أيض

هيكل ثلاثي فوسفات الأدينوسين (ATP)، وهو وسيط مركزي في استقلاب الطاقة

الأَيْضُ أو الاِسْتِقْلاَبُ أو التمثيل الغذائي (metabolism من (باليونانية: μεταβολή)‏ بمعنى "تغيير") هي مجموعة من التفاعلات الكيميائية في خلايا الكائنات الحية اللازمة لاستمرار الحياة. هذه التفاعلات المحفزة بواسطة الإنزيمات تسمح بنمو وتكاثر الكائنات الحية، والحفاظ على هياكلها، والاستجابة لبيئاتها. يشمل مفهوم الأيض جميع العمليات الكيميائية الحيوية التي تتم داخل الجسم عندما يقوم ببناء الأنسجة الحيّة من مواد الطعام الأساسية ومن ثم يفككها لينتج منها الطاقة، ويحتاج ذلك إلى عملية هضم الطعام في الأمعاء وامتصاص خلاصاتها وتخزينها كمرحلة انتقالية لدمجها في أنسجة الجسم ثم تفكيكها إلى ماء وثاني أكسيد الكربون فالطاقة التي تتولد من الاستقلاب لا تتحول كلها إلى حرارة بل تخزن داخل الخلايا وتستخدم عند الحاجة.

التمثيل الغذائي (عمليات الأيض) يشير إلى كل التفاعلات الكيميائية التي تحدث في الجسم . هناك نوعان من عمليات الايض : الهدم والبناء . وتعرف تلك التفاعلات الكيميائية التي تحطم الجزيئات العضوية المعقدة إلى جزيئات ابسط منها بالهدم . على نحو عام ، تفاعلات الهدم (التحلل ) هي تفاعلات طاردة للطاقة ،اي انها تنتج أكثر مما تستهلك و افراز طاقة كيميائية مخزنة، في الجزيئات العضوية . ومن المجموعات المهمة من تفاعلات الهدم تلك التي تحدث في عملية التحلل الغلايكولي و حلقة كربس و سلسلة نقل الالكترون . التفاعلات الكيميائية التي تجمع بين الجزيئات البسيطة والاحادية لتكوين جزيئات الجسم المعقدة و التراكيب الوظيفية تعرف بالبناء . من الامثلة على تفاعلات البناء عملية تكوين الروابط الببتيدية بين الاحماض الامينية خلال عملية تكوين البروتين ، وعملية بناء الاحماض الدهنية إلى ليبيدات فوسفاتية و التي تكوَن طبقة الغشاء البلازمي ،و الربط بين الجزيئات الاحادية للغلوكوز لتكوين الغلايكوجين . تفاعلات البناء هي تفاعلات ماصة للطاقة ، فهي تستهلك الطاقة أكثر من انتاجها . عمليات الايض هي عبارة عن ميزان للطاقة فهي توازن بين تفاعلات الهدم (التحلل) و تفاعلات البناء .

ينقسم الأيض عادة إلى فئتين: هدم، و كسر من المادة العضوية عن طريق التنفس الخلوي، وابتناء، و بناء من مكونات من الخلايا مثل البروتينات والحمض النووي. وعادة، الكسر يقوم بتحرير الطاقة والبناء يستهلك الطاقة.

التسميات العربية

تختلف ترجمة المصطلح العلمي metabolism باختلاف الدول العربية حيث تستخدم تسمية أيض في مصر وفلسطين والأردن والسعودية والعراق والإمارات واليمن وليبيا والجزائر والكويت. فيما تستخدم تسمية استقلاب في سوريا. كما تستخدم تسمية تمثيل غذائي في مصر أيضا.

المواد الكيميائية الحيوية الرئيسية

مزيد من المعلومات: جزيء حيوي، خلية والكيمياء الحيوية

هيكل ثلاثي الغليسريد دهنيات

معظم الهياكل التي تشكل الحيوانات، النباتات والميكروبات تتكون من ثلاث فئات أساسية من الجزيء: حمض أميني، الكربوهيدرات والدهنيات (وتسمى في كثير من الأحيان الدهون). حيث أن هذه الجزيئات الحيوية للحياة، التفاعلات الأيضية إما تركز على جعل هذه الجزيئات أثناء بناء الخلايا والأنسجة، أو تقسيمها واستخدامها كمصدر للطاقة، وعن طريق الهضم. هذه المواد الكيميائية الحيوية يمكن أن تدمج معا لصنع مبلمرات مثل الحمض النووي الريبوزي المنقوص الأكسجين والبروتينات، الجزيئات الأساسية للحياة.

نوع الجزيء	اسم الأشكال المونومرية	اسم الأشكال المبلمرية	أمثلة على الأشكال المبلمرية
حموض أمينية	حموض أمينية	بروتينات (تسمى أيضا عديدات الببتيد)	بروتينات ليفية وبروتينات كروية
كربوهيدرات	سكريات أحادية	سكريات متعددة	النشا، الغلايكوجين والسليلوز
حموض نووية	نيوكليوتيدات	عديدات النيوكليوتيد	حمض نووي ريبوزي منقوص الأكسجين وحمض نووي ريبوزي

التفاعلات

تنقسم تفاعلات الاستقلاب إلى:

1- تفاعلات الهدم Catabolism: حيث يتم تكسير المواد الغذائية الرئيسية سواء كانت كربوهيدرات أو بروتينات أو دهون خلال طرق مختلفة من التفاعلات الحيوية إلى جزيئات بسيطة وينتج عن ذلك الحصول على الطاقة.

2-تفاعلات البناء (Anabolism): الجزيئات البسيطة الناتجة من عملية الهدم يمكن استخدامها كنواة لبناء مواد أكثر تعقيداً سواء كانت بروتينية أو أحماض نووية من خلال سلسلة من التفاعلات وذلك لبناء الأنسجة وتستهلك طاقة في تلك التفاعلات.

تأخذ عمليات البناء والهدم مسارات مختلفة من ناحية التفاعلات الحيوية داخل جسم الكائن الحي، يتم فيها تحويل المواد الكيميائية عن طريق سلسلة من الأنزيمات.هذه الأنزيمات هي حاسمة لعملية التمثيل الغذائي حيث تعمل على تسريع التفاعلات وتكون مهمة جداً في الحفاظ على حياة الخلية.

أحد السمات البارزة في عملية الأيض هو التشابه في المسارات الأساسية بين كائنات تختلف اختلافاً شاسعاً عن بعضها البعض.

معظم الهياكل التي تشكل الحيوانات والنباتات والميكروبات مصنوعة من ثلاث فئات أساسية من الجزيئات: الأحماض الأمينية، الكربوهيدرات، والدهون. ووظيفة التمثيل الغذائي تتركز في استخدام هذه الجزيئات في بناء الخلايا والأنسجة، أو تقسيمها واستخدامها كمصدر للطاقة. ويمكن أن تجتمع هذه المواد الكيميائية لتشكل بوليمرات مثل الحمض النووي والبروتينات.

ويبدأ استقلاب الكربوهيدرات مع امتصاص الغلوكوز عبر جدران الأمعاء إلى الدم فيحمل البعض منه إلى مختلف أنحاء الجسم حيث يتم استقلابه في حين يتم تخزين البعض الآخر في الكبد والعضلات على شكل سكر أو غلايكوجين وتتفكك بعد ذلك عند الحاجة.

انظر أيضا

• بروتين دهني منخفض الكثافة
• بروتين دهني مرتفع الكثافة
• كوليسترول
• أيض مفرط
• أيض الحمض العصاري
• أيض فيضي
• أيض جرياني
• معدل الأيض الأساسي
• متلازمة إعادة التغذية
• خطأ أيضي خلقي
• سلسلة تنفس
• تاريخ علم الكيمياء الحيوية
• نظرية الجذور الحرة والتشيخ

قراءة إضافية

قراءة تمهيدية

• Rose, S. and Mileusnic, R., The Chemistry of Life. (Penguin Press Science, 1999), ISBN 0-14-027273-9
• Schneider, E. D. and Sagan, D., Into the Cool: Energy Flow, Thermodynamics, and Life. (University Of Chicago Press, 2005), ISBN 0-226-73936-8
• Lane, N., Oxygen: The Molecule that Made the World. (Oxford University Press, USA, 2004), ISBN 0-19-860783-0

قراءة متقدمة

• Price, N. and Stevens, L., Fundamentals of Enzymology: Cell and Molecular Biology of Catalytic Proteins. (Oxford University Press, 1999), ISBN 0-19-850229-X
• Berg, J. Tymoczko, J. and Stryer, L., Biochemistry. (W. H. Freeman and Company, 2002), ISBN 0-7167-4955-6
• Cox, M. and Nelson, D. L., Lehninger Principles of Biochemistry. (Palgrave Macmillan, 2004), ISBN 0-7167-4339-6
• Brock, T. D. Madigan, M. T. Martinko, J. and Parker J., Brock's Biology of Microorganisms. (Benjamin Cummings, 2002), ISBN 0-13-066271-2
• Da Silva, J.J.R.F. and Williams, R. J. P., The Biological Chemistry of the Elements: The Inorganic Chemistry of Life. (Clarendon Press, 1991), ISBN 0-19-855598-9
• Nicholls, D. G. and Ferguson, S. J., Bioenergetics. (Academic Press Inc., 2002), ISBN 0-12-518121-3

وصلات خارجية

معلومات عامة

• The Biochemistry of Metabolism
• Microbial metabolism Simple overview. School level.
• Sparknotes SAT biochemistry Overview of biochemistry. School level.
• MIT Biology Hypertextbook Undergraduate-level guide to molecular biology.

الأيض البشري

• Topics in Medical Biochemistry Guide to human metabolic pathways. School level.
• http://themedicalbiochemistrypage.org/ THE Medical Biochemistry Page] Comprehensive resource on human metabolism.

قواعد بيانات

• Flow Chart of Metabolic Pathways at إكسباسي
• IUBMB-Nicholson Metabolic Pathways Chart
• SuperCYP: Database for Drug-Cytochrome-Metabolism

مسارات أيضية

• Metabolism reference Pathway
• Guide to Glycolysis School level.
• The Nitrogen cycle and Nitrogen fixation على موقع واي باك مشين (archive index)
• What is Photosynthesis? Collection of photosynthesis articles and resources.