Vrste presnovnih poti in glavne poti



Ena presnovno pot Gre za niz kemijskih reakcij, ki jih katalizirajo encimi. V tem procesu se molekula X pretvori v molekulo Y preko posrednih metabolitov. Metabolne poti potekajo v celičnem okolju.

Zunaj celice bodo te reakcije trajale preveč časa, nekatere pa se morda ne bodo zgodile. Zato vsak korak zahteva prisotnost katalitskih proteinov, imenovanih encimi. Vloga teh molekul je, da pospeši hitrost vsake reakcije na poti več poti.

Fiziološko so presnovne poti med seboj povezane. To pomeni, da niso izolirane v celici. Mnoge najpomembnejše poti imajo skupne metabolite.

Posledično se vse kemijske reakcije, ki se pojavijo v celicah, imenujejo metabolizem. Za vsako celico je značilna specifična presnovna zmogljivost, ki je opredeljena z vsebnostjo encimov v njeni notranjosti, ki je genetsko določena..

Indeks

  • 1 Splošne značilnosti presnovnih poti
    • 1.1 Reakcije katalizirajo encimi
    • 1.2 Presnovo urejajo hormoni
    • 1.3 Kompartmentalizacija
    • 1.4 Usklajevanje metaboličnega toka
  • 2 Vrste presnovnih poti
    • 2.1 Katabolne poti
    • 2.2 Anabolične poti
    • 2.3 Amfibolne poti
  • 3 Glavne presnovne poti
    • 3.1 Glikoliza ali glikoliza
    • 3.2 Glukoneogeneza
    • 3.3 Glioksilatni cikel
    • 3.4 Krebsov cikel
    • 3.5 Transportna veriga z elektroni
    • 3.6 Sinteza maščobnih kislin
    • 3.7 Beta oksidacija maščobnih kislin
    • 3.8 Presnova nukleotidov
    • 3.9 Fermentacija
  • 4 Reference

Splošne značilnosti presnovnih poti

V celičnem okolju se pojavijo številne kemijske reakcije. Skupina teh reakcij je presnova, glavna naloga tega procesa pa je vzdrževanje homeostaze organizma v normalnih pogojih in tudi v pogojih stresa..

Zato mora obstajati ravnotežje tokov teh metabolitov. Med glavnimi značilnostmi presnovnih poti imamo naslednje:

Reakcije katalizirajo encimi

Protagonisti presnovnih poti so encimi. Odgovorni so za integracijo in analizo informacij o presnovnem statusu in so sposobni spreminjati svojo dejavnost glede na celične zahteve trenutnega stanja..

Presnova uravnavajo hormoni

Presnovo poganja vrsta hormonov, ki lahko usklajujejo presnovne reakcije glede na potrebe in delovanje organizma..

Kompartmentalizacija

Obstaja razdrobljenost presnovnih poti. To pomeni, da vsaka pot poteka v specifičnem subceličnem delu, imenujemo jo citoplazma, mitohondriji, med drugim. Druge poti se lahko pojavijo v več predelkih hkrati.

Razčlenitev poti pomaga regulirati anabolne in katabolne poti (glej spodaj)..

Usklajevanje metaboličnega toka

Usklajevanje presnove dosežemo s stabilnostjo aktivnosti encimov. Poudariti je treba, da anabolne poti in njihovi katabolni kolegi niso popolnoma neodvisni. V nasprotju s tem so usklajeni.

V presnovnih poteh obstajajo ključne encimske točke. S hitrostjo pretvorbe teh encimov je reguliran celoten tok poti.

Vrste presnovnih poti

V biokemiji se razlikujejo tri vrste glavnih presnovnih poti. Ta delitev poteka po naslednjih bioenergetskih merilih: katabolne, anabolične in amfibilne poti.

Katabolne poti

Katabolne poti zajemajo reakcije oksidativne razgradnje. Izvajajo se za pridobivanje energije in redukcijske moči, ki jo bo kasneje v drugih reakcijah uporabila celica.

Večino organskih molekul organizem ne sintetizira. Nasprotno pa ga moramo zaužiti s hrano. Pri kataboličnih reakcijah se te molekule razgradijo v monomere, ki jih tvorijo, ki jih lahko uporabljajo celice..

Anabolične poti

Anabolične poti obsegajo sintetične kemijske reakcije, jemanje majhnih in enostavnih molekul ter njihovo preoblikovanje v večje in bolj kompleksne elemente.

Za izvedbo teh reakcij mora obstajati razpoložljiva energija. Od kod prihaja ta energija? Od katabolnih poti, predvsem v obliki ATP.

Na ta način se lahko metaboliti, ki jih proizvajajo katabolne poti (ki so globalno imenovani "pool metabolitov"), uporabijo v anabolnih poteh, da sintetizirajo bolj kompleksne molekule, ki jih telo potrebuje v tem trenutku..

Med temi bazami metabolitov so tri ključne molekule procesa: piruvat, acetil koencim A in glicerol. Ti metaboliti so med drugim odgovorni za povezavo presnove različnih biomolekul, kot so lipidi, ogljikovi hidrati.

Amfibolne poti

Amfibolna pot deluje kot anabolična ali katabolna pot. Mislim, to je mešana pot.

Najbolj znana pot amfibola je Krebsov cikel. Ta pot igra temeljno vlogo pri razgradnji ogljikovih hidratov, lipidov in aminokislin. Vendar pa sodeluje tudi pri proizvodnji predhodnih sestavin za sintetične poti.

Na primer, metaboliti Krebsovega cikla so predhodniki polovice aminokislin, ki se uporabljajo za izgradnjo beljakovin.

Glavne presnovne poti

V vseh celicah, ki so del živih bitij, se izvaja vrsta presnovnih poti. Nekatere od teh so skupne večini organizmov.

Te presnovne poti obsegajo sintezo, razgradnjo in pretvorbo ključnih presnovkov za življenje. Celoten proces je znan kot vmesni metabolizem.

Celice morajo imeti trajne organske in anorganske spojine, pa tudi kemično energijo, ki jo dobimo predvsem iz molekule ATP.

ATP (adenozin trifosfat) je najpomembnejša oblika shranjevanja energije vseh celic. Energetski dobički in naložbe v presnovne poti se običajno izražajo z molekulami ATP.

Nato bodo obravnavane najpomembnejše poti, ki so prisotne v veliki večini živih organizmov.

Glikoliza ali glikoliza

Glikoliza je pot, ki vključuje razgradnjo glukoze na dve molekuli piruvične kisline, ki dobita kot neto dobiček dve ATP molekuli. Prisoten je praktično v vseh živih organizmih in velja za hiter način pridobivanja energije.

Na splošno se običajno razdeli na dve stopnji. Prva vključuje prehod molekule glukoze v dva gliceraldehida, obračanje dveh molekul ATP. V drugi fazi nastanejo visokoenergijske spojine in dobijo se 4 molekule ATP in 2 piruvata kot končni produkti..

Pot se lahko nadaljuje na dva različna načina. Če je kisik, bodo molekule končale oksidacijo v dihalni verigi. Če pa tega ni, pride do fermentacije.

Glukoneogeneza

Glukoneogeneza je pot sinteze glukoze, začenši z aminokislinami (z izjemo levcina in lizina), laktatom, glicerolom ali katerimkoli izmed intermediatov Krebsovega cikla..

Glukoza je nepogrešljiv substrat za določena tkiva, kot so možgani, eritrociti in mišice. Prispevek glukoze lahko dobimo s pomočjo zalog glikogena.

Vendar, ko so ti izčrpani, mora telo začeti sintezo glukoze, da bi zadostilo potrebam tkiv - predvsem živčnega tkiva..

Ta pot poteka predvsem v jetrih. To je ključnega pomena, ker lahko telo v postnih situacijah še naprej pridobiva glukozo.

Aktivacija ali ne pot je povezana s hranjenjem organizma. Živali, ki uživajo visoke diete v ogljikovih hidratih, imajo nizko stopnjo glukoneogena, medtem ko prehrana z nizko vsebnostjo glukoze zahteva znatno glukoneogeno aktivnost.

Glyoxylate cikel

Ta cikel je edinstven za rastline in nekatere vrste bakterij. Ta pot dosega pretvorbo acetilnih enot, dveh ogljikov, v enote štirih ogljikovih atomov, znanih kot sukcinat. Slednja spojina lahko proizvaja energijo in se lahko uporablja tudi za sintezo glukoze.

Na primer, pri ljudeh bi bilo nemogoče, da bi obstajalo le za acetat. V našem metabolizmu acetil koencim A ni mogoče pretvoriti v piruvat, ki je predhodnik glukoneogene poti, ker je reakcija encima piruvat dehidrogenaze ireverzibilna.

Biokemijska logika cikla je podobna kot pri ciklu citronske kisline, z izjemo dveh dekarboksilacijskih stopenj. Pojavlja se v zelo specifičnih organelih rastlin, imenovanih glioksizomi, in je še posebej pomemben v semenih nekaterih rastlin, kot so sončnice.

Krebsov cikel

To je ena od poti, ki se šteje za osrednjo vlogo pri presnovi organskih bitij, saj združuje presnovo najpomembnejših molekul, vključno z beljakovinami, maščobami in ogljikovimi hidrati..

Je sestavni del celičnega dihanja in je namenjen sproščanju energije, shranjene v molekuli acetil koencima A - glavnega predhodnika Krebsovega cikla. Sestavljen je iz desetih encimskih korakov in, kot smo omenili, cikel deluje tako v anabolični kot katabolni poti.

Pri evkariontskih organizmih se cikel odvija v matriksu mitohondrijev. Pri prokariontih - ki nimajo resničnih subceličnih predelkov - se cikel izvede v citoplazmatski regiji.

Elektronska transportna veriga

Transportno verigo elektronov sestavlja vrsta transporterjev, ki so zasidrani v membrani. Cilj verige je pridobivanje energije v obliki ATP.

Verige so sposobne ustvariti elektrokemični gradient zaradi pretoka elektronov, ki je ključni proces za sintezo energije.

Sinteza maščobnih kislin

Maščobne kisline so molekule, ki imajo v celicah zelo pomembno vlogo, večinoma so strukturne komponente vseh bioloških membran. Zato je bistvena sinteza maščobnih kislin.

Celoten proces sinteze se pojavi v citosolu celice. Osrednja molekula procesa se imenuje malonilni koencim A. Odgovorna je za zagotovitev nastajanja atomov, ki tvorijo ogljikov skelet maščobnih kislin..

Beta oksidacija maščobnih kislin

Beta oksidacija je proces razgradnje maščobnih kislin. To dosežemo s štirimi koraki: oksidacijo s FAD, hidracijo, oksidacijo z NAD + in tiolizo. Prej je treba maščobno kislino aktivirati z vključitvijo koencima A.

Produkt omenjenih reakcij je enota, ki jo tvori par ogljikov v obliki acetil koencima A. Ta molekula lahko vstopi v Krebsov cikel..

Energetska učinkovitost te poti je odvisna od dolžine verige maščobnih kislin. Za palmitinsko kislino, ki ima na primer 16 ogljikov, je neto donos 106 molekul ATP.

Ta pot poteka v mitohondrijih evkariontov. Obstaja tudi druga alternativna pot v predelu, imenovanem peroksizom.

Ker se večina maščobnih kislin nahaja v celičnem citosolu, jih je treba prenesti v predel, kjer se bodo oksidirali. Promet je odvisen od kartinitana in omogoča, da te molekule vstopijo v mitohondrije.

Presnova nukleotidov

Sinteza nukleotidov je ključni dogodek v celičnem metabolizmu, saj so to predhodniki molekul, ki so del genskega materiala, DNA in RNA, in pomembnih energijskih molekul, kot sta ATP in GTP..

Prekursorji sinteze nukleotidov vključujejo različne aminokisline, riboza 5 fosfat, ogljikov dioksid in NH3. Načini predelave so odgovorni za recikliranje prostih baz in nukleozidov, sproščenih iz razgradnje nukleinskih kislin.

Nastajanje purinskega obroča poteka iz fosfata riboze 5, se dogaja, da je purinsko jedro in končno se dobi.

Pirimidinski obroč sintetiziramo kot orotna kislina. Po vezavi na riboz 5 fosfat se transformira v pirimidinske nukleotide.

Fermentacija

Fermentacije so presnovni procesi, neodvisni od kisika. So katabolnega tipa in končni produkt procesa je metabolit, ki ima še vedno oksidacijski potencial. Obstajajo različne vrste fermentacij, toda v našem telesu poteka mlečno fermentacija.

Mlečna fermentacija poteka v celični citoplazmi. Sestavljen je iz delne razgradnje glukoze, da se doseže metabolična energija. Mlečna kislina se proizvaja kot odpadna snov.

Po intenzivnem izvajanju anaerobnih vaj mišice ni mogoče najti z ustrezno koncentracijo kisika in pride do mlečne fermentacije..

Nekatere celice telesa so prisiljene fermentirati, ker nimajo mitohondrijev, kot je to v primeru rdečih krvnih celic.

V industriji se postopki fermentacije uporabljajo z visoko frekvenco za proizvodnjo vrste izdelkov za prehrano ljudi, kot so kruh, alkoholne pijače, jogurt, med drugim.

Reference

  1. Baechle, T. R., & Earle, R. W. (ur.). (2007). Načela treninga moči in fizične kondicije. Ed Panamericana Medical.
  2. Berg, J. M., Stryer, L., in Tymoczko, J.L. (2007). Biokemija. Obrnil sem se.
  3. Campbell, M. K., in Farrell, S. O. (2011). Biokemija Šesta izdaja. Thomson. Brooks / Cole.
  4. Devlin, T. M. (2011). Učbenik biokemije. John Wiley & Sons.
  5. Koolman, J., in Röhm, K. H. (2005). Biokemija: besedilo in atlas. Ed Panamericana Medical.
  6. Mougios, V. (2006). Biokemija vadbe. Človeška kinetika.
  7. Müller-Esterl, W. (2008). Biokemija Osnove medicine in znanosti o življenju. Obrnil sem se.
  8. Poortmans, J.R. (2004). Načela vadbene biokemije. 3rd, revidirana izdaja. Karger.
  9. Voet, D., & Voet, J.G. (2006). Biokemija. Ed Panamericana Medical.