معلومة

8.2: مقدمة - علم الأحياء


احمِ نفسك ، احمِ الآخرين ، احمِ ثقافاتك.

هذا هو شعار تقنية العقيم. الميكروبات موجودة في كل مكان ويجب على المرء أن يعمل بشكل هادف لاستبعادها. الهدف من تقنية التعقيم هو منع انتشار التلوث. في غرفة الصف في المختبر ، لا نريد نشر التلوث لأنفسنا أو لزملائنا في المختبر أو نقله إلى المنزل. هذا يعني أننا نعمل على عدم انسكاب المزارع ، وإنشاء الهباء الجوي ، ووضع الحلقات على الطاولة قبل تعقيمها ، وترك معاطف المختبر في المختبر ، وما إلى ذلك. بالإضافة إلى ذلك ، نريد الحفاظ عليه ثقافات نقية. الثقافة النقية هي نوع / نوع واحد من البكتيريا التي يتم استزراعها (نمت) في وسط (طبق ، مائل ، أو مرق). للحفاظ على الثقافات النقية ، نستخدم مجموعة متنوعة من تقنيات التعقيم. على سبيل المثال ، يقوم المرء بتعقيم أجهزته قبل وبعد لمس نمو البكتيريا عند نقله ، والحفاظ على الثقافات محمية من التلوث البيئي ، إلخ.

فيما يلي قائمة قصيرة بالأشياء التي يجب وضعها في الاعتبار عند العمل مع الثقافات (على الرغم من أنه ليس من المفترض أن تكون الأشياء الوحيدة التي يجب مراعاتها ، فإن مدرسك سيناقش ويوضح العديد من الأشياء الأخرى ، والعديد منها موضح في سلامة المختبر والخطر البيولوجي للمختبر لذا قم بمراجعة تلك).

  • إبقاء مساحة العمل خالية من العناصر الشخصية ؛ استخدم الأقلام ، وأقلام الرصاص ، وما إلى ذلك ، المقدمة لك
  • اجتمع مع مجموعتك للتنظيم قبل جمع المواد والبدء
  • استخدم دائمًا رف أنبوب الاختبار عند نقل أنابيب الاختبار
  • لا تلتقط أو تتعامل مع أنبوب الاختبار من الغطاء أبدًا ، فهي فضفاضة وقد يسقط أنبوب الاختبار ويتكسر ويسبب الانسكاب
  • منع الهباء الجوي: لا تخلط بقوة أو ثقافات دوامة ، ولا تضع حلقات ساخنة في مرق أو أجار ، ولا تستخدم المحرقة لتجفيف الشرائح الملطخة (سوف تتعلم التجفيف بالهواء وتثبيتها بالحرارة لاحقًا)
  • لا تقم أبدًا بضبط أنابيب الاختبار أو أغطية لوحة بتري. عند نقل الثقافات ، ستتمسك بالجفون ولا تضعها أبدًا
  • تلقيح أنابيب الاختبار كما هو موضح ، لا تحاول ابتكار طريقة جديدة
  • احتفظ بطبق بتري مغطى بغطاء مرتفع قليلاً عند نقل البكتيريا داخل وخارج اللوحة.
  • تعقيم الحلقات والإبر في المحرقة قبل وبعد ملامسة الثقافات البكتيرية بها.
  • اغسل يديك ، اغسل يديك ، اغسل يديك!

كما هو مذكور أعلاه ، فإن إنشاء ثقافات نقية والحفاظ عليها هو مهارة مهمة يجب اكتسابها ، وإلى جانب أهميتها العامة ، سيكون أمرًا بالغ الأهمية خلال المجهول ، وفي مرحلة ما سيتم تقييمك بناءً على قدرتك على القيام بذلك. طريقة لوحة الخطوط هي طريقة لفصل البكتيريا في ثقافة مختلطة من أجل عزل الأنواع الفردية / أنواع البكتيريا وتربيتها في مزرعة نقية. العينات الطبيعية (التربة ، الماء ، الجلد) ، عينات المريض ، الأسطح ، إلخ ، ستكون مزيجًا من البكتيريا عند زراعتها على طبق أو في مرق. من أجل دراسة أو تحديد (ID) بكتيريا واحدة ، يجب فصلها عن المزيج.

تستخدم ألواح الخطوط أيضًا عند الحفاظ على الثقافات النقية. لا يمكن للمرء أن يعرف ما إذا كانت ثقافة المرق نقية أم ملوثة. ولكن إذا وضع أحدهم المرق على طبق ، فسيكون قادرًا على ذلك. تأخذ لوحة الخط حلقة واحدة من البكتيريا من مرق ، أو جزء من مستعمرة من صفيحة ، وتنشر بشكل منهجي هذه الكمية من البكتيريا حول الصفيحة بأكملها. بعد تحضين الصفيحة ، سيكون للجزء الأول من الخط هناك الكثير من النمو البكتيري ولن يكون هناك مستعمرات منفصلة. مع انتشار البكتيريا حول الصفيحة ، سيتم فصل الخلايا البكتيرية جيدًا عن بعضها البعض وتنمو في مستعمرات مفردة أثناء الحضانة. يمكن بعد ذلك زراعة المستعمرات الفردية بشكل منفصل لإنشاء ثقافات نقية.

تنمو مستعمرة واحدة من وحدة بكتيرية / بكتيرية واحدة.

لوحة خط رباعي للعزل:

بعد أن يتم تحضين الصفيحة ، سيكون للجزء الأول من الخط الكثير من النمو البكتيري ولن يكون هناك مستعمرات منفصلة. يمكن بعد ذلك زراعة المستعمرات الفردية بشكل منفصل لإنشاء ثقافات نقية.


08 التمثيل الغذائي AHL

تقدم هذه الصفحات تفاصيل الخطوط العريضة لمحتوى الموضوع جنبًا إلى جنب مع الأسئلة الأساسية ومهارات الطلاب والتطبيقات.

8.1 التمثيل الغذائي

  • تشكل سلسلة أو دورة من التفاعلات المحفزة بالإنزيم مسارًا استقلابيًا.
  • تحفز الإنزيمات التفاعلات الكيميائية عن طريق خفض طاقة التنشيط.
  • مثبطات تنافسية على سبيل المثال في الطب - يستخدم الإيثانول والفومبيزول كمثبطات تنافسية للتسمم بمضاد التجمد.
  • مثبطات غير تنافسية. على سبيل المثال أدوية لعلاج الملاريا.
  • يمكن أن يتحكم تثبيط المنتج النهائي في مسارات التمثيل الغذائي - على سبيل المثال في المسار الذي يحول ثريونين إلى إيزولوسين.
  • استخدام قواعد البيانات لتحديد الأدوية الجديدة المحتملة لمكافحة الملاريا. في لعب دور غرفة الطوارئ: سيكون الطلاب قد شاهدوا هذا
  • في تجربة تثبيط الإنزيم ، سيحسب الطلاب ويرسموا معدلات التفاعل من النتائج التجريبية الأولية.
  • سوف يميزون أيضًا أنواعًا مختلفة من التثبيط من الرسوم البيانية عند تركيز الركيزة المحدد.

8.2 التنفس

مقدمة لردود الفعل في التنفس

  • يشمل التنفس الخلوي:
  • أكسدة واختزال ناقلات الإلكترون.
  • فسفرة الجزيئات مما يجعلها أقل استقرارًا.
  • نزع الكربوكسيل يزيل ذرة الكربون من الجزيء

تحلل السكر ودورة كريبس

  • تحلل الجلوكوز هو تحويل الجلوكوز إلى بيروفات في السيتوبلازم مما يعطي ربحًا صافياً صغيرًا من ATP (بدون استخدام الأكسجين).
  • يحول تنفس الخلايا الهوائية البيروفات عن طريق نزع الكربوكسيل والأكسدة إلى مركب أسيتيل.
  • في تفاعل الارتباط ، يتم إرفاق الأسيتيل بالإنزيم المساعد أ لتشكيل أنزيم أسيتيل أ.
  • في دورة كريبس ،
    • تقترن أكسدة مجموعات الأسيتيل بتقليل ناقلات الهيدروجين ، وتحرير ثاني أكسيد الكربون.
    • يحمل NAD و FAD المخفَّضان (NADH + H + و FADH +) الطاقة الصادرة عن تفاعلات الأكسدة إلى أعراف الميتوكوندريا.

    سلسلة نقل الإلكترون وهيكل الميتوكوندريون.

    • تقترن سلسلة نقل الإلكترون في غشاء cristae بضخ البروتون.
    • الأكسجين هو متقبل الإلكترون النهائي.
    • تنتشر البروتونات في التناضح الكيميائي عبر سينسيز ATP لتوليد ATP.
    • يرتبط الأكسجين بالبروتونات الحرة للحفاظ على تدرج الهيدروجين مما يؤدي إلى تكوين الماء.
    • تتكيف بنية الميتوكوندريا مع وظيفتها. علق رسم تخطيطي للميتوكوندريا لإظهار هذه التكيفات
    • تم دراسة الميتوكوندريا النشطة باستخدام التصوير المقطعي الإلكتروني - الصور.
    • سيتمكن الطلاب من تحديد مكان حدوث تفاعلات نزع الكربوكسيل والأكسدة في مخططات مسارات التنفس الهوائي.
    • إرشاد:
    • أسماء المركبات الوسيطة في التحلل الجلدي ودورة كريبس غير مطلوبة.

    8.3 التمثيل الضوئي

    • يحدث في أغشية الثايلاكويد وفي الفراغ الموجود بداخلها.
    • انخفاض NADP (NADPH2) و ATP في التفاعلات المعتمدة على الضوء.
    • يولد الضوء الذي تمتصه الأنظمة الضوئية إلكترونات مثارة.
    • يولد التحلل الضوئي للماء إلكترونات لاستخدامها في التفاعلات المعتمدة على الضوء.
    • تنتقل الإلكترونات المثارة بين الناقلات في أغشية الثايلاكويد.
    • تُستخدم الإلكترونات المُثارة من نظام Photosystem II لتوليد تدرج بروتوني.
    • سينزاس ATP في الثايلاكويدات يولد ATP باستخدام التدرج البروتوني.
    • يتم استخدام الإلكترونات المثارة من نظام الصور الأول لتقليل NADP إلى NADPH2.
    • تجري في السدى.
    • إنزيم RuBP carboxylase يحفز الكربوكسيل لثنائي فوسفات الريبولوز (RuBP).
    • يتم تقليل الجلسرات 3-فوسفات إلى ثلاثي فوسفات باستخدام & quot ؛ NADP & quot (NADPH2) و ATP.
    • يستخدم ثلاثي الفوسفات لتجديد RuBP وإنتاج الكربوهيدرات.
    • يتم تجديد ريبولوز ثنائي الفوسفات (RuBP) باستخدام ATP.
    • للتعرف على تفاصيل تجربة Calvin & rsquos لتوضيح الكربوكسيل في RuBP.
    • لتكون قادرًا على شرح مخطط يوضح تكيفات البلاستيدات الخضراء مع وظيفتها.

    التمثيل الغذائي 8.1 HL

    يغطي هذا الموضوع الطريقة التي تشكل بها مسارات الإنزيم عملية التمثيل الغذائي للخلية وأمثلة محددة لهذه المسارات. مطلوب عمل الإنزيمات وركائزها ، مثبطات تنافسية وغير تنافسية وكذلك حساب معدل التفاعل.

    تنفس الخلية 8.2 HL

    يبحث هذا الموضوع في تفاصيل تحلل السكر وتفاعل الارتباط ودورة كريبس. يرتبط هيكل الميتوكوندريا بوظيفته وقد تم تحديد العملية المذهلة للتناضح الكيميائي مما يؤدي إلى إنتاج الماء و ATP.

    التركيب الضوئي 8.3 HL

    يغطي هذا الموضوع التفاصيل الصعبة للتفاعل الضوئي المعتمد على الضوء والتفاعل الضوئي المستقل لعملية التمثيل الضوئي. وهذا يشمل التحلل الضوئي والفسفرة المؤكسدة بالإضافة إلى التناضح الكيميائي حيث يولد إنزيم ATPsynthase ATP.


    مقدمة

    تتطلب عمليات التمثيل الغذائي في جميع الكائنات الحية - من البكتيريا إلى الإنسان - طاقة. للحصول على هذه الطاقة ، تصل العديد من الكائنات الحية إلى الطاقة المخزنة عن طريق الأكل ، أي عن طريق تناول الكائنات الحية الأخرى. ولكن من أين تأتي الطاقة المخزنة في الغذاء؟ يمكن إرجاع كل هذه الطاقة إلى عملية التمثيل الضوئي.

    بصفتنا مشاركًا في Amazon ، فإننا نكسب من عمليات الشراء المؤهلة.

    هل تريد الاستشهاد بهذا الكتاب أو مشاركته أو تعديله؟ هذا الكتاب هو Creative Commons Attribution License 4.0 ويجب أن تنسب OpenStax.

      إذا كنت تعيد توزيع هذا الكتاب كله أو جزء منه بتنسيق طباعة ، فيجب عليك تضمين الإسناد التالي في كل صفحة مادية:

    • استخدم المعلومات أدناه لتوليد اقتباس. نوصي باستخدام أداة اقتباس مثل هذه.
      • المؤلفون: ماري آن كلارك ، ماثيو دوغلاس ، جونغ تشوي
      • الناشر / الموقع الإلكتروني: OpenStax
      • عنوان الكتاب: Biology 2e
      • تاريخ النشر: 28 مارس 2018
      • المكان: هيوستن ، تكساس
      • عنوان URL للكتاب: https://openstax.org/books/biology-2e/pages/1-introduction
      • عنوان URL للقسم: https://openstax.org/books/biology-2e/pages/8-introduction

      © 7 يناير 2021 OpenStax. محتوى الكتاب المدرسي الذي تنتجه OpenStax مرخص بموجب ترخيص Creative Commons Attribution License 4.0. لا يخضع اسم OpenStax وشعار OpenStax وأغلفة كتب OpenStax واسم OpenStax CNX وشعار OpenStax CNX لترخيص المشاع الإبداعي ولا يجوز إعادة إنتاجه دون الحصول على موافقة كتابية مسبقة وصريحة من جامعة رايس.


      8.0 مقدمة

      العصفور ذو الحنجرة البيضاء (Zonotrichia albicollis) طائر صغير يسهل إغفاله. إنها تغني أغنية بسيطة وليست براقة للغاية ، وتتمثل سماتها المميزة الرئيسية في الخطوط البيضاء والسوداء أو الخطوط الداكنة والأسود على رأسها. ومع ذلك ، فإن العلماء الذين راقبوا سلوك هذا الطائر ولاحظوا كروموسوماته قد تعلموا معلومات رائعة عن هذا الطائر الصغير تعطينا نظرة ثاقبة عن الجنس والجنس وتطور الكروموسومات الجنسية.

      الشكل 8.1 العصفور ذو الحلق الأبيض: العصفور ذو المخطط الأبيض.

      الشكل 8.2 العصفور ذو الحنجرة الأبيض: العصفور ذو اللون البني المقلم.

      هذا الطائر له لونين "مورف" (أو تنويعات) من كل جنس. هناك ذكور وإناث مخططة باللون الأبيض وذكور وإناث مخططون باللون الأبيض. هناك اختلافات سلوكية متسقة بين الأشكال المخططة البيضاء والتان. يغني الذكور والإناث ذوو الخطوط البيضاء أغنية أكثر إيقاعًا (أي أجمل) ، وهم منحلون (يتزاوجون مع العديد من الشركاء) ، ولا يهتمون كثيرًا بأعشاشهم. الذكور والإناث المخططة باللون البني هم مغنيات غير ملحوظة ، فهم أحادي الزواج (يتزاوجون فقط مع شريكهم) ، ويدافعون بشدة عن أعشاشهم. لإضافة طبقة من التعقيد ، تتزاوج الأشكال اللونية ذات الخطوط البيضاء لكلا الجنسين بشكل حصري تقريبًا مع الأشكال اللونية المخططة من الجنس الآخر. هل هذه الطيور لها 4 أجناس في نوع واحد؟ أم جنسان ، لكن 4 أجناس؟

      الشكل 8.3 الخيشوم في حوض السمك.

      سمكة الشمس الزرقاء الخيشوم (Lepomis macchirus) لديها نوعان من الذكور ومجموعة متنوعة من الإناث. ذكر واحد ، وهو مجموعة متنوعة من الوالدين ، يبني العش ويهتم بالنسل ، وعادة ما يكون أبًا لمعظم النسل في العش. يقوم النوع الآخر من الذكور بتلقيح بعض البيض في العش من خلال إحدى استراتيجيتين بديلتين للتزاوج: يمكنه إما التسلل إلى العش ، والتخصيب والاندفاع بعيدًا (أسلوب "الأحذية الرياضية") ، أو قد يقيم بالقرب من العش ، ولكنه يشبه أنثى (ذكور القمر الصناعي). يقوم هؤلاء الذكور أيضًا بتخصيب بعض - عادة أقلية - من البيض في العش. أشار بعض العلماء إلى هذين النوعين من الذكور - أنواع التزاوج الأبوي والتزاوج البديل - كنوعين.

      من هذه الأمثلة يتضح أن بعض التعريفات البيولوجية للجنس والجنس مرتبة. هذه التعريفات صعبة بشكل خاص لأن المصطلحات الجنس و جنس تذكير أو تأنيث غالبًا ما تستخدم بالتبادل ... من قبل علماء الأحياء وغير البيولوجيين على حد سواء.

      ببساطة ، الجنس هو التمييز بين الذكر والأنثى الذي له علاقة ببيولوجيا وعلم التشريح. غالبًا ما يكون الجنس (ولكن ليس دائمًا) ثنائيًا (بمعنى أن هناك شكلين). غالبًا ما يتأثر الدور الذي يلعبه الأفراد في المجتمع (الجنس) بالجنس ، ولكن ليس بطريقة بسيطة ، وهذا الدور ليس ثنائيًا. في هذا الفصل سوف نستكشف بيولوجيا الجنس والجنس في البشر والكائنات الحية الأخرى.

      عرض أحد الفنانين للاختلافات بين الجنس والجنس هنا:

      الشكل 8.4 شخص خبز النوع.

      حذر: يرجى ملاحظة أن فهم العلماء للجنس في مهده. ستبدو العديد من الأشياء التي سنقولها في هذا الفصل سخيفة خلال عشر سنوات. هدفنا هو إنشاء مفردات مشتركة حول الجنس والجنس ، وإعطائك لمحة سريعة عن هذه المجموعة المعرفية سريعة النمو.

      1. مصدر الصورة: Cephas https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Zonotrichia_albicollis_CT1.jpg & crarr
      2. الصورة: ميليسا ماكماسترز من ممفيس ، تينيسي ، الولايات المتحدة https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/27/White-throated_sparrow_٪2825940489905٪29.jpg & crarr
      3. الصورة: Ltshears ، https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/73/BlueGill_002.jpg & crarr
      4. الإصدار 3.2 من itspronounceMETROsexual.com. & كرار

      الفصل 8 & # 8211 مقدمة في مخطط محاضرة الأيض

      · مجموع التفاعلات الكيميائية للكائن يسمى التمثيل الغذائي.

      · التمثيل الغذائي هو خاصية ناشئة للحياة تنشأ من التفاعلات بين الجزيئات داخل البيئة المنظمة للخلية.

      · تبدأ مسارات التمثيل الغذائي بجزيء معين ، ثم يتم تغييره في سلسلة من الخطوات المحددة لتشكيل منتج معين.

      · إنزيم معين يحفز كل خطوة من المسار.

      · تطلق المسارات التقويضية الطاقة عن طريق تكسير الجزيئات المعقدة إلى مركبات أبسط.

      ° المسار الرئيسي للتقويض هو التنفس الخلوي ، حيث يتم تكسير جلوكوز السكر في وجود الأكسجين إلى ثاني أكسيد الكربون والماء.

      · مسارات الابتنائية تستهلك الطاقة لبناء جزيئات معقدة من مركبات أبسط. وتسمى أيضًا مسارات التخليق الحيوي.

      ° يعتبر تخليق البروتين من الأحماض الأمينية مثالاً على الابتنائية.

      · يمكن تخزين الطاقة المنبعثة من المسارات التقويضية ثم استخدامها لقيادة المسارات الابتنائية.

      · الطاقة أساسية لجميع عمليات التمثيل الغذائي ، وبالتالي فإن فهم الطاقة هو المفتاح لفهم كيفية عمل الخلية الحية.

      ° الطاقة الحيوية هي دراسة كيفية إدارة الكائنات الحية لموارد طاقتها.

      2. الكائنات الحية تحول الطاقة.

      · طاقة هي القدرة على القيام بالعمل.

      ° توجد الطاقة بأشكال مختلفة ، وتحول الخلايا الطاقة من نوع إلى آخر.

      · الطاقة الحركية هي الطاقة المرتبطة بالحركة النسبية للأشياء.

      ° يمكن للكائنات المتحركة أداء العمل عن طريق نقل الحركة إلى مادة أخرى.

      ° يمكن التقاط فوتونات الضوء وتسخير طاقتها لتشغيل التمثيل الضوئي في النباتات الخضراء.

      ° يسخن أو طاقة حرارية هي طاقة حركية مرتبطة بالحركة العشوائية للذرات أو الجزيئات.

      · الطاقة الكامنة هي الطاقة التي تمتلكها المادة بسبب موقعها أو هيكلها.

      ° الطاقة الكيميائية هو شكل من أشكال الطاقة الكامنة المخزنة في الجزيئات بسبب ترتيب ذراتها.

      · يمكن تحويل الطاقة من شكل إلى آخر.

      ° على سبيل المثال ، عندما يصعد صبي إلى منصة غوص ، فإنه يطلق الطاقة الكيميائية المخزنة في خلاياه من الطعام الذي تناوله على الغداء.

      ° يتم تحويل الطاقة الحركية لحركة عضلاته إلى طاقة كامنة أثناء صعوده إلى أعلى.

      ° أثناء الغوص ، يتم تحويل الطاقة الكامنة مرة أخرى إلى طاقة حركية.

      ° تنتقل الطاقة الحركية إلى الماء عند دخوله إليه.

      ° يتم تحويل بعض الطاقة إلى حرارة بسبب الاحتكاك.

      3. تخضع تحولات الطاقة في الحياة لقانونين للديناميكا الحرارية.

      · الديناميكا الحرارية هي دراسة تحولات الطاقة.

      · في هذا المجال ، يشير مصطلح "النظام" إلى الموضوع قيد الدراسة وتشمل المناطق المحيطة كل شيء خارج النظام.

      · يتم عزل النظام المغلق ، الذي يقارب السائل في الترمس ، عن محيطه.

      · في نظام مفتوح ، يمكن نقل الطاقة والمواد بين النظام ومحيطه.

      · الكائنات الحية أنظمة مفتوحة.

      ° تمتص الطاقة - طاقة ضوئية أو كيميائية على شكل جزيئات عضوية - وتطلق الحرارة ومنتجات النفايات الأيضية مثل اليوريا أو ثاني أكسيد الكربون إلى محيطها.

      · ال القانون الأول للديناميكا الحرارية تنص على أنه يمكن نقل الطاقة وتحويلها ، لكن لا يمكن إنشاؤها أو تدميرها.

      ° يُعرف القانون الأول أيضًا باسم مبدأ الحفاظ على الطاقة.

      ° لا تنتج النباتات طاقة فهي تحول الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية.

      · خلال كل عملية نقل أو تحويل للطاقة ، يتم تحويل بعض الطاقة إلى حرارة ، وهي الطاقة المرتبطة بالحركة العشوائية للذرات والجزيئات.

      · يمكن للنظام استخدام الحرارة لأداء العمل فقط عندما يكون هناك اختلاف في درجة الحرارة ينتج عنه تدفق الحرارة من مكان أكثر دفئًا إلى مكان أكثر برودة.

      ° إذا كانت درجة الحرارة موحدة ، كما هو الحال في الخلية الحية ، فلا يمكن استخدام الحرارة إلا لتدفئة الكائن الحي.

      · عمليات نقل الطاقة وتحولاتها تجعل الكون أكثر اضطرابًا بسبب فقدان الطاقة القابلة للاستخدام.

      · غير قادر علي هي كمية تستخدم كمقياس للاضطراب أو العشوائية.

      ° كلما كانت مجموعة المادة أكثر عشوائية ، زادت إنتروبياها.

      · ال القانون الثاني للديناميكا الحرارية تنص على أن كل نقل للطاقة أو تحول يزيد من إنتروبيا الكون.

      ° بينما يمكن أن يزداد النظام محليًا ، هناك اتجاه لا يمكن إيقافه نحو التوزيع العشوائي للكون.

      ° يأخذ الكثير من الانتروبيا المتزايدة في الكون شكل زيادة الحرارة ، وهي طاقة الحركة الجزيئية العشوائية.

      · في معظم تحولات الطاقة ، يتم تحويل أشكال الطاقة المرتبة جزئياً على الأقل إلى حرارة.

      ° تقوم السيارات بتحويل 25٪ فقط من الطاقة الموجودة في البنزين إلى حركة ، بينما يُفقد الباقي كحرارة.

      ° تقوم الخلايا الحية بتحويل أشكال منظمة من الطاقة إلى حرارة لا مفر منها.

      · لكي تحدث العملية من تلقاء نفسها ، دون مساعدة خارجية في شكل مدخلات الطاقة ، يجب أن تزيد من إنتروبيا الكون.

      · تصف كلمة عفوية عملية يمكن أن تحدث بدون مدخل للطاقة.

      ° لا يجب أن تحدث العمليات العفوية بسرعة.

      ° تكون بعض العمليات التلقائية فورية ، مثل حدوث انفجار. بعضها بطيء جدًا ، مثل صدأ سيارة قديمة.

      · هناك طريقة أخرى لتوضيح القانون الثاني للديناميكا الحرارية وهي أن تحدث العملية بشكل عفوي ، يجب أن تزيد من إنتروبيا الكون.

      · تنشئ الأنظمة الحية هياكل مرتبة من مواد بدائية أقل طلبًا.

      ° على سبيل المثال ، يتم ترتيب الأحماض الأمينية في سلاسل متعددة الببتيد.

      ° هيكل الجسم متعدد الخلايا منظم ومعقد.

      · ومع ذلك ، فإن الكائن الحي يأخذ أيضًا أشكالًا منظمة من المادة والطاقة من محيطه ويستبدلها بأشكال أقل ترتيبًا.

      ° على سبيل المثال ، يستهلك الحيوان الجزيئات العضوية كغذاء ويقوضها إلى ثاني أكسيد الكربون منخفض الطاقة والماء.

      · على مر الزمن التطوري ، تطورت الكائنات الحية المعقدة من الكائنات الأبسط.

      ° هذه الزيادة في التنظيم لا تنتهك القانون الثاني للديناميكا الحرارية.

      ° قد تتناقص إنتروبيا نظام معين ، مثل الكائن الحي ، طالما أن الانتروبيا الكلية للكون - النظام بالإضافة إلى محيطه - تزداد.

      ° الكائنات الحية عبارة عن جزر ذات إنتروبيا منخفضة في كون عشوائي بشكل متزايد.

      ° يتوافق تطور النظام البيولوجي تمامًا مع قوانين الديناميكا الحرارية.

      4. يخبرنا تغيير الطاقة الحرة للتفاعل ما إذا كان تلقائيًا.

      · كيف يمكننا تحديد التفاعلات التي تحدث بشكل تلقائي وأي التفاعلات تتطلب مدخلًا من الطاقة؟

      · يوفر مفهوم الطاقة الحرة وظيفة مفيدة لقياس عفوية النظام.

      · طاقة حرة هو جزء من طاقة النظام القادر على أداء العمل عندما تكون درجة الحرارة والضغط منتظمين في جميع أنحاء النظام ، كما هو الحال في الخلية الحية.

      · ترتبط الطاقة الحرة (G) في نظام ما بإجمالي المحتوى الحراري (في الأنظمة البيولوجية ، ما يعادل الطاقة) (H) والإنتروبيا (S) من خلال هذه العلاقة:

      ° G = H - TS ، حيث T هي درجة الحرارة بوحدات كلفن.

      ° تؤدي الزيادات في درجة الحرارة إلى تضخيم مصطلح الانتروبيا.

      ° ليست كل الطاقة في النظام متاحة للعمل لأنه يجب طرح مكون الانتروبيا من مكون المحتوى الحراري.

      ° ما تبقى هو الطاقة المجانية المتوفرة للعمل.

      · يمكن اعتبار الطاقة الحرة مقياسًا لاستقرار النظام.

      ° الأنظمة عالية الطاقة الحرة - الينابيع المضغوطة ، والشحنات المنفصلة ، والبوليمرات العضوية - غير مستقرة وتميل إلى التحرك نحو حالة أكثر استقرارًا ، مع طاقة أقل حرية.

      ° الأنظمة التي تميل إلى التغيير تلقائيًا هي تلك التي تحتوي على محتوى عالٍ أو إنتروبيا منخفضة أو كليهما.

      · في أي عملية تلقائية ، تقل الطاقة الحرة للنظام.

      · يمكننا تمثيل هذا التغيير في الطاقة الحرة من بداية العملية حتى نهايتها من خلال:

      ° DG = الحالة Gfinal - حالة Gstarting

      · لكي تكون العملية عفوية ، يجب على النظام إما التخلي عن المحتوى الحراري (انخفاض في H) ، أو التخلي عن النظام (زيادة في S) ، أو كليهما.

      ° يجب أن تكون قيمة DG سالبة حتى تكون العملية تلقائية.

      § تتميز كل عملية عفوية بانخفاض الطاقة الحرة للنظام.

      § العمليات التي تحتوي على موجب أو صفر DG لا تكون تلقائية أبدًا.

      ° كلما زاد الانخفاض في الطاقة الحرة ، زاد العمل الذي يمكن أن تؤديه العملية العفوية.

      · النظام في حالة توازن يكون بأقصى قدر من الاستقرار.

      ° في تفاعل كيميائي عند التوازن ، تكون معدلات التفاعلات الأمامية والخلفية متساوية ، ولا يوجد تغيير في تركيز المنتجات أو المواد المتفاعلة.

      ° عند التوازن DG = 0 ، ولا يمكن للنظام القيام بأي عمل.

      ° تكون العملية عفوية ولا يمكنها أداء العمل إلا عندما تتحرك نحو التوازن.

      ° الحركات بعيدًا عن التوازن غير تلقائية وتتطلب إضافة طاقة من مصدر طاقة خارجي (المناطق المحيطة).

      · يمكن تصنيف التفاعلات الكيميائية على أنها إما طاردة للطاقة أو ماصة للطاقة على أساس الطاقة الحرة.

      · أن رد فعل مفرط تستمر مع صافي إطلاق الطاقة الحرة DG سلبي.

      · مقدار DG للتفاعل المطرد للطاقة هو أقصى قدر من الشغل الذي يمكن أن يؤديه التفاعل.

      · كلما زاد انخفاض الطاقة الحرة ، زاد مقدار العمل الذي يمكن القيام به.

      ° للتفاعل الكلي للتنفس الخلوي: C6H12O6 + 6O2 - & gt 6CO2 + 6H2O

      ° لكل مول (180 جم) من الجلوكوز ينقسم عن طريق التنفس ، يتم توفير 686 سعرة حرارية من الطاقة للقيام بالعمل في الخلية.

      § تحتوي المنتجات على طاقة حرة أقل بمقدار 686 كيلو كالوري من المواد المتفاعلة.

      · أن رد فعل مائي هو الذي يمتص الطاقة المجانية من محيطه.

      ° تخزن تفاعلات Endergonic الطاقة في جزيئات DG موجبة.

      ° التفاعلات الاندرجونية غير تلقائية ، وحجم DG هو كمية الطاقة المطلوبة لدفع التفاعل.

      · إذا أطلق التنفس الخلوي 686 سعرة حرارية ، فإن البناء الضوئي ، التفاعل العكسي ، يجب أن يتطلب استثمارًا مكافئًا للطاقة.

      ° لتحويل ثاني أكسيد الكربون والماء إلى سكر ، DG = +686 kcal / mol.

      · يعتبر التمثيل الضوئي شديد القوة ، ويتم تشغيله عن طريق امتصاص الطاقة الضوئية.

      · ردود الفعل في نظام مغلق تصل في النهاية إلى التوازن ولا يمكنها القيام بأي عمل.

      ° الخلية التي وصلت إلى التوازن الأيضي لها DG = 0 وهي ميتة!

      · يعد عدم التوازن الأيضي أحد السمات المميزة للحياة.

      · تحافظ الخلايا على عدم التوازن لأنها أنظمة مفتوحة. يمنع التدفق المستمر للمواد داخل وخارج الخلية مسارات التمثيل الغذائي من الوصول إلى حالة توازن.

      ° تستمر الخلية في القيام بالعمل طوال حياتها.

      · تطلق عملية تقويضية في الخلية طاقة حرة في سلسلة من التفاعلات ، وليس في خطوة واحدة.

      · يتم "سحب" بعض تفاعلات التنفس القابلة للانعكاس باستمرار في اتجاه واحد ، حيث لا يتراكم ناتج تفاعل واحد ولكنه يصبح المادة المتفاعلة في الخطوة التالية.

      · يوفر ضوء الشمس مصدرًا يوميًا للطاقة المجانية لكائنات التمثيل الضوئي.

      · تعتمد الكائنات غير التركيبية الضوئية على نقل الطاقة الحرة من كائنات التمثيل الضوئي في شكل جزيئات عضوية.

      5. يقوي ATP العمل الخلوي عن طريق اقتران ردود الفعل المطلقة للتفاعلات endergonic.

      · تؤدي الخلية ثلاثة أنواع رئيسية من العمل:

      1. العمل الميكانيكي ، مثل ضرب الأهداب ، وتقلص خلايا العضلات ، وحركة الكروموسومات أثناء التكاثر الخلوي.

      2. عمل النقل ، وهو ضخ المواد عبر الأغشية عكس اتجاه الحركة التلقائية.

      3. العمل الكيميائي ، يقود التفاعلات endergonic مثل تخليق البوليمرات من المونومرات.

      · تدير الخلايا موارد طاقتها للقيام بهذا العمل اقتران الطاقة ، استخدام عملية مفرطة الطاقة لدفع عملية مفعمة بالحيوية.

      · في معظم الحالات ، المصدر المباشر للطاقة لتشغيل العمل الخلوي هو ATP.

      · ATP (ثلاثي فوسفات الأدينوزين) هو نوع من النيوكليوتيدات يتكون من القاعدة النيتروجينية الأدينين ، وريبوز السكر ، وسلسلة من ثلاث مجموعات فوسفاتية.

      · يمكن كسر الروابط بين مجموعات الفوسفات عن طريق التحلل المائي.

      ° يشكل التحلل المائي لمجموعة الفوسفات النهائية ثنائي فوسفات الأدينوزين.

      § يطلق هذا التفاعل 7.3 كيلو كالوري من الطاقة لكل مول من ATP في ظل الظروف القياسية (1 متر من كل مادة متفاعلة ومنتج ، 25 درجة مئوية ، الرقم الهيدروجيني 7).

      ° في الخلية ، يكون DG للتحلل المائي لـ ATP حوالي 13 كيلو كالوري / مول.

      · بينما يشار أحيانًا إلى روابط الفوسفات الخاصة بـ ATP على أنها روابط فوسفات عالية الطاقة ، إلا أنها في الواقع روابط تساهمية ضعيفة إلى حد ما.

      ° ومع ذلك ، فهي غير مستقرة ، وتنتج تحللها المائي طاقة لأن المنتجات أكثر استقرارًا.

      · يأتي إطلاق الطاقة أثناء التحلل المائي لـ ATP من التغير الكيميائي إلى حالة طاقة حرة أقل ، وليس من روابط الفوسفات نفسها.

      · لماذا ينتج عن التحلل المائي لـ ATP الكثير من الطاقة؟

      ° كل مجموعة من مجموعات الفوسفات الثلاث لها شحنة سالبة.

      ° تتكدس هذه الرسوم الثلاثة المتشابهة معًا ، ويساهم تنافرها المتبادل في عدم استقرار هذه المنطقة من جزيء ATP.

      · في الخلية ، تقترن الطاقة الناتجة عن التحلل المائي لـ ATP مباشرة بعمليات endergonic عن طريق نقل مجموعة الفوسفات إلى جزيء آخر.

      ° هذا الجزيء المتلقي الآن فسفرة.

      ° هذا الجزيء الآن أكثر تفاعلًا (أقل استقرارًا) من الجزيئات الأصلية غير المفسفرة.

      · يتم تشغيل الأعمال الميكانيكية ، والنقل ، والكيميائية في الخلية دائمًا تقريبًا بواسطة التحلل المائي لـ ATP.

      ° في كل حالة ، يتم نقل مجموعة الفوسفات من جزيء ATP إلى جزيء آخر ويخضع الجزيء المُفسفر لتغيير يؤدي العمل.

      · ATP هو مورد متجدد يمكن تجديده بإضافة مجموعة فوسفات إلى ADP.

      ° تأتي الطاقة اللازمة لفسفوريلات ADP من تفاعلات تقويضية في الخلية.

      ° تعيد الخلية العضلية العاملة تدوير مجموعتها الكاملة من ATP مرة كل دقيقة.

      ° يتم استهلاك أكثر من 10 ملايين جزيء ATP وتجديدها في الثانية لكل خلية.

      · تجديد الـ ATP هو عملية تنطوي على طاقة تتطلب استثمارًا في الطاقة.

      · توفر المسارات التقويضية (exergonic) ، وخاصة التنفس الخلوي ، الطاقة اللازمة للتجديد القوي لـ ATP.

      · الطاقة الكيميائية الكامنة المخزنة مؤقتًا في ATP تقود معظم العمل الخلوي.

      إنزيمات B. هي بروتينات محفزة

      1. تسرع الإنزيمات التفاعلات الأيضية عن طريق خفض حواجز الطاقة.

      · قد تحدث تفاعلات كيميائية عفوية ببطء شديد بحيث تصبح غير محسوسة.

      ° يعتبر التحلل المائي لسكر المائدة (السكروز) إلى الجلوكوز والفركتوز طاقة مفرطة.

      ° على الرغم من ذلك ، فإن السكر الخاص بك يجلس في وعاء بدون تحلل يمكن ملاحظته.

      ° إذا أضفنا كمية صغيرة من إنزيم محفز السكراز إلى محلول من السكر ، فسيتم تحلل كل السكروز في غضون ثوانٍ.

      · أ عامل حفاز هو عامل كيميائي يسرع معدل التفاعل دون أن يستهلكه التفاعل.

      ° ان إنزيم هو بروتين محفز.

      · تنظم الإنزيمات مسارات التمثيل الغذائي.

      · يتضمن كل تفاعل كيميائي تكسير الرابطة وتشكيلها.

      ° لتحليل السكروز بالماء ، يجب كسر الرابطة بين الجلوكوز والفركتوز ويجب أن تتكون روابط جديدة مع أيونات الهيدروجين والهيدروكسيل من الماء.

      · للوصول إلى حالة يمكن أن تنكسر فيها الروابط وتصلح ، يجب أن تمتص الجزيئات المتفاعلة الطاقة من محيطها. عندما تتشكل الروابط الجديدة لجزيئات المنتج ، يتم إطلاق الطاقة كحرارة حيث تتخذ الجزيئات أشكالًا مستقرة مع طاقة أقل.

      · الاستثمار الأولي للطاقة لبدء التفاعل هو الطاقة الحرة للتنشيط أو طاقة التفعيل (EA).

      · طاقة التنشيط هي كمية الطاقة اللازمة لدفع المواد المتفاعلة فوق حاجز طاقة بحيث يمكن أن يستمر التفاعل.

      ° في القمة ، تكون الجزيئات في حالة غير مستقرة ، وهي الحالة الانتقالية.

      ° يمكن توفير طاقة التنشيط على شكل حرارة تمتصها جزيئات المادة المتفاعلة من البيئة المحيطة.

      ° تنكسر روابط المواد المتفاعلة فقط عندما تمتص الجزيئات طاقة كافية لتصبح غير مستقرة ، وبالتالي ، أكثر تفاعلًا.

      ° يزيد امتصاص الطاقة الحرارية من سرعة الجزيئات المتفاعلة ، لذا فإنها تتصادم أكثر وأكثر قوة.

      ° يؤدي التحريض الحراري للذرات في الجزيئات إلى زيادة احتمالية كسر الروابط.

      ° عندما تستقر الجزيئات في ترتيبات ترابط جديدة ومستقرة ، يتم إطلاق الطاقة إلى المناطق المحيطة.

      ° في التفاعلات الخارجية ، يتم إطلاق طاقة التنشيط مرة أخرى إلى المناطق المحيطة ، ويتم إطلاق طاقة إضافية مع تكوين روابط جديدة.

      · بالنسبة لبعض العمليات ، لا تكون EA عالية ، والطاقة الحرارية التي توفرها درجة حرارة الغرفة كافية للعديد من المواد المتفاعلة للوصول إلى حالة الانتقال.

      في كثير من الحالات ، يكون EA مرتفعًا بدرجة كافية بحيث لا يتم الوصول إلى حالة الانتقال إلا نادرًا وأن التفاعل لا يكاد يستمر على الإطلاق. في هذه الحالات ، يحدث التفاعل فقط بمعدل ملحوظ إذا تم تسخين المواد المتفاعلة.

      ° توفر شمعة الإشعال الطاقة اللازمة لتنشيط خليط البنزين والأكسجين وتسبب الاحتراق.

      ° بدون طاقة التنشيط هذه ، تكون هيدروكربونات البنزين مستقرة جدًا بحيث لا تتفاعل مع الأكسجين.

      البروتينات والحمض النووي والجزيئات العضوية المعقدة الأخرى غنية بالطاقة الحرة. يتم تحللها المائي تلقائيًا ، مع إطلاق كميات كبيرة من الطاقة.

      ° ومع ذلك ، لا توجد طاقة كافية في درجات الحرارة النموذجية للخلية للغالبية العظمى من الجزيئات العضوية لجعلها فوق الحدبة من طاقة التنشيط.

      · كيف يتم التغلب على حواجز ردود الفعل المختارة للسماح للخلايا بتنفيذ عمليات الحياة؟

      ° تُسرِّع الحرارة التفاعلات ، لكنها ستفسد أيضًا طبيعة البروتينات وتقتل الخلايا.

      · تسرع الإنزيمات التفاعلات عن طريق خفض EA.

      ° يمكن بعد ذلك الوصول إلى حالة الانتقال حتى في درجات الحرارة المعتدلة.

      ° يسرعون ردود الفعل التي قد تحدث في نهاية المطاف.

      ° لأن الإنزيمات انتقائية للغاية ، فإنها تحدد العمليات الكيميائية التي ستحدث في أي وقت.

      2. الإنزيمات ركيزة محددة.

      · المتفاعل الذي يعمل عليه الإنزيم هو المادة المتفاعلة.

      · يرتبط الإنزيم بركيزة أو ركائز مكونة بذلك مجمع الركيزة الإنزيم.

      · في حين أن الإنزيم والركيزة مرتبطان ، فإن الفعل التحفيزي للإنزيم يحول الركيزة إلى المنتج أو المنتجات.

      · يكون التفاعل المحفز بواسطة كل إنزيم محددًا جدًا.

      · ما الذي يفسر هذا الاعتراف الجزيئي؟

      ° تنتج خصوصية الإنزيم من شكله ثلاثي الأبعاد.

      · جزء فقط من الإنزيم يرتبط بالركيزة.

      ° إن موقع نشط من الإنزيم عادة ما يكون جيبًا أو أخدودًا على سطح البروتين الذي تتناسب فيه الركيزة.

      ° يتكون الموقع النشط عادةً من عدد قليل من الأحماض الأمينية.

      · تعود خصوصية الإنزيم إلى التوافق بين الموقع النشط والركيزة.

      · عندما تدخل الركيزة إلى الموقع النشط ، تتسبب التفاعلات بين الركيزة والأحماض الأمينية للبروتين في تغيير شكل الإنزيم قليلاً ، مما يؤدي إلى تشديده. نوبة مستحثة التي تجعل المجموعات الكيميائية في وضع يمكنها من تحفيز التفاعل.

      3. الموقع النشط هو مركز تحفيزي للإنزيم.

      · في معظم الحالات ، يتم تثبيت الركائز في الموقع النشط عن طريق تفاعلات ضعيفة ، مثل الروابط الهيدروجينية والروابط الأيونية.

      تحفز مجموعات ° R المكونة من عدد قليل من الأحماض الأمينية في الموقع النشط تحويل الركيزة إلى منتج.

      ° يغادر المنتج الموقع النشط.

      · يستطيع جزيء إنزيم واحد تحفيز آلاف التفاعلات في الثانية.

      · لا تتأثر الإنزيمات بالتفاعل ويمكن إعادة استخدامها.

      · يمكن لمعظم إنزيمات التمثيل الغذائي أن تحفز التفاعل في كلا الاتجاهين الأمامي والخلفي.

      ° يعتمد الاتجاه الفعلي على التركيزات النسبية للمنتجات والمواد المتفاعلة.

      ° تحفز الإنزيمات التفاعلات في اتجاه التوازن.

      · Enzymes use a variety of mechanisms to lower activation energy and speed up a reaction.

      ° In reactions involving more than one reactant, the active site brings substrates together in the correct orientation for the reaction to proceed.

      ° As the active site binds the substrate, it may put stress on bonds that must be broken, making it easier for the reactants to reach the transition state.

      ° R groups at the active site may create a microenvironment that is conducive to a specific reaction.

      § An active site may be a pocket of low pH, facilitating H+ transfer to the substrate as a key step in catalyzing the reaction.

      ° Enzymes may briefly bind covalently to substrates.

      § Subsequent steps of the reaction restore the R groups within the active site to their original state.

      · The rate that a specific number of enzymes convert substrates to products depends in part on substrate concentrations.

      ° At low substrate concentrations, an increase in substrate concentration speeds binding to available active sites.

      ° However, there is a limit to how fast a reaction can occur.

      ° At high substrate concentrations, the active sites on all enzymes are engaged.

      § The rate of the reaction is determined by the speed at which the active site can convert substrate to product.

      · The only way to increase productivity at this point is to add more enzyme molecules.

      4. A cell’s physical and chemical environment affects enzyme activity.

      · The activity of an enzyme is affected by general environmental conditions, such as temperature and pH.

      · Each enzyme works best at certain optimal conditions, which favor the most active conformation for the enzyme molecule.

      · Temperature has a major impact on reaction rate.

      ° As temperature increases, collisions between substrates and active sites occur more frequently as molecules move more rapidly.

      ° As temperature increases further, thermal agitation begins to disrupt the weak bonds that stabilize the protein’s active conformation, and the protein denatures.

      ° Each enzyme has an optimal temperature.

      § Most human enzymes have optimal temperatures of about 35–40°C.

      § Bacteria that live in hot springs contain enzymes with optimal temperatures of 70°C or above.

      · Each enzyme also has an optimal pH.

      · Maintenance of the active conformation of the enzyme requires a particular pH.

      ° This falls between pH 6 and 8 for most enzymes.

      ° However, digestive enzymes in the stomach are designed to work best at pH 2, while those in the intestine have an optimum of pH 8.

      · Many enzymes require nonprotein helpers, called cofactors, for catalytic activity.

      ° Cofactors bind permanently or reversibly to the enzyme.

      ° Some inorganic cofactors include zinc, iron, and copper.

      · Organic cofactors are called coenzymes.

      ° Many vitamins are coenzymes.

      · Binding by inhibitors prevents enzymes from catalyzing reactions.

      ° If inhibitors attach to the enzyme by covalent bonds, inhibition may be irreversible.

      ° If inhibitors bind by weak bonds, inhibition may be reversible.

      · Some reversible inhibitors resemble the substrate and compete for binding to the active site.

      ° These molecules are called competitive inhibitors.

      ° Competitive inhibition can be overcome by increasing the concentration of the substrate.

      · Noncompetitive inhibitors impede enzymatic reactions by binding to another part of the molecule.

      ° Binding by the inhibitor causes the enzyme to change shape, rendering the active site less effective at catalyzing the reaction.

      · Toxins and poisons are often irreversible enzyme inhibitors.

      · Sarin is the nerve gas that was released by terrorists in the Tokyo subway in 1995.

      ° Sarin binds covalently to the R group on the amino acid serine.

      ° Serine is found in the active site of acetylcholinesterase, an important nervous system enzyme.

      C. The Control of Metabolism

      1. Metabolic control often depends on allosteric regulation.

      · In many cases, the molecules that naturally regulate enzyme activity behave like reversible noncompetitive inhibitors.

      · Regulatory molecules often bind weakly to an allosteric site, a specific receptor on the enzyme away from the active site.

      ° Binding by these molecules can either inhibit or stimulate enzyme activity.

      · Most allosterically regulated enzymes are constructed of two or more polypeptide chains.

      ° Each subunit has its own active site.

      ° Allosteric sites are often located where subunits join.

      · The binding of an activator stabilizes the conformation that has functional active sites, while the binding of an inhibitor stabilizes the inactive form of the enzyme.

      · As the chemical conditions in the cell shift, the pattern of allosteric regulation may shift as well.

      · By binding to key enzymes, reactants and products of ATP hydrolysis may play a major role in balancing the flow of traffic between anabolic and catabolic pathways.

      ° For example, ATP binds to several catabolic enzymes allosterically, inhibiting their activity by lowering their affinity for substrate.

      ° ADP functions as an activator of the same enzymes.

      ° ATP and ADP also affect key enzymes in anabolic pathways.

      ° In this way, allosteric enzymes control the rates of key reactions in metabolic pathways.

      · In enzymes with multiple catalytic subunits, binding by a substrate to one active site stabilizes favorable conformational changes at all other subunits, a process called التعاون.

      ° This mechanism amplifies the response of enzymes to substrates, priming the enzyme to accept additional substrates.

      · A common method of metabolic control is feedback inhibition in which an early step in a metabolic pathway is switched off by the pathway’s final product.

      ° The product acts as an inhibitor of an enzyme in the pathway.

      · Feedback inhibition prevents a cell from wasting chemical resources by synthesizing more product than is needed.

      2. The localization of enzymes within a cell helps order metabolism.

      · Structures within the cell help bring order to metabolic pathways.

      · A team of enzymes for several steps of a metabolic pathway may be assembled as a multienzyme complex.

      · The product from the first reaction can then pass quickly to the next enzyme until the final product is released.

      · Some enzymes and enzyme complexes have fixed locations within the cells as structural components of particular membranes.

      ° Others are confined within membrane-enclosed eukaryotic organelles.

      · Metabolism, the intersecting set of chemical pathways characteristic of life, is a choreographed interplay of thousands of different kinds of cellular molecules.


      شاهد الفيديو: مقدمه علم الاحياء part 1 (كانون الثاني 2022).