התהליך
חילוף החומרים מתרחש בסדר שלהלן:
- קליטת חומרים מהסביבה: החומרים הנקלטים מהסביבה משמשים לשתי מטרות: כחומרי בניין לתרכובות המרכיבות את היצור החי, ולשם הפקת אנרגיה.
- קטבוליזם (Catabolism): בתהליך זה מתפרקים החומרים שנקלטו מהסביבה ליחידותיהם הבסיסיות. תהליך הקטבוליזם בבעלי חיים, ובמיוחד שלביו הראשונים, מכונה עיכול.
- אנאבוליזם (Anabolism, או ביוסינתזה; בעברית: הַבְנָיָה): בתהליך זה מתרחשת סינתזה של תרכובות מורכבות, מהן בנוי הגוף או התא. אבני הבניין שהתקבלו בתהליך הקטבוליזם מתאחדות שוב ליצירת המולקולות הנדרשות לבניין הגוף או התא.
- הפרשת פסולת: לתרכובות רבות הנצרכות כחלק מהמזון אין שימוש בבניית הגוף. בנוסף, תרכובות רבות (קטנות בדרך-כלל, כגון אמוניה, מים ופחמן דו-חמצני) נוצרות כתוצרי-לוואי בתהליכי האנבוליזם השונים. את כל אלו נדרש היצור לפלוט, שכן הצטברותם של חומרים אלו בגוף משבשת תהליכים ביולוגיים שונים. בבעלי חיים מופרשת הפסולת על ידי השתן והצואה. גם פליטת הפחמן הדו-חמצני בתהליך הנשימה מוגדרת כהפרשת פסולת.
הגוף מפרק את המזון לאבני הבניין שלו, ולאחר מכן מאחד אותן שוב למולקולות מורכבות היות ש:
- המולקולות שנצרכות במזון אינן בהכרח זהות למולקולות הנדרשות לבניין הגוף. לדוגמה, רוב הסוכר שאנו צורכים במזון מגיע בצורת סוכרוז, (סוכר לבן). לגופנו אין שימוש ממשי לסוכרוז, ולכן הוא מפרק אותו לאבני הבניין שלו - גלוקוז ופרוקטוז - ולאחר מכן מאחד אותם לבניית סוכרים אחרים (גליקוגן, למשל), החיוניים לבניין הגוף. בני אדם צמחוניים: מקבלים את כל החלבונים שלהם מצמחים, מאחר שחלבוני הצמחים אינם זהים לחלבוני גוף האדם. הגוף מתמודד עם בעיה זו באמצעות תהליכי הפירוק והבנייה מחדש - הקטבוליזם והאנבוליזם.
- פירוק תרכובות אורגניות רבות מביא לשחרור אנרגיה. האנרגיה אצורה בקשרים הכימיים שבין אטומי המולקולות, וניתוק קשרים אלו מביא להפקת האנרגיה הדרושה לגוף על-מנת לקיים את כל תהליכי החיים.
[עריכה] עקרון הפעולה
את עקרון הפקת האנרגיה ביצורים החיים ניתן להשוות לעיקרון שלפיו פועל
תא אלקטרוכימי. בתא אלקטרוכימי נוצר
זרם חשמלי (צורה של אנרגיה) באמצעות הבדלים ב
אלקטרושליליות - נטיית חומרים שונים למסור ולקבל
אלקטרונים. בקוטב השלילי של התא (ה
אנודה) נמצא חומר הנוטה למסור אלקטרונים; בקוטב החיובי (ה
קתודה) - חומר הנוטה לקבל אלקטרונים. כשמחברים בין שני הקטבים חוט
מתכת, מתאפשרת זרימת אלקטרונים מהאנודה לקתודה. ניתן לומר שהזרם החשמלי שנוצר נושא אנרגיה שאותה ניתן לנצל - לשם הדלקת
נורה חשמלית, למשל.
ביצורים חיים לא נוצר זרם חשמלי, אך קיים מעבר של אלקטרונים בין תרכובות שונות, ומעבר זה גורם להפקת אנרגיה. כל יצור חי זקוק, אם כך, לתרכובות התורמות (מוסרות) אלקטרונים (בדומה לאנודה בתא האלקטרוכימי) ולתרכובות המקבלות אלקטרונים (בדומה לקתודה). קיים מגוון רב של תרכובות המשמשות את היצורים השונים. ב
אדם וב
בעלי החיים, למשל, ה
מזון מספק את התרכובות מוסרות האלקטרונים (ובראשן -
גלוקוז), ואילו ה
חמצן אותו אנו
נושמים הוא התרכובת שקולטת את האלקטרונים.
הסוללה מפיקה אנרגיה בצורת
חשמל. צורה אחרת של הפקת אנרגיה -
בעירה - מפיקה אנרגיה בצורת
חום ו
אור. צורת האנרגיה המופקת ביצורים חיים, לעומת זאת, היא
אנרגיה כימית. זרימת האלקטרונים ביצור החי מביאה להיווצרות של תרכובת הנקראת
ATP. תרכובת זו, בה משתמשים כל היצורים החיים, ללא יוצא מן הכלל, מכילה
קשרים עתירי אנרגיה. היצור שומר את ה-ATP למשך זמן מה; לאחר מכן, כשהוא נזקק לאנרגיה לשם ביצוע תהליכים שונים, מתפרק ה-ATP. שבירת הקשרים הכימיים שלו מביא לשחרור אנרגיה, שאותה מסוגל התא לנצל.
הצורך במולקולה עתירת אנרגיה חיוני בביולוגיה. צורות האנרגיה שהוזכרו לעיל - חשמל, אור וחום - הן צורות של אנרגיה מיידית, המופקת ומנוצלת כמעט באותו הרגע. התא החי אינו מסוגל לאגור חשמל או חום ולהשתמש בהם מאוחר יותר; לפיכך נוצרה במרוצת הדורות
מולקולת ה-ATP, אשר מכונה "מטבע האנרגיה של התא".
ביצורים
הטרוטרופים (ראו להלן) ניתן לומר שמתבצעת "בעירה איטית" (או "שריפה איטית"). בעירה מוגדרת כתהליך כימי שבו תרכובת מגיבה עם חומר
מחמצן, ובמהלכו משתחררת אנרגיה. בתאיהם של בעלי החיים, למשל, מגיבות אבני הבניין של המזון עם חמצן, והאנרגיה המשתחררת נאגרת ב-ATP (ואינה משתחררת בצורת
אש, כמובן; לכן הבעירה היא "איטית"). זהו המקור לביטויים כדוגמת "שריפת שומנים" ו"שריפת
קלוריות".
תהליך שריפת קלוריות בשינה.
נכתב במקור על ידי אושרי
הרשאות פרסום
ציטוט ההודעה
