Iga elusorganismi olemasolu eelduseks on pidev toitainetega varustamine ja lagunemise lõpp-produktide eemaldamine.
Mis on ainevahetus bioloogias
Ainevahetus ehk ainevahetus on spetsiaalne keemiliste reaktsioonide kogum, mis toimub igas elusorganismis selle aktiivsuse ja elutegevuse säilitamiseks. Need reaktsioonid võimaldavad kehal areneda, kasvada ja paljuneda, säilitades samal ajal oma struktuuri ja reageerides keskkonna stiimulitele.
Ainevahetus jaguneb tavaliselt kaheks etapiks: katabolism ja anabolism. Esimeses etapis lagunevad kõik keerulised ained ja muutuvad lihtsamaks. Teisel juhul koos energiakuludega sünteesitakse nukleiinhappeid, lipiide ja valke.
Ainevahetusprotsessis mängivad kõige olulisemat rolli ensüümid, mis on aktiivsed bioloogilised katalüsaatorid. Nad on võimelised vähendama füüsilise reaktsiooni aktiveerimisenergiat ja reguleerima metaboolseid teid.
Ainevahetuse ahelad ja komponendid on paljude liikide puhul absoluutselt identsed, mis on tõestuseks kõigi elusolendite päritolu ühtsusest. See sarnasus näitab suhteliseltevolutsiooni varajane ilmumine organismide arengu ajaloos.
Klassifikatsioon ainevahetuse tüübi järgi
Selles artiklis kirjeldatakse üksikasjalikult, mis on ainevahetus bioloogias. Kõik planeedil Maa eksisteerivad elusorganismid võib jagada kaheksa rühma, lähtudes süsinikuallikast, energiast ja oksüdeeritavast substraadist.
Elusorganismid võivad toiduallikana kasutada keemiliste reaktsioonide energiat või valgust. Oksüdeeritava substraadina võib kasutada nii orgaanilisi kui anorgaanilisi aineid. Süsinikuallikas on süsinikdioksiid või orgaaniline aine.
On mikroorganisme, mis erinevates eksisteerimistingimustes olles kasutavad erinevat tüüpi ainevahetust. See sõltub niiskusest, valgustusest ja muudest teguritest.
Mitmerakulisi organisme saab iseloomustada sellega, et samas organismis võivad olla erinevat tüüpi metaboolsete protsessidega rakud.
Katabolism
Bioloogia uurib ainevahetust ja energiat sellise mõiste nagu "katabolism" kaudu. See termin tähistab ainevahetusprotsesse, mille käigus lagunevad suured rasvade, aminohapete ja süsivesikute osakesed. Katabolismi käigus tekivad lihtsad molekulid, mis osalevad biosünteetilistes reaktsioonides. Just tänu nendele protsessidele suudab keha mobiliseerida energiat, muutes selle kättesaadavaks vormiks.
Fotosünteesi teel elavates organismides (tsüanobakterid jataimed), elektronide ülekandereaktsioon ei vabasta energiat, vaid koguneb tänu päikesevalgusele.
Loomadel on katabolismireaktsioonid seotud keerukate elementide lagunemisega lihtsamateks. Need ained on nitraadid ja hapnik.
Katabolism loomadel jaguneb kolmeks etapiks:
- Keeruliste ainete jagamine lihtsamateks.
- Lihtsate molekulide jagamine veelgi lihtsamateks.
- Energia vabastamine.
Anabolism
Ainevahetust (bioloogia 8. klassi arvestab seda mõistet) iseloomustab ka anabolism – biosünteesi metaboolsete protsesside kogum koos energiatarbimisega. Komplekssed molekulid, mis on rakustruktuuride energeetiline alus, moodustuvad järjestikku kõige lihtsamatest lähteainetest.
Esiteks sünteesitakse aminohapped, nukleotiidid ja monosahhariidid. Seejärel muutuvad ül altoodud elemendid ATP energia toimel aktiivseteks vormideks. Ja viimases etapis ühendatakse kõik aktiivsed monomeerid keerukateks struktuurideks, nagu valgud, lipiidid ja polüsahhariidid.
Väärib märkimist, et mitte kõik elusorganismid ei sünteesi aktiivseid molekule. Bioloogias (ainevahetust kirjeldatakse üksikasjalikult käesolevas artiklis) eristatakse selliseid organisme nagu autotroofid, kemotroofid ja heterotroofid. Nad saavad energiat alternatiivsetest allikatest.
Päikesevalgusest saadav energia
Mis on ainevahetus bioloogias? Protsess, mille käigus kõik elusolendid eksisteerivadMaal ja eristab elusorganisme elutust ainest.
Päikesevalguse energia toidab mõningaid algloomi, taimi ja sinivetikat. Nendes esindajates toimub ainevahetus tänu fotosünteesile - hapniku neeldumise ja süsinikdioksiidi vabastamise protsessile.
Seedimine
Molekulid nagu tärklis, valgud ja tselluloos lagundatakse enne, kui rakud need ära kasutavad. Seedimine hõlmab spetsiaalseid ensüüme, mis lagundavad valgud aminohapeteks ja polüsahhariidid monosahhariidideks.
Loomad suudavad neid ensüüme eritada ainult spetsiaalsetest rakkudest. Kuid mikroorganismid eraldavad selliseid aineid ümbritsevasse ruumi. Kõik ained, mida toodavad rakuvälised ensüümid, sisenevad kehasse "aktiivse transpordi" abil.
Juhtimine ja reguleerimine
Mis on ainevahetus bioloogias, saate lugeda sellest artiklist. Iga organismi iseloomustab homöostaas – keha sisekeskkonna püsivus. Sellise seisundi olemasolu on iga organismi jaoks väga oluline. Kuna neid kõiki ümbritseb pidev alt muutuv keskkond, peavad rakkude sees optimaalsete tingimuste säilitamiseks kõik metaboolsed reaktsioonid olema õigesti ja täpselt reguleeritud. Hea ainevahetus võimaldab elusorganismidel pidev alt keskkonnaga ühendust võtta ja selle muutustele reageerida.
Ajalooline teave
Mis on ainevahetus bioloogias? Määratlus on artikli alguses. Mõiste "ainevahetus" esmakordseltkasutas Theodor Schwann 19. sajandi neljakümnendatel.
Teadlased on ainevahetust uurinud mitu sajandit ja kõik sai alguse katsetest uurida loomorganisme. Kuid terminit "ainevahetus" kasutas esmakordselt Ibn al-Nafisa, kes uskus, et kogu keha on pidev alt toitumis- ja lagunemisseisundis, mistõttu seda iseloomustavad pidevad muutused.
Bioloogiatund "Ainevahetus" paljastab selle kontseptsiooni kogu olemuse ja kirjeldab näiteid, mis aitavad teadmisi süvendada.
Esimese kontrollitud katse ainevahetuse uurimiseks tegi Santorio Santorio 1614. aastal. Ta kirjeldas oma seisundit enne ja pärast söömist, töötamist, vee joomist ja magamist. Ta oli esimene, kes märkas, et suurem osa tarbitud toidust läks "vaikse aurustumise" käigus kaduma.
Esialgsetes uuringutes metaboolseid reaktsioone ei leitud ja teadlased uskusid, et eluskudet kontrollib elav jõud.
Kahekümnendal sajandil võttis Eduard Buchner kasutusele ensüümide mõiste. Sellest ajast saadik algas ainevahetuse uurimine rakkude uurimisega. Sel perioodil sai biokeemiast teadus.
Mis on ainevahetus bioloogias? Definitsiooni saab anda järgmiselt – see on eriline biokeemiliste reaktsioonide kogum, mis toetab organismi olemasolu.
Mineraalid
Anorgaanilised ained mängivad ainevahetuses väga olulist rolli. Kõik orgaanilised ühendid koosnevad suurest kogusest fosforist, hapnikust, süsinikust ja lämmastikust.
Enamik anorgaanilisi ühendeid võimaldab teil kontrollida rakkude sees olevat rõhu taset. Samuti nende kontsentratsioonmõjutab positiivselt lihas- ja närvirakkude talitlust.
Üleminekumetallid (raud ja tsink) reguleerivad transportvalkude ja ensüümide aktiivsust. Kõik anorgaanilised mikroelemendid imenduvad transportvalkude kaudu ja ei jää kunagi vabasse olekusse.
