատի ուղուց: Ամինո խմբերի ամինաթթուներից ալֆա-keto թթուներին փոխանցելը կոչվում է փոխանցում: Ամինո խմբի դոնորներն են գլուտամատ և գլուտամին:

Պեպտիդային կապերով միացված ամինաթթուները կազմում են սպիտակուցներ: Յուրաքանչյուր սպիտակուց ունի ամինաթթուների մնացորդների եզակի հաջորդականություն (հիմնական սպիտակուցային կառուցվածքը): Asիշտ այնպես, ինչպես այբուբենի տառերը կարելի է համատեղել բառերի գրեթե անվերջ տատանումների ձևավորման հետ, ամինաթթուները կարող են կապվել մեկ հաջորդականության մեջ կամ մեկ այլ մասում և ձևավորել բազմազան սպիտակուցներ: Aminoacyl-tRNA սինթետազային ֆերմենտը կատալիզացնում է էստինային թթուների ATP- ի կախվածությունը `tRNA- ով ester պարտատոմսերով, և ձևավորվում են ամինոազիլ-tRNA: Aminoacyl tRNA- ները ռիբոսոմների ենթահողեր են, որոնք ամինաթթուները համատեղում են երկար պոլիպեպտիդ շղթաների մեջ `օգտագործելով mRNA մատրից: