ข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตใด ๆ คือการจัดหาสารอาหารอย่างต่อเนื่องและการกำจัดผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายจากการสลายตัว
เมแทบอลิซึมในชีววิทยาคืออะไร
เมแทบอลิซึมหรือเมแทบอลิซึมเป็นปฏิกิริยาเคมีชุดพิเศษที่เกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิตเพื่อรักษากิจกรรมและชีวิต การตอบสนองเหล่านี้ทำให้ร่างกายสามารถพัฒนา เติบโต และขยายพันธุ์ โดยที่ยังคงโครงสร้างและตอบสนองต่อสิ่งเร้าจากสิ่งแวดล้อม
การเผาผลาญมักจะแบ่งออกเป็นสองขั้นตอน: แคแทบอลิซึมและแอแนบอลิซึม ในระยะแรก สารที่ซับซ้อนทั้งหมดจะถูกแยกย่อยและกลายเป็นเรื่องง่าย ประการที่สอง พร้อมกับค่าใช้จ่ายด้านพลังงาน กรดนิวคลีอิก ลิปิด และโปรตีนจะถูกสังเคราะห์ขึ้น
บทบาทที่สำคัญที่สุดในกระบวนการเผาผลาญคือเอนไซม์ซึ่งเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพ พวกเขาสามารถลดพลังงานกระตุ้นของปฏิกิริยาทางกายภาพและควบคุมวิถีการเผาผลาญ
เมแทบอลิซึมและส่วนประกอบหลายชนิดเหมือนกันทุกประการ ซึ่งเป็นข้อพิสูจน์ถึงความเป็นหนึ่งเดียวกันของต้นกำเนิดของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด ความคล้ายคลึงนี้แสดงให้เห็นค่อนข้างการปรากฏตัวครั้งแรกของวิวัฒนาการในประวัติศาสตร์ของการพัฒนาสิ่งมีชีวิต
จำแนกตามประเภทของการเผาผลาญ
เมแทบอลิซึมในชีววิทยาคืออะไร มีรายละเอียดอธิบายไว้ในบทความนี้ สิ่งมีชีวิตทั้งหมดที่มีอยู่บนดาวเคราะห์โลกสามารถแบ่งออกเป็นแปดกลุ่ม ตามแหล่งที่มาของคาร์บอน พลังงาน และสารตั้งต้นที่ออกซิไดซ์ได้
สิ่งมีชีวิตสามารถใช้พลังงานของปฏิกิริยาเคมีหรือแสงเป็นแหล่งอาหารได้ ทั้งสารอินทรีย์และอนินทรีย์สามารถใช้เป็นซับสเตรตที่ออกซิไดซ์ได้ ที่มาของคาร์บอนคือคาร์บอนไดออกไซด์หรืออินทรียวัตถุ
มีจุลินทรีย์ที่อยู่ในสภาวะการดำรงอยู่ต่างกันใช้การเผาผลาญแบบต่างๆ ขึ้นอยู่กับความชื้น แสง และปัจจัยอื่นๆ
สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์สามารถจำแนกได้ด้วยความจริงที่ว่าสิ่งมีชีวิตเดียวกันสามารถมีเซลล์ที่มีกระบวนการเผาผลาญที่แตกต่างกันได้
แคแทบอลิซึม
ชีววิทยาตรวจสอบการเผาผลาญและพลังงานผ่านแนวคิดเช่น "แคแทบอลิซึม" คำนี้หมายถึงกระบวนการเผาผลาญในระหว่างที่อนุภาคขนาดใหญ่ของไขมัน กรดอะมิโน และคาร์โบไฮเดรตแตกตัว ในระหว่างการแคแทบอลิซึม โมเลกุลอย่างง่ายปรากฏขึ้นซึ่งมีส่วนร่วมในปฏิกิริยาสังเคราะห์ทางชีวสังเคราะห์ ต้องขอบคุณกระบวนการเหล่านี้ที่ทำให้ร่างกายสามารถระดมพลังงาน เปลี่ยนเป็นรูปแบบที่เข้าถึงได้
ในสิ่งมีชีวิตที่มีการสังเคราะห์แสง (ไซยาโนแบคทีเรียและพืช) ปฏิกิริยาการถ่ายโอนอิเล็กตรอนไม่ปล่อยพลังงาน แต่สะสมด้วยแสงแดด
ในสัตว์ ปฏิกิริยาแคแทบอลิซึมสัมพันธ์กับการสลายองค์ประกอบที่ซับซ้อนให้กลายเป็นองค์ประกอบที่ง่ายกว่า สารเหล่านี้คือไนเตรตและออกซิเจน
แคแทบอลิซึมในสัตว์แบ่งออกเป็นสามขั้นตอน:
- แยกสารที่ซับซ้อนให้เป็นเรื่องง่าย
- แยกโมเลกุลอย่างง่ายออกเป็นโมเลกุลที่ง่ายกว่า
- ปล่อยพลังงาน
แอแนบอลิซึม
เมแทบอลิซึม (ชีววิทยาระดับ 8 พิจารณาแนวคิดนี้) มีลักษณะเฉพาะด้วยแอแนบอลิซึม ซึ่งเป็นชุดของกระบวนการเมแทบอลิซึมของการสังเคราะห์ทางชีวภาพด้วยการใช้พลังงาน โมเลกุลที่ซับซ้อนซึ่งเป็นพื้นฐานด้านพลังงานของโครงสร้างเซลล์ ก่อตัวขึ้นตามลำดับจากสารตั้งต้นที่ง่ายที่สุด
ขั้นแรก สังเคราะห์กรดอะมิโน นิวคลีโอไทด์ และโมโนแซ็กคาไรด์ จากนั้นองค์ประกอบข้างต้นจะกลายเป็นรูปแบบที่ใช้งานได้เนื่องจากพลังงานของเอทีพี และในขั้นตอนสุดท้าย โมโนเมอร์ที่ออกฤทธิ์ทั้งหมดจะรวมกันเป็นโครงสร้างที่ซับซ้อน เช่น โปรตีน ลิปิด และโพลีแซ็กคาไรด์
เป็นที่น่าสังเกตว่าไม่ใช่สิ่งมีชีวิตทุกชนิดสังเคราะห์โมเลกุลที่ออกฤทธิ์ ชีววิทยา (เมแทบอลิซึมมีรายละเอียดอยู่ในบทความนี้) แยกแยะสิ่งมีชีวิตเช่น autotrophs, chemotrophs และ heterotrophs พวกมันได้รับพลังงานจากแหล่งอื่น
พลังงานจากแสงแดด
เมแทบอลิซึมในชีววิทยาคืออะไร? กระบวนการที่สิ่งมีชีวิตทั้งหมดมีอยู่บนโลกและแยกแยะสิ่งมีชีวิตจากสิ่งไม่มีชีวิต
แสงแดดกินโปรโตซัว พืช และไซยาโนแบคทีเรียบางชนิด ในตัวแทนเหล่านี้ เมแทบอลิซึมเกิดขึ้นเนื่องจากการสังเคราะห์ด้วยแสง - กระบวนการดูดซับออกซิเจนและปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์
การย่อย
โมเลกุล เช่น แป้ง โปรตีน และเซลลูโลส จะถูกย่อยสลายก่อนที่เซลล์จะนำไปใช้ การย่อยอาหารเกี่ยวข้องกับเอ็นไซม์พิเศษที่สลายโปรตีนเป็นกรดอะมิโนและโพลีแซ็กคาไรด์ให้เป็นโมโนแซ็กคาไรด์
สัตว์สามารถหลั่งเอนไซม์เหล่านี้ได้จากเซลล์พิเศษเท่านั้น แต่จุลินทรีย์ปล่อยสารดังกล่าวออกสู่อวกาศโดยรอบ สารทั้งหมดที่ผลิตโดยเอ็นไซม์นอกเซลล์เข้าสู่ร่างกายโดยใช้ "active transport"
การควบคุมและระเบียบ
เมแทบอลิซึมในทางชีววิทยาคืออะไร อ่านได้ในบทความนี้ สิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดมีลักษณะเฉพาะด้วยสภาวะสมดุล - ความคงตัวของสภาพแวดล้อมภายในของร่างกาย การปรากฏตัวของเงื่อนไขดังกล่าวมีความสำคัญมากสำหรับสิ่งมีชีวิตใด ๆ เนื่องจากสิ่งเหล่านี้ถูกล้อมรอบด้วยสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงตลอดเวลา เพื่อที่จะรักษาสภาวะที่เหมาะสมภายในเซลล์ ปฏิกิริยาเมตาบอลิซึมทั้งหมดจะต้องได้รับการควบคุมอย่างถูกต้องและแม่นยำ เมแทบอลิซึมที่ดีช่วยให้สิ่งมีชีวิตสัมผัสกับสิ่งแวดล้อมและตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่อง
ข้อมูลย้อนหลัง
เมแทบอลิซึมในชีววิทยาคืออะไร? คำจำกัดความอยู่ที่จุดเริ่มต้นของบทความ แนวคิดเรื่อง "เมแทบอลิซึม" ครั้งแรกใช้โดย Theodor Schwann ในวัยสี่สิบของศตวรรษที่สิบเก้า
นักวิทยาศาสตร์ศึกษาเมแทบอลิซึมมาหลายศตวรรษแล้ว และทั้งหมดนี้เริ่มต้นด้วยความพยายามศึกษาสิ่งมีชีวิตของสัตว์ แต่คำว่า "เมแทบอลิซึม" ถูกใช้ครั้งแรกโดย Ibn al-Nafisa ผู้ซึ่งเชื่อว่าร่างกายทั้งหมดอยู่ในภาวะโภชนาการและการสลายตัวตลอดเวลา ดังนั้นจึงมีลักษณะเฉพาะโดยการเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่อง
บทเรียนชีววิทยา "การเผาผลาญ" จะเปิดเผยสาระสำคัญทั้งหมดของแนวคิดนี้และอธิบายตัวอย่างที่จะช่วยเพิ่มความลึกของความรู้
การทดลองควบคุมครั้งแรกเกี่ยวกับการศึกษาเมแทบอลิซึมทำโดย Santorio Santorio ในปี 1614 เขาอธิบายสภาพของเขาก่อนและหลังรับประทานอาหาร ทำงาน ดื่มน้ำและนอนหลับ เขาเป็นคนแรกที่สังเกตเห็นว่าอาหารส่วนใหญ่ที่บริโภคหายไปในระหว่างกระบวนการ "ระเหยแบบเงียบ"
ในการศึกษาเบื้องต้น ไม่พบปฏิกิริยาเมตาบอลิซึม และนักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าเนื้อเยื่อที่มีชีวิตถูกควบคุมโดยพลังชีวิต
ในศตวรรษที่ยี่สิบ Eduard Buchner ได้แนะนำแนวคิดของเอนไซม์ ตั้งแต่นั้นมา การศึกษาเมแทบอลิซึมเริ่มจากการศึกษาเซลล์ ในช่วงเวลานี้ ชีวเคมีกลายเป็นวิทยาศาสตร์
เมแทบอลิซึมในชีววิทยาคืออะไร? สามารถให้คำจำกัดความได้ดังนี้ - นี่คือชุดปฏิกิริยาทางชีวเคมีพิเศษที่สนับสนุนการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิต
แร่
สารอนินทรีย์มีบทบาทสำคัญในการเผาผลาญ สารประกอบอินทรีย์ทั้งหมดประกอบด้วยฟอสฟอรัส ออกซิเจน คาร์บอน และไนโตรเจนในปริมาณมาก
สารประกอบอนินทรีย์ส่วนใหญ่ช่วยให้คุณควบคุมระดับความดันภายในเซลล์ได้ สมาธิของพวกเขาด้วยส่งผลดีต่อการทำงานของกล้ามเนื้อและเซลล์ประสาท
โลหะทรานสิชัน (เหล็กและสังกะสี) ควบคุมการทำงานของการขนส่งโปรตีนและเอนไซม์ ธาตุอนินทรีย์ทั้งหมดจะถูกดูดซึมผ่านโปรตีนขนส่งและจะไม่คงอยู่ในสถานะอิสระ
