Նյութափոխանակություն
From Wikipedia, the free encyclopedia
Նյութափոխանակություն կամ մետաբոլիզմ (հուն․՝ μεταβολή metabolē նշանակում է փոփոխություն), օրգանիզմների կենսապահովման քիմիական ռեակցիաների ամբողջություն։ Մետաբոլիզմի 3 հիմնական ուղղություններն են՝ սննդանյութերի փոխակերպումն էներգիայի՝ բջջային գործընթացների իրականացման համար, սննդանյութերի փոխարկումը սպիտակուցների, լիպիդների, նուկլեինաթթուների և որոշ ածխաջրերի կառուցվածքային միավորների և ազոտային արգասիքների հեռացումը։ Ֆերմենտներով կատալիզվող այս ռեակցիաներն օրգանիզմներին թույլ են տալիս աճել և բազմանալ, պահպանել իրենց կառուցվածքը և պատասխանել իրենց շրջակա միջավայրի ազդակներին։
Մետաբոլիզմ բառը կարող է վերաբերվել նաև կենդանի օրգանիզմներում տեղի ունեցող բոլոր քիմիական ռեակցիաներին, այդ թվում՝ մարսողությանը և դեպի բջիջներ, ինչպես նաև տարբեր բջիջների միջև նյութերի փոխադրմանը, որոնց դեպքում բջջում տեղի ունեցող ռեակցիաների ամբողջությունն անվանում են միջանկյալ կամ միջնորդավորված մետաբոլիզմ։
Նյութափոխանակությունը սովորաբար բաժանում են 2 կատեգորիայի. կատաբոլիզմ՝ օրգանական միացությունների ճեղքումն է, օրինակ՝ բջջային շնչառության ընթացքում գլյուկոզի ճեղքումը մինչև ԱԵՖ-ի անջատում և պիրուվատ (պիրոխաղողաթթու), և անաբոլիզմ՝ բջջի կառուցվածքային բաղադրիչների սինթեզն է, որոնցից են սպիտակուցներն ու նուկլեինաթթուները։ Սովորաբար ճեղքման արդյունքում էներգիան արտադրվում է, սինթեզի ժամանակ՝ օգտագործվում։
Նյութափոխանակության քիմիական ռեակցիաները խմբավորված են նյութափոխանակային ուղիներում, որոնցում հաջորդաբար գործող ֆերմենտների շնորհիվ մեկ քիմիական միացությունը մի քանի փուլերով փոխակերպվում է մեկ այլ քիմիական միացության։ Ֆերմենտները կարևոր նշանակություն ունեն նյութափոխանակության գործընթացում, քանի որ նրանք թույլ են տալիս օրգանիզմներին իրականացնել էներգիա պահանջող ցանկացած ռեակցիա, որն ինքնուրույն տեղի ունենալ չի կարող, դրանք զուգակցում են էներգիայի անջատմամբ ուղեկցվող սպոնտան (ինքնակամ) ռեակցիաների հետ։ Ֆերմենտները գործում են որպես կատալիզատորներ, որոնց շնորհիվ ռեակցիաներն ավելի արագ են կատարվում։ Բացի այդ ֆերմենտները հնարավորություն են տալիս կարգավորել մետաբոլիկ ուղիներն ու ռեակցիաների արագությունը ի պատասխան բջջի շրջակա միջավայրի փոփոխություններին կամ այլ բջիջներից եկող ազդակներին։
Որոշակի օրգանիզմի նյութափոխանակային համակարգով որոշվում է, թե որ միացություներն են տվյալ օրգանիզմի համար սննդանյութեր և որոնք թունավոր նյութեր։ Օրինակ՝ որոշ պրոկարիոտներ ծծմբաջրածինն օգտագործում են որպես սննդանյութ, մինչդեռ կենդանիների համար այս գազը թունավոր է[1]։ Նյութափոխանակության արագությունը կամ ինտենսիվությունն ազդում է օրգանիզմի կողմից պահանջվող սննդանյութերի քանակի, ինչպես նաև նրա կողմից այդ սննդանյութերի ստացման ունակության վրա։
Նյութափոխանակության զարմանալի առանձնահատկությունը նույնիսկ իրարից նշանակալիորեն տարբերվող տեսակների միջև մետաբոլիկ ուղիների և նրանց բաղադրամասերի նմանությունն է[2]։ Օրինակ՝ կարբոնաթթուների հավաքածուն, որոնք առավել հայտնի են որպես լիմոնաթթվային ցիկլի միջանկյալ միացություններ, առկա են բոլոր օրգանիզմներում, հայտնաբերվել են այնպիսի տարատեսակ օրգանիզմներում, ինչպիսիք են միաբջիջ Escherichia coli բակտերիան և հսկայական բազմաբջիջ օրգանիզմները, ինչպիսիք են փղերը[3]։ Մետաբոլիկ ուղիների այս զարմանալի նմանությունները հավանաբար կապված են էվոլյուցիայի վաղ փուլերում ի հայտ գալու և և արդյունավետության շնորհիվ պահպանվելու հետ[4][5]։