CALM/arwiki huggingface dataset:
جمادي التغذية الكيميائي هو نوع من الأيض يوجد في بدائيات النوى حيث يتم الحصول على الطاقة من أكسدة المركبات غير العضوية. يمكن لتلك المتعضيات استخدام الهيدروجين، أو مركبات الكبريت المختزلة (مثل الكبريتيد، وكبريتيد الهيدروجين، وثيوكبريتات)، أوأكسيد الحديد الثنائي، أو الأمونيا كمصادر لاختزال الطاقة ويحصلون على الطاقة عن طريق أكسدة تلك المركبات بواسطة قابلات الإلكترونات مثل الأكسجين أو النتريت. تلك العمليات الميكروبية مهمة في الدورات الحيوية الجيولوجية الكيميائية العامة مثل تكوين الأسيتون، والنترجة، ونزع النيتروجين وهي عمليات مهمة لخصوبة التربة.
طاقة من الضوء.
تنتزع النباتات، والبكتيريا الزرقاء، والبكتيريا الأرجوانية، والخضربيات وبعض الطلائعيات الطاقة من ضوء الشمس. ترتبط هذه العملية عادة بتحويل ثنائي أكسيد الكربون إلى مركبات عضوية، كجزء من البناء الضوئي. يمكن مع ذلك أن تتم العمليتان بشكل منفصل كما في بدائيات النوى، كما يمكن للبكتيريا الأرجوانية، والخضربيات استخدام ضوء الشمس كمصدر للطاقة مع التنقل بين تثبيت الكربون أو تخمير المواد العضوية.
في العديد من المتعضيات يشبه انتزاع الطاقة الشمسية في المبدأ الفسفرة التأكسدية، حيث يشمل تخزين الطاقة في صورة فرق تركيز لبروتون. ذلك الفرق في التركيز هو الذي يؤدي لتصنع ATP. تأتي الإلكترونات المطلوبة لسلسة نقل الإلكترون من بروتينات جامعة للضوء تسمى رودوبسين أو مراكز رد فعل البناء الضوئي. يتم تقسيم مراكز رد الفعل إلى نوعين على حسب نوع صبغة البناء الضوئي الموجودة، تملك أغلب البكتيريا البانية للضوء نوع واحد، فيما تملك النباتات والبكتيريا الزرقاء نوعين.
في النباتات، والطحالب، والبكتيريا الزرقاء، تستخدم وحدات النظام الثاني للبناء الضوئي الطاقة الضوئية لإزالة الإلكترونات من الماء، وتحرير الأكسجين كمخلف للتفاعل. تتدفق الإلكترونات بعد ذلك إلى سيتوكروم b6f complex، الذي يستخدم طاقتهم لضخ البروتونات عبر غشاء الثايلاكويد في البلاستيدات الخضراء. تنتقل تلك البروتونات مرة أخرى عبر الغشاء حيث تدفع أيه تي بي سينثاز -كما سبق-. تتدفق الإلكترونات بعد ذلك عبر وحدات النظام الأول للبناء الضوئي ويمكنها بعد ذلك إما أن تختزل تميم الإنزيم NADP+، لاستخدامه في دورة كالفين، أو أن يعاد تدويرها لتوليد المزيد من ATP.
الابتناء.
الابتناء هو مجموعة من العمليات الأيضية البناءة يتم فيها استخدام الطاقة المتحررة من التقويض لتصنيع جزيئات معقدة. عمومًا، يتم تصنيع الجزئيات المعقدة التي تكون التركيب الخلوي خطوة بخطوة من مركبات طليعية صغيرة وبسيطة. يشمل الابتناء 3 مراحل أساسية. أولا، إنتاج المركبات الطيلعية مثل الأحماض الأمينية، والسكر الأحادي، وتربينويد، ونوكليوتيدات، وثانيا، تنشيطهم إلى صور متفاعلة باستخدام الطاقة من أدينوسين ثلاثي الفوسفات، وثالثا، تجميع تلك المركبات الطليعية لتكوين جزيئات معقدة مثل البروتينات، ومتعددات السكاريد، والدهون، والأحماض النووية.
تختلف الكائنات من حيث عدد الجزيئات التي يتم بناؤها في خلاياها. الكائنات ذاتية التغذية مثل النباتات يمكنها بناء الجزيئات العضوية المعقدة في الخلايا مثل متعددات السكاريد والبروتينات من جزيئات بسيطة مثل ثنائي أكسيد الكربون والماء. الكائنات غيرية التغذية في المقابل، تحتاج لمصدر للمواد الأكثر تعقيدا، مثل السكريات الأحادية والأحماض الأمينية، لإنتاج تلك الجزيئات المعقدة. يمكن تصنيف الكائنات بحسب المصدر النهائي للطاقة: تحصل الكائنات ضوئية التغذية، والكائنات الضوئية غيرية التغذية على الطاقة من الضوء، بينما تحصل الكائنات كيميائية التغذية، والكائنات كيميائية غيرية التغذية على الطاقة من تفاعلات أكسدة غير عضوية
تثبيت الكربون.
البناء الضوئي هو تصنيع الكربوهيدرات من ضوء الشمس وثنائي أكسيد الكربون. في النبات، والبكتيريا الزرقاء، والطحالب، البناء الضوئي الأكسجيني يقسم الماء، وينتج الأكسجين كمخلفات للتفاعل. تستخدم هذه العملية أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) وثنائي نوكليوتيد الأدنين وأميد النيكوتين (NADPH) الناتجان عن مراكز رد فعل البناء الضوئي لتحويل ثنائي أكسيد الكربون إلى حمض 3-فوسفوغليسيريك، الذي يمكن تحويله بعد ذلك إلى جلوكوز. يتم تنفيذ تفاعل تثبيت الكربون بواسطة إنزيم روبيسكو كجزء من دورة كالفين. يحدث 3 أنواع من البناء الضوئي في النباتات: تمثيل ضوئي ثلاثي الكربون، وتمثيل ضوئي رباعي الكربون، وأيض حامض المخلدات. الفرق بين أولئك هو الطريق الذي يسلكه ثنائي أكسيد الكربون نحو دورة كالفين، ففي ثلاثي الكربون يقوم النبات بتثبيت ثنائي أكسيد الكربون مباشرة، أما في النوعين الآخرين يدمج البناء الضوئي ثنائي أكسيد الكربون في المركبات الأخرى أولا، كطريقة للتكيف مع ضوء الشمس القوي والظروف الجافة.
في بدائيات النوى التي تقوم بالبناء الضوئي، آليات تثبيت الكربون أكثر تنوعا. حيث يمكن تثبيت ثنائي أكسيد الكربون بواسطة دورة كالفين، وهي دورة حمض الستريك ولكن معكوسة، أو عن طريق إضافة كربوكسيل لأسيتيل مرافق الإنزيم-أ. بدائيات النوى كيميائية التغذية تثبت ثنائي أكسيد الكربون عبر دورة كالفين، ولكنها تستخدم الطاقة الصادرة من المركبات غير العضوية لتحفيز التفاعل.
السكريات والغليكانات.
في ابتناء السكريات، يمكن تحويل الأحماض العضوية البسيطة إلى سكريات أحادية مثل الجلوكوز ثم تجميعها لتكوين متعددات السكاريد مثل النشا. توليد الجلوكوز من مركبات مثل حمض البيروفيك، وحمض اللبنيك، وغليسرول، وحمض 3-فوسفوغليسيريك، والأحماض الأمينية يسمى استحداث الجلوكوز. يحول استحداث الجلوكوز حمض البيروفيك إلى جلوكوز 6-فوسفات عبر سلسلة من المركبات الوسطية، تشترك العديد منها في تحلل الجلوكوز. على أي حال، هذا المسار ليس مجرد تحلل الجلوكوز بشكل معكوس، حيث أن العديد من الخطوات يتم تحفيزها بإنزيمات غير موجودة في تحلل الجلوكوز. هذا الأمر مهم حيث يسمح بتنظيم تكوين وتكسير الجلوكوز بشكل منفصل، ويمنع حدوث المسارين بالتزامن في حلقة مفرغة.
رغم أن الدهون هي طريقة شائعة لتخزين الطاقة، في الفقاريات مثل الإنسان لا يمكن تحويل الأحماض الدهنية في تلك المخازن إلى جلوكوز من خلال استحداث الجلوكوز حيث أن تلك الكائنات لا يمكنها تحويل أسيتيل مرافق الإنزيم-أ إلى حمض البيروفيك، تمتلك النباتات الإنزيمات الضرورية لذلك بينما لا تمتلكها الحيوانات. نتيجة لذلك، بعد فترة طويلة من المجاعة، تحتاج الفقاريات لإنتاج أجسام كيتونية من الأحماض الدهنية لاستبدال الجلوكوز في الأنسجة مثل المخ الذي لا يستطيع أيض الأحماض الدهنية. في الكائنات الأخرى كالنباتات والبكتيريا، يتم حل تلك المشكلة الأيضية باستخدام دورة الجلايكسولات، التي تتجاوز خطوة نزع الكربوكسيل الموجودة في دورة حمض الستريك وتسمح بتحول أسيتيل مرافق الإنزيم-أ إلى حمض أكسالوأسيتيك، الذي يمكن استخدامه لإنتاج الجلوكوز.
يتم تصنيع متعددات السكاريد والغليكانات عن طريق إضافة متتابعة للسكريات الأحادية بواسطة إنزيم ناقل الغليكوزيل من سكر-فوسفات تفاعلي متبرع مثل غلوكوز ثنائي فوسفات اليوريدين إلى مجموعة هيدروكسيل مستقبلة على متعدد السكاريد النامي. نظرًا لأن أي من مجموعات الهيدروكسيل على حلقة المادة المتفاعلة يمكن أن تكون مستقبلة، يمكن أن يكون متعدد السكاريد الناتج إما متفرع أو مستقيم. يمكن أن تمتلك متعددات السكاريد الناتجة وظائف تركيبية أو أيضية، أو يتم تحويلها إلى دهون أو بروتينات.
الأحماض الدهنية، وتربينويد، وستيرويدات.
يتم تصنيع الأحماض الدهنية بواسطة إنزيم مصنع الحمض الدهني الذي يبلمر ثم يختزل وحدات أسيتيل مرافق الإنزيم-أ. حلقات الأسيل الموجودة في الأحماض الدهنية تتمدد بواسطة حلقة من التفاعلات التي تضيف مجموعة الأسيل، وتختزلها إلى كحول، ثم تنزع منها الماء لتحولها إلى مجموعة ألكين ثم تختزلها مجددا إلى مجموعة ألكان. تنقسم إنزيمات التصنيع الحيوي للأحماض الدهنية إلى مجموعتين: في الحيوانات والفطريات، يتم تنفيد كل تفاعلات تصنيع الحمض الدهني بواسطة بروتين واحد متعدد الوظائف، أما في بلاستيدات النبات وفي البكتيريا يؤدي إنزيم مختلف كل خطوة في المسار.
تربين، وتربينويد هما فئة كبيرة من الدهون التي تشمل كاروتينات وتشكل الفئة الأكبر من المنتجات الطبيعية للنبات. يتم تصنيع تلك المركبات عن طريق تجميع وتعديل وحدات إيزوبرين التي تتبرع بها مركبات طليعية متفاعلة. تفاعل مهم يستخدم المركبات المتبرعة بإيزوبرين هو تصنيع الستيرويد. حيث تنضم وحدات إيزوبرين لبعضها لبعض لتكوين سكوالين ثم يتم طيها لتشكيل مجموعة من الحلقات لتكون لانوستيرول. يمكن بعد ذلك تحويل لانوستيرول ‘لى ستيرويدات أخرى مثل كولسترول وإرغوستيرول.
تختلف الكائنات في قدرتها على تصنيع الـ20 حمض أميني المشتركة. تستطيع أغلب البكتيريا والنباتات تصنيع العشرين حمض جميعهم، إلا أن الثدييات تستطيع تصنيع 11 حمض أميني غير ضروري، لذلك فإن 9 أحماض أمينية ضرورية يجب الحصول عليها من الغذاء. بعض الطفيليات البسيطة، مثل بكتيريا المفطورة الرئوية، تفتقد القدرة على تصنيع أي من الأحماض الأمينية وتحصل على أحماضها الأمينية مباشرة من العائل. يتم تصنيع كل الأحماض الأمينية من مركبات وسطية في تحلل الجلوكوز، ودورة حمض الستريك، أو مسار فوسفات البنتوز. يتم توفير النيتروجين بواسطة حمض الجلوتاميك والجلوتامين. يعتمد تصنيع الأحماض الأمينية على تكوين حمض كيتو ألفا المناسب، الذي يتم نقل مجموعة الأمين له لتكوين حمض أميني.
يتم تصنيع البروتينات من الأحماض الأمينية عن طريق ضم بعضها لبعض في سلسلة من الروابط الببتيدية. يملك كل بروتين مختلف تسلسل فريد من الأحماض الأمينية: وهذا هو تركيبه الأولي. تماما كما يمكن دمج حروف الأبجدية لتكوين عدد لا نهائي من الكلمات، يمكن ربط الأحماض الأمينية في تسلسلات مختلفة لتكوين عدد هائل من البروتينات. يتم تصنيع البروتينات من الأحماض الأمينية التي تم تنشيطها عن طريق الارتباط بجزئ حمض نووي ريبوزي ناقل برابطة إستر. يتم إنتاج هذا المركب الطليعي في تفاعل يعتمد على أدينوسين ثلاثي الفوسفات. يعد هذا المركب ركيزة للريبوسوم، الذي ينضم إلى الحمض الأميني على سلسلة البروتين المطوي ، باستخدام معلومات التسلسل في الحمض النووي الريبوزي الرسول.
تصنيع وإنقاذ النوكليوتيد.
تتكون النوكليوتيدات من أحماض أمينية، وثنائي أكسيد الكربون، وحمض الفورميك في مسارات تتطلب كميات كبيرة من الطاقة الأيضية. بناء على ذلك، تمتلك أغلب الكائنات أنظمة فعالة لإنقاذ النوكليوتيدات المتكونة. يتم تصنيع البيورين كنيوكليوسيد (قواعد مرتبطة بالريبوز). كل من الأدينين، والغوانين يتم تصنيعهما من مركب نيوكلوسيد طليعي إينوسين أحادي الفوسفات، الذي يتم تصنيعه باستخدام ذرات من الأحماض الأمينية جلايسين، وجلوتامين، وحمض الأسبارتيك. في المقابل، يتم تصنيع بيريميدين من أوروتيت، الذي يتم تصنيعه من جلوتامين وحمض الأسبارتيك.
الدخيل الحيوي وأيض الأكسدة والاختزال.
تتعرض كل الكائنات الحية باستمرار إلى مركبات لا يمكنهم استخدامها كغذاء وتكون ضارة إذا تراكمت في الخلايا، حيث لا توجد وظيفة أيضية له. تلك المركبات التي يحتمل أن تكون ضارة تسمى الغريب الحيوي أو الدخيل الحيوي. الدخائل الحيوي مثل الأدوية المصنعة، والسموم الطبيعية، والمضادات الحيوية يتم إزالة سميتها بمجموعة من الإنزيمات الأيضية للغريب الحيوي. في الإنسان، تشمل تلك الإنزيمات مؤكسدات سيتوكروم بي450، وغلوكويورنوسايل ترانسفيراز،, وجلوتاثيون أس-ترانسفيراز. يعمل هذا الجهاز من الإنزيمات في 3 مراحل لأكسدة الغريب الحيوي أولاً (المرحلة 1) ثم ربط مجموعات قابلة للذوبان في الماء للجزئ (المرحلة 2). الغريب الحيوي المعدل القابل للذوبان في الماء يمكن بعد ذلك ضخة خارج الخلايا وفي الكائنات متعددة الخلايا يمكن أيضه أكثر من ذلك قبل إخراجه (المرحلة 3). في علم البيئة، تلك التفاعلات مهمة بالأخص في التحلل الحيوي الميكروبي للملوثات والمعالجة الحيوية للأرض الملوثة وتسرب النفط. العديد من تلك التفاعلات الميكروبية تتواجد في كائنات متعددة الخلايا، ولكن بسبب التنوع الكبير في أنواع الميكروبات فإن تلك الكائنات قدرة على التعامل مع نطاق أوسع بكثير من الدخائل الحيوية مقارنة بالكائنات متعددة الخلايا، ويمكنها حتى تحليل الملوثات العضوية الثابتة مثل مركبات الكلوريد العضوي.
مشكلة متعلقةبالكائنات الهوائية هي الإجهاد التأكسدي. هنا، العمليات التي تشملفسفرة تأكسدية وتكوين روابط ثنائية الكبريتيد خلال تطوي البروتين تنتج أنواع الأكسجين التفاعلية مثل بيروكسيد الهيدروجين. تلك المؤكسدات الضارة تتم إزالتها بواسطة مستقلبات مضادة للتأكسد مثل جلوتاثيون وإنزيمات مثل كاتالاز وبيروكسيداز.
الديناميكا الحرارية للكائنات الحية.
يجب أن تخضع الكائنات الحية لقوانين الديناميكا الحرارية، التي تصف انتقال الحرارة والشغل. ينص قانون الديناميكا الحراري الثاني على أنه في أي نظام مغلق، لا يمكن أن تقل كمية الإنتروبيا. رغم أن التعقيد المدهش للكائنات الحية يبدو أنه يتعارض مع هذا القانون، فإن الحياة ممكنة لأن جميع الكائنات تعد نظام مفتوح يتبادل المادة والطاقة مع الأشياء المحيطة به. بالتالي فإن الأنظمة الحية ليست في حالة توازن ترموديناميكي، وإنما هي أنظمة مبددة تحافظ على حالة التعقيد الكبير بالتسبب في زيادة أكبر في الإنتروبيا في بيئاتها. يحقق أيض الخلية ذلك من خلال الربط بين العمليات التلقائية للتقويض والعمليات غير التلقائية للابتناء. بمصطلحات الديناميكا الحرارية، يحافظ الأيض على النظام عن طريق خلق الفوضى.
التنظيم والتحكم.
نظرًا لأن بيئة أغلب الكائنات تتغير باستمرار، يجب أن يتم تنظيم تفاعلات الأيض بشكل دقيق للحفاظ على مجموعة ثابتة من الظروف داخل الخلايا، فيما يعرف باسم الاستتباب. يسمح تنظيم الأيض كذلك للكائنات الحية بالاستجابة للإشارات والتفاعل بشكل نشط مع بيئاتهم. مبدآن مترابطان بشكل كبير مهمان للغاية في فهم كيفية التحكم في المسارات الأيضية. الأول، أن "تنظيم" إنزيم ما في مسار ما هو كيف أن نشاطه يزيد ويقل استجابة لإشارات. الثاني، أن "التحكم "الذي يبذله ذلك الإنزيم هو تأثير تلك التغيرات في نشاطه على المعدل الكلي للمسار. على سبيل المثال، قد يُظهر إنزيم ما تغيرات كبيرة في نشاطه (أي أنه منظم بشكل كبير) لكن إذا كانت تلك التغيرات لها أثر بسيط على معدل المسار الأيضي، فإن هذا الإنزيم ليس مساهما في التحكم في ذلك المسار.
توجد العديد من مستويات تنظيم الأيض. في التنظيم الداخلي، يقوم المسار الأيضي بتنظيم نفسه ليستجيب للتغيرات في مستويات الركائز أو المنتجات، على سبيل المثال، نقص كمية المادة المنتجة يزيد التدفق عبر المسار من أجل التعويض. يتضمن هذا النوع من التنظيم عادة تنظيم تفارغي لنشاطات العديد من الإنزيمات في المسار. يتضمن التحكم الخارجي في كائن متعدد الخلايا أن تقوم خلية بتعيير أيضها استجابة لإشارات من خلايا أخرى. تلك الإشارات عادة تكون في صورة رسل ذائبة مثل الهرمونات وعوامل النمو ويتم اكتشفها بواسطة مستقبلات على سطح الخلية. يتم بعد ذلك بث تلك الإشارات داخل الخلية بواسطة أنظمة الرسول الثاني التي تشارك غالبا في فسفرة البروتينات.
نموذج مفهوم جدا للتحكم الخارجي هو تنظيم أيض الجلوكوز بواسطة هرمون الإنسولين. يتم إنتاج الإنسولين استجابة لارتفاع سكر الدم. ارتباط الهرمون بمستقبلة الإنسولين على الخلايا ينشط سلسة من البروتين كيناز التي تؤدي لاستيعاب الخلايا للجلوكوز من الدم وتحويله إلى جزيئات تخزين مثل الأحماض الدهنية والغلايكوجين. يتم التحكم في أيض الغلايكوجين عبر نشاط  إنزيم فوسفوريلاز، وهو الإنزيم الذي يكسر الغلايكوجين، وغلايكوجين سينثاز، الإنزيم الذي يصنعه. يتم تنظيم تلك الإنزيمات بشكل متبادل، حيث تثبط الفسفرة غلايكوجين سينثاز، وتنشط فوسفوريلاز. يتسبب الإنسولين في تصنيع الغلايكوجين عن طريق تنشيط فوسفاتاز البروتين والتسبب في نقص فسفرة تلك الإنزيمات.
المسارات المركزية للأيض المذكورة سابقًا، مثل تحلل الجلوكوز، ودورة حمض الستريك، تتواجد في النطاقات الثلاثة للكائنات الحية وكانت متواجدة كذلك في السلف الشامل الأخير. كانت خلية السلف الشامل بدائية النوى ومولدة للميثان غالبا وبها الكثير من أيض الحمض الأميني، والنوكوليوتيد، والسكريات، والدهون. قد يكون الإبقاء على هذه المسارات القديمة خلال التطور المتأخر ناتجا عن أن هذه التفاعلات كانت الحل الأمثل لمشاكلهم الأيضية الخاصة، مع مسارات مثل تحلل الجلوكوز ودورة حمض الستريك تنتج نواتجها النهائية بفعالية عالية وبعدد محدود من الخطوات. قد تكون المسارات الأولى في الأيض القائم على الإنزيمات جزءًا من أيض نوكليوتيد البيورين، فيما كانت مسارات الأيض السابقة جزءًا منفرضية عالم الحمض النووي الريبوزي القديمة.
تم اقتراح العديد من النماذج لوصف آليات تطور مسارات الأيض الحديثة. تشمل تلك النماذج إضافات متتابعة لإنزيمات جديدة لمسارات قديمة قصيرة، وتضاعف ثم تشعب المسارات بالكامل بالإضافة لتوظيف الانزيمات الموجودة مسبقا وتجميعها في مسار تفاعل جديد. الأهمية النسبية لتلك الآليات غير واضحة، إلا أن دراسات جينومية أظهرت أن الإنزيمات في مسار ما من المحتمل أن يكون لها سلف مشترك، ما يقترح أن العديد من المسارات قد تطورت خطوة بخطوة مع تكوُّن وظائف جديدة من الخطوات الموجودة سابقًا في المسار. نموذج بديل ظهر من دراسات تتبع تطور تركيب البروتيان في شبكة الأيض، اقترح ذلك النموذج أن الإنزيمات يتم توظيفها بشكل واسع، واستعارة إنزيمات لتأدية وظائف مشابهة في مسارات أيضية مختلفة. تؤدي عملية التوظيف تلك إلى تنوع في التطور الإنزيمي. احتمال ثالث هو أن بعض أجزاء الأيض قد تتواجد في "وحدات" يمكن إعادة استخدماها في مسارات مختلفة وتؤدي نفس الوظائف على جزيئات مختلفة.
بالإضافة لتطور مسارات أيضية جديدة، يمكن أن يسبب التطور كذلك فقد بعض الوظائف الأيضية. على سبيل المثال، في بعض الديدان فُقدت العمليات الأيضية غير الضرورية للحياة، وعوضًا عنها يمكن استغلال الأحماض الأمينية، والنوكليوتيدات، والسكريات الموجودة مسبقًا في العائل. يمكن ملاحظة أمثلة مشابهة لفقد القدرات الأيضية في كائنات المعايشة الجوانية.
الاستقصاء والمعالجة.
بشكل تقليدي، تتم دراسة الأيض بمقاربة اختزالية تركز على مسار أيضي واحد. استعمال القائفات المشعة مفيد بشكل خاص في تعقب الكائن بالكامل، وعلى مستوى النسيج، والخلية، والذي يحدد المسار من المركب الطليعي حتى الناتج النهائي عن طريق التعرف على الوسائط والمنتجات المعلمة بمادة مشعة. الإنزيمات التي تحفز تلك التفاعلات الكيميائية يمكن بعد ذلك تنقيتها ودراسة حركياتها واستجابتها للمثبطات. مقاربة موازية هي التعرف على الجزئيات الصغيرة في خلية أو نسيج، المجموعة الكاملة من تلك الجزيئات تسمى ميتابولوم. بشكل عام، تعطي تلك الدراسات نظرة جيدة على تركيب ووظيفة المسارات الأيضية البسيطة، لكنها غير كافية عند تطبيقها على أنظمة أكثر تعقيدا مثل أيض خلية كاملة.
يمكن الحصول على فكرة عن مدى تعقيد شبكات الأيض في الخلايا التي تحتوي على آلاف الإنزيمات المختلفة عن طريق الشكل الموضح في الصورة الذي يعرض التفاعلات بين 43 بروتينًا و40 مستقلبًا فقط: توفر تسلسلات الجينومات قوائم تحتوي على ما يصل إلى 45,000 جين. مع ذلك، من الممكن الآن استخدام تلك البيانات الجينومية لإعادة تشكيل شبكات كاملة من التفاعلات الكيميائية الحيوية وإنتاج نماذج رياضية أكثر كلية قد تشرح وتتوقع سلوكياتهم. تلك النماذج قوية بشكل خاص حين تستخدم لدمج بيانات المسار والمستقلب المحصول عليها عبر الطرق التقليدية مثل التعبير الجيني من الدراسات البروتيومية ومصفوفة دي إن إيه الدقيقة. باستخدام تلك الطرق، تم انتاج نموذج لأيض الإنسان، ما سيساعد في اكتشاف أدوية مستقبلية وأبحاث الكيمياء الحيوية. تستخدم تلك النماذج الآن في تحليل الشبكات، لتصنيف أمراض الإنسان في مجموعات تتشارك في بروتينات أو مستقلبات مشتركة.
تعد شبكات الأيض البكتيرية مثالا صارخًا على تنظيم ربطة العنق على شكل قوس، وهو تركيب قادر على إدخال نطاق واسع من المغذيات وإنتاج مجموعة كبيرة من المنتجات والجزيئات الكبيرة المعقدة باستخدام تداولات وسيطة مشتركة قليلة نسبيًا.
تطبيق تكنولوجي كبير لتلك المعلومات هو الهندسة الأيضية. وفيها يتم تعديل بعض الكائنات كالخميرة، أو النباتات، أو البكتيريا جينيًا لجعلهم أكثر فائدة في التكنولوجيا الحيوية وللمساعدة في إنتاج أدوية مثل المضادات الحيوية أو الكيماويات الصناعية مثل حمض الشيكيميك. تهدف تلك التعديلات الجينية عادة لتقليل كم الطاقة المستخدم لإنتاج المنتج، وزيادة الإنتاجية، وتقليل مخلفات الإنتاج.
يحتوي كتاب أجزاء الحيوان لأرسطو على تفاصيل كافية عن وجهة نظره بشأن الأيض تكفي لصنع نموذج تدفق مفتوح. حيث آمن أن كل مرحلة من العملية، يتم فيها تحويل مواد من الطعام، مع إطلاق حرارة باعتباره العنصر التقليدي للحريق، وفضلات يتم إخراجها في صورة بول، أو براز، أو صفراء.
وصف ابن النفيس الأيض في عام 1260 في روايته الرسالة الكاملية في السيرة النبوية والتي احتوت عبارة "كل من الجسم وأجزاءه في حالة مستمرة من الانحلال والبناء، لذلك هي حتما تمر بتغيير دائم." يمتد تاريخ الدراسة العلمية للتمثيل الغذائي لعدة قرون وانتقل من دراسة الحيوانات بالكامل في الدراسات المبكرة، لدراسة التفاعلات الأيضية المفردة في الكيمياء الحيوية الحديثة. تم نشر التجارب المخططة الأولى لأيض الإنسان في 1614 بواسطة سانتوريو سانتوري  في كتابه حرق الطب الساكن. وصف فيه كيف وزن نفسه قبل وبعد الأكل، والنوم، والعمل، وممارسة الجنس، والصوم، والشرب، والإخراج. حيث وجد أن أغلب الطعام الذي تناوله قد فقد عبر ما أسماه "عرق غير ملموس".
في تلك الدراسات المبكرة، لم يتم التعرف على آليات تلك العمليات الأيضية وكان من المعتقد أن هناك قوة حيوية تنشط الأنسجة الحية. في القرن الـ19، عند دراسة تخمير السكر إلى كحول بواسطة الخميرة، استنتج لويس باستور أن التخمير تم تحفيزه بواسطة مواد في خلايا الخميرة أسماها "مخمرات". كتب أن "التخمير الكحولي هو عمل مرتبط بحياة وتنظيم خلايا الخميرة، وليس مع موت أو تعفن الخلايا." هذا الاكتشاف، إلى جانب ما نشره فريدرش فولر في 1828 عن بحث حول التصنيع الكيميائي لليوريا، وكونها أول مركب عضوي يحضر بالكامل من مركبات طليعية غير عضوية أثبتا أن المركبات العضوية والتفاعلات الكيميائية الموجودة في الخلية لا تختلف من حيث المبدأ عن أي جزء من الكيمياء.
كان اكتشاف الإنزيمات في بدايات القرن الـ20 بواسطة إدوارد بوخنر هو ما فصل دراسة تفاعلات الأيض الكيميائية عن الدراسة البيولوجية للخلايا، وأشار ببدء الكيمياء الحيوية. نما حجم المعرفة الكيميائية الحيوية بسرعة خلال أوائل القرن الـ20. أحد أكثر علماء الكيمياء الحيوية الجدد المثمرين وقتها كان هانس كريبس الذي قدم إسهامات هائلة في دراسة الأيض. اكتشف كريبس دورة اليوريا ولاحقًا، بالتعاون مع هانز كورنبيرج، دورة حمض الستريك ودورة الجلايكسولات. تمت مساعدة أبحاث الكيمياء الحيوية الحديثة بشكل كبير بسبب تطور التقنيات الحديثة مثل الاستشراب، ودراسة البلورات بالأشعة السينية، ومطيافية الرنين المغناطيسي النووي، والوسم النظيري، والمجهر الإلكتروني. سمحت تلك التقنيات باكتشاف والتحليل المفصل للعديد من الجزيئات والمسارات الأيضية في الخلايا.
أيض الإنسان
قواعد بيانات
مسارات أيضية
ليبرون جيمس (LeBron James) (ولد في 30 ديسمبر 1984، في أكرون، أوهايو) هو لاعب كرة سلة أمريكي محترف، يلعب في دوري الرابطة الوطنية لكرة السلة الأمريكي لصالح نادي لوس أنجلوس ليكرز، كما يشارك في منتخب الولايات المتحدة لكرة السلة.
برع ليبرون جيمز في فترة دراسته الثانوية في كرة السلة لذا انضم مباشرة من بعد المدرسة لدوري المحترفين الأمريكي دون المشاركة في دوري الجامعات، كما وقع صفقة مع شركة نايكي للأحذية الرياضية لقاء 90 مليون دولار أمريكي. في موسم NBA لعام 2003 - 2004، حقق ليبرون معدل 20.9 نقطة، و 5.7 مساعدة، و 5.5 مرتدة لكل مباراة، كما رشح لجائزة أفضل لاعب جديد (Rookie of the Year). أصبح بعد ذلك من أشهر لاعبي كرة السلة في الدوري الأمريكي. في عام 2006، مدد ليبرون جيمز عقده مع كليفلاند كافالييرز حتى موسم 2009 - 2010 لقاء 60 مليون دولار أمريكي. كان ليبرون جيمز من بين لاعبي منتخب الولايات المتحدة لكرة السلة المشارك في الألعاب الأولمبية في أثينا عام 2004 الذي حصل على المركز الثالث في تلك البطولة، كما شارك في بطولة العالم لكرة السلة عام 2006 والتي أقيمت في اليابان وحصل المنتخب الأمريكي على المركز الثالث أيضاً.
رقم قميص ليبرون جيمز هو 23 وهو نفس الرقم الذي حمله اللاعب الأمريكي الشهير مايكل جوردان، ولكنه في الأولمبياد اختار الرقم 6 والذي أيضاً كان جوردان يحمله في أولمبياد عام 1984 و1992.
بعد ان حقق في فريقه كلايفند 2 MVP سيزون وتاهل لنهائي البطولة سنه 2007 بطريقه اعجازيه وكان فريق ضعيف ولكن حمل الفريق إلى النهائي
قرر ليبرون جيمس سنه 2010 بعد انتهاء عقده قدمت له العروض وفي انتظار كبير لـ أفضل لاعب كره سله بالعالم 2010 اختار ميامي هيت
ميامي هيت مع كريس بوش ودواين ويد خسر أول سنه في النهائي ولكن عاد قوي جدا في موسم 2012 وحقق MVP السيزون أفضل لاعب بالدوري و MVP فاينل أفضل لاعب بالنهائي والبطولة وبالسنة التي بعدها حقق نفس الشي أفضل لاعب بالدوري والنهائي وحقق البطولة
ويعتبر حاليا أفضل لاعب أمريكي كره سله والكثير يقارنونه بينه وبين مايكل جوردان أفضل لاعب في تاريخ اللعبة
و انتقل بعد نهاية موسم 2013-2014 إلى فريقه السابق كليفلاند كافالييرز
و تأهل للنهائي معه في أول موسم له (2014-2015) و لكنه خسر النهائي أمام جولدن ستيت واريورز
و حقق اللقب في الموسم الذي يليه (2015-2016) أمام نفس الفريق بعد أن كان متأخر في السلسلة بنتيجة 3-1 لكنهم حققوا ثلاثة انتصارات متتالية ليحققوا اللقب بنتيجة 3-4.
رابطة دوري محترفين السلة الأمريكية (NBA)
المنتخب الأمريكي
قد تشير كلمة فوكس إلى :
المعلم ومارغريتا (بالروسية: Мастер и Маргарита) رواية للكاتب الروسي ميخائيل بولغاكوف عن زيارة مفترضة يقوم بها الشيطان إلى الاتحاد السوفيتي الملحد، اكتملت في 1940 وصدرت في 1967 بعد موت مؤلفها بسبعة وعشرين عاماً. اعتبرها النقاد واحدة من أهم الروايات الروسية في القرن العشرين، وإحدى أهم المقطوعات الهجائية التي وجهت للنظام السوفييتي. وأثرت في العديد من الأعمال الفنية اللاحقة.
كتب بولغاكوف الرواية ثم أحرق مخطوطتها في 1930 ليأسه من إمكانية نشرها لموضوعها، ووضعه ككاتب مغضوب عليه، ثم أعاد كتابتها من ذاكرته في عام 1931، بعدها أنهى المسودة الثانية في 1936، ثم المخطوطة الثالثة في 1937، ثم بدأ المخطوطة الرابعة وكرس لها آخر أيامه حتى 1940. وبقيت الرواية مخطوطة حتى طُبعت أخيراً في 1967. ومنها اشتهرت عبارته التي جاءت على لسان فولند أحد أبطال الرواية: «المخطوطات لا تحترق أبداً».
نشرت إيلينا سيرجييفنا، أرملة بولغاكوف، الرواية للمرة الأولى في مجلة موسكو الأدبية في حلقات منذ نوفمبر 1966 وحتى يناير 1967، وقد حُذف منها ما يقرب من 12% من مجملها بداعي توفير المساحة، لكن الحذف كان على الأغلب بسبب التحفظات السوفيتية على مضمون الرواية، فحذف منها ما يتعلق بممارسات الشرطة السرية في القدس وموسكو، كما حذفت لغة مارغريتا الفظة والبذيئة. بعد ذلك انتشرت الأجزاء المحذوفة في كتيبات مطبوعة. ونُشر النص الكامل في باريس عام 1967، وبعدها نشر في ألمانيا عام 1969 مع إبراز الأجزاء المحذوفة بالخط المائل.
في 1973 نشرت الرواية كاملة للمرة الأولى بشكل كتاب صادر عن دار خودوزهيسفيفينايا، مع أعمال أخرى لم تنشر لبولغاكوف، وقد أعدت المخطوطة للنشر الخبيرة أنا ساكيانتز بناء على مخطوطة 1940، واعتمدت طبعة 1973 على أنها الطبعة النظامية للدارسين والباحثين حتى 1989 حين صدرت طبعة جديدة منقحة للراوية بعد أن أعادت الخبيرة الأدبية ليديا يانوفسكايا مراجعة جميع المخطوطات المتوفرة في كييف، وأصبحت طبعة 1989 هي الطبعة النظامية من الرواية.
الفصول الأخيرة.
نسخ بولغاكوف فصول الرواية الأخيرة إلى آخر مسودة، ومات قبل أن يلائم بينها وبين الرواية حسب نسختها الأخيرة، فتولت زوجته ضم الفصول الأخيرة من المسودات السابقة إلى المسودة الأخيرة للراوية، قبل إعداد النسخة الأخيرة من الرواية.
تتحدث الرواية عن زيارة مفترضة يقوم بها الشيطان (فولند) إلى موسكو، العاصمة السوفييتية، في أوائل الثلاثينيات، ووقائع هذه الزيارة. وتبدأ من مشهد يتجادل فيه الشاعر بزدومني والأديب برليوز رئيس رابطة الماسوليت الأدبية حول وجود المسيح والشيطان، ليظهر لهما فولند ويثبت وجود المسيح والشيطان بحكاية مشهد لقاء بيلاطس البنطي مع يشوع الغناصري (اسم مصحف للمسيح)، ثم يتنبأ بموت برليوز، وإصابة بزدومني بالشيزوفرينيا.
يظهر فولند بعدها في شقة برليوز التي يتقاسمها مع مدير مسرح منوعات اسمه ليخدييف، ويُرسل ليخدييف إلى يالطا، ليستولى على الشقة مع عصابته التي روعت بزودمني، كرفيوف وبيهموث القط. وتنضم إليهم فيما بعد هيلا مصاصة الدماء، وعزازيلو القاتل المأجور. يتولى كرفيوف تنظيم حفلة للسحر الأسود وفضحه، لرغبة فولند في مشاهدة أهل موسكو، فيمتلئ المسرح عن آخره، ويحيي كرفيوف وبهيموث الحفلة التي تمتلئ بالأمور المرعبة والغريبة.
يظهر بيلاطس البنطي من جديد متدبراً أمر العفو عن المسيح، لكن الكهنة اليهود يرفضون ذلك، ومن ثم يظهر ليفي ماتفي (متى العشار) محاولاً إنقاذ المسيح من العذاب دون فائدة.