Metabolisma ceļu veidi un galvenie maršruti



Viens vielmaiņas ceļš Tas ir ķīmisko reakciju kopums, ko katalizē fermenti. Šajā procesā X molekula tiek pārveidota par Y molekulu, izmantojot starpniekmetabolītus. Metabolisma ceļi notiek šūnu vidē.

Ārpus šūnas šīs reakcijas aizņem pārāk daudz laika, un dažas no tām var nenotikt. Tāpēc katrs solis prasa katalītisko proteīnu klātbūtni, ko sauc par fermentiem. Šo molekulu loma ir paātrināt katras reakcijas ātrumu pa vairākiem lielumiem.

Fizioloģiski vielmaiņas ceļi ir saistīti viens ar otru. Tas ir, tie nav izolēti šūnā. Daudziem svarīgākajiem ceļiem ir kopīgi metabolīti.

Līdz ar to visu šūnu ķīmisko reakciju kopumu sauc par vielmaiņu. Katrai šūnai ir raksturīga specifiska vielmaiņas aktivitāte, ko nosaka to interjera fermentu saturs, kas savukārt ir ģenētiski noteikts..

Indekss

  • 1 Metabolisma ceļu vispārīgās īpašības
    • 1.1 Reakcijas katalizē fermenti
    • 1.2 Metabolismu regulē hormoni
    • 1.3
    • 1.4 Metabolisma plūsmas koordinācija
  • 2 Metabolisma ceļu veidi
    • 2.1 Kataboliskie ceļi
    • 2.2 Anaboliskie ceļi
    • 2.3. Amfiboliskie ceļi
  • 3 Galvenie vielmaiņas ceļi
    • 3.1. Glikolīze vai glikolīze
    • 3.2. Glikonogēze
    • 3.3. Glikoksilāta cikls
    • 3.4 Krebsa cikls
    • 3.5 Elektronu transportēšanas ķēde
    • 3.6 Taukskābju sintēze
    • 3.7 Taukskābju beta oksidēšana
    • 3.8. Nukleotīdu metabolisms
    • 3.9 Fermentācija
  • 4 Atsauces

Metabolisma ceļu vispārīgās īpašības

Šūnu vidē notiek liels skaits ķīmisko reakciju. Šo reakciju kopums ir vielmaiņa, un šī procesa galvenā funkcija ir uzturēt organisma homeostāzi normālos apstākļos, kā arī stresa apstākļos..

Tādējādi ir jābūt šo metabolītu plūsmu līdzsvaram. Viens no metabolisma ceļu galvenajiem raksturlielumiem ir šāds:

Reakcijas katalizē fermenti

Metabolisma ceļu galvenie faktori ir fermenti. Viņi ir atbildīgi par informācijas par vielmaiņas stāvokli integrēšanu un analīzi un spēj modulēt savu aktivitāti atbilstoši šūnu prasībām.

Metabolismu regulē hormoni

Metabolismu virza virkne hormonu, kas spēj koordinēt vielmaiņas reakcijas, ņemot vērā organisma vajadzības un veiktspēju..

Salikšana

Pastāv metabolisma ceļu sadalīšanās. Tas nozīmē, ka katrs ceļš notiek konkrētā subcellulārā nodalījumā, to sauc arī par citoplazmu, mitohondrijām. Citi maršruti var notikt vairākos nodalījumos vienlaicīgi.

Maršrutu nodalīšana palīdz regulēt anaboliskos un kataboliskos ceļus (skatīt zemāk)..

Metabolisma plūsmas koordinācija

Metabolisma koordinēšana tiek panākta ar iesaistīto fermentu aktivitātes stabilitāti. Jāuzsver, ka anaboliskie ceļi un to kataboliskie kolēģi nav pilnīgi neatkarīgi. Turpretī tie ir saskaņoti.

Metabolisma ceļos ir galvenie enzīmu punkti. Ar šo enzīmu konversijas ātrumu tiek regulēta visa maršruta plūsma.

Metabolisma ceļu veidi

Bioķīmijā tiek izdalīti trīs galvenie metabolisma veidi. Šis sadalījums tiek veikts pēc bioenerģiskiem kritērijiem: kataboliskie, anaboliskie un amfiboliskie ceļi.

Kataboliskie ceļi

Kataboliskie ceļi ietver oksidatīvas degradācijas reakcijas. Tie tiek veikti, lai iegūtu enerģiju un samazinātu jaudu, ko vēlāk izmantos šūnas citās reakcijās.

Lielākā daļa organisko molekulu organismā nav sintezēta. Pretstatā tam, mums tas ir jāpatērē caur pārtiku. Kataboliskajās reakcijās šīs molekulas tiek sadalītas monomēros, kas tos veido, ko var izmantot šūnas..

Anaboliskie ceļi

Anaboliskie ceļi ietver sintētiskās ķīmiskās reakcijas, ņemot mazas un vienkāršas molekulas un pārveidojot tās par lielākiem un sarežģītākiem elementiem.

Lai šīs reakcijas notiktu, ir jābūt pieejamai enerģijai. No kurienes nāk šī enerģija? No kataboliskajiem ceļiem, galvenokārt ATP formā.

Šādā veidā metabolīti, ko rada kataboliskie ceļi (kas globāli tiek saukti par "metabolītu baseinu"), var tikt izmantoti anaboliskajos ceļos, lai sintezētu sarežģītākas molekulas, kuras organismam šobrīd vajag.

No šī metabolītu kopuma ir trīs galvenās procesa molekulas: piruvāts, acetilcenzīms A un glicerīns. Šie metabolīti ir atbildīgi par dažādu biomolekulu, piemēram, lipīdu, ogļhidrātu, metabolisma savienošanu.

Amfiboliskie ceļi

Amfibola ceļš darbojas kā anabolisks vai katabolisks ceļš. Es domāju, tas ir jaukts maršruts.

Labākais zināms amfibola ceļš ir Krebsa cikls. Šim maršrutam ir būtiska nozīme ogļhidrātu, lipīdu un aminoskābju noārdīšanā. Tomēr tā piedalās arī sintētisko maršrutu prekursoru ražošanā.

Piemēram, Krebsa cikla metabolīti ir puse no aminoskābēm, kuras izmanto proteīnu veidošanai.

Galvenie vielmaiņas ceļi

Visās šūnās, kas ir dzīvo būtņu daļa, tiek veikta virkne vielmaiņas ceļu. Daži no tiem ir kopīgi ar lielāko daļu organismu.

Šie vielmaiņas ceļi ietver dzīvībai būtisku metabolītu sintēzi, degradāciju un konversiju. Šis viss process ir pazīstams kā starpposma metabolisms.

Šūnām jābūt pastāvīgiem organiskiem un neorganiskiem savienojumiem, kā arī ķīmiskai enerģijai, ko iegūst galvenokārt no ATP molekulas.

ATP (adenozīna trifosfāts) ir visu šūnu svarīgākā enerģijas uzglabāšanas forma. Un metabolisko ceļu enerģijas ieguvumi un ieguldījumi parasti tiek izteikti ATP molekulās.

Pēc tam tiks apspriesti svarīgākie maršruti, kas atrodas lielākajā daļā dzīvo organismu.

Glikolīze vai glikolīze

Glikolīze ir ceļš, kas ietver glikozes noārdīšanos uz divām piruvīnskābes molekulām, iegūstot neto ieguvumu divas ATP molekulas. Tas ir praktiski visās dzīvajos organismos un tiek uzskatīts par ātru enerģijas iegūšanas veidu.

Kopumā tas parasti ir sadalīts divos posmos. Pirmajā gadījumā glikozes molekula tiek izvadīta divos gliceraldehīdos, mainot divas ATP molekulas. Otrajā fāzē rodas augstas enerģijas savienojumi, un kā galaprodukti iegūst 4 ATP un 2 piruvāta molekulas.

Maršruts var turpināties divos dažādos veidos. Ja ir skābeklis, molekulas beigs oksidēšanos elpošanas ķēdē. Vai, ja tā nav, notiek fermentācija.

Gluconeogenesis

Gluconeogenesis ir glikozes sintēzes ceļš, sākot no aminoskābēm (izņemot leicīnu un lizīnu), laktātu, glicerīnu vai kādu no Krebsa cikla starpproduktiem..

Glikoze ir neaizstājams substrāts dažiem audiem, piemēram, smadzenēm, eritrocītiem un muskuļiem. Glikozes devu var iegūt, izmantojot glikogēna rezerves.

Tomēr, ja tie ir izsmelti, organismam jāsāk glikozes sintēze, lai apmierinātu audu - galvenokārt nervu audu - prasības..

Šis ceļš notiek galvenokārt aknās. Tas ir ļoti svarīgi, jo badošanās situācijās organisms var turpināt iegūt glikozi.

Maršruta aktivizēšana ir saistīta ar organisma barošanu. Dzīvniekiem, kas patērē augstu diētu ogļhidrātos, ir zems glikoneogēnais daudzums, savukārt diēta ar zemu glikozes līmeni prasa ievērojamu glikoneogēnu aktivitāti..

Glikoksilāta cikls

Šis cikls ir unikāls augiem un dažiem baktēriju veidiem. Šis ceļš nodrošina divu ogļūdeņražu acetilvienību pārveidošanu par četru oglekļa vienību - pazīstamu kā sukcinātu. Pēdējais savienojums var ražot enerģiju, un to var izmantot arī glikozes sintēzei.

Cilvēkiem, piemēram, nebūtu iespējams uzturēties tikai uz acetāta. Mūsu metabolismā acetilkoenzīms A nevar tikt pārvērsts par piruvātu, kas ir glikoneogēna ceļa prekursors, jo fermenta piruvāta dehidrogenāzes reakcija ir neatgriezeniska.

Cikla bioķīmiskā loģika ir līdzīga citronskābes cikla bioķīmiskajai loģikai, izņemot divus dekarboksilēšanas posmus. Rodas ļoti specifiskos augu organellos, ko sauc par glikoksīmiem, un tas ir īpaši svarīgs dažu augu, piemēram, saulespuķu, sēklās..

Krebsa cikls

Tas ir viens no veidiem, ko uzskata par būtisku bioloģisko būtņu metabolismam, jo ​​tas apvieno svarīgāko molekulu, tostarp olbaltumvielu, tauku un ogļhidrātu, metabolismu..

Tā ir šūnu elpošanas sastāvdaļa, un tās mērķis ir atbrīvot acetils koenzīma A molekulā uzglabāto enerģiju, kas ir galvenais Krebsa cikla priekštecis. Tas sastāv no desmit fermentu soļiem, un, kā jau minēts, cikls darbojas gan anaboliskajos, gan kataboliskos ceļos.

Eukariotiskajos organismos cikls notiek mitohondriju matricā. Prokariotos, kuriem trūkst patiesu subcellulāru nodalījumu, cikls tiek veikts citoplazmas reģionā..

Elektronu transportēšanas ķēde

Elektronu transportēšanas ķēdi veido virkne konveijeru, kas nostiprināti membrānā. Ķēdes mērķis ir radīt enerģiju ATP formā.

Ķēdes spēj radīt elektrochemisku gradientu, pateicoties elektronu plūsmai, kas ir būtisks enerģijas sintēzes process.

Taukskābju sintēze

Taukskābes ir molekulas, kurām ir ļoti svarīga loma šūnās, tās galvenokārt atrodamas kā visu bioloģisko membrānu strukturālā sastāvdaļa. Šī iemesla dēļ būtiska ir taukskābju sintēze.

Viss sintēzes process notiek šūnas citozolā. Procesa centrālo molekulu sauc par malonilkoenzīmu A. Tā ir atbildīga par atomu, kas veido taukskābju oglekļa skeletu, veidošanos..

Taukskābju beta oksidēšana

Beta oksidēšana ir taukskābju noārdīšanās process. Tas tiek panākts ar četriem soļiem: oksidēšanos ar FAD, hidratāciju, oksidāciju ar NAD + un tiolīzi. Agrāk taukskābes ir jāaktivizē, apvienojot koenzīma A.

Minēto reakciju produkts ir vienības, ko veido pāris ogļhidrāti acetilkoenzīma A formā. Šī molekula var iekļūt Krebsa ciklā..

Šī maršruta energoefektivitāte ir atkarīga no taukskābju ķēdes garuma. Piemēram, palmitīnskābei, kurai ir 16 ogļūdeņraži, tīrā raža ir 106 ATP molekulas.

Šis maršruts notiek eukariotu mitohondrijās. Ir arī cits alternatīvs maršruts nodalījumā, ko sauc par peroksisomu.

Tā kā lielākā daļa taukskābju atrodas šūnu citozolā, tie jāpārvadā uz nodalījumu, kur tie tiks oksidēti. Transports ir atkarīgs no kartinita un ļauj šīm molekulām nonākt mitohondrijās.

Nukleotīdu metabolisms

Nukleotīdu sintēze ir galvenais notikums šūnu vielmaiņā, jo tie ir molekulu prekursori, kas veido daļu no ģenētiskā materiāla, DNS un RNS, un svarīgām enerģijas molekulām, piemēram, ATP un GTP..

Nukleotīdu sintēzes prekursori ietver dažādas aminoskābes, ribozes 5 fosfātu, oglekļa dioksīdu un NH3. Atgūšanas ceļi ir atbildīgi par brīvo bāzu un nukleozīdu pārstrādi, kas atbrīvojas no nukleīnskābju sadalīšanās.

Purīna gredzena veidošanās notiek no ribozes 5 fosfāta, tā ir purīna kodols un beidzot tiek iegūts nukleotīds..

Pirimidīna gredzenu sintezē kā orotisku skābi. Pēc saistīšanās ar ribozes 5 fosfātu tā tiek pārveidota pirimidīna nukleotīdos.

Fermentācija

Fermentācija ir vielmaiņas process, kas nav atkarīgs no skābekļa. Tie ir kataboliska tipa un procesa gala produkts ir metabolīts, kam joprojām ir oksidācijas potenciāls. Ir dažādi fermentācijas veidi, bet mūsu organismā notiek pienskābes fermentācija.

Laktiskā fermentācija notiek šūnu citoplazmā. Tas sastāv no glikozes daļējas noārdīšanās, lai iegūtu vielmaiņas enerģiju. Pienskābe tiek ražota kā atkritumu viela.

Pēc intensīvas anaerobo vingrojumu sesijas muskuļi nav atrodami ar atbilstošu skābekļa un pienskābes fermentācijas koncentrāciju.

Dažas ķermeņa šūnas ir spiestas fermentēt, jo tām trūkst mitohondriju, kā tas ir sarkano asins šūnu gadījumā.

Rūpniecībā fermentācijas procesi tiek izmantoti ar augstu frekvenci, lai ražotu virkni cilvēku patēriņam paredzētu produktu, piemēram, maizi, alkoholiskos dzērienus, jogurtu..

Atsauces

  1. Baechle, T. R., un Earle, R. W. (Eds.). (2007). Spēka apmācības un fiziskās kondicionēšanas principi. Ed. Panamericana Medical.
  2. Berg, J. M., Stryer, L., un Tymoczko, J. L. (2007). Bioķīmija. Es mainīju.
  3. Campbell, M. K., un Farrell, S. O. (2011). Bioķīmija Sestais izdevums. Thomson. Brooks / Cole.
  4. Devlin, T. M. (2011). Bioķīmijas mācību grāmata. John Wiley & Sons.
  5. Koolman, J., & Röhm, K. H. (2005). Bioķīmija: teksts un atlants. Ed. Panamericana Medical.
  6. Mougios, V. (2006). Vingrojumu bioķīmija. Cilvēka kinētika.
  7. Müller-Esterl, W. (2008). Bioķīmija Medicīnas un dzīvības zinātņu pamati. Es mainīju.
  8. Poortmans, J.R. (2004). Vingrošanas bioķīmijas principi. 3rd, pārskatītais izdevums. Karger.
  9. Voet, D., & Voet, J. G. (2006). Bioķīmija. Ed. Panamericana Medical.