Ցանկացած կենդանի օրգանիզմի գոյության նախապայման է սննդանյութերի մշտական մատակարարումը և քայքայման վերջնական արտադրանքի հեռացումը:
Ինչ է նյութափոխանակությունը կենսաբանության մեջ
Նյութափոխանակությունը կամ նյութափոխանակությունը քիմիական ռեակցիաների հատուկ խումբ է, որը տեղի է ունենում ցանկացած կենդանի օրգանիզմում՝ նրա ակտիվությունն ու կյանքը պահպանելու համար։ Այս արձագանքները թույլ են տալիս մարմնին զարգանալ, աճել և վերարտադրվել՝ պահպանելով իր կառուցվածքը և արձագանքելով շրջակա միջավայրի գրգռիչներին:
Նյութափոխանակությունը սովորաբար բաժանվում է երկու փուլի՝ կատաբոլիզմ և անաբոլիզմ: Առաջին փուլում բոլոր բարդ նյութերը քայքայվում են և դառնում ավելի պարզ։ Երկրորդում էներգիայի ծախսերի հետ միասին սինթեզվում են նուկլեինաթթուներ, լիպիդներ և սպիտակուցներ։
Նյութափոխանակության գործընթացում ամենակարևոր դերը խաղում են ֆերմենտները, որոնք ակտիվ կենսաբանական կատալիզատորներ են։ Նրանք ի վիճակի են նվազեցնել ֆիզիկական ռեակցիայի ակտիվացման էներգիան և կարգավորել նյութափոխանակության ուղիները:
Նյութափոխանակության շղթաները և բաղադրիչները շատ տեսակների համար բացարձակապես նույնական են, ինչը վկայում է բոլոր կենդանի էակների ծագման միասնության մասին: Այս նմանությունը համեմատաբար ցույց է տալիսէվոլյուցիայի վաղ տեսքը օրգանիզմների զարգացման պատմության մեջ։
Դասակարգում ըստ նյութափոխանակության տեսակի
Ինչ է նյութափոխանակությունը կենսաբանության մեջ, մանրամասն նկարագրված է այս հոդվածում: Բոլոր կենդանի օրգանիզմները, որոնք գոյություն ունեն Երկիր մոլորակի վրա, կարելի է բաժանել ութ խմբի՝ առաջնորդվելով ածխածնի, էներգիայի և օքսիդացող սուբստրատի աղբյուրով։
Կենդանի օրգանիզմները որպես սննդի աղբյուր կարող են օգտագործել քիմիական ռեակցիաների կամ լույսի էներգիան։ Որպես օքսիդացող սուբստրատ կարող են օգտագործվել ինչպես օրգանական, այնպես էլ անօրգանական նյութեր: Ածխածնի աղբյուրը ածխաթթու գազն է կամ օրգանական նյութը։
Կան միկրոօրգանիզմներ, որոնք, գտնվելով գոյության տարբեր պայմաններում, օգտագործում են այլ տեսակի նյութափոխանակություն։ Դա կախված է խոնավությունից, լուսավորությունից և այլ գործոններից։
Բազմաբջջային օրգանիզմները կարող են բնութագրվել նրանով, որ նույն օրգանիզմը կարող է ունենալ տարբեր տեսակի նյութափոխանակության պրոցեսներով բջիջներ։
Կատաբոլիզմ
Կենսաբանությունը ուսումնասիրում է նյութափոխանակությունը և էներգիան այնպիսի հասկացության միջոցով, ինչպիսին է «կատաբոլիզմը»: Այս տերմինը վերաբերում է նյութափոխանակության գործընթացներին, որոնց ընթացքում քայքայվում են ճարպերի, ամինաթթուների և ածխաջրերի մեծ մասնիկներ: Կատաբոլիզմի ժամանակ առաջանում են պարզ մոլեկուլներ, որոնք մասնակցում են կենսասինթետիկ ռեակցիաներին։ Հենց այս գործընթացների շնորհիվ է, որ օրգանիզմը կարողանում է մոբիլիզացնել էներգիան՝ այն դարձնելով հասանելի ձևի։
Օրգանիզմներում, որոնք ապրում են ֆոտոսինթեզի միջոցով (ցիանոբակտերիաներ ևբույսեր), էլեկտրոնների փոխանցման ռեակցիան էներգիա չի ազատում, այլ կուտակվում է արևի լույսի շնորհիվ։
Կենդանիների մեջ կատաբոլիզմի ռեակցիաները կապված են բարդ տարրերի բաժանման հետ ավելի պարզ տարրերի: Այս նյութերն են նիտրատները և թթվածինը։
Կենդանիների մեջ կատաբոլիզմը բաժանվում է երեք փուլի՝
- Բարդ նյութերի բաժանում ավելի պարզերի։
- Պարզ մոլեկուլների բաժանում ավելի պարզերի:
- Էներգիա ազատում.
Անաբոլիզմ
Նյութափոխանակությունը (8-րդ դասարանի կենսաբանությունը դիտարկում է այս հասկացությունը) բնութագրվում է նաև անաբոլիզմով՝ կենսասինթեզի նյութափոխանակության գործընթացների մի շարք էներգիայի սպառմամբ: Բարդ մոլեկուլները, որոնք հանդիսանում են բջջային կառուցվածքների էներգիայի հիմքը, հաջորդաբար ձևավորվում են ամենապարզ պրեկուրսորներից:
Նախ սինթեզվում են ամինաթթուները, նուկլեոտիդները և մոնոսաքարիդները։ Այնուհետև վերը նշված տարրերը դառնում են ակտիվ ձևեր ATP-ի էներգիայի շնորհիվ: Եվ վերջին փուլում բոլոր ակտիվ մոնոմերները միավորվում են բարդ կառուցվածքների մեջ, ինչպիսիք են սպիտակուցները, լիպիդները և պոլիսախարիդները:
Հարկ է նշել, որ ոչ բոլոր կենդանի օրգանիզմներն են սինթեզում ակտիվ մոլեկուլներ: Կենսաբանությունը (նյութափոխանակությունը մանրամասն նկարագրված է այս հոդվածում) տարբերակում է այնպիսի օրգանիզմներ, ինչպիսիք են ավտոտրոֆները, քիմոտրոֆները և հետերոտրոֆները: Նրանք էներգիա են ստանում այլընտրանքային աղբյուրներից։
Արևի լույսից ստացվող էներգիա
Ի՞նչ է նյութափոխանակությունը կենսաբանության մեջ: Գործընթացը, որով գոյություն ունեն բոլոր կենդանի էակներըԵրկրի վրա և տարբերում է կենդանի օրգանիզմները անշունչ նյութից:
Արևի լույսի էներգիան սնվում է որոշ նախակենդանիներով, բույսերով և ցիանոբակտերիայով: Այս ներկայացուցիչների մոտ նյութափոխանակությունը տեղի է ունենում ֆոտոսինթեզի շնորհիվ՝ թթվածնի կլանման և ածխաթթու գազի արտազատման գործընթաց։
Մարսողություն
Մոլեկուլները, ինչպիսիք են օսլան, սպիտակուցները և ցելյուլոզը, քայքայվում են նախքան դրանք օգտագործելը բջիջների կողմից: Մարսողությունը ներառում է հատուկ ֆերմենտներ, որոնք բաժանում են սպիտակուցները ամինաթթուների, իսկ պոլիսախարիդները՝ մոնոսաքարիդների:
Կենդանիները կարող են այս ֆերմենտները արտազատել միայն հատուկ բջիջներից: Բայց միկրոօրգանիզմները նման նյութեր են բաց թողնում շրջակա տարածություն: Բոլոր նյութերը, որոնք արտադրվում են արտաբջջային ֆերմենտների կողմից, մտնում են օրգանիզմ «ակտիվ տրանսպորտի» միջոցով։
Վերահսկում և կարգավորում
Ինչ է նյութափոխանակությունը կենսաբանության մեջ, կարող եք կարդալ այս հոդվածում։ Յուրաքանչյուր օրգանիզմի բնորոշ է հոմեոստազը՝ մարմնի ներքին միջավայրի կայունությունը: Նման վիճակի առկայությունը շատ կարևոր է ցանկացած օրգանիզմի համար։ Քանի որ դրանք բոլորը շրջապատված են անընդհատ փոփոխվող միջավայրով, բջիջների ներսում օպտիմալ պայմաններ պահպանելու համար, նյութափոխանակության բոլոր ռեակցիաները պետք է ճիշտ և ճշգրիտ կարգավորվեն: Լավ նյութափոխանակությունը կենդանի օրգանիզմներին հնարավորություն է տալիս անընդհատ կապ հաստատել շրջակա միջավայրի հետ և արձագանքել դրա փոփոխություններին:
Պատմական տեղեկություններ
Ի՞նչ է նյութափոխանակությունը կենսաբանության մեջ: Սահմանումը հոդվածի սկզբում է։ Առաջին անգամ «նյութափոխանակություն» հասկացությունըօգտագործել է Թեոդոր Շվաննը տասնիններորդ դարի քառասունական թվականներին:
Գիտնականները մի քանի դար ուսումնասիրել են նյութափոխանակությունը, և ամեն ինչ սկսվել է կենդանիների օրգանիզմների ուսումնասիրման փորձերից: Բայց «նյութափոխանակություն» տերմինն առաջին անգամ օգտագործել է Իբն ալ-Նաֆիսան, ով կարծում էր, որ ամբողջ մարմինը մշտապես գտնվում է սնուցման և քայքայման վիճակում, ուստի այն բնութագրվում է մշտական փոփոխություններով:
Կենսաբանության դասը «Նյութափոխանակություն» կբացահայտի այս հայեցակարգի ողջ էությունը և կնկարագրի օրինակներ, որոնք կօգնեն բարձրացնել գիտելիքների խորությունը:
Առաջին վերահսկվող փորձը նյութափոխանակության ուսումնասիրության վերաբերյալ կատարվել է Սանտորիո Սանտորիոյի կողմից 1614 թվականին։ Նա նկարագրել է իր վիճակը ուտելուց, աշխատելուց, ջուր խմելուց և քնելուց առաջ և հետո։ Նա առաջինն էր, ով նկատեց, որ սպառված սննդի մեծ մասը կորչում է «լուռ գոլորշիացման» ընթացքում։
Նախնական ուսումնասիրություններում նյութափոխանակության ռեակցիաներ չեն հայտնաբերվել, և գիտնականները կարծում էին, որ կենդանի հյուսվածքը կառավարվում է կենդանի ուժի կողմից:
Քսաներորդ դարում Էդուարդ Բուխները ներկայացրեց ֆերմենտների հայեցակարգը: Այդ ժամանակից ի վեր նյութափոխանակության ուսումնասիրությունը սկսվեց բջիջների ուսումնասիրությամբ: Այս ժամանակահատվածում կենսաքիմիան դարձավ գիտություն:
Ի՞նչ է նյութափոխանակությունը կենսաբանության մեջ: Սահմանումը կարող է տրվել հետևյալ կերպ. սա կենսաքիմիական ռեակցիաների հատուկ խումբ է, որն ապահովում է օրգանիզմի գոյությունը:
Հանքանյութեր
Անօրգանական նյութերը շատ կարևոր դեր են խաղում նյութափոխանակության մեջ։ Բոլոր օրգանական միացությունները կազմված են մեծ քանակությամբ ֆոսֆորից, թթվածնից, ածխածնից և ազոտից։
Անօրգանական միացությունների մեծ մասը թույլ է տալիս վերահսկել բջիջների ներսում ճնշման մակարդակը: Նաև դրանց կենտրոնացումըդրականորեն ազդում է մկանների և նյարդային բջիջների աշխատանքի վրա։
Անցումային մետաղները (երկաթ և ցինկ) կարգավորում են տրանսպորտային սպիտակուցների և ֆերմենտների ակտիվությունը։ Բոլոր անօրգանական հետքի տարրերը ներծծվում են տրանսպորտային սպիտակուցների միջոցով և երբեք չեն մնում ազատ վիճակում։
