التمثيل الغذائي

عند التمثيل الغذائي إنه تحويل المواد الكيميائية الحيوية بواسطة نظام إنزيم الكائنات الحية. يتم تشكيل المنتجات الوسيطة ، والتي تعرف أيضًا باسم المستقلبات. يعتمد التمثيل الغذائي بأكمله على التمثيل الغذائي المستمر للمواد الكيميائية.

ما هو التمثيل الغذائي؟

يستخدم مصطلح التمثيل الغذائي في علم الأحياء والطب ويصف تحويل أو تدهور مادة كيميائية في سياق التمثيل الغذائي. في اليونانية ، يشار إلى مصطلح التمثيل الغذائي أيضًا باسم التمثيل الغذائي. التمثيل الغذائي ضروري للحفاظ على الوظائف الحيوية للكائن الحي.

هناك ما يسمى التمثيل الغذائي التقويضي والابتنائية. في سياق الأيض التقويضي ، على سبيل المثال ، يتم تكسير المواد الحيوية عالية الطاقة وعالية البوليمر من الطعام مع إطلاق الطاقة. يتم التفكيك على ثلاث مراحل. بهذه الطريقة ، يتم إنشاء وحدات البناء الفردية في البداية من السكريات المتعددة (السكريات المتعددة) والدهون والبروتينات. في حالة السكريات ، فهذه هي السداسيات (الجلوكوز والفركتوز) والبنتوز. يتم تقسيم الدهون إلى أحماض دهنية وجلسرين والبروتينات بدورها مصدر الأحماض الأمينية الفردية. كل هذه المونومرات عبارة عن مستقلبات لعملية التمثيل الغذائي ، حيث يمكن إما أن تتحلل بشكل أكبر أو تساهم في بناء المواد البيولوجية في الجسم.

يضمن التمثيل الغذائي الابتنائي أن المركبات المعقدة في الجسم تتكون من مواد خام أبسط. تسمى مستقلبات الأيض التقويضي بـ catabolites وتسمى مستقلبات التمثيل الغذائي الابتنائي anabolites. الواجهة بين الأيض الابتنائي والتقويضي هي ما يسمى التمثيل الغذائي الوسيط ، والعديد من المستقلبات هي المادة الأولية لعمليات الابتنائية والتقويضية.

يتم أيضًا استقلاب المواد الغريبة في الجسم وتحويلها إلى شكل قابل للذوبان في الماء يمكن إفرازه. تشمل هذه المواد الغريبة الأدوية ، ولكن أيضًا السموم.

الوظيفة والمهمة

التمثيل الغذائي له أهمية كبيرة بالنسبة للجسم. يتم إمداد الجسم بالطاقة من خلال التحويل المستمر للمواد (أثناء تفكك الجزيئات الحيوية عالية الطاقة وعالية الجزيئات). يتم إطلاق الطاقة الكيميائية لمركبات البداية وتحويلها إلى حرارة وطاقة حركية للحفاظ على الوظائف الفيزيائية. هذا يخلق ثاني أكسيد الكربون والماء في أدنى نهاية عمليات التقويض. يحدث هذا الانهيار عبر عدة مواد وسيطة ، والتي يمكن أيضًا إعادة دمجها في عمليات الجسم الابتنائية مثل ما يسمى بالمستقلبات. يتم تخزين الطاقة المنبعثة مؤقتًا في رابطة فوسفاتية أثناء عمليات الانهيار (انظر ATP أو GTP أو غيرهما).

عن طريق كسر رابطة الفوسفات ، يتم إطلاق الطاقة ، والتي يمكن تحويلها مرة أخرى إلى طاقة كيميائية لجزيء ضخم في سياق عملية الابتنائية. ولذلك ترتبط ارتباطا وثيقا المسارات الأيضية والتقويضية.

علاوة على ذلك ، في كل مرحلة من مسار الأيض التقويضي أو الابتنائي ، تتشكل المستقلبات التي إما تتفكك أو تستخدم لبناء مركبات أكثر تعقيدًا. المسار الأيضي الذي ينشأ منه المستقلب الفردي ليس حاسمًا. تسمى هذه الواجهة بين التمثيل الغذائي التقويضي والابتنائي التمثيل الغذائي الوسيط.

يكون الكائن الحي دائمًا في حالة ثابتة من المواد الكيميائية التي يتم إدخالها وإزالتها. تستخدم الكائنات الحية الطاقة الكيميائية للمواد العضوية ، والتي يتم تقسيمها إلى مواد غير عضوية بسيطة. تمتص الكائنات النباتية الطاقة الشمسية على شكل ضوء وتحولها إلى طاقة كيميائية عن طريق تكوين مواد عضوية من مواد غير عضوية.

بالإضافة إلى التمثيل الغذائي في سياق التمثيل الغذائي الطبيعي ، يتم أيضًا استقلاب المواد الغريبة الممتصة. تحدث عمليات التمثيل الغذائي هذه دائمًا في الكبد. هذه في الغالب ردود فعل لإزالة السموم. الأدوية تخضع أيضًا لردود الفعل هذه. بشكل عام ، يشار إلى هذا باسم التحول الأحيائي. في المرحلة الأولى ، تحدث تفاعلات الأكسدة أو الاختزال أو التحلل المائي.

في حالة وجود سم يعمل بشكل أساسي أو دواء يعمل بشكل أساسي ، يقل التأثير. ومع ذلك ، إذا تم امتصاص الدواء كعقار أولي ، فلن يكون فعالاً إلا بعد تفاعلات المرحلة الأولى. يمكن أن يحدث الشيء نفسه مع مادة غير سامة في المقام الأول. تتطور بعض السموم في الجسم فقط من خلال التمثيل الغذائي المناسب. تصبح المستقلبات التي تنشأ في المرحلة الأولى قابلة للذوبان في الماء في مرحلة ثانية من خلال مزيد من التحولات بحيث يمكن إفرازها عبر الكلى.

الامراض والاعتلالات

في سياق التمثيل الغذائي والاستقلاب المقابل ، يمكن أن تنشأ مشاكل صحية كبيرة إذا كان المستقلب لا يمكن تكسيره أو بشكل سيئ فقط. على العكس من ذلك ، إذا لم تكن هناك تفاعلات لتكوين مستقلبات مهمة معينة ، فيمكن أيضًا توقع عواقب صحية. في مثل هذه الحالات ، غالبًا ما يكون هناك خلل جيني أو تغيير في الكروموسوم.

لا يمكن إنتاج إنزيمات معينة أو يمكن إنتاجها بشكل غير كافٍ. نفس التأثير ناتج عن إنزيم معيب. لذلك تظهر العديد من أمراض التمثيل الغذائي تراكمًا لبعض المستقلبات. في أمراض أخرى ، لا تتشكل مستقلبات مهمة. في كلتا الحالتين ، تنقطع سلسلة التفاعلات المعقدة ولم تعد تحدث بعض التفاعلات الحيوية.

فيما يسمى بأمراض التخزين ، تتراكم بعض المواد أو المستقلبات أكثر فأكثر في الخلايا أو خارجها. هذا غالبًا ما يؤدي إلى تلف كبير في الأعضاء. في حالة السموم والمستحضرات الصيدلانية ، من المفترض أن يؤدي التمثيل الغذائي عمومًا إلى تحلل المواد وإضعاف تأثيرها. ومع ذلك ، هناك أيضًا حالات تقوم فيها عمليات التمثيل الغذائي بتحويل المواد الخام غير الضارة نسبيًا إلى نواتج أيضية نشطة ، والتي تطور تأثيرها السام فقط في هذه المرحلة. عمليات التمثيل الغذائي للمواد الأجنبية غير محددة وبالتالي تتبع دائمًا مخططًا فقط. لذلك يمكن أن يحدث في بعض الأحيان أن عملية التمثيل الغذائي لهذه المواد المعينة هي المشكلة الحقيقية.