Metabolske ruter typer og hovedruter



en metabolsk vei Det er et sett med kjemiske reaksjoner, katalysert av enzymer. I denne prosessen blir et X-molekyl transformert til et Y-molekyl gjennom intermediære metabolitter. Metabolske veier finner sted i det cellulære miljøet.

Utenfor cellen vil disse reaksjonene ta for mye tid, og noen kan ikke skje. Derfor krever hvert trinn tilstedeværelsen av de katalytiske proteiner som kalles enzymer. Rollen til disse molekylene er å akselerere med flere størrelsesordener hastigheten til hver reaksjon innenfor banen.

Fysiologisk er de metabolske veiene forbundet med hverandre. Det vil si at de ikke er isolert i cellen. Mange av de viktigste rutene deler vanlige metabolitter.

Følgelig er settet av alle kjemiske reaksjoner som forekommer i celler kalt metabolisme. Hver celle er preget av å vise en spesifikk metabolsk ytelse, som er definert av innholdet av enzymer i interiøret, som igjen er genetisk bestemt.

index

  • 1 Generelle egenskaper av metabolske veier
    • 1.1 Reaksjoner katalyseres av enzymer
    • 1.2 Metabolisme er regulert av hormoner
    • 1.3 Kompartmentalisering
    • 1.4 Koordinering av metabolsk flux
  • 2 Typer av metabolske veier
    • 2.1 Katabolske veier
    • 2.2 Anabole ruter
    • 2.3 amfiboliske ruter
  • 3 Hovedmetabolske veier
    • 3.1 Glykolyse eller glykolyse
    • 3.2 Glukoneogenese
    • 3.3 Glyoksylat syklus
    • 3,4 Krebs syklus
    • 3.5 Elektrontransportkjede
    • 3.6 Syntese av fettsyrer
    • 3.7 Beta oksidasjon av fettsyrer
    • 3.8 Nukleotidens metabolisme
    • 3.9 Fermentering
  • 4 referanser

Generelle egenskaper av metabolske veier

Innenfor det cellulære miljøet forekommer et stort antall kjemiske reaksjoner. Alle disse reaksjoner er metabolisme, og den viktigste funksjon av denne prosessen er å opprettholde kropps homeostase under normale betingelser og under stress.

Dermed må det være en balanse mellom strømmer av disse metabolittene. Blant de viktigste egenskapene ved metabolske veier har vi følgende:

Reaksjonene blir katalysert av enzymer

Hovedpersonene i metabolske veier er enzymer. De er ansvarlige for å integrere og analysere informasjon om metabolsk status og er i stand til å modulere sin aktivitet i henhold til dagens cellulære krav.

Metabolisme er regulert av hormoner

Metabolisme er drevet av en rekke hormoner, som er i stand til å koordinere metabolske reaksjoner, med tanke på organismenes behov og ytelse.

compartmentalization

Det er en compartmentalization av metabolske veier. Det vil si at hver vei foregår i et bestemt subcellulært rom, kaller det cytoplasma, mitokondrier, blant andre. Andre ruter kan forekomme i flere rom samtidig.

Romsystemisering av rutene bidrar til regulering av anabole og katabolske ruter (se nedenfor).

Metabolisk strømningskoordinasjon

Koordinasjonen av metabolisme oppnås ved stabiliteten av aktiviteten til de involverte enzymer. Det er nødvendig å understreke at anabole ruter og deres kataboliske kolleger ikke er helt uavhengige. I motsetning er de koordinert.

Det er viktige enzymatiske poeng innenfor metabolske veier. Med omdreiningshastigheten til disse enzymene er hele strømmen av ruten regulert.

Typer av metabolske veier

I biokjemi er tre typer store metabolske veier skilt ut. Denne delingen utføres etter bioenergetiske kriterier: katabole, anabole og amfiboliske ruter.

Katabolske veier

De katabolske ruter omfatter reaksjoner av oksidativ nedbrytning. De utføres for å oppnå energi og redusere kraft, som senere vil bli brukt av cellen i andre reaksjoner.

De fleste organiske molekyler syntetiseres ikke av organismen. I motsetning må vi forbruke det gjennom mat. I katabolske reaksjoner nedbrytes disse molekylene i monomerer som gjør dem opp, som kan brukes av cellene.

Anabole ruter

Anabole veier består av syntetiske kjemiske reaksjoner, som tar små og enkle molekyler, og omdanner dem til større og mer komplekse elementer.

For at disse reaksjonene skal skje, må det være tilgjengelig energi. Hvor kommer denne energien fra? Av de katabolske veiene, primært i form av ATP.

Således kan de metabolitter som produseres av katabolske veier (som vanligvis kalles "pool av metabolitter") bli brukt i anabole veier for å syntetisere mer komplekse molekyler kroppen trenger på tiden.

Blant dette metabolittenes basseng er det tre sentrale molekyler i prosessen: pyruvat, acetylkoenzym A og glyserol. Disse metabolittene er ansvarlige for å forbinde metabolisme av forskjellige biomolekyler, for eksempel lipider, karbohydrater, blant andre.

Amfiboliske ruter

En amfibolvei fungerer som en anabole eller katabolisk vei. Jeg mener, det er en blandet rute.

Den mest kjente amfibol-ruten er Krebs-syklusen. Denne ruten spiller en grunnleggende rolle i nedbrytningen av karbohydrater, lipider og aminosyrer. Det deltar imidlertid også i produksjon av forløpere for syntetiske ruter.

For eksempel er Krebs syklusmetabolitter forløperne til halvparten av aminosyrene som brukes til å bygge proteiner.

Viktigste metabolske veier

I alle cellene som er en del av levende vesener, utføres en rekke metaboliske veier. Noen av disse deles av de fleste organismer.

Disse metabolske veiene består av syntese, nedbrytning og konvertering av viktige metabolitter for livet. Hele denne prosessen er kjent som mellommetabolisme.

Cellene må ha permanente organiske og uorganiske forbindelser, og også kjemisk energi, som hovedsakelig er oppnådd fra ATP-molekylet.

ATP (adenosintrifosfat) er den viktigste energilagringsformen til alle celler. Og energien gevinster og investeringer av metabolske veier er vanligvis uttrykt i form av ATP molekyler.

Deretter vil de viktigste rutene som er til stede i de aller fleste levende organismer bli diskutert.

Glykolyse eller glykolyse

Glykolyse er en rute som innebærer nedbrytning av glukose til to molekyler pyruvinsyre, som oppnås som en nettoøkning på to ATP-molekyler. Den er tilstede nesten i alle levende organismer og regnes som en rask måte å skaffe energi på.

Generelt er det vanligvis delt inn i to faser. Den første involverer passasjen av glukose molekylet i to glyceraldehyd, reverserer to molekyler av ATP. I den andre fasen genereres høy-energi-forbindelser, og 4 molekyler av ATP og 2 av pyruvat oppnås som sluttprodukter.

Ruten kan fortsette på to forskjellige måter. Hvis det er oksygen, vil molekylene avslutte oksidasjonen i luftveiene. Eller, i fravær av dette skjer gjæring.

glukoneogenesen

Glukoneogenese er en glukosesyntase, startende fra aminosyrer (med unntak av leucin og lysin), laktat, glyserol eller noen av mellomproduktene til Krebs-syklusen.

Glukose er et uunnværlig substrat for visse vev, for eksempel hjernen, erytrocyter og muskler. Glukoseresultatet kan oppnås gjennom glykogenreserver.

Men når disse er utarmet, må kroppen begynne syntesen av glukose for å møte kravene til vevet - hovedsakelig det nervøse vevet.

Denne banen skjer hovedsakelig i leveren. Det er viktig fordi kroppen i fastende situasjoner kan fortsette å oppnå glukose.

Aktivering eller ikke av banen er knyttet til fôring av organismen. Dyr som bruker høye dietter i karbohydrater, har lave glukoneogene hastigheter, mens lave glukose dietter krever betydelig glukoneogen aktivitet.

Glyoksylat syklus

Denne syklusen er unik for planter og visse typer bakterier. Denne ruten oppnår transformasjonen av acetylenheter, av to karboner, i enheter av fire karboner - kjent som succinat. Sistnevnte forbindelse kan produsere energi og kan også brukes til syntese av glukose.

For mennesker, for eksempel, ville det være umulig å bare oppholde seg på acetat. I metabolismen kan acetylkoenzym A ikke omdannes til pyruvat, noe som er en forløper for den glukoneogene banen, fordi reaksjonen av enzymet pyruvat dehydrogenase er irreversibel.

Den biokjemiske logikken til syklusen ligner den for sitronsyre-syklusen, med unntak av de to dekarboksyleringsfasene. Forekommer i svært spesifikke organeller av planter som kalles glyoksysomer, og er spesielt viktig i frøene til noen planter som solsikker.

Krebs syklus

Det er en av ruter som anses sentralt i stoffskiftet av organiske vesener, siden det forener metabolisme av de viktigste molekylene, inkludert proteiner, fett og karbohydrater.

Det er en komponent av cellulær respirasjon, og har til hensikt å frigjøre energien som er lagret i acetylenzymet A-molekylet A - den viktigste forløperen til Krebs-syklusen. Den består av ti enzymatiske skritt og, som vi nevnte, fungerer syklusen i både anabole og katabolske veier.

I eukaryotiske organismer foregår syklusen i matriksen av mitokondriene. I prokaryoter - som mangler sanne subcellulære rom - utføres syklusen i den cytoplasmatiske regionen.

Elektron transport kjede

Elektrontransportkjeden er dannet av en rekke transportører forankret i en membran. Kjeden har som mål å generere energi i form av ATP.

Kjedene er i stand til å skape en elektrokjemisk gradient takket være strømmen av elektroner, avgjørende prosess for syntesen av energi.

Syntese av fettsyrer

Fettsyrer er molekyler som spiller svært viktige roller i celler, de er hovedsakelig funnet som en strukturell komponent i alle biologiske membraner. Av denne grunn er syntese av fettsyrer viktig.

Hele synteseprosessen oppstår i cellens cytosol. Det sentrale molekylet i prosessen kalles malonylkoenzym A. Det er ansvarlig for å gi atomer som dannet karbonskeletet av fettsyre i formasjon.

Beta oksidasjon av fettsyrer

Betaoksydasjon er en prosess for nedbrytning av fettsyrer. Dette oppnås gjennom fire trinn: oksidasjon ved FAD, hydrering, oksidasjon ved NAD + og tiolyse. Tidligere må fettsyren aktiveres ved integrasjon av koenzym A.

Produktet av de nevnte reaksjonene er enheter dannet av et par karboner i form av acetylko-enzym A. Dette molekylet kan gå inn i Krebs-syklusen.

Energieffektiviteten til denne ruten avhenger av lengden av fettsyrekjeden. For palmitinsyre, for eksempel, som har 16 karboner, er nettoutbyttet 106 molekyler av ATP.

Denne ruten foregår i mitokondriene av eukaryoter. Det finnes også en annen alternativ rute i et rom kalt peroksisom.

Siden de fleste av fettsyrene befinner seg i cellulær cytosol, må de transporteres til rommet hvor de vil bli oksidert. Transport er avhengig av cartinitan, og lar disse molekylene komme inn i mitokondriene.

Nukleotidens metabolisme

Syntese av nukleotider er en nøkkelhendelse i cellemetabolismen, da disse er forløpene til molekylene som inngår i det genetiske materialet, DNA og RNA, og av viktige energimolekyler, slik som ATP og GTP.

Forløpene til syntesen av nukleotider inkluderer forskjellige aminosyrer, ribosefosfat, karbondioksid og NH3. Utvinningsruter er ansvarlige for resirkulering av frie baser og nukleosider utgitt fra nedbrytning av nukleinsyrer.

Dannelsen av purinringen foregår fra ribosefosfatet, forekommer å være en purinkjerne og til slutt blir nukleotidet oppnådd.

Pyrimidinringen syntetiseres som orotisk syre. Etter binding til ribose 5-fosfat blir den omdannet til pyrimidinukleotider.

gjæring

Fermenteringer er metabolske prosesser uavhengig av oksygen. De er av katabolsk type og det endelige produktet av prosessen er en metabolitt som fortsatt har oksidasjonspotensial. Det finnes forskjellige typer fermenteringer, men i kroppen vår finner laktisk gjæring sted.

Laktisk fermentering finner sted i den cellulære cytoplasma. Den består av delvis nedbrytning av glukose for å oppnå metabolsk energi. Melkesyre er produsert som avfallsstoff.

Etter en intens øye med anaerobe øvelser, blir muskelen ikke funnet med tilstrekkelige oksygen- og melkesyredannelse.

Noen celler i kroppen er tvunget til å gjære, siden de mangler mitokondrier, som det er tilfelle av røde blodlegemer.

I industrien brukes fermenteringsprosessene med høy frekvens, for å produsere en rekke produkter til konsum, for eksempel brød, alkoholholdige drikkevarer, yoghurt, blant andre.

referanser

  1. Baechle, T.R., & Earle, R.W. (Eds.). (2007). Prinsipper for styrketrening og fysisk kondisjonering. Ed. Panamericana Medical.
  2. Berg, J. M., Stryer, L., & Tymoczko, J. L. (2007). biokjemi. Jeg reverserte.
  3. Campbell, M. K., & Farrell, S. O. (2011). Biokjemi. Sjette utgave. Thomson. Brooks / Cole.
  4. Devlin, T. M. (2011). Lærebok for biokjemi. John Wiley & Sons.
  5. Koolman, J., & Röhm, K. H. (2005). Biokjemi: tekst og atlas. Ed. Panamericana Medical.
  6. Mougios, V. (2006). Tren biokjemi. Human Kinetics.
  7. Müller-Esterl, W. (2008). Biokjemi. Grunnlag for medisin og biovitenskap. Jeg reverserte.
  8. Poortmans, J.R. (2004). Prinsipper for trening biokjemi. 3rd, revidert utgave. Karger.
  9. Voet, D., & Voet, J. G. (2006). biokjemi. Ed. Panamericana Medical.