Метаболические типы маршрутов и основные маршруты



метаболический путь Это набор химических реакций, катализируемых ферментами. В этом процессе молекула Х превращается в молекулу Y через промежуточные метаболиты. Метаболические маршруты происходят в клеточной среде.

Вне клетки эти реакции будут занимать слишком много времени, а некоторые могут и не произойти. Поэтому на каждом этапе необходимо присутствие каталитических белков, называемых ферментами. Роль этих молекул заключается в ускорении на несколько порядков скорости каждой реакции в пределах пути.

Физиологически метаболические пути связаны друг с другом. То есть они не изолированы внутри клетки. Многие из наиболее важных маршрутов имеют общие метаболиты.

Следовательно, совокупность всех химических реакций, которые происходят в клетках, называется метаболизмом. Каждая клетка характеризуется определенными метаболическими характеристиками, которые определяются содержанием энзимов в ее внутренней части, что в свою очередь определяется генетически.

индекс

  • 1 Общая характеристика метаболических путей
    • 1.1 Реакции катализируются ферментами
    • 1.2 Метаболизм регулируется гормонами
    • 1.3 Разделение
    • 1.4 Координация метаболического потока
  • 2 Типы метаболических путей
    • 2.1 Катаболические маршруты
    • 2.2 Анаболические маршруты
    • 2.3 Амфиболические маршруты
  • 3 Основные метаболические пути
    • 3.1 Гликолиз или гликолиз
    • 3.2 Глюконеогенез
    • 3.3 Глиоксилатный цикл
    • 3,4 цикла Кребса
    • 3.5 Электронная транспортная цепь
    • 3.6 Синтез жирных кислот
    • 3.7 Бета-окисление жирных кислот
    • 3.8 Метаболизм нуклеотидов
    • 3.9 Брожение
  • 4 Ссылки

Общая характеристика метаболических путей

В клеточной среде происходит большое количество химических реакций. Совокупность этих реакций представляет собой обмен веществ, и основной функцией этого процесса является поддержание гомеостаза организма в нормальных условиях, а также в условиях стресса..

Таким образом, должен быть баланс потоков этих метаболитов. Среди основных характеристик метаболических путей у нас есть следующие:

Реакции катализируются ферментами

Главными действующими лицами метаболических путей являются ферменты. Они несут ответственность за интеграцию и анализ информации о метаболическом статусе и способны модулировать свою деятельность в соответствии с требованиями клетки на данный момент.

Метаболизм регулируется гормонами

Метаболизм обусловлен рядом гормонов, которые способны координировать метаболические реакции с учетом потребностей и работоспособности организма..

компартментализация

Существует разделение метаболических путей. То есть каждый путь проходит в определенном субклеточном компартменте, называя его цитоплазмой, митохондриями, среди прочих. Другие маршруты могут происходить в нескольких отсеках одновременно.

Разделение маршрутов помогает регулировать анаболические и катаболические маршруты (см. Ниже)..

Координация метаболического потока

Координация метаболизма достигается за счет стабильности активности участвующих ферментов. Необходимо подчеркнуть, что анаболические пути и их катаболические аналоги не являются полностью независимыми. Напротив, они скоординированы.

Есть ключевые ферментные точки в метаболических путях. Скорость превращения этих ферментов регулирует весь поток маршрута..

Типы метаболических путей

В биохимии различают три типа основных метаболических путей. Это разделение проводится по следующим биоэнергетическим критериям: катаболический, анаболический и амфиболический маршруты..

Катаболические маршруты

Катаболические пути охватывают реакции окислительной деградации. Они выполняются для того, чтобы получить энергию и уменьшить мощность, которая впоследствии будет использоваться клеткой в ​​других реакциях..

Большинство органических молекул не синтезируются организмом. Напротив, мы должны потреблять это через еду. В катаболических реакциях эти молекулы разлагаются на мономеры, которые их составляют, которые могут использоваться клетками..

Анаболические маршруты

Анаболические пути включают синтетические химические реакции, принимая маленькие и простые молекулы и превращая их в более крупные и более сложные элементы..

Чтобы эти реакции имели место, должна быть доступная энергия. Откуда эта энергия? Из катаболических путей, прежде всего в виде АТФ.

Таким образом, метаболиты, вырабатываемые катаболическими путями (которые во всем мире называются «пул метаболитов»), могут использоваться в анаболических путях для синтеза более сложных молекул, необходимых организму в данный момент..

Среди этого пула метаболитов есть три ключевых молекулы процесса: пируват, ацетил коэнзим А и глицерин. Эти метаболиты ответственны за соединение метаболизма различных биомолекул, таких как липиды, углеводы и другие..

Амфиболические маршруты

Маршрут амфибола работает как анаболический или катаболический путь. Я имею в виду, это смешанный маршрут.

Самым известным маршрутом амфиболов является цикл Кребса. Этот путь играет фундаментальную роль в разложении углеводов, липидов и аминокислот. Тем не менее, он также участвует в производстве прекурсоров для синтетических маршрутов..

Например, метаболиты цикла Кребса являются предшественниками половины аминокислот, которые используются для создания белков.

Основные метаболические пути

Во всех клетках, которые являются частью живых существ, осуществляется ряд метаболических путей. Некоторые из них являются общими для большинства организмов..

Эти метаболические пути включают синтез, деградацию и преобразование важных метаболитов для жизни. Весь этот процесс известен как промежуточный метаболизм.

Клетки должны иметь постоянные органические и неорганические соединения, а также химическую энергию, которая получается в основном из молекулы АТФ.

АТФ (аденозинтрифосфат) является наиболее важной формой накопления энергии всех клеток. И прирост энергии и инвестиции метаболических путей обычно выражаются в терминах молекул АТФ.

Далее будут обсуждены наиболее важные маршруты, которые присутствуют в подавляющем большинстве живых организмов..

Гликолиз или гликолиз

Гликолиз - это путь, который включает разложение глюкозы до двух молекул пировиноградной кислоты, в результате чего получается две молекулы АТФ. Он присутствует практически во всех живых организмах и считается быстрым способом получения энергии.

В общем, это обычно делится на два этапа. Первый включает прохождение молекулы глюкозы в два глицеральдегида, обращая две молекулы АТФ. На втором этапе генерируются высокоэнергетические соединения, и 4 молекулы АТФ и 2 пирувата получают в качестве конечных продуктов..

Маршрут может продолжаться двумя разными способами. Если есть кислород, молекулы прекратят свое окисление в дыхательной цепи. Или, в отсутствие этого, происходит брожение.

глюконеогенез

Глюконеогенез - это путь синтеза глюкозы, начиная с аминокислот (за исключением лейцина и лизина), лактата, глицерина или любых промежуточных соединений цикла Кребса..

Глюкоза является незаменимым субстратом для определенных тканей, таких как мозг, эритроциты и мышцы. Вклад глюкозы может быть получен через запасы гликогена.

Однако, когда они истощены, организм должен начать синтез глюкозы, чтобы удовлетворить потребности тканей - главным образом нервной ткани..

Этот путь происходит в основном в печени. Это жизненно важно, потому что в голодных ситуациях организм может продолжать получать глюкозу.

Активация или нет пути связана с питанием организма. Животные, которые потребляют высокие диеты с углеводами, имеют низкий уровень глюконеогенной активности, в то время как диеты с низким содержанием глюкозы требуют значительной глюконеогенной активности..

Глиоксилатный цикл

Этот цикл уникален для растений и некоторых видов бактерий. Этот маршрут обеспечивает преобразование ацетильных звеньев из двух атомов углерода в звенья из четырех атомов углерода, известных как сукцинат. Последнее соединение может производить энергию, а также может быть использовано для синтеза глюкозы.

У человека, например, невозможно было бы существовать только на ацетате. В нашем метаболизме ацетилкофермент А не может быть преобразован в пируват, который является предшественником глюконеогенного пути, потому что реакция фермента пируватдегидрогеназы необратима.

Биохимическая логика цикла аналогична логике цикла лимонной кислоты, за исключением двух декарбоксилирующих стадий. Встречается в очень специфических органеллах растений, называемых глиоксисомами, и особенно важно в семенах некоторых растений, таких как подсолнух.

Цикл Кребса

Это один из путей, считающихся центральными для метаболизма органических существ, поскольку он объединяет метаболизм наиболее важных молекул, включая белки, жиры и углеводы..

Он является компонентом клеточного дыхания и направлен на высвобождение энергии, запасенной в молекуле ацетил-кофермента А - главного предшественника цикла Кребса. Он состоит из десяти ферментативных стадий, и, как мы уже упоминали, цикл работает как по анаболическому, так и по катаболическому пути..

У эукариотических организмов цикл происходит в матрице митохондрий. У прокариот, у которых отсутствуют истинные субклеточные компартменты, цикл осуществляется в цитоплазматической области.

Электронная транспортная цепь

Цепь переноса электронов образована серией конвейеров, закрепленных на мембране. Цепочка направлена ​​на выработку энергии в форме АТФ.

Цепи способны создавать электрохимический градиент благодаря потоку электронов, критически важному процессу синтеза энергии..

Синтез жирных кислот

Жирные кислоты - это молекулы, которые играют очень важную роль в клетках, они в основном находятся в качестве структурного компонента всех биологических мембран. По этой причине синтез жирных кислот имеет важное значение.

Весь процесс синтеза происходит в цитозоле клетки. Центральная молекула процесса называется малонил-кофермент А. Он отвечает за обеспечение атомов, которые образовали углеродный скелет жирной кислоты в процессе образования..

Бета-окисление жирных кислот

Бета-окисление - это процесс разложения жирных кислот. Это достигается посредством четырех стадий: окисление с помощью FAD, гидратация, окисление с помощью NAD + и тиолиз. Ранее жирную кислоту необходимо активировать путем интеграции кофермента А.

Продукт упомянутых реакций представляет собой звенья, образованные парой атомов углерода в форме ацетил-кофермента А. Эта молекула может войти в цикл Кребса..

Энергетическая эффективность этого пути зависит от длины цепи жирных кислот. Например, для пальмитиновой кислоты, которая содержит 16 атомов углерода, чистый выход составляет 106 молекул АТФ..

Этот маршрут проходит в митохондриях эукариот. Существует также другой альтернативный маршрут в компартменте под названием пероксисома.

Поскольку большинство жирных кислот находятся в клеточном цитозоле, они должны транспортироваться в отделение, где они будут окисляться. Транспорт зависит от патинитана и позволяет этим молекулам проникать в митохондрии.

Метаболизм нуклеотидов

Синтез нуклеотидов является ключевым событием в клеточном метаболизме, поскольку они являются предшественниками молекул, которые образуют часть генетического материала, ДНК и РНК, и важных энергетических молекул, таких как АТФ и ГТФ..

Предшественники синтеза нуклеотидов включают различные аминокислоты, рибозо-5-фосфат, диоксид углерода и NH3. Пути восстановления ответственны за утилизацию свободных оснований и нуклеозидов, высвобождаемых при расщеплении нуклеиновых кислот..

Образование пуринового кольца происходит из фосфата рибозы 5, оказывается пуриновым ядром и, наконец, получается нуклеотид.

Пиримидиновое кольцо синтезируется в виде оротовой кислоты. После связывания с рибозо-5-фосфатом он превращается в пиримидиновые нуклеотиды.

брожение

Ферментация - это метаболические процессы, не зависящие от кислорода. Они относятся к катаболическому типу, и конечным продуктом процесса является метаболит, который все еще обладает окислительным потенциалом. Существуют разные виды брожения, но в нашем организме происходит молочнокислое брожение..

Молочная ферментация происходит в клеточной цитоплазме. Он состоит из частичной деградации глюкозы с целью получения метаболической энергии. Молочная кислота производится в виде отходов.

После интенсивного сеанса анаэробных упражнений мышца не обнаруживается при достаточных концентрациях кислорода и происходит молочнокислое брожение.

Некоторые клетки организма вынуждены ферментировать, так как им не хватает митохондрий, как в случае эритроцитов.

В промышленности процессы ферментации используются с высокой частотой для производства ряда продуктов для потребления человеком, таких как хлеб, алкогольные напитки, йогурт и другие..

ссылки

  1. Baechle, T.R. & Earle, R.W. (Eds.). (2007). Принципы силовой тренировки и физической подготовки. Ed. Panamericana Medical.
  2. Berg, J.M., Stryer L., & Tymoczko, J.L. (2007). биохимия. Я поменял.
  3. Кэмпбелл М. К. & Фаррелл С. О. (2011). Биохимия. Шестое издание. Thomson. Брукс / Коул.
  4. Девлин Т. М. (2011). Учебник биохимии. Джон Вили и сыновья.
  5. Koolman, J. & Röhm, K.H. (2005). Биохимия: текст и атлас. Ed. Panamericana Medical.
  6. Мугиос, В. (2006). Упражнение биохимия. Кинетика человека.
  7. Мюллер-Эстерл, В. (2008). Биохимия. Основы медицины и наук о жизни. Я поменял.
  8. Poortmans, J.R. (2004). Принципы осуществления биохимии. 3й, пересмотренное издание. Karger.
  9. Voet, D. & Voet, J. G. (2006). биохимия. Ed. Panamericana Medical.