Metaboliske ruter typer og hovedruter



en metabolisk vej Det er et sæt kemiske reaktioner, der katalyseres af enzymer. I denne proces transformeres et X-molekyle til et Y-molekyle gennem mellemliggende metabolitter. Metaboliske veje finder sted i det cellulære miljø.

Uden for cellen ville disse reaktioner tage for meget tid, og nogle kan muligvis ikke ske. Derfor kræver hvert trin tilstedeværelsen af ​​de katalytiske proteiner, der kaldes enzymer. Disse molekylers rolle er at accelerere med flere størrelsesordener hastigheden af ​​hver reaktion inden for banen.

Fysiologisk er de metaboliske veje forbundet med hinanden. Det vil sige, de er ikke isolerede i cellen. Mange af de vigtigste ruter deler fælles metabolitter.

Derfor er sæt af alle kemiske reaktioner, der forekommer i celler, kaldet metabolisme. Hver celle er karakteriseret ved at udvise en specifik metabolisk præstation, som er defineret af indholdet af enzymer i dets indre, som igen er genetisk bestemt.

indeks

  • 1 Generelle egenskaber ved metaboliske veje
    • 1.1 Reaktioner katalyseres af enzymer
    • 1.2 Metabolisme er reguleret af hormoner
    • 1.3 Kompartmentalisering
    • 1.4 Koordinering af metabolisk flux
  • 2 Typer af stofskifteveje
    • 2.1 Kataboliske ruter
    • 2.2 Anabolske ruter
    • 2.3 amfiboliske ruter
  • 3 Hovedmetabolske veje
    • 3.1 Glykolyse eller glycolyse
    • 3.2 Gluconeogenese
    • 3.3 Glyoxylatcyklus
    • 3,4 Krebs cyklus
    • 3.5 Elektron transportkæde
    • 3.6 Syntese af fedtsyrer
    • 3.7 Beta oxidation af fedtsyrer
    • 3.8 Nukleotids metabolisme
    • 3.9 Fermentering
  • 4 referencer

Generelle egenskaber ved metaboliske veje

Indenfor det cellulære miljø forekommer der et stort antal kemiske reaktioner. Sættet af disse reaktioner er metabolismen, og hovedprocessen af ​​denne proces er at opretholde organismens homeostase under normale betingelser og også under stressbetingelser.

Der skal således være en balance mellem strømmen af ​​disse metabolitter. Blandt de vigtigste egenskaber ved metaboliske veje har vi følgende:

Reaktionerne katalyseres af enzymer

Hovedpersonerne i metaboliske veje er enzymer. De er ansvarlige for at integrere og analyse af oplysninger om den metaboliske tilstand og er i stand til at modulere deres aktivitet afhængigt af cellens tid krav.

Metabolisme er reguleret af hormoner

Metabolisme er drevet af en række hormoner, som er i stand til at koordinere metaboliske reaktioner under hensyntagen til organismens behov og ydeevne.

opdeling

Der er en compartmentalisering af metaboliske veje. Det vil sige, at hver vej finder sted i et specifikt subcellulært rum, kald det cytoplasma, mitokondrier, blandt andre. Andre ruter kan forekomme i flere rum samtidigt.

Afdelingen af ​​ruterne hjælper reguleringen af ​​de anabolske og kataboliske ruter (se nedenfor).

Metabolisk strømningskoordinering

Koordinering af metabolisme opnås ved stabiliteten af ​​aktiviteten af ​​de involverede enzymer. Det er nødvendigt at understrege, at de anabolske ruter og deres kataboliske modstykker ikke er helt uafhængige. I modsætning hertil koordineres de.

Der er centrale enzymatiske punkter inden for de metaboliske veje. Med omdannelseshastigheden af ​​disse enzymer reguleres hele strømmen af ​​ruten.

Typer af stofskifteveje

I biokemi skelnes der tre typer af store metaboliske veje. Denne opdeling udføres efter bioenergetiske kriterier: kataboliske, anabolske og amfiboliske ruter.

Kataboliske ruter

De kataboliske ruter omfatter reaktioner af oxidativ nedbrydning. De udføres for at opnå energi og reducere effekt, som senere anvendes af cellen i andre reaktioner.

De fleste organiske molekyler syntetiseres ikke af organismen. I modsætning hertil må vi forbruge det gennem mad. Ved kataboliske reaktioner nedbrydes disse molekyler i monomererne, der gør dem op, som kan anvendes af cellerne.

Anabolske ruter

Anabolske veje består af syntetiske kemiske reaktioner, der tager små og enkle molekyler og omdanner dem til større og mere komplekse elementer.

For at disse reaktioner skal finde sted, skal der være ledig energi. Hvor kommer denne energi fra? Af de kataboliske veje, primært i form af ATP.

På denne måde kan de metabolitter, der produceres af de kataboliske veje (som globalt kaldes "pool af metabolitter") anvendes i de anabolske veje for at syntetisere mere komplekse molekyler, som kroppen har brug for i øjeblikket.

Blandt disse metabolitter er der tre centrale molekyler af processen: pyruvat, acetylco-enzym A og glycerol. Disse metabolitter er ansvarlige for at forbinde metabolisme af forskellige biomolekyler, såsom lipider, kulhydrater, blandt andre.

Amfiboliske ruter

En amfibolvej virker som en anabolsk eller katabolisk vej. Jeg mener, det er en blandet rute.

Den mest kendte amfibolvej er Krebs-cyklen. Denne rute spiller en afgørende rolle i nedbrydningen af ​​kulhydrater, lipider og aminosyrer. Det deltager dog også i fremstillingen af ​​precursorer til syntetiske ruter.

For eksempel er Krebs cyklusmetabolitter forstadierne for halvdelen af ​​aminosyrerne, der bruges til at opbygge proteiner.

Hovedmetabolske veje

I alle celler, der er en del af levende væsener, udføres en række metaboliske veje. Nogle af disse deles af de fleste organismer.

Disse metaboliske veje omfatter syntese, nedbrydning og omdannelse af vigtige metabolitter til livet. Denne hele proces er kendt som intermediær metabolisme.

Cellerne skal have permanente organiske og uorganiske forbindelser, og også kemisk energi, som hovedsageligt opnås fra ATP-molekylet.

ATP (adenosintrifosfat) er den vigtigste energilagringsform for alle celler. Og energiforbruget og investeringerne i de metaboliske veje udtrykkes normalt som ATP-molekyler.

Dernæst vil de vigtigste ruter, der er til stede i langt de fleste levende organismer, blive diskuteret.

Glycolyse eller glycolyse

Glykolyse er en vej, der indebærer nedbrydning af glucose til to molekyler pyruvinsyre, der opnås som en netto gevinst to ATP molekyler. Den er til stede næsten i alle levende organismer og betragtes som en hurtig måde at opnå energi på.

Generelt er det normalt opdelt i to faser. Den første involverer passage af glucosemolekylet i to glyceraldehyd, reversering af to molekyler af ATP. I anden fase genereres høj-energi forbindelser, og 4 molekyler af ATP og 2 pyruvat opnås som slutprodukter.

Ruten kan fortsætte på to forskellige måder. Hvis der er ilt, vil molekylerne afslutte deres oxidation i respirationskæden. Eller i mangel af dette sker fermentering.

glukoneogenese

Gluconeogenese er en glucosesyntestrækning, der starter ud fra aminosyrer (med undtagelse af leucin og lysin), lactat, glycerol eller et hvilket som helst af mellemprodukterne fra Krebs-cyklen.

Glucose er et uundværligt substrat til visse væv, såsom hjernen, erythrocytter og muskler. Glukosebidraget kan opnås gennem glykogenreserver.

Men når disse er udarmede, skal kroppen begynde syntese af glucose for at imødekomme vævets krav - hovedsagelig det nervøse væv.

Denne vej forekommer hovedsageligt i leveren. Det er afgørende, fordi kroppen i fastende situationer kan fortsætte med at opnå glukose.

Aktivering eller ikke af banen er forbundet med fodring af organismen. Dyr, der forbruger høje diæt i kulhydrater, har lave glukoneogene hastigheder, mens lavglucosediet kræver en betydelig glukoneogen aktivitet.

Glyoxylatcyklus

Denne cyklus er unik for planter og visse typer bakterier. Denne rute opnår transformationen af ​​acetylenheder, af to carbonatomer, i enheder af fire carbonatomer - kendt som succinat. Sidstnævnte forbindelse kan producere energi og kan også anvendes til syntese af glucose.

Hos mennesker vil det for eksempel være umuligt at opholde sig kun på acetat. I vores metabolisme kan acetylcoenzym A ikke omdannes til pyruvat, hvilket er en forløber for den glukoneogene vej, fordi reaktionen af ​​enzymet pyruvat dehydrogenase er irreversibel.

Den biokemiske logik i cyklussen ligner den af ​​citronsyrecyklus med undtagelse af de to decarboxylative stadier. Forekommer i meget specifikke organeller af planter kaldet glyoxysomer, og er særlig vigtig i frøene af nogle planter som solsikker.

Krebs cyklus

Det er en af ​​de ruter, der anses for at være centrale for stofskifte af organiske væsener, da det forener metabolisme af de vigtigste molekyler, herunder proteiner, fedtstoffer og kulhydrater.

Det er en komponent i cellulær respiration, og sigter mod at frigive den energi, der er lagret i acetylenzymet A-molekylet A - Krebs-cyklusens vigtigste forløber. Den består af ti enzymatiske trin, og som vi nævnte, arbejder cyklen i både anabolske og kataboliske veje.

I eukaryote organismer finder cyklussen sted i mitokondrierens matrix. I prokaryoter - som mangler sande subcellulære rum - udføres cyklussen i den cytoplasmatiske region.

Elektron transportkæde

Elektrontransportkæden er dannet af en række transportører forankret i en membran. Kæden har til formål at generere energi i form af ATP.

Kæderne er i stand til at skabe en elektrokemisk gradient takket være strømmen af ​​elektroner, afgørende proces for syntesen af ​​energi.

Syntese af fedtsyrer

Fedtsyrer er molekyler, der spiller meget vigtige roller i celler, de findes hovedsagelig som en strukturel komponent af alle biologiske membraner. Af denne grund er syntese af fedtsyrer afgørende.

Hele synteseprocessen forekommer i celleets cytosol. Processens centrale molekyle hedder malonyl-coenzym A. Det er ansvarligt for at tilvejebringe de atomer, der dannede carbonskeletet af fedtsyre i dannelse.

Beta oxidation af fedtsyrer

Beta oxidation er en proces med nedbrydning af fedtsyrer. Dette opnås gennem fire trin: oxidation ved FAD, hydrering, oxidation ved NAD + og thiolyse. Tidligere skal fedtsyren aktiveres ved integration af coenzym A.

Produktet af de nævnte reaktioner er enheder dannet af et par carbonatomer i form af acetylco-enzym A. Dette molekyle kan komme ind i Krebs-cyklen.

Energieffektiviteten af ​​denne rute afhænger af længden af ​​fedtsyrekæden. For palmitinsyre, for eksempel, som har 16 carbonatomer, er nettoproduktionen 106 molekyler af ATP.

Denne rute finder sted i mitokondrier af eukaryoter. Der er også en anden alternativ rute i et rum kaldet peroxisom.

Da de fleste fedtsyrer er placeret i cellulær cytosol, skal de transporteres til rummet, hvor de vil blive oxideret. Transport er afhængig af cartinitan, og tillader disse molekyler at komme ind i mitokondrier.

Nukleotids metabolisme

Syntesen af ​​nukleotider er en nøglehændelse i cellemetabolismen, da disse er forstadierne af molekylerne, der udgør en del af det genetiske materiale, DNA og RNA, og vigtige energimolekyler, såsom ATP og GTP.

Prækursorerne for syntesen af ​​nukleotider indbefatter forskellige aminosyrer, ribose 5 phosphat, carbondioxid og NH3. Gendannelsesruter er ansvarlige for genbrug af frie baser og nukleosider frigivet fra nedbrydning af nukleinsyrer.

Dannelsen af ​​purinringen finder sted fra ribose 5-phosphatet, forekommer at være en purinkernus og til sidst opnås nukleotidet.

Pyrimidinringen syntetiseres som orotinsyre. Efter binding til ribose 5-phosphat omdannes det til pyrimidinukleotider.

fermentering

Fermenteringer er metaboliske processer uafhængige af ilt. De er af katabolsk type og det endelige produkt af processen er en metabolit, der stadig har oxidationspotentiale. Der er forskellige typer fermenteringer, men i vores krop finder mælkefermentering sted.

Laktisk fermentering finder sted i den cellulære cytoplasma. Den består af den delvise nedbrydning af glucose for at opnå metabolisk energi. Melkesyre fremstilles som affaldsstof.

Efter en intens session af anaerobe øvelser findes musklerne ikke med tilstrækkelige koncentrationer af ilt og mælkesyring forekommer.

Nogle celler i kroppen er tvunget til at gær, da de mangler mitokondrier, som det er tilfældet med røde blodlegemer.

I industrien anvendes fermenteringsprocesserne med høj frekvens til at producere en række produkter til konsum, såsom brød, alkoholholdige drikkevarer, yoghurt, blandt andre.

referencer

  1. Baechle, T.R., & Earle, R.W. (Eds.). (2007). Principper for styrketræning og fysisk konditionering. Ed. Panamericana Medical.
  2. Berg, J. M., Stryer, L., & Tymoczko, J. L. (2007). biokemi. Jeg vendte om.
  3. Campbell, M. K. & Farrell, S. O. (2011). Biokemi. Sjette udgave. Thomson. Brooks / Cole.
  4. Devlin, T. M. (2011). Lærebog om biokemi. John Wiley & Sons.
  5. Koolman, J., & Röhm, K. H. (2005). Biokemi: tekst og atlas. Ed. Panamericana Medical.
  6. Mougios, V. (2006). Udøve biokemi. Human Kinetics.
  7. Müller-Esterl, W. (2008). Biokemi. Grundlag for medicin og biovidenskab. Jeg vendte om.
  8. Poortmans, J.R. (2004). Principper for motion biokemi. 3rd, revideret udgave. Karger.
  9. Voet, D., & Voet, J. G. (2006). biokemi. Ed. Panamericana Medical.