תגובות אנבוליזם: הגדרה, תהליכי פוטוסינתזה וכימוסינתזה

תגובות אנבוליזם: הגדרה, תהליכי פוטוסינתזה וכימוסינתזה - התהליך שבו הגוף משיג אנרגיה נקרא חילוף חומרים. חילוף החומרים עדיין מחולק ל-2, כלומר קטבוליזם ואנבוליזם. בהזדמנות זו Seputartahu.co.id ידון במה וכיצד מתרחש תהליך תגובת האנבוליזם בגוף. בואו נסתכל על המאמר שלהלן כדי לדעת יותר על זה.

תגובות אנבוליזם: הגדרה, תהליכי פוטוסינתזה וכימוסינתזה

---

אנבוליזם או ביוסינתזה או הטמעה הוא תהליך הידור של תרכובות כימיות פשוטות לתרכובות או מולקולות כימיות מורכבות. תרכובות מורכבות אלו נקראות בדרך כלל תרכובות מקרומולקולריות. המקרומולקולות הנוצרות יכולות ללבוש צורות שונות כגון חומצות גרעין, שומנים, פחמימות וחלבונים. אירוע זה דורש אנרגיה מבחוץ, ואז אנרגיה זו משמשת לקשירת תרכובות פשוטות לתרכובות מורכבות יותר. תגובות אנבוליזם דורשות אנרגיה המתקבלת מתגובות קטבוליזם.

ניתן לקבץ תגובות בתאים לשתי קטגוריות:

ראשון, תגובות אנבוליזם הן תגובות היווצרות, כלומר סינתזה של מולקולות גדולות ממולקולות פשוטות או קטנות. תהליך האנבוליזם דורש אנרגיה, והתהליך נקרא תגובה אנדוגנית.

שְׁנִיָה, תגובות קטבוליזם הן תגובות פירוק. קטבוליזם הוא פירוק של מולקולות גדולות לפשוטות יותר המלווה בשחרור אנרגיה הנקראת תגובה אקסטרגונית. הסכום הכולל של תגובות אנבוליזם וקטבוליזם נקרא מטבוליזם (היווצרות ופירוק). דוגמה לתהליך קטבוליזם היא נשימה, בעוד שדוגמה לתהליך אנבוליזם היא פוטוסינתזה (Green et al, 1988).

אנבוליזם כולל שלושה שלבים בסיסיים. ראשית, ייצור מבשרים כגון חומצות אמינו, חד סוכרים ונוקלאוטידים. שנית, היא ההפעלה של תרכובות אלו לצורות תגובתיות תוך שימוש באנרגיה מ-ATP. שלישית, השילוב של מבשרים אלה למולקולות מורכבות, כגון חלבונים, פוליסכרידים, שומנים וחומצות גרעין. אנבוליזם המשתמש באנרגיית אור ידוע כפוטוסינתזה, בעוד אנבוליזם המשתמש באנרגיה כימית ידוע ככימוסינתזה.

התוצאות של אנבוליזם שימושיות בתפקודים חיוניים. תוצאות אלו כוללות גליקוגן וחלבון כדלק בגוף, חומצות גרעין להעתקת מידע גנטי. חלבונים, שומנים ופחמימות מהווים את מבנה הגוף של יצורים חיים, הן תוך תאיים והן מחוץ לתא. אם הסינתזה של חומרים אלה מהירה יותר מפירוקם, האורגניזם יגדל.

פוטוסינתזה

פוטוסינתזה היא תקופה של הכנת תרכובות פחמן אורגניות (גלוקוז) מתרכובות פחמן אנאורגניות (פחמן דו חמצני) ומים בעזרת אנרגיית אור. ניתן לסכם את תגובת הפוטוסינתזה כדלקמן.

פוטוסינתזה מתבצעת רק על ידי אורגניזמים פוטואוטוטרופיים, כגון צמחים ירוקים, אצות וסוגים מסוימים של חיידקים. אורגניזמים אלה יכולים לבצע פוטוסינתזה מכיוון שיש להם פיגמנטים פוטוסינתטיים שהם מכשירים ללכידת אור השמש. פיגמנטים פוטוסינתטיים כוללים כלורופיל, קרוטן, phycoerythrin ו phycocyanin.

אור השמש משמש כמקור אנרגיה. כמות האנרגיה הכלולה באור תלויה באורך הגל שלו. לאור השמש שניתן להשתמש בו לפוטוסינתזה יש אורך גל מסוים. לדוגמה, כלורופיל a יכול לספוג רק אור עם אורך גל של בסביבות 600-700 ננומטר, בעוד שכלורופיל b סופג אור באורך גל של 400-500 ננומטר.

מבין הפיגמנטים הפוטוסינתטיים, הכלורופיל הוא הפיגמנט העיקרי. כלורופיל או החומר הירוק בעלים נמצא בכלורופלסטים. אז, תהליך הפוטוסינתזה מתרחש גם בכלורופלסטים. כלורופלסטים ניתן למצוא בעלים, גבעולים או עלי פרחים של צמחים ירוקים. אז, תהליך הפוטוסינתזה יכול להתרחש בחלקים ירוקים של צמחים, אבל מתרחש בעיקר בעלים. בעלים, כלורופלסטים נמצאים לרוב ברקמת ספוג וברקמת פליסאדה או רקמת עמוד.

היכן מתרחשת פוטוסינתזה

בכלורופלסטים יש גרגירים הנקראים גרנום. גרנום אחד מחובר למשנהו על ידי למלה הנקראת למלה בין-גרנורית. גרנום אחד מורכב מיחידות הנקראות תילקואידים. כלורופיל a וכלורופיל b נמצאים בקרום התילקואיד. גרנה נמצאות בנוזל הנקרא סטרומה.

פיגמנטים סופחי אור המורכבים מכלורופיל a וכלורופיל b נמצאים בקרום התילקואיד ויוצרים קבוצות הנקראות מערכות פוטו. מערכת הצילום היא יחידה פונקציונלית הלוכדת אור. מערכת צילום אחת מורכבת מכ-200 מולקולות כלורופיל. ישנן שתי מערכות פוטו, כלומר photosystem I (FS I) ו-photosystem II (FS II).

שלבי פוטוסינתזה

תגובת הפוטוסינתזה מורכבת משני שלבים, כלומר תגובת האור והתגובה הכהה:

תגובה קלה

תגובת האור מתרחשת בנוכחות אור השמש ומתרחשת בגרנה. בתגובת האור, אנרגיית השמש נספגת בכלורופיל כדי להפוך לאנרגיה כימית. אנרגיה כימית מאוחסנת בשני סוגים של מולקולות בעלות אנרגיה גבוהה, כלומר ATP ו-NADPH. במהלך תגובת האור מתרחשת פוטוליזה, כלומר פירוק מים על ידי אור המייצר יוני מימן וחמצן. Photolysis היא ספקית של אלקטרונים בתגובות אור.

תגובה אפלה

תגובות כהות יכולות להתרחש בין אם יש אור או לא. תגובה זו מתרחשת בסטרומה. בתגובה החשוכה, ה-ATP וה-NADPH המיוצרים בתגובת האור משמשים כמקור אנרגיה להפחתת פחמן דו חמצני לגלוקוז. היווצרות גלוקוז מפחמן דו חמצני היא דרך מחזור קלווין בנסון

גורמים המשפיעים על פוטוסינתזה

תהליך הפוטוסינתזה המתרחש בצמחים מושפע מאוד מגורמים רבים, גורמים פנימיים וחיצוניים כאחד. גורמים פנימיים, למשל גנטיקה, בעוד שגורמים חיצוניים כוללים טמפרטורה, אור, מים, פחמן דו חמצני ומינרלים.

גורמים גנטיים

גורמים גנטיים או תורשתיים קובעים במידה רבה את הפעילות הפוטוסינתטית. הסיבה לכך היא שתנאים גנטיים שונים יגרמו להבדלים במתקני הפוטוסינתזה בכל צמח. ישנם צמחים המכילים הרבה כלורופיל ולכן הפעילות הפוטוסינתטית שלהם תהיה טובה מאוד. מצד שני, ישנם צמחים המכילים מעט כלורופיל ולכן גם הפעילות הפוטוסינתטית שלהם נמוכה.

טֶמפֶּרָטוּרָה

אנו יודעים שכדי שתהליך הפוטוסינתזה יתרחש, יש צורך באנזימים. אנזימים יכולים לעבוד בצורה מיטבית אם הטמפרטורה הסביבתית אופטימלית. אם הטמפרטורה היא מעל הטמפרטורה האופטימלית, קצב הפוטוסינתזה יורד מכיוון שפעילות האנזים נעשית איטית יותר. כמו כן, אם היא מתחת לטמפרטורה האופטימלית, קצב הפוטוסינתזה יקטן מכיוון שגם פעילות האנזים מופחתת.

אוֹר

כדי להתרחש פוטוסינתזה, יש צורך באור כמקור אנרגיה. גורמי אור חשובים הם משך החשיפה, עוצמת האור ואורך גל האור. ככל שהאור ארוך יותר, כך ניתן לבצע יותר פעילות פוטוסינתטית. ככל שעוצמת האור גבוהה יותר, כך קצב הפוטוסינתזה של צמח מהיר יותר.

מים

התגובה המתרחשת בפוטוסינתזה היא סינתזה של גלוקוז מפחמן דו חמצני. ללא מים, תגובות פוטוסינתזה לא יתקיימו. מכיוון שהמים בתגובת האור בתהליך הפוטוליזה הופכים לספק של אלקטרונים הממלאים תפקיד בפוטופוספורילציה ויצירת ATP NADPH. אם יש מחסור במים, צמחים יחוו הפרעות פיזיולוגיות שיכולות לעכב תגובות מטבוליות המתרחשות, כולל תהליכים פוטוסינתזה.

פחמן דו חמצני

כמו מים, גם פחמן דו חמצני הוא חומר גלם לסינתזה של גלוקוז בפוטוסינתזה. פחמן דו חמצני באוויר יתוקן על ידי צמחים, ואז יופחת לגלוקוז. אם יש מעט פחמן דו חמצני באוויר, תהליך הפוטוסינתזה יתרחש כמובן גם לאט.

מִינֵרָלִי

מינרלים, כמו מגנזיום וברזל, ממלאים תפקיד ביצירת מולקולות כלורופיל. אם יש חוסר במינרלים אלו, לצמחים יהיה חסר כלורופיל. כתוצאה מכך, הצמח יחווה בעיות בביצוע פוטוסינתזה.

---

כימוסינתזה

כימוסינתזה היא תגובה ביוסינתזה המשתמשת באנרגיה מתגובות כימיות. כימוסינתזה מתבצעת על ידי מספר סוגים של חיידקים, למשל חיידקי ניטריט (ניטרוסומונאס וניטרוסוקוקוס), חיידקי חנקה (Nitrosobacter), חיידקי גופרית (Thiobacillus, Beggiatoa ו- Thiothrix) וחיידקי ברזל (קלדותריקס).

חיידקי ניטריט ממירים אמוניום לחנקה. המרה זו מורכבת משני שלבים ומתבצעת על ידי חיידקים שונים. השלב הראשון הוא חמצון של אמוניום לניטריט המתבצע על ידי חיידקי Nitrosomonas או Nitrosococcus. השלב השני הוא חמצון של ניטריט לחנקתי שמתבצע על ידי חיידקי Nitrobacter.

תגובות כימיות אלו מייצרות אנרגיה שתשמש לסינתזה של פחמימות ממקורות פחמן אנאורגניים. מקורות פחמן שניתן להשתמש בהם יכולים להיות פחמן דו חמצני (C02), קרבונט (CO^) או מתאן (CH4).

החיידקים הכימוסינתטיים שיכולים לחמצן גופרית הם Thiobacillus thio-oxidans. חיידקים אלו יכולים לחמצן גופרית אנאורגנית (גופרית) ולייצר את האנרגיה הדרושה לפעילות חייהם. בינתיים, חיידקי Thiobacillus ferro-oxidans מסוגלים לחמצן ברזל.

---

ההבדל בין אנבוליזם לקטבוליזם

• אנבוליזם הוא תהליך של סינתזה של מולקולות כימיות קטנות למולקולות גדולות יותר, בעוד שקטבוליזם הוא תהליך של פירוק מולקולות גדולות למולקולות קטנות.
• אנבוליזם הוא תהליך הדורש אנרגיה ואילו קטבוליזם הוא תהליך המשחרר אנרגיה.
• אנבוליזם הוא תגובת הפחתה ואילו קטבוליזם הוא תגובת חמצון.
  לעתים קרובות התוצאה הסופית של אנבוליזם היא תרכובת התחלה לתהליך הקטבוליזם. (Wiradikusumah, 1985).

זו הביקורת מאת Seputartahu.co.id על אודות תגובות אנבוליזם, אני מקווה שזה יכול להגדיל את התובנה והידע שלך. תודה שביקרת ואל תשכח לקרוא מאמרים אחרים.