שינויים

[[תמונה:Biology.2-Model.jpg|left|thumb|300px|תרשים סכמטי של מספר מסלולים מטבוליים ב[[תא]]. תרשים זה, אשר כולל רק מיעוט זעיר מכלל המסלולים האפשריים, מעיד על האופן המורכב בו יצורים מפיקים אנרגיה]]

[[תמונה:Biology.2-Model.jpg|left|thumb|300px|תרשים סכמטי של מספר מסלולים מטבוליים ב[[תא]]. תרשים זה, אשר כולל רק מיעוט זעיר מכלל המסלולים האפשריים, מעיד על האופן המורכב בו יצורים חיים מפיקים אנרגיה.]]

'''מֶטַבּוֹלִיזְם''' (באנגלית: '''Metabolism'''; בעברית: '''חילוף חומרים''') הוא תהליך, המתרחש ב[[יצור|יצורים חיים]], של קליטת [[חומר|חומרים]] מהסביבה, עיבודם, הפקת [[אנרגיה]] מהם ופליטת הפסולת.  

'''מֶטַבּוֹלִיזְם''' (באנגלית: '''Metabolism'''; בעברית: '''חילוף חומרים''') הוא תהליך, המתרחש ב[[יצור|יצורים חיים]], של קליטת [[חומר|חומרים]] מהסביבה, עיבודם, הפקת [[אנרגיה]] מהם ופליטת הפסולת.  

== התהליך ==

== התהליך ==

מטבוליזם הינו אחד המושגים הבסיסיים ביותר ב[[ביולוגיה]], והוא מהווה את אחד התנאים להגדרת יצור חי (התנאי החשוב האחר הינו יכולת [[רבייה]]). חילוף החומרים מתרחש תמיד בסדר שלהלן:

מטבוליזם הינו אחד המושגים הבסיסיים ביותר ב[[ביולוגיה]], והוא מהווה את אחד התנאים להגדרת יצור חי (התנאי החשוב האחר הינו יכולת [[רבייה]]). חילוף החומרים מתרחש תמיד בסדר שלהלן:

* פירוק תרכובות אורגניות רבות מביא לשחרור אנרגיה. האנרגיה אצורה ב[[קשר כימי|קשרים הכימיים]] שבין [[אטום|אטומי]] המולקולות, וניתוק קשרים אלו מביא להפקת האנרגיה הדרושה לגוף על-מנת לקיים את כל תהליכי החיים. החומר הבסיסי ביותר המשמש להפקת אנרגיה ברוב היצורים החיים הוא '''[[גלוקוז]]''', והתהליך בו מופקת האנרגיה ממנו נקרא '''[[גליקוליזה]]'''. תהליך הקטבוליזם, כאמור, מביא ל'''שחרור אנרגיה'''; לעומתו, תהליך האנבוליזם מצריך '''השקעת אנרגיה'''.

* פירוק תרכובות אורגניות רבות מביא לשחרור אנרגיה. האנרגיה אצורה ב[[קשר כימי|קשרים הכימיים]] שבין [[אטום|אטומי]] המולקולות, וניתוק קשרים אלו מביא להפקת האנרגיה הדרושה לגוף על-מנת לקיים את כל תהליכי החיים. החומר הבסיסי ביותר המשמש להפקת אנרגיה ברוב היצורים החיים הוא '''[[גלוקוז]]''', והתהליך בו מופקת האנרגיה ממנו נקרא '''[[גליקוליזה]]'''. תהליך הקטבוליזם, כאמור, מביא ל'''שחרור אנרגיה'''; לעומתו, תהליך האנבוליזם מצריך '''השקעת אנרגיה'''.

== עקרון הפעולה ==

== עיקרון הפעולה ==

את עקרון הפקת האנרגיה ביצורים החיים ניתן להשוות באופן כללי לעקרון בו פועלת [[סוללה חשמלית]]. בסוללה נוצר [[זרם חשמלי]] (צורה של אנרגיה) באמצעות הבדלים ב[[אלקטרושליליות|נטייה של חומרים שונים למסור ולקבל אלקטרונים]]. בקוטב השלילי של הסוללה (האנודה) נמצא חומר הנוטה למסור [[אלקטרון|אלקטרונים]]; בקוטב החיובי (הקתודה) - חומר הנוטה לקבל אלקטרונים. כשמחברים בין שני הקטבים חוט [[מתכת]], מתאפשרת זרימת אלקטרונים מהאנודה לקתודה. זרימה זו היא הזרם החשמלי, וזוהי בעצם אנרגיה אותה ניתן לנצל - לשם הדלקת [[נורה חשמלית]], למשל.

את עיקרון הפקת האנרגיה ביצורים החיים ניתן להשוות באופן כללי לעיקרון בו פועלת [[סוללה חשמלית]]. בסוללה נוצר [[זרם חשמלי]] (צורה של אנרגיה) באמצעות הבדלים ב[[אלקטרושליליות|נטייה של חומרים שונים למסור ולקבל אלקטרונים]]. בקוטב השלילי של הסוללה (האנודה) נמצא חומר הנוטה למסור [[אלקטרון|אלקטרונים]]; בקוטב החיובי (הקתודה) - חומר הנוטה לקבל אלקטרונים. כשמחברים בין שני הקטבים חוט [[מתכת]], מתאפשרת זרימת אלקטרונים מהאנודה לקתודה. זרימה זו היא הזרם החשמלי, וזוהי בעצם אנרגיה אותה ניתן לנצל - לשם הדלקת [[נורה חשמלית]], למשל.

ביצורים חיים אמנם 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 בסוללה) ולתרכובות המקבלות אלקטרונים (בדומה לקתודה). קיים מגוון רב של תרכובות המשמשות את היצורים השונים. ב[[אדם]] וב[[בעלי חיים|בעלי החיים]], למשל, ה'''[[מזון]]''' מספק את התרכובות מוסרות האלקטרונים (ובראשן - [[גלוקוז]]), ואילו ה'''[[חמצן]]''' אותו אנו [[נשימה|נושמים]] הוא התרכובת שקולטת את האלקטרונים.

ביצורים חיים אמנם 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 בסוללה) ולתרכובות המקבלות אלקטרונים (בדומה לקתודה). קיים מגוון רב של תרכובות המשמשות את היצורים השונים. ב[[אדם]] וב[[בעלי חיים|בעלי החיים]], למשל, ה'''[[מזון]]''' מספק את התרכובות מוסרות האלקטרונים (ובראשן - [[גלוקוז]]), ואילו ה'''[[חמצן]]''' אותו אנו [[נשימה|נושמים]] הוא התרכובת שקולטת את האלקטרונים.

* הקידומת הראשונה מתייחסת ל'''מקור האנרגיה''' של היצור. כפי שהוסבר לעיל ("עקרון הפעולה"), יצור אנרגיה בכל היצורים מבוסס על מעבר אלקטרונים בין תרכובות שונות. ברוב היצורים (קידומת '''כמו-''', -Chemo) מתרחשות תגובות [[חמצון-חיזור]] (תגובות בהן מועברים אלקטרונים) שבהן משתתפות תרכובות שהיצור צורך ([[מזון]]). בבעלי חיים, למשל, גלוקוז מתפרק בתאים ומוסר אלקטרונים תוך כדי כך. זוהי תגובת חמצון-חיזור. בחלק מהיצורים (קידומת '''פוטו-''', -Photo) מתניעה אנרגיית [[אור]] (שמקורה בדרך כלל ב[[קרינת השמש]]) את זרימת האלקטרונים. התהליך בו נקלטת אנרגיית האור נקרא [[פוטוסינתזה]], והוא אחד המאפיינים העיקריים של ה[[צמחים]].

* הקידומת הראשונה מתייחסת ל'''מקור האנרגיה''' של היצור. כפי שהוסבר לעיל ("עקרון הפעולה"), יצור אנרגיה בכל היצורים מבוסס על מעבר אלקטרונים בין תרכובות שונות. ברוב היצורים (קידומת '''כמו-''' (-Chemo)) מתרחשות תגובות [[חמצון-חיזור]] (תגובות בהן מועברים אלקטרונים) שבהן משתתפות תרכובות שהיצור צורך ([[מזון]]). בבעלי חיים, למשל, גלוקוז מתפרק בתאים ומוסר אלקטרונים תוך כדי כך. זוהי תגובת חמצון-חיזור. בחלק מהיצורים (קידומת '''פוטו-''', -Photo) מתניעה אנרגיית [[אור]] (שמקורה בדרך כלל ב[[קרינת השמש]]) את זרימת האלקטרונים. התהליך בו נקלטת אנרגיית האור נקרא [[פוטוסינתזה]], והוא אחד המאפיינים העיקריים של ה[[צמחים]].

* הקידומת השנייה מתייחסת ל'''מקור הפחמן''' של היצור. כל היצורים מורכבים מאלפי תרכובות אורגניות שונות, אשר כולן מכילות [[פחמן]]. רוב היצורים (קידומת '''הטרו-''', -Hetero) צורכים תרכובות אורגניות (מזון), מפרקים אותן (קטבוליזם) ובונים תרכובות חדשות (אנבוליזם). חלק מהיצורים (קידומת '''אוטו-''', -Auto) אינם נזקקים לתרכובות אורגניות כמקור לפחמן; הם מסוגלים לקלוט פחמן מה[[אוויר]], בצורת [[פחמן דו-חמצני]], וליצור ממנו תרכובות אורגניות. בתהליך הפותוסינתזה שהוזכר לעיל נוטלים הצמחים פחמן דו-חמצני מהאוויר וגורמים לו להגיב עם [[מים]]. התוצר הוא גלוקוז, תרכובת אורגנית פשוטה שממנה מסוגל הצמח ליצור תרכובות אורגניות רבות.

* הקידומת השנייה מתייחסת ל'''מקור הפחמן''' של היצור. כל היצורים מורכבים מאלפי תרכובות אורגניות שונות, אשר כולן מכילות [[פחמן]]. רוב היצורים (קידומת '''הטרו-''' (-Hetero)) צורכים תרכובות אורגניות (מזון), מפרקים אותן (קטבוליזם) ובונים תרכובות חדשות (אנבוליזם). חלק מהיצורים (קידומת '''אוטו-''' (-Auto)) אינם נזקקים לתרכובות אורגניות כמקור לפחמן; הם מסוגלים לקלוט פחמן מה[[אוויר]], בצורת [[פחמן דו-חמצני]], וליצור ממנו תרכובות אורגניות. בתהליך הפותוסינתזה שהוזכר לעיל נוטלים הצמחים פחמן דו-חמצני מהאוויר וגורמים לו להגיב עם [[מים]]. התוצר הוא גלוקוז, תרכובת אורגנית פשוטה שממנה מסוגל הצמח ליצור תרכובות אורגניות רבות.

* קידומת שלישית המתווספת לעתים מתייחסת ל'''מקור הפחמן''' ול'''מקור האנרגיה''' של היצור כאחד, וליתר דיוק: האם מדובר ב[[תרכובת אורגנית|תרכובות אורגניות]] (קידומת '''אורגנו-''', -Organo) או [[תרכובת אי-אורגנית|אי-אורגניות]] (קידומת '''ליתו-''', -Litho). יצור אורגנוטרוף משתמש בתרכובות אורגניות להפקת אנרגיה וליצור תרכובות אורגניות. ליתופוטואוטוטרוף משתמש באנרגיית האור להפקת אנרגיה ובתרכובות אי-אורגניות (פחמן דו-חמצני) כמקור לפחמן.

* קידומת שלישית המתווספת לעתים מתייחסת ל'''מקור הפחמן''' ול'''מקור האנרגיה''' של היצור כאחד, וליתר דיוק: האם מדובר ב[[תרכובת אורגנית|תרכובות אורגניות]] (קידומת '''אורגנו-''' (-Organo)) או [[תרכובת אי-אורגנית|אי-אורגניות]] (קידומת '''ליתו-''' (-Litho)). יצור אורגנוטרוף משתמש בתרכובות אורגניות להפקת אנרגיה וליצור תרכובות אורגניות. ליתופוטואוטוטרוף משתמש באנרגיית האור להפקת אנרגיה ובתרכובות אי-אורגניות (פחמן דו-חמצני) כמקור לפחמן.

ניתן לראות שקיימת חפיפה מסוימת בין הפקת אנרגיה בתא ובין בניית תרכובות אורגניות. גלוקוז, למשל, משמש בכמו הטרוטרופים גם לשם הפקת אנרגיה (בעת פירוקו משתחררים אלקטרונים) וגם לשם בניית התא (גלוקוז מתפרק ל[[פירובט]], אשר משמש כחומר מוצא לתרכובות רבות). למרות זאת, בין הפקת אנרגיה ובניית תרכובות אורגניות אין כל קשר מהותי (מבחינת קבוצות היצורים), ומדובר בשני נושאים שונים הנכללים תחת המושג "מטבוליזם".

ניתן לראות שקיימת חפיפה מסוימת בין הפקת אנרגיה בתא ובין בניית תרכובות אורגניות. גלוקוז, למשל, משמש בכמו הטרוטרופים גם לשם הפקת אנרגיה (בעת פירוקו משתחררים אלקטרונים) וגם לשם בניית התא (גלוקוז מתפרק ל[[פירובט]], אשר משמש כחומר מוצא לתרכובות רבות). למרות זאת, בין הפקת אנרגיה ובניית תרכובות אורגניות אין כל קשר מהותי (מבחינת קבוצות היצורים), ומדובר בשני נושאים שונים הנכללים תחת המושג "מטבוליזם".