اقرأ في هذا المقال
يمكن تعريف التمثيل الغذائي على أنه المحتوى الإجمالي للتفاعلات الكيميائية الحيوية في كائن حيوي يحافظ على التشغيل الصحي للخلايا، وعلاوة على ذلك، فإنه يوفر الطاقة اللازمة للعمليات البيولوجية مثل النمو والتكاثر والحفاظ على بنية الكائنات الحية، كما تساعد عمليات التمثيل الغذائي الكائن الحي على التفاعل مع البيئة المحيطة به، وتتحكم الطاقة المشتقة من عملية التمثيل الغذائي في الهضم ونقل الجزيئات من خلية إلى أخرى.
عمليات التمثيل الغذائي
هناك نوعان من عمليات التمثيل الغذائي؛ الابتنائية: وهي تخليق جزيئات معقدة من جزيئات أبسط في كائن حي (على سبيل المثال، بروتينات من الأحماض الأمينية)، كما تساعد هذه العملية في تخزين الطاقة لاستخدامها في المستقبل، وعملية التقويض، حيث تحدث عندما يتم تقسيم الجزيئات المعقدة إلى جزيئات أبسط، وإطلاق الطاقة لاستخدامها في العمليات البيولوجية، كما أن كلا المسارين مكملان لبعضهما البعض، وبالإضافة إلى ذلك، فإن المسار البرمائي إما أن يكون ابتنائيًا أو تقويضيًا، اعتمادًا على الحاجة إلى الطاقة أو توفر الخلية.
توجد مسارات استقلابية مختلفة في خلايا وأعضاء مختلفة في الكائنات الحية، فالمسار الأيضي عبارة عن سلسلة مترابطة من التفاعلات داخل الخلية، وفي المسار الأيضي، تكون المواد المتفاعلة والوسائط والمنتجات عبارة عن نواتج أيضية، حيث تحفز الإنزيمات هذه المستقلبات، وتنتج جزيئات مختلفة اعتمادًا على نشاطها المحدد، ويمكن أن يكون ناتج تفاعل إنزيمي واحد بمثابة ركيزة للتفاعلات الأنزيمية اللاحقة في الخلية.
التمثيل الغذائي وعلاقته بالكيمياء الحيوية
إن الجزيئات العضوية الرئيسية الموجودة في الكائن الحي، والأكثر أهمية في عملية التمثيل الغذائي، هي الكربوهيدرات والبروتينات والدهون، بالإضافة إلى ذلك تحتوي الخلايا على كميات كبيرة من الماء والأملاح والمعادن، حيث إن الأحماض النووية والمخلفات العضوية الأخرى هي مكونات أساسية للخلايا، إذ تتكون الجزيئات العضوية من عناصر الكربون والهيدروجين والأكسجين والفوسفور والكبريت.
النظام الغذائي هو عامل حاسم لعملية التمثيل الغذائي؛ لأنه يوفر المواد الكيميائية اللازمة للحفاظ على وظائف صحية في الخلايا، وبصرف النظر عن العناصر الغذائية الأساسية مثل الكربوهيدرات والبروتينات، تتطلب التفاعلات الأيضية الماء والأكسجين والمعادن والمركبات غير العضوية الأخرى، ويتم تصنيع الأحماض الأمينية، التي تتكون منها البروتينات، بشكل أساسي من قبل الجسم، ومع ذلك لا يمكن للثدييات إنتاج اللايسين والفينيل ألانين والفالين والحامض الهيستيدين، لذلك يجب اشتقاقها من مصادر الغذاء.
كما أن الفيتامينات ضرورية لتصنيع الإنزيمات، وبالتالي فهي التشغيل الأمثل لمسارات التمثيل الغذائي التي تنظمها، حيث تُعرف الفيتامينات مثل النياسين والثيمين باسم فيتامينات الإنزيم، ويمكن أن يؤدي نقصها إلى مشاكل صحية خطيرة.
الهضم وعلاقته بالكيمياء الحيوية
الهضم هو تكسير الجزيئات العضوية المعقدة من الطعام إلى المستقلبات بسيطة، حيث يتم تقسيم البروتينات إلى أحماض أمينية، والكربوهيدرات إلى جلوكوز وسكر الفواكه، كما تستخدم جميع الكائنات الحية وبشكل عام نفس الجزيئات العضوية الصغيرة، لكن الجزيئات الكبيرة والمعقدة تختلف بين الأنواع، لذلك لكي يستخدم الحيوان بروتينًا نباتيًا أو كربوهيدرات، يجب أولاً تكسيره في الجهاز الهضمي.
