METABOLINIAI MARŠRUTAI: TIPAI IR PAGRINDINIAI MARŠRUTAI - BIOLOGIJA - 2025

Metabolizmo būdas yra cheminių reakcijų, katalizuojamas fermentais rinkinys. Šiame procese tarpinė metabolitų pagalba molekulė X paverčiama molekulė Y. Metaboliniai keliai vyksta ląstelių aplinkoje.

Už ląstelės ribų šios reakcijos užtruktų per ilgai, o kai kurios jų gali neįvykti. Todėl kiekviename etape reikia katalizatorių baltymų, vadinamų fermentais. Šių molekulių vaidmuo yra pagreitinti kiekvienos reakcijos greitį kelyje keliais dydžiais.

Pagrindiniai medžiagų apykaitos keliai
Šaltinis: Chakazul (aptarimas · prisideda) per „Wikimedia Commons“.

Fiziologiškai metaboliniai keliai yra sujungti vienas su kitu. Tai yra, jie nėra izoliuoti kameroje. Daugeliu svarbiausių būdų metabolitai yra bendri.

Vadinasi, visų cheminių reakcijų, vykstančių ląstelėse, visuma vadinama metabolizmu. Kiekvienai ląstelei būdingas specifinis metabolinis efektyvumas, kurį apibūdina fermentų kiekis, kuris savo ruožtu yra nulemtas genetiškai.

Bendrosios metabolizmo kelių charakteristikos

Ląstelių aplinkoje vyksta daugybė cheminių reakcijų. Šių reakcijų rinkinys yra metabolizmas, o pagrindinė šio proceso funkcija yra palaikyti organizmo homeostazę normaliomis sąlygomis, taip pat streso sąlygomis.

Taigi, turi būti šių metabolitų srautų pusiausvyra. Tarp pagrindinių medžiagų apykaitos būdų ypatybių turime šias:

Reakcijas katalizuoja fermentai

Ciklooksigenazės fermentų katalizuojama reakcija (šaltinis: „Pancrat“ per „Wikimedia Commons“)

Metabolizmo kelių veikėjai yra fermentai. Jie yra atsakingi už informacijos apie medžiagų apykaitos būklę integravimą ir analizę ir geba modifikuoti savo veiklą, remdamiesi dabartiniais ląstelių poreikiais.

Metabolizmą reguliuoja hormonai

Metabolizmą nukreipia serija hormonų, kurie sugeba koordinuoti medžiagų apykaitos reakcijas, atsižvelgiant į organizmo poreikius ir veiklą.

Skirstymas į segmentus

Metabolizmo keliai yra suskirstyti į dalis. T. y., Kiekvienas kelias vyksta tam tikrame tarpląsteliniame skyriuje, vadinkitės citoplazma, mitochondrijomis, be kita ko. Kiti maršrutai gali vykti keliuose skyriuose vienu metu.

Kelių skyrimas padeda reguliuoti anabolinius ir katabolinius kelius (žr. Žemiau).

Metabolizmo srauto koordinavimas

Metabolizmo koordinacija pasiekiama užtikrinant dalyvaujančių fermentų aktyvumo stabilumą. Reikia pažymėti, kad anaboliniai keliai ir jų kataboliniai būdai nėra visiškai nepriklausomi. Priešingai, jie yra koordinuojami.

Metabolizmo keliuose yra svarbiausi fermentiniai taškai. Esant šių fermentų virsmo greičiui, reguliuojamas visas tėkmės kelias.

Metabolizmo būdų tipai

Biochemijoje išskiriami trys pagrindiniai metabolizmo būdų tipai. Šis skirstymas atliekamas pagal bioenergetinius kriterijus: katabolinį, anabolinį ir amfibolinį kelią.

Kataboliniai keliai

Kataboliniai keliai apima oksidacinio skilimo reakcijas. Jie atliekami siekiant gauti energiją ir sumažinti galią, kurią ląstelė vėliau panaudos kitose reakcijose.

Didžioji dalis organinių molekulių nėra organizmo sintezuojamos. Priešingai, mes turime jį vartoti per maistą. Katabolinių reakcijų metu šios molekulės skaidomos į juos sudarančius monomerus, kuriuos gali naudoti ląstelės.

Anaboliniai maršrutai

Anaboliniai keliai apima chemines sintezės reakcijas, paimant mažas, paprastas molekules ir paverčiant jas didesniais, sudėtingesniais elementais.

Kad šios reakcijos vyktų, reikia turėti energijos. Iš kur atsiranda ši energija? Iš katabolinių būdų, pirmiausia ATP pavidalu.

Tokiu būdu kataboliniais keliais gaminami metabolitai (kurie visame pasaulyje vadinami „metabolitų telkiniu“) gali būti naudojami anaboliniuose keliuose, norint susintetinti sudėtingesnes molekules, kurių tuo metu reikia kūnui.

Tarp šio metabolitų grupės yra trys pagrindinės proceso molekulės: piruvatas, acetilo koenzimas A ir glicerolis. Šie metabolitai yra atsakingi už įvairių biomolekulių, tokių kaip lipidai, angliavandeniai, metabolizmą.

Amfibijos maršrutai

Amfibolio kelias veikia kaip anabolinis ar katabolinis kelias. Tai yra, tai mišrus kelias.

Geriausiai žinomas amfibolio maršrutas yra Krebso ciklas. Šis būdas turi esminį vaidmenį skaidant angliavandenius, lipidus ir amino rūgštis. Tačiau ji taip pat dalyvauja sintetinių medžiagų pirmtakų gamyboje.

Pavyzdžiui, Krebso ciklo metabolitai yra pirmieji aminorūgščių, naudojamų baltymams kurti, pirmtakai.

Pagrindiniai metabolizmo keliai

Visose ląstelėse, kurios yra gyvų būtybių dalis, atliekama daugybė medžiagų apykaitos kelių. Kai kuriuos iš jų dalijasi dauguma organizmų.

Šie metabolizmo keliai apima gyvybiškai svarbių metabolitų sintezę, skilimą ir virsmą. Visas šis procesas yra žinomas kaip tarpinis metabolizmas.

Ląstelėms visam laikui reikia organinių ir neorganinių junginių, taip pat cheminės energijos, kuri daugiausia gaunama iš ATP molekulės.

ATP (adenozino trifosfatas) yra svarbiausia energijos kaupimo forma visose ląstelėse. O energijos apykaita ir metabolizmo procesų investicijos dažnai išreiškiamos ATP molekulėmis.

Toliau bus aptariami svarbiausi keliai, kurie egzistuoja daugumoje gyvų organizmų.

Glikolizė arba glikolizė

1 paveikslas: glikolizė ir gliukoneogenezė. Reakcijos ir enzimai.

Glikolizė yra būdas, apimantis gliukozės suskaidymą iki dviejų piruvo rūgšties molekulių, gaunant dvi ATP molekules kaip grynąjį pelną. Jo yra beveik visuose gyvuose organizmuose ir laikomas greitu energijos gavimo būdu.

Apskritai, jis paprastai skirstomas į du etapus. Pirmasis apima gliukozės molekulės perėjimą į dvi glicerraldehido molekules, apverčiant dvi ATP molekules. Antroje fazėje susidaro didelės energijos junginiai, o galutiniai produktai yra 4 ATP molekulės ir 2 piruvato molekulės.

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

Gliukoneogenezė

„AngelHerraez“ / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Gliukoneogenezė yra gliukozės sintezės kelias, pradedant nuo aminorūgščių (išskyrus leuciną ir liziną), laktato, glicerolio ar bet kurių tarpinių Krebso ciklo produktų.

Gliukozė yra būtinas tam tikrų audinių, tokių kaip smegenys, raudonieji kraujo kūneliai ir raumenys, substratas. Gliukozės atsargas galima gauti per glikogeno atsargas.

Tačiau kai jų išeikvojama, organizmas turi pradėti gliukozės sintezę, kad patenkintų audinių - pirmiausia nervų audinių - poreikius.

Šis kelias vyksta daugiausia kepenyse. Tai gyvybiškai svarbu, nes pasninko metu kūnas gali ir toliau gauti gliukozės.

Kelio aktyvacija ar ne, yra susijusi su organizmo maitinimu. Gyvūnai, kurie vartoja dietą, kurioje yra daug angliavandenių, turi mažą gliukoneogeniškumą, tuo tarpu dietose, kuriose mažai gliukozės, reikalingas didelis gliukoneogeninis aktyvumas.

Glioksilato ciklas

Paimta ir redaguota iš: Originalus įkėlėjas buvo „Adenosine“ angliškoje Vikipedijoje. / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5)

Šis ciklas būdingas tik augalams ir tam tikrų rūšių bakterijoms. Šiuo keliu pasiekiama dviejų anglies acetilo vienetų pavertimas keturių anglies vienetų - vadinamų sukcinatais. Šis paskutinis junginys gali gaminti energiją ir taip pat gali būti naudojamas gliukozės sintezei.

Pvz., Žmonėms, vien tik acetatui, neįmanoma būti. Mūsų metabolizmo metu acetilkoenzimas A negali būti paverstas piruvatu, kuris yra gliukoneogeninio kelio pirmtakas, nes piruvato dehidrogenazės fermento reakcija yra negrįžtama.

Biocheminė ciklo logika yra panaši į citrinos rūgšties ciklą, išskyrus du dekarboksilinimo etapus. Jis atsiranda labai specifinėse augalų organelėse, vadinamose glikoksizomomis, ir ypač svarbus kai kurių augalų, pavyzdžiui, saulėgrąžų, sėklose.

Krebso ciklas

Trikarboksirūgšties ciklas (Krebso ciklas). Paimta ir redaguota iš: „Narayanese“, „WikiUserPedia“, „YassineMrabet“, „TotoBaggins“ (į ispanų kalbą išvertė Alejandro Porto).

Tai yra vienas iš būdų, laikomų pagrindiniu organinių medžiagų apykaitos keliu, nes jis suvienija svarbiausių molekulių, įskaitant baltymus, riebalus ir angliavandenius, metabolizmą.

Tai yra ląstelių kvėpavimo komponentas, kuriuo siekiama išlaisvinti energiją, kaupiamą acetilo kofermento A molekulėje - pagrindiniame Krebso ciklo pirmtake. Jį sudaro dešimt fermentinių pakopų ir, kaip minėjome, ciklas veikia tiek anaboliniu, tiek kataboliniu keliais.

Eukariotų organizmuose ciklas vyksta mitochondrijų matricoje. Prokariotuose - kuriuose trūksta tikrų tarpląstelinių skyrių - ciklas vyksta citoplazminiame regione.

Elektronų pernešimo grandinė

Vartotojas: Rozzychan / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5)

Elektronų pernešimo grandinę sudaro daugybė nešiklių, tvirtinamų membranoje. Šia grandine siekiama gaminti energiją ATP forma.

Grandinės sugeba sukurti elektrocheminį gradientą elektronų srauto dėka, kuris yra svarbus energijos sintezės procesas.

Riebalų rūgščių sintezė

Riebalų rūgštys yra molekulės, kurios ląstelėse vaidina labai svarbų vaidmenį, jos yra daugiausia kaip visų biologinių membranų struktūriniai komponentai. Dėl šios priežasties būtina riebalų rūgščių sintezė.

Visas sintezės procesas vyksta ląstelės citozolyje. Centrinė proceso molekulė vadinama malonilo koenzimu A. Ji yra atsakinga už atomų, kurie sudarys riebalų rūgšties anglies skeletą, sudarymą.

Riebalų rūgščių beta oksidacija

Beta oksidacija yra riebalų rūgščių skaidymo procesas. Tai atliekama keturiais etapais: FAD oksidacija, hidratacija, NAD + oksidacija ir tiolizė. Anksčiau riebalų rūgštis reikia suaktyvinti integruojant kofermentą A.

Minėtų reakcijų produktas yra vienetai, sudaryti iš anglies poros acetilkoenzimo A pavidalu. Ši molekulė gali patekti į Krebso ciklą.

Šio kelio energijos efektyvumas priklauso nuo riebalų rūgščių grandinės ilgio. Pavyzdžiui, palmitino rūgšties, turinčios 16 anglies, grynasis išeiga yra 106 ATP molekulės.

Šis kelias vyksta eukariotų mitochondrijose. Taip pat yra dar vienas alternatyvus būdas skyriuje, vadinamas peroksisoma.

Kadangi dauguma riebalų rūgščių yra ląstelių citozolyje, jos turi būti perneštos į skyrių, kur jos bus oksiduojamos. Transportas priklauso nuo kartino ir leidžia šioms molekulėms patekti į mitochondrijas.

Nukleotidų apykaita

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

Kad nukleotidų sintezės pirmtakai apima įvairių amino rūgščių, ribozės fosfato 5, anglies dioksido ir NH ₃ . Atsistatymo būdai yra atsakingi už laisvų bazių ir nukleozidų, išleistų suskaidžius nukleorūgštis, perdirbimą.

Purino žiedas susidaro iš ribozės 5 fosfato, jis tampa purino branduoliu ir galiausiai gaunamas nukleotidas.

Pirimidino žiedas sintetinamas kaip orotinė rūgštis. Po prisijungimo prie ribozės 5 fosfato jis virsta pirimidino nukleotidais.

Fermentacija

Originalios versijos autorius yra Vartotojas: Norro. / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)

Fermentacija yra nuo deguonies nepriklausomi metaboliniai procesai. Jie yra katabolinio tipo, o galutinis proceso produktas yra metabolitas, kuris vis dar turi oksidacijos potencialą. Yra įvairių rūšių fermentacija, tačiau mūsų kūne vyksta pieno rūgimas.

Pieno rūgimas vyksta ląstelių citoplazmoje. Jį sudaro dalinis gliukozės skaidymas, siekiant gauti metabolinės energijos. Kaip atliekos susidaro pieno rūgštis.

Po intensyvaus anaerobinių pratimų seanso raumenys neturi pakankamai deguonies ir vyksta pieno rūgimas.

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

Pramonėje fermentacijos procesai naudojami labai dažnai, norint gaminti produktus, skirtus žmonėms vartoti, pavyzdžiui, duoną, alkoholinius gėrimus, jogurtą.

Nuorodos

1. „Baechle“, „TR“ ir „Earle“, RW (Red.). (2007). Jėgos treniruotės ir fizinio pasirengimo principai. Panamerican Medical Ed.
2. Bergas, J. M., Stryeris, L., ir Tymoczko, J. L. (2007). Biochemija. Aš atbuline eiga.
3. Campbell, MK, ir Farrell, SO (2011). Biochemija. Šeštas leidimas. Thomsonas. Brooks / Cole.
4. „Devlin“, TM (2011). Biochemijos vadovėlis. Johnas Wiley ir sūnūs.
5. J. Koolmanas, & Röhm, KH (2005). Biochemija: tekstas ir atlasas. Panamerican Medical Ed.
6. Mougios, V. (2006). Pratimų biochemija. Žmogaus kinetika.
7. Müller-Esterl, W. (2008). Biochemija. Medicinos ir gyvybės mokslų pagrindai. Aš atbuline eiga.
8. Poortmansas, JR (2004). Pratimų biochemijos principai. 3 ^-asis , pataisytas leidimas. Kargeris.
9. Voet, D., & Voet, JG (2006). Biochemija. Panamerican Medical Ed.