Metaboliniai maršrutai ir pagrindiniai maršrutai



Vienas medžiagų apykaitos kelias Tai cheminių reakcijų rinkinys, katalizuojamas fermentų. Šiame procese X molekulė transformuojama į Y molekulę per tarpinius metabolitus. Metaboliniai maršrutai vyksta ląstelių aplinkoje.

Už ląstelės ribų šios reakcijos užtruks pernelyg daug laiko, o kai kurios jų gali nevykti. Todėl kiekvienas žingsnis reikalauja katalizinių baltymų, vadinamų fermentais, buvimo. Šių molekulių vaidmuo yra pagreitinti kiekvienos reakcijos greitį keliuose.

Fiziologiškai metaboliniai keliai yra tarpusavyje susiję. Tai reiškia, kad jie nėra izoliuoti ląstelėje. Daugelis svarbiausių maršrutų turi bendrus metabolitus.

Todėl visų ląstelių cheminių reakcijų rinkinys vadinamas metabolizmu. Kiekviena ląstelė pasižymi specifiniu medžiagų apykaitos veikimu, kurį apibrėžia jo interjero fermentų kiekis, kuris savo ruožtu yra genetiškai nustatytas.

Indeksas

  • 1 Bendrosios metabolinių takų charakteristikos
    • 1.1 Reakcijas katalizuoja fermentai
    • 1.2 Metabolizmą reguliuoja hormonai
    • 1.3 Skirstymas į skyrius
    • 1.4 Metabolizmo srauto koordinavimas
  • 2 Metabolizmo takų tipai
    • 2.1 Kataboliniai maršrutai
    • 2.2 Anaboliniai maršrutai
    • 2.3 Amfiboliniai maršrutai
  • 3 Pagrindiniai metabolizmo keliai
    • 3.1 Glikolizė arba glikolizė
    • 3.2. Gliukonogenezė
    • 3.3 Glikoksilato ciklas
    • 3.4 Krebso ciklas
    • 3.5 Elektronų transportavimo grandinė
    • 3.6 Riebalų rūgščių sintezė
    • 3.7 Riebalų rūgščių beta oksidacija
    • 3.8. Nukleotidų metabolizmas
    • 3.9 Fermentacija
  • 4 Nuorodos

Bendrosios medžiagų apykaitos charakteristikos

Ląstelių aplinkoje atsiranda daug cheminių reakcijų. Šių reakcijų rinkinys yra metabolizmas, o pagrindinė šio proceso funkcija yra palaikyti organizmo homeostazę normaliomis sąlygomis, taip pat esant streso sąlygoms..

Taigi turi būti šių metabolitų srautų pusiausvyra. Tarp pagrindinių medžiagų apykaitos bruožų yra:

Reakcijas katalizuoja fermentai

Metabolinių takų veikėjai yra fermentai. Jie yra atsakingi už informacijos apie medžiagų apykaitos būklę integravimą ir analizę ir sugeba moduliuoti savo veiklą pagal momentinius ląstelių reikalavimus.

Metabolizmą reguliuoja hormonai

Metabolizmą skatina daugybė hormonų, kurie gali koordinuoti medžiagų apykaitos reakcijas, atsižvelgdami į organizmo poreikius ir veikimą..

Skirstymas į skyrius

Egzistuoja metaboliniai keliai. Tai reiškia, kad kiekvienas kelias vyksta tam tikrame ląstelėje, vadinamoje citoplazmu, mitochondrais, be kita ko. Kiti maršrutai vienu metu gali atsirasti keliuose skyriuose.

Maršrutų padalijimas padeda reguliuoti anabolinius ir katabolinius maršrutus (žr. Toliau)..

Metabolinio srauto koordinavimas

Metabolizmo koordinavimas pasiektas dalyvaujančių fermentų aktyvumo stabilumu. Būtina pabrėžti, kad anaboliniai maršrutai ir jų kataboliniai partneriai nėra visiškai nepriklausomi. Priešingai, jie yra suderinti.

Metabolizmo keliuose yra svarbiausių fermentinių taškų. Šių fermentų konversijos greičiu reguliuojamas visas maršruto srautas.

Metabolinių takų tipai

Biochemijoje išskiriami trys pagrindiniai metabolizmo būdai. Šis padalijimas atliekamas pagal bioenergetinius kriterijus: katabolinius, anabolinius ir amfibolinius maršrutus.

Kataboliniai maršrutai

Kataboliniai būdai apima oksidacinio skilimo reakcijas. Jie atliekami siekiant gauti energijos ir mažinti galios, kuri vėliau bus naudojama kitose reakcijose.

Dauguma organinių molekulių nėra sintezuojamos organizmo. Priešingai, turime jį suvartoti per maistą. Katabolinėse reakcijose šios molekulės yra suskaidomos į juos gaminančius monomerus, kuriuos gali naudoti ląstelės..

Anaboliniai maršrutai

Anaboliniai keliai susideda iš sintetinių cheminių reakcijų, imant mažas ir paprastas molekules ir transformuojant jas į didesnius ir sudėtingesnius elementus.

Kad šios reakcijos vyktų, turi būti energijos. Iš kur gaunama ši energija? Iš katabolinių takų, visų pirma ATP forma.

Tokiu būdu kataboliniai keliai (kurie vadinami „metabolitų baseinu“), metabolitai gali būti naudojami anaboliniuose keliuose, siekiant sintezuoti sudėtingesnes molekules, kurias šiuo metu reikia organizmui..

Tarp šio metabolitų grupės yra trys pagrindinės proceso molekulės: piruvatas, acetilkoenzimo A ir glicerolis. Šie metabolitai yra atsakingi už įvairių biomolekulių, pvz., Lipidų, angliavandenių, metabolizmą.

Amfiboliniai maršrutai

Amfibolo kelias veikia kaip anabolinis arba katabolinis kelias. Aš turiu galvoje, tai mišrus maršrutas.

Geriausias žinomas amfibolų kelias yra Krebso ciklas. Šis maršrutas atlieka esminį vaidmenį skaidant angliavandenius, lipidus ir aminorūgštis. Tačiau ji taip pat dalyvauja sintetinių maršrutų pirmtakų gamyboje.

Pavyzdžiui, Krebso ciklo metabolitai yra pusę aminorūgščių, naudojamų baltymams gaminti, pirmtakai.

Pagrindiniai metabolizmo keliai

Visose ląstelėse, kurios yra gyvų būtybių dalis, atliekami keli metaboliniai keliai. Kai kuriuos iš jų dalijasi dauguma organizmų.

Šie metaboliniai keliai apima gyvybiškai svarbių metabolitų sintezę, skaidymą ir konversiją. Visas šis procesas vadinamas tarpiniu metabolizmu.

Ląstelės turi turėti nuolatinius organinius ir neorganinius junginius, taip pat cheminę energiją, kuri gaunama daugiausia iš ATP molekulės.

ATP (adenozino trifosfatas) yra svarbiausia visų ląstelių energijos kaupimo forma. Ir energijos apyvarta ir medžiagų apykaitos takų investicijos paprastai išreiškiamos ATP molekulėmis.

Toliau bus aptarti svarbiausi maršrutai, esantys daugelyje gyvų organizmų.

Glikolizė arba glikolizė

Glikolizė yra būdas, kuris apima gliukozės degradaciją į dvi pirovinės rūgšties molekules, grynai gaunant dvi ATP molekules. Jis yra beveik visuose gyvuose organizmuose ir yra laikomas greitu būdu gauti energiją.

Apskritai, paprastai jis skirstomas į dvi dalis. Pirmasis apima gliukozės molekulės pasiskirstymą dviejuose gliceraldehido tirpaluose, pakeičiant dvi ATP molekules. Antrajame etape susidaro didelio energijos kiekio junginiai, o 4 galutinės produkcijos ATP ir 2 piruvato molekulės.

Maršrutas gali tęstis dviem skirtingais būdais. Jei yra deguonies, molekulės baigs jų oksidaciją kvėpavimo grandinėje. Arba, jei to nebus, fermentacija vyksta.

Gliukogenogenezė

Gliukogenogenezė yra gliukozės sintezės kelias, pradedant nuo aminorūgščių (išskyrus leuciną ir liziną), laktatą, glicerolį arba bet kurį Krebs ciklo tarpinį produktą..

Gliukozė yra būtinas tam tikrų audinių, pvz., Smegenų, eritrocitų ir raumenų, substratas. Gliukozės kiekį galima gauti glikogeno atsargomis.

Tačiau, kai jie yra išeikvoti, organizmas turi pradėti gliukozės sintezę, kad atitiktų audinių poreikius - daugiausia nervų audinį..

Šis kelias vyksta daugiausia kepenyse. Tai labai svarbu, nes nevalgius, organizmas gali toliau gauti gliukozę.

Kelio aktyvavimas yra susijęs su organizmo maitinimu. Gyvūnai, vartojantys dideles angliavandenių dietas, turi mažą gliukogeno kiekį, o mažai gliukozės turinčiai dietai reikalingas didelis gliukogeno aktyvumas.

Glikoksilato ciklas

Šis ciklas yra unikalus augalams ir tam tikrų tipų bakterijoms. Šis maršrutas duoda dviejų anglies acetilo vienetų transformaciją į keturių anglies junginių vienetus, vadinamus sukcinatu. Pastarasis junginys gali gaminti energiją ir taip pat gali būti naudojamas gliukozės sintezei.

Pavyzdžiui, žmonėms būtų neįmanoma gyventi tik ant acetato. Mūsų metabolizme acetilo koenzimo A negalima konvertuoti į piruvatą, kuris yra gliukogenogeninio kelio pirmtakas, nes fermento piruvato dehidrogenazės reakcija yra negrįžtama.

Ciklo biocheminė logika yra panaši į citrinos rūgšties ciklą, išskyrus du dekarboksilinimo etapus. Atsiranda labai specifiniuose augalų organeliuose, vadinamuose glioksisomomis, ir yra ypač svarbi kai kurių augalų, pvz..

Krebso ciklas

Tai vienas iš būdų, laikomų svarbiausiu organinių būtybių metabolizmu, nes jis suvienija svarbiausių molekulių, įskaitant baltymus, riebalus ir angliavandenius, metabolizmą..

Jis yra ląstelių kvėpavimo komponentas, ir juo siekiama išlaisvinti acetilo koenzimo A molekulėje saugomą energiją - pagrindinį Krebso ciklo pirmtaką. Jį sudaro dešimt fermentinių pakopų ir, kaip minėjome, ciklas veikia tiek anaboliniuose, tiek kataboliniuose keliuose.

Eukariotiniuose organizmuose ciklas vyksta mitochondrijų matricoje. Prokariotuose, kuriuose trūksta tikrųjų ląstelių, ciklas atliekamas citoplazminiame regione..

Elektronų transportavimo grandinė

Elektronų transportavimo grandinę sudaro serija konvejerių, pritvirtintų membranoje. Grandinės tikslas - generuoti energiją ATP forma.

Grandinės gali sukurti elektrocheminį gradientą dėl elektronų srauto, lemiamo energijos sintezės proceso.

Riebalų rūgščių sintezė

Riebalų rūgštys yra molekulės, kurios atlieka labai svarbų vaidmenį ląstelėse, jos dažniausiai randamos kaip struktūrinė visų biologinių membranų sudedamoji dalis. Dėl šios priežasties riebalų rūgščių sintezė yra būtina.

Visas sintezės procesas vyksta ląstelės citozolyje. Proceso centrinė molekulė vadinama malonilo koenzimu A. Ji yra atsakinga už atomų, sudarančių riebalų rūgšties anglies skeletą, teikimą..

Riebalų rūgščių beta oksidacija

Beta oksidacija yra riebalų rūgščių skaidymosi procesas. Tai pasiekiama keturiais etapais: oksidacija FAD, hidratacija, NAD + oksidacija ir tiolizė. Anksčiau riebalų rūgštis reikia aktyvuoti integruojant koenzimą A.

Minėtų reakcijų produktas yra vienetai, kuriuos sudaro keletas anglies acetilo koenzimo A forma. Ši molekulė gali patekti į Krebso ciklą.

Šio maršruto energijos vartojimo efektyvumas priklauso nuo riebalų rūgšties grandinės ilgio. Pavyzdžiui, palmitino rūgščiai, kurioje yra 16 anglies, grynasis derlius yra 106 ATP molekulės.

Šis maršrutas vyksta eukariotų mitochondrijose. Taip pat yra kitas alternatyvus maršrutas skyriuje, vadinamame peroksisomu.

Kadangi dauguma riebalų rūgščių yra ląstelių citozolyje, jie turi būti transportuojami į skyrių, kuriame jie bus oksiduoti. Transportas priklauso nuo kartinočio ir leidžia šioms molekulėms patekti į mitochondrijas.

Nukleotidų metabolizmas

Nukleotidų sintezė yra pagrindinis ląstelių metabolizmo įvykis, nes tai yra molekulių, sudarančių genetinės medžiagos, DNR ir RNR, ir svarbių energijos molekulių, tokių kaip ATP ir GTP, pirmtakai..

Nukleotidų sintezės pirmtakai apima skirtingas aminorūgštis, ribozės 5 fosfatą, anglies dioksidą ir NH3. Atkūrimo būdai yra atsakingi už laisvų bazių ir nukleozidų, išsiskyrusių iš nukleino rūgščių, perdirbimą.

Purino žiedo susidarymas vyksta nuo ribozės 5 fosfato, atsitiktinai yra purino branduolys ir galiausiai gaunamas nukleotidas..

Pirimidino žiedas yra sintezuojamas kaip orozinė rūgštis. Po rišimo su ribozės 5 fosfatu jis transformuojamas į pirimidino nukleotidus.

Fermentacija

Fermentacijos yra metaboliniai procesai, nepriklausomi nuo deguonies. Jie yra katabolinio tipo, o galutinis šio produkto produktas yra metabolitas, kuris vis dar turi oksidacijos potencialą. Yra įvairių fermentacijos tipų, tačiau mūsų organizme vyksta pieno fermentacija.

Laktinė fermentacija vyksta ląstelių citoplazmoje. Jį sudaro dalinis gliukozės skaidymas, siekiant gauti metabolinę energiją. Pieno rūgštis gaminama kaip atliekų medžiaga.

Po intensyvios anaerobinių pratimų sesijos raumenys nerandamos, susidaro pakankamai deguonies ir pieno fermentacijos.

Kai kurios kūno ląstelės yra priverstos fermentuotis, nes joms trūksta mitochondrijų, kaip ir raudonųjų kraujo kūnelių atveju.

Pramonėje fermentacijos procesai naudojami labai dažnai, siekiant gaminti žmonėms skirtus produktus, pavyzdžiui, duoną, alkoholinius gėrimus, jogurtą, be kita ko..

Nuorodos

  1. Baechle, T. R., ir Earle, R. W. (Ed.). (2007). Stiprumo mokymo ir fizinio kondicionavimo principai. Red. Panamericana Medical.
  2. Berg, J. M., Stryer, L., ir Tymoczko, J. L. (2007). Biochemija. Aš atvirkščiai.
  3. Campbell, M. K., ir Farrell, S. O. (2011). Biochemija Šeštasis leidimas. Thomson. Brooks / Cole.
  4. Devlin, T. M. (2011). Biochemijos vadovėlis. John Wiley & Sons.
  5. Koolman, J., & Röhm, K. H. (2005). Biochemija: tekstas ir atlasas. Red. Panamericana Medical.
  6. Mougios, V. (2006). Pratimai biochemija. Žmogaus kinetika.
  7. Müller-Esterl, W. (2008). Biochemija Medicinos ir gyvosios gamtos mokslų pagrindai. Aš atvirkščiai.
  8. Poortmans, J.R. (2004). Pratybos biochemijos principai. 3rd, pataisytas leidimas. Karger.
  9. Voet, D., & Voet, J. G. (2006). Biochemija. Red. Panamericana Medical.