Typy metabolických trás a hlavné trasy

A Metabolická cesta Je to súbor chemických reakcií, katalyzovaný enzýmami. V tomto procese sa molekula X transformuje na molekulu a prostredníctvom sprostredkovateľských metabolitov. Metabolické trasy sa konajú v bunkovom prostredí.

Mimo bunky by tieto reakcie trvalo príliš veľa času a niektoré sa nemusia stať. Preto každý krok vyžaduje prítomnosť proteínov katalyzátora nazývaných enzýmy. Úlohou týchto molekúl je urýchliť rýchlosť každej reakcie v rámci cesty v niekoľkých rádoch veľkosti.

Hlavné metabolické trasy
Zdroj: Chakazul (Talk · Petrít) [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/4.0)], cez Wikimedia Commons.

Fyziologicky sú metabolické trasy navzájom prepojené. To znamená, že nie sú izolované vo vnútri bunky. Mnohé z najdôležitejších trás zdieľajú spoločné metabolity.

V dôsledku toho sa súbor všetkých chemických reakcií, ktoré sa vyskytujú v bunkách, nazýva metabolizmus. Každá bunka je charakterizovaná zobrazením špecifického metabolického výkonu, ktorý je definovaný obsahom enzýmu vo vnútri, ktorý je zase geneticky určený.

[TOC]

Všeobecné charakteristiky metabolických trás

V bunkovom prostredí dochádza k veľkému počtu chemických reakcií. Súbor týchto reakcií je metabolizmus a hlavnou funkciou tohto procesu je udržiavanie homeostázy organizmu za normálnych podmienok a tiež za stresových podmienok.

Preto musí existovať rovnováha tokov týchto metabolitov. Medzi hlavné charakteristiky metabolických trás máme nasledujúce:

Reakcie sa katalyzujú enzýmami

Katalizovaná reakcia cykloxygenázovými enzýmami (zdroj: pancrat [CC By-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/3.0)] Via Wikimedia Commons)

Protagonisti metabolických trás sú enzýmy. Sú zodpovední za integráciu a analýzu informácií o metabolickom stave a sú schopní modulovať svoju aktivitu na základe bunkových požiadaviek momentu.

Metabolizmus je regulovaný hormónmi

Metabolizmus je riadený radom hormónov, ktoré sú schopné koordinovať metabolické reakcie, berúc do úvahy potreby a výkonnosť organizmu.

Priehradka

Existuje rozdelenie metabolických trás. To znamená, že každá trasa sa odohráva v špecifickom subcelulárnom oddiele, okrem iného volajte cytoplazmu, mitochondrie. Ďalšie trasy sa môžu vyskytnúť súčasne v niekoľkých priehradkách.

Rozdelenie trás pomáha regulácii anabolických a katabolických trás (pozri neskôr).

Koordinácia metabolického toku

Koordinácia metabolizmu sa dosahuje stabilitou aktivity príslušných enzýmov. Je potrebné zdôrazniť, že anabolické trasy a ich katabolické náprotivky nie sú úplne nezávislé. Naopak, sú koordinované.

V rámci metabolických trás existujú kľúčové enzymatické body. Pri rýchlosti konverzie týchto enzýmov je regulovaný celý tok trasy.

Typy metabolických trás

V biochémii sa vyznačujú tri typy hlavných metabolických trás. Toto rozdelenie sa vykonáva podľa bioenergetických kritérií: katabolické, anabolické a amfibolické trasy.

Katabolické trasy

Katabolické trasy zahŕňajú oxidačné degradačné reakcie. Vykonávajú sa s cieľom získať energiu a redukciu energie, ktorá bude bunka následne použitá v iných reakciách.

Väčšina organických molekúl nie je syntetizovaná telom. Naopak, musíme ho konzumovať prostredníctvom jedla. Pri katabolických reakciách sú tieto molekuly degradované v monoméroch, ktoré ich tvoria, ktoré môžu používať bunky.

Môže vám slúžiť: aerobia glykolýza: Čo je, reakcie, glykolytickí sprostredkovatelia

Anabolické trasy

Anabolické trasy zahŕňajú chemické reakcie syntézy, užívanie malých a jednoduchých molekúl a ich transformovanie na väčšie a zložitejšie prvky.

Aby sa tieto reakcie uskutočnili, je potrebné, aby bola k dispozícii energia. Odkiaľ pochádza táto energia? Katabolických ciest, predovšetkým vo forme ATP.

Týmto spôsobom sa môžu metabolity produkované katabolickými dráhami (ktoré sa nazývajú „metabolitský bazén“) v anabolických dráhach, aby sa syntetizovali zložitejšie molekuly, ktoré organizmus potrebuje v tom čase.

Medzi touto skupinou metabolitov sú tri kľúčové molekuly procesu: pyruvát, acetyl koenzým A a glycerol. Tieto metabolity sú zodpovedné za spojenie metabolizmu rôznych biomolekúl, ako sú lipidy, uhľohydráty,.

Amfibolické trasy

Amfibolická cesta funguje ako anabolická alebo katabolická cesta. To znamená, že je to zmiešaná cesta.

Najznámejšou amfibolickou cestou je cyklus Krebs. Táto trasa má základnú úlohu pri degradácii uhľohydrátov, lipidov a aminokyselín. Zúčastňuje sa však aj na výrobe prekurzorov syntéznych trás.

Napríklad metabolity cyklu Krebs sú prekurzormi polovice aminokyselín, ktoré sa používajú na budovanie proteínov.

Hlavné metabolické trasy

Vo všetkých bunkách, ktoré sú súčasťou živých bytostí, sa vykonáva séria metabolických dráh. Niektoré z nich zdieľajú väčšina organizmov.

Tieto metabolické dráhy zahŕňajú syntézu, degradáciu a premenu kľúčových metabolitov na celý život. Tento proces je známy ako stredný metabolizmus.

Bunky musia mať natrvalo organické a anorganické zlúčeniny a tiež chemickú energiu, ktorá sa získava hlavne z molekuly ATP.

ATP (adenozín tryposfát) je najdôležitejšou formou ukladania energie všetkých buniek. A energetické a energetické investície do metabolických trás sa zvyčajne vyjadrujú z hľadiska molekúl ATP.

Najdôležitejšie trasy, ktoré sú prítomné v drvivej väčšine živých organizmov, budú diskutované nižšie.

Glykolýza alebo glykolýza

Obrázok 1: Glykolýza verzus guconeogenéza. Zahrnuté reakcie a enzýmy.

Glykolýza je cesta, ktorá zahŕňa degradáciu glukózy na dve molekuly kyseliny pyruvovej a získava dve molekuly ATP ako čistý zisk. Je prítomný prakticky vo všetkých živých organizmoch a považuje sa za rýchly spôsob, ako získať energiu.

Všeobecne je to zvyčajne rozdelené do dvoch etáp. Prvý zahŕňa priechod glukózovej molekuly v dvoch glyceraldehyde a investoval dve molekuly ATP. V druhej fáze sa generujú zlúčeniny s vysokou energiou a ako konečné produkty sa získavajú 4 molekuly ATP a 2 pyruvát.

Trasa môže pokračovať dvoma rôznymi spôsobmi. Ak existuje kyslík, molekuly ukončia ich oxidáciu v respiračnom reťazci. Alebo v prípade, že to dochádza k fermentácii.

Glukoneogenéza

AngelHerraez/CC BY-SA (https: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/3.0)

Gluconeogenéza je cesta, že je syntéza glukózy, počínajúc aminokyselinami (s výnimkou leucínu a lyzínu), laktátu, glycerolu alebo niektorého zo sprostredkovateľov cyklu Krebsovho cyklu Krebs.

Môže vám slúžiť: Flora a fauna z Buenos Aires: Reprezentatívne druhy

Glukóza je nevyhnutným substrátom pre určité tkanivá, ako je mozog, erytrocyty a svaly. Príspevok glukózy je možné získať prostredníctvom glykogénových rezerv.

Keď sú však vyčerpané, musí telo začať syntézu glukózy, aby splnila požiadavky tkanív - v zásade nervové tkanivo.

Táto trasa sa vyskytuje hlavne v pečeni. Je to nevyhnutné, pretože v situáciách nalačno môže telo naďalej získať glukózu.

Aktivácia alebo nie trasa je spojená s potravinami organizmu. Zvieratá, ktoré konzumujú vysokú diétu v uhľohydrátoch, majú nízku glukonogénnu mieru, zatiaľ čo zlá strava glukózy vyžaduje významnú významnú aktivitu.

Glioxylát

Prevzaté a upravené z: Original Uploader bol adenozín v angličtine Wikipedia. /Cc By-SA (https: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/2.5)

Tento cyklus je jedinečný pre rastliny a určité typy baktérií. Táto trasa dosahuje transformáciu acetylových jednotiek, dva uhlíky, v štyroch sharbonových jednotkách - známa ako sukcinát. Táto posledná zlúčenina môže produkovať energiu a môže sa tiež použiť na syntézu glukózy.

Napríklad u ľudí by nebolo možné existovať iba s acetátom. V našom metabolizme sa acetyl koenzým A nemôže stať pyruvátom, čo je prekurzor glukoneogénnej dráhy, pretože reakcia enzýmu pyruvátu dehydrogenázy je ireverzibilná.

Biochemická logika cyklu je podobná ako v prípade cyklu kyseliny citrónovej, s výnimkou týchto dvoch štádií odvodenia. Vyskytuje sa vo veľmi špecifických organelách rastlín nazývaných glioxizómy a je obzvlášť dôležitý v semenách niektorých rastlín, ako sú slnečnice.

Krebs

Cyklus kyseliny trikarboxylovej (cyklus Krebs). Prevzaté a upravené z: Narayanese, Wikiuserpedia, Yassinemrabet, Totobaggins (preložené do španielčiny Alejandro Porto) [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/3.0)].

Je to jedna z trás považovaných za ústredné v metabolizme organických bytostí, pretože zjednocuje metabolizmus najdôležitejších molekúl vrátane bielkovín, tukov a uhľohydrátov.

Je súčasťou bunkového dýchania a jeho cieľom je uvoľniť energiu uloženú v acetyl koenzýme A - hlavný prekurzor cyklu Krebs. Vytvára sa desiatimi enzymatickými krokmi a, ako sme už spomenuli, cyklus funguje tak na anabolických cestách, ako aj v katabolike.

V eukaryotických organizmoch sa tento cyklus uskutočňuje v mitochondriovej matrici. V prokaryotoch - ktoré nemajú skutočné subcelulárne kompartmenty - sa cyklus vykonáva v cytoplazmatickej oblasti.

Elektrónový dopravný reťazec

Používateľ: Rozsychan/cc By-SA (https: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/2.5)

Reťaz elektrónového dopravníka je tvorená sériou nosičov ukotvených v membráne. Cieľom reťazca je generovať energiu vo forme ATP.

Reťaze sú schopné vytvoriť elektrochemický gradient vďaka toku elektrónov, rozhodujúceho procesu pre syntézu energie.

Syntéza mastných kyselín

Mastné kyseliny sú molekuly, ktoré hrajú veľmi dôležité papiere v bunkách, hlavne sa nachádzajú ako štrukturálna zložka všetkých biologických membrán. Z tohto dôvodu je syntéza mastných kyselín nevyhnutná.

Môže vám slúžiť: metyltá červená: Charakteristiky, príprava a aplikácie

Celý proces syntézy sa vyskytuje v cytosóle bunky. Centrálna molekula procesu sa nazýva Malonyl Coenzým do. Je zodpovedný za poskytovanie atómov, ktoré budú tvoriť uhlíkovú kostru mastných kyselín vo formácii.

Beta oxidácia mastných kyselín

Oxidácia beta je proces degradácie mastných kyselín. Dosahuje sa to štyrmi krokmi: oxidácia výstrekom, hydratácia, oxidácia NAD+ a tiólysis. Predtým sa musí mastná kyselina aktivovať integráciou koenzýmu do.

Produkt vyššie uvedených reakcií sú jednotky tvorené dvojicami uhlíkov vo forme acetyl koenzýmu k. Táto molekula môže vstúpiť do cyklu Krebs.

Energetická výkonnosť tejto trasy závisí od dĺžky reťazca mastných kyselín. Napríklad pre kyselinu palmitovú, ktorá má 16 uhlíkov, je čistý výťažok 106 molekúl ATP.

Táto trasa sa odohráva v mitochondriách eukaryotov. V oddelení nazývanej peroxizóm je tiež ďalšia alternatívna cesta.

Pretože väčšina mastných kyselín sa nachádza v bunkovom cytosóle, musia sa transportovať do priestoru, kde budú oxidované. Transport je závislý od Cardinita a umožňuje týmto molekulám vstúpiť do mitochondrií.

Metabolizmus nukleotidov

Syntéza nukleotidov je kľúčovou udalosťou v bunkovom metabolizme, pretože ide o prekurzory molekúl, ktoré sú súčasťou genetického, DNA a RNA materiálu a dôležitých energetických molekúl, ako sú ATP a GTP.

Prekurzory syntézy nukleotidov zahŕňajú rôzne aminokyseliny, fosfát RibosA 5, oxid uhličitý a NH₃. Zotavovacie trasy sú zodpovedné za recykláciu voľných základní a nukleozidov uvoľnených z prasknutia nukleových kyselín.

Tvorba purínového kruhu sa uskutočňuje z ribózového 5 fosfátu, stáva sa purínovým jadrom a nakoniec sa získa nukleotid.

Pyrimidínový kruh je syntetizovaný ako kyselina ortická. Nasleduje spojenie s 5 fosfátovými ribózami, stáva sa pyrimidínovými nukleotidmi.

Fermentácia

Autorom pôvodnej verzie je používateľ: Norro. /Cc By-SA (https: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/4.0)

Fermentácia sú nezávislé metabolické procesy kyslíka. Sú katabolického typu a konečným produktom procesu je metabolit, ktorý má stále oxidačný potenciál. Existujú rôzne typy fermentácií, ale v našom tele mliečne fermentácia.

Laktická fermentácia sa uskutočňuje v bunkovej cytoplazme. Skladá sa z čiastočnej degradácie glukózy, aby sa získala metabolická energia. Ako odpadová látka sa vyskytuje kyselina mliečna.

Po intenzívnom zasadnutí anaeróbnych cvičení sa sval nenachádza s primeranými koncentráciami kyslíka a dochádza k mliečnej fermentácii.

Niektoré bunky tela sú povinné kvasiť, pretože im chýbajú mitochondrie, ako je to v prípade červených krviniek.

V priemysle sa fermentačné procesy používajú s vysokou frekvenciou, okrem iného na výrobu série ľudskej spotreby, ako sú chlieb, alkoholické nápoje, jogurt,.

Odkazy

1. Bachle, t. R., & Earle, r. W. (Eds.). (2007). Princípy silového tréningu a fyzickej kondicionovania. Edimatizovať. Pan -American Medical.
2. Berg, J. M., Stryer, L., & Tymoczko, J. L. (2007). Biochémia. Obrátil som sa.
3. Campbell, m. Klimatizovať., & Farrell, s. Ani. (2011). Biochémia. Šieste vydanie. Thomson. Brooks/cole.
4. Devlin, T. M. (2011). Učebnica biochémie. John Wiley & Sons.
5. Koolman, J., & Röhm, K. H. (2005). Biochémia: text a atlas. Edimatizovať. Pan -American Medical.
6. Mougies, v. (2006). Biochémia cvičenia. Ľudská kinetika.
7. Müller-esterl, w. (2008). Biochémia. Základy pre medicínu a vedy. Obrátil som sa.
8. Poortmans, J.R. (2004). Zásady biochémie cvičenia. 3^Rd, Revidované vydanie. Karger.
9. Voet, D., & Voet, J. G. (2006). Biochémia. Edimatizovať. Pan -American Medical.