ما هي أهمية الروابط الكيميائية في عملية التمثيل الغذائي

لا يهم ما تفعله الآن (مثل قراءة هذا المقال) لأن الخلايا في جسمك تعمل بجد وتقوم بأكثر مما تعرف. إنهم يستخدمون الطاقة المخزنة في الروابط الكيميائية من أجل القيام بعمل في الجسم ضروري لإبقائك على قيد الحياة وقيامك بوظيفتك.

يشار إلى جميع التفاعلات الكيميائية التي تحدث داخل جسمك بشكل جماعي باسمك التمثيل الغذائي. يمكن أن تكون هذه التفاعلات إما عفوية أو غير عفوية وقد تمتص الطاقة أو تطلق الطاقة.

ردود الفعل التي تتطلب طاقة تستفيد من الطاقة التي تعطيها لجسمك عند تناول الطعام. يتم تقسيم الطعام الذي تتناوله بواسطة جسمك بحيث يكون لديك طاقة للعمليات الخلوية المختلفة ، بما في ذلك النمو والإصلاح.

يمكن أن يتحرك المسار الأيضي في أي اتجاه: نحو تكسير الجزيئات أو نحو بناء الجزيئات.

المسارات الأيضية عبارة عن سلسلة من التفاعلات الكيميائية المرتبطة بطريقة ما. بشكل أساسي ، قد يكون ناتج تفاعل واحد هو المتفاعل في التفاعل التالي.

هناك نوعان من مسارات التمثيل الغذائي:

1. الهدم: مسارات تقويضية تكسر الجزيئات وتطلق الطاقة. على سبيل المثال ، يحتوي الطعام الذي تتناوله على شكل سكر أو دهون على طاقة في روابط هذه الجزيئات الكبيرة. عندما ينقسم الجزيء المعقد إلى الأجزاء المكونة له ، يتم إطلاق الطاقة المخزنة في تلك الروابط ويمكن للخلية استخدامها.

2. الابتنائية: تبني المسارات الابتنائية الجزيئات من مكونات أصغر وتتطلب مدخلات طاقة. على سبيل المثال ، عندما تحتاج خلاياك إلى صنع الحمض النووي من أجل تكرار عملية البناء ، فإن الفرد تكون العملية ابتنائية.

أحد الأمثلة المهمة على الهدم هو انهيار الجلوكوز لتوليد الطاقة. تتضمن المعادلة العامة جدًا لهذه العملية المعقدة للغاية تكسير الجلوكوز (مثل السكر الموجود في شريحة الكعكة التي تناولتها للتحلية) إلى ثاني أكسيد الكربون (ما تزفره) والماء:

تحصل معظم الخلايا في جسمك على الطاقة التي تحتاجها من خلال الطاقة التي يتم تسخيرها من انهيار الجلوكوز. ال طاقة حرة من خلال هذه العملية (التنفس الخلوي) هو ΔG ° = -2،880 kJ.

في الخلية ، لا يحدث هذا التفاعل دفعة واحدة بل في سلسلة من الخطوات من خلال استخدام الإنزيمات. يتم استخدام الكثير من الطاقة الحرة التي يتم إطلاقها على طول الطريق لصنع أدينوسين ثلاثي الفوسفات ، أو ATP. ATP هي "عملة" طاقة الخلية. يستخدم ATP لتخزين الطاقة حتى تحتاجها الخلية.

عندما تحتاج الخلية إلى ATP ، يمكنها استخدام التحلل المائي لـ ATP من ATP إلى ADP (ثنائي فوسفات الأدينوزين) لإطلاق 31 كيلو جول من الطاقة. يمكن استخدام هذا لعمل شيء ما في الخلية. على سبيل المثال ، يتطلب الجمع بين الألانين والجليسين (نوعان من الأحماض الأمينية) لتكوين ثنائي الببتيد 29 كيلو جول من الطاقة الحرة. على هذا النحو ، فهي ليست عملية عفوية.

ومع ذلك ، عندما يقترن الإنزيم بالتحلل المائي لـ ATP مع تكوين ثنائي الببتيد ، يمكن إجراء التفاعل تلقائيًا لأن صافي تغير الطاقة الحرة يكون عندها -2 كيلو جول.

من أين تحصل على طاقتك؟ من أين يأتي الجلوكوز؟ حسنًا ، إنها تأتي من النباتات! تصنع النباتات السكر من خلال عملية التمثيل الضوئي. تستخدم النباتات الطاقة الضوئية لتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى سكر:

رد الفعل هذا هو في الأساس عكس التنفس الخلوي. تخزن النباتات بعضًا من هذا الجلوكوز ويمكنها استخدام جزء منه لصنع ATP من تلقاء نفسها. عندما تأكل سلطة ، سينتهي الأمر بجسمك باستخدام السكريات الموجودة في هذا الطعام لتكسيرها في النهاية وإنتاج ATP.