לא משנה מה אתה עושה כרגע (כמו לקרוא מאמר זה) מכיוון שהתאים בגופך קשה לעבוד יותר ממה שאתה יודע. הם משתמשים באנרגיה המאוחסנת בקשרים כימיים על מנת לבצע עבודות בגוף הדרושות כדי לשמור על חיים ותפקודים.
כל התגובות הכימיות המתרחשות בתוך גופך מכונות באופן קולקטיבי שלך חילוף חומרים. תגובות אלו יכולות להיות ספונטניות או לא ספונטניות ועלולות לספוג אנרגיה או לשחרר אנרגיה.
תגובות הדורשות אנרגיה משתמשות באנרגיה שאתה נותן לגופך כאשר אתה אוכל מזון. המזון שאתם אוכלים מתפרק על ידי גופכם כך שיש לכם אנרגיה לתהליכים תאיים שונים, כולל צמיחה ותיקון.
מסלול מטבולי יכול לנוע לשני הכיוונים: לעבר פירוק מולקולות או לכיוון מולקולות בנייה.
מהם מסלולים מטבוליים?
מסלולים מטבוליים הם סדרה של תגובות כימיות המחוברות בצורה כלשהי. בעיקרון, התוצר של תגובה אחת עשוי להיות המגיב של הבאה.
ישנם שני סוגים של מסלולים מטבוליים:
1. קטבולית: מסלולים קטבוליים מפרקים מולקולות ומשחררים אנרגיה. לדוגמא, המזון שאתם אוכלים כסוכר או כשומן מכיל אנרגיה בקשרים של מקרומולקולות אלו. כאשר המולקולה המורכבת מתפרקת לחלקיה המרכיבים, אנרגיה שאוחסנה באותם קשרים משתחררת והיא יכולה לשמש את התא.
2. אנבוליים: מסלולים אנבוליים בונים מולקולות ממרכיבים קטנים יותר ודורשים קלט אנרגיה. לדוגמה, כאשר התאים שלך צריכים ליצור DNA כדי לשכפל את תהליך הבנייה, האדם הוא התהליך אנבוליים.
קטבוליזם: דוגמה
אחת הדוגמאות החשובות לקטבוליזם היא פירוק הגלוקוז ליצירת אנרגיה. משוואה כללית מאוד לתהליך מורכב מאוד זה כוללת את פירוק הגלוקוז (כמו הסוכר בפרוסת העוגה שקיבלתם לקינוח) לפחמן דו חמצני (מה שאתם נושפים) ומים:
מרבית התאים בגופך מקבלים את האנרגיה הדרושה להם באמצעות האנרגיה הנרתמת מפירוק הגלוקוז. ה אנרגיה חינמית המשתחרר בתהליך זה (נשימה תאית) הוא ΔG ° = -2,880 kJ.
בתא, תגובה זו אינה מתרחשת בבת אחת אלא בסדרת צעדים באמצעות אנזימים. חלק ניכר מהאנרגיה החופשית שמשתחררת בדרך משמשת לייצור אדנוזין טריפוספט, או ATP. ATP הוא "מטבע" האנרגיה של התא. ATP משמש לאחסון אנרגיה עד שהתא זקוק לה.
כאשר התא זקוק ל- ATP, הוא יכול להשתמש בהידרוליזה של ATP מ- ATP ל- ADP (אדנוזין דיפוספט) כדי לשחרר 31 קילו-ג'י אנרגיה. בעזרת זה ניתן לעשות משהו בתא. לדוגמא, חיבור אלנין וגליצין (שתי חומצות אמינו) ליצירת דיפפטיד דורש 29 קילו-ג'י אנרגיה חופשית. ככזה, זה לא תהליך ספונטני.
עם זאת, כאשר אנזים מצמיד הידרוליזה של ATP עם היווצרות דיפפטיד, ניתן לבצע את התגובה ספונטנית מכיוון ששינוי האנרגיה החופשית נטו הוא אז -2 kJ.
אנבוליזם: דוגמה
מאיפה משיגים את האנרגיה שלך? מהיכן מגיע הגלוקוז? ובכן, זה בא מצמחים! צמחים מייצרים סוכר בתהליך הפוטוסינתזה. צמחים משתמשים באנרגיית אור כדי להמיר פחמן דו חמצני לסוכר:
תגובה זו היא בעצם ההפך מנשימה תאית. צמחים מאחסנים חלק מהגלוקוז הזה ויכולים להשתמש בחלק ממנו כדי לייצר ATP משלהם. כשאתה אוכל סלט, הגוף שלך בסופו של דבר ישתמש בסוכרים שבאוכל זה כדי לפרק אותו בסופו של דבר ולהכין ATP.