الأيض في الخلية الحية

عمليات الأيض : مجموعة التفاعلات الكيميائية التي تحدث داخل الخلية ويتم فيها بناء جزيئات كبيرة ومعقدة من جزيئات بسيطة وتحطيم بعض الجزيئات الكبيرة لاستخلاص الطاقة الكيميائية المختزنة فيها .

عمليات الأيض في الخلية

أولاً : تشمل عمليات الأيض :

1. عمليات بناء : بناء جزيئات كبيرة ومعقدة من جزيئات صغيرة مثال البناء الضوئي .

2. عمليات هدم : تحطيم بعض الجزيئات الكبيرة لاستخلاص الطاقة الكيميائية المختزلة فيها مثل تحطيم الغلوكوز إلى ماء وثاني أكسيد الكربون .

عمليات الأيض ضرورية للتغذية والنمو وإصلاح الأنسجة التالفة وتحويل الطاقة إلى شكل يمكن الإستفادة منه .

ثانياً : الأنزيمات

الأنزيمات : عوامل مساعدة حيوية تتكون من جزيئات بروتينية ضخمة نسبياً تعمل على زيادة سرعة التفاعلات الكيميائية في الخلية.

خصائص الأنزيمات

1. تعمل على زيادة سرعة التفاعلات الكيميائية في الخلية ، دون أن يتم استهلاكها .
2. عدد جزيئات النوع الواحد من الأنزيم في الخلية قليل نسبياً .
3. على درجة عالية من التخصص بنوع من التفاعلات .
4. لا تحدث تفاعلات جانبية غير مرغوبة .
5. اختيارية في تفاعلاتها .
6. تخفض من طاقة التنشيط اللازمة لبدء التفاعل .

ما أهمية الانزيمات في حياة الخلية ؟

يعمل الأنزيم على تقليل طاقة التنشيط اللازمة لبدء التفاعل بحيث يحدث عند درجة حرارة الخلية .

طاقة تنشيط التفاعل : الحد الأدنى من الطاقة اللازمة لبدء التفاعل .
كيف يقلل الانزيم طاقة تنشيط التفاعل ؟

يقلل الأنزيم طاقة تنشيط التفاعل بواسطة ارتباطه بالمواد المتفاعلة عند الموقع النشط للإنزيم وهذا الارتباط يقرب بين المواد المتفاعلة ، وتحدث التفاعلات بينها .

فرضيات تفسر آلية عمل الأنزيم

أ) فرضية القفل والمفتاح : كل مادة متفاعلة يجب أن يكون لها شكل خاص يوافق ويتمم الجزء النشط من الأنزيم المتحد معه .

ملاحظة : شكل الأنزيم ثابت . شكل الموقع النشط ثابت .
الموقع النشط : جزء تركيبي صغير من الأنزيم ، يتميز بقدرته على تنشيط التفاعل .

ب) فرضية التلاؤم المستحث : يرتبط الأنزيم بالمادة المتفاعلة ويكوّن موقع نشط يتلائم شكله مع المادة المتفاعلة وقت الارتباط به .

ملاحظة : شكل الأنزيم قد يتغير . شكل الموقع النشط متغير .

العوامل المؤثرة في نشاط الأنزيم

يتأثر نشاط الأنزيمات بعوامل عدة منها :

1- درجة الحرارة. 2- الرقم الهيدروجيني. 3- تركيز الأنزيم.

1- درجة الحرارة :

يزداد نشاط الأنزيم بزيادة درجة الحرارة إلى حد معين إذ إن درجة الحرارة تعمل على زيادة حركة الجزيئات وبالتالي زيادة سرعة التفاعل.

درجة الحرارة المثلى : هي الدرجة التي يكون عندها النشاط الأنزيمي أعلى ما يمكن .

علل : يهبط النشاط الأنزيمي بعد درجة الحرارة 40 مئوي ؟

إن ارتفاع درجة الحرارة عن 40 مئوي يؤدي إلى حدوث تغيرات كيميائية في تركيب الأنزيم وهذا يؤدي إلى تغيير في شكل الموقع النشط منه وبالتالي فقدانه لقدرته على العمل .

ملاحظة : معظم الأنزيمات في جسم الإنسان لها درجة حرارة مثلى تتراوح بين 35 – 40 درجة مئوي .

لماذا يهبط النشاط الانزيمي هبوطاً حاداً بعد ارتفاع درجة حرارة جسم الكائن الحي عن الدرجة المثلى ؟

2- الرقم الهيدروجيني PH :

يتأثر النشاط الأنزيمي بالرقم الهيدروجيني بطريقة مشابهة لتأثير درجة الحرارة ، فلكل أنزيم رقم هيدروجيني يعمل عنده بصورة مثلى.

مثال :

أنزيم الببسين يعمل على رقم هيدروجيني ( PH =ه2 )

أنزيم التربسين يعمل على رقم هيدروجيني ( PH =ه8 )

3- تركيز الأنزيم : تزداد سرعة التفاعل بزيادة تركيز الأنزيم ( علاقة طردية ).

النيوكليوتيدات : هي مركبات عضوية مهمة ، تشكل الوحدات البنائية للحموض النووية ، ولبعض النيوكليوتيدات أهمية كبرى في الخلية ، إذ تعمل بوصفها جزيئات لحفظ الطاقة ، ومن أهما مركب ادينوسين ثلاثي الفوسفات ( ATP ).

تركيب جزيء الـ ATP

يتألف جزيء ( ATP ) من قاعدة نيتروجينية ( أدنين ) وسكر رايبوز وثلاث مجموعات فوسفات.

ملاحظة : تحتوي الروابط بين مجموعات الفسفات على طاقة كيميائية مختزنة بكميات كبيرة ، ويمكن لهذه الطاقة أن تنطلق عند تحطيم إحدى روابط الفوسفات .

عند تحطيم الرابطة بين مجموعتي الفوسفات الثالثة والثانية تتحرر طاقة مقدارها 7.3 كيلو سعر / مول ، ينتج مركب أدينوسين ثنائي الفوسفات ( ADP ) .

طاقة + ATP → ADP + Pi

عند تحطيم الرابطة بين مجموعة الفوسفات الثانية والأولى ينتج مركب أدينوسين أحادي الفوسفات .

ADP → AMP + Pi + طاقة

ملاحظة : التحولات جميعها منعكسة.

الأيض في الخلية الحية 1

ما مصدر الطاقة المختزنة في جزيئات ATP ؟

حصل الكائنات الحية على الطاقة من عمليات الهدم والتي تتضمن أكسدة المواد العضوية في عملية التنفس الخلوي ويتم بناء ATP من الطاقة الناتجة من أكسدة المواد العضوية وبخاصة الغلوكوز ( فسفرة ADP) .

المصدر: المدرسة العربية