Metabolikus útvonalak és főbb útvonalak

egy metabolikus útvonal Ez egy kémiai reakciókészlet, amelyet enzimek katalizálnak. Ebben az eljárásban egy X-molekulát egy Y-molekulává alakítunk át közvetítő metabolitokon keresztül. Az anyagcsere útvonalak a sejtkörnyezetben zajlanak.

A sejten kívül ezek a reakciók túl sok időt vesznek igénybe, és egyesek nem fordulhatnak elő. Ezért minden lépéshez szükséges az enzimeknek nevezett katalitikus fehérjék jelenléte. Ezeknek a molekuláknak az a szerepe, hogy több sorrendben gyorsítsák az egyes reakciók sebességét az útvonalon.

Fiziológiailag az anyagcsere útvonalak egymáshoz kapcsolódnak. Ez azt jelenti, hogy a cellában nincsenek elkülönítve. A legfontosabb útvonalak közül sokan közös metabolitokkal rendelkeznek.

Következésképpen a sejtekben előforduló összes kémiai reakciót az anyagcserére nevezik. Minden sejtet egy sajátos metabolikus teljesítmény jellemez, amelyet a belső térben lévő enzimek tartalma határoz meg, ami viszont genetikailag meghatározott..

index

• 1 Az anyagcsere útvonalak általános jellemzői
  • 1.1 A reakciókat enzimek katalizálják
  • 1.2 Az anyagcserét hormonok szabályozzák
  • 1.3
  • 1.4 Az anyagcsere-áramlás összehangolása
• 2 Az anyagcsere útvonalak típusai
  • 2.1 Katabolikus útvonalak
  • 2.2 Anabolikus útvonalak
  • 2.3 Amfibolikus útvonalak
• 3 Fő metabolikus útvonalak
  • 3.1 Glikolízis vagy glikolízis
  • 3.2 Glükoneogenezis
  • 3.3 Glikoxilát-ciklus
  • 3.4 Krebs-ciklus
  • 3.5 Elektronátviteli lánc
  • 3.6 Zsírsavak szintézise
  • 3.7 A zsírsavak béta-oxidációja
  • 3.8 A nukleotidok metabolizmusa
  • 3.9 Fermentáció
• 4 Referenciák

Az anyagcsere útvonalak általános jellemzői

A sejtkörnyezetben számos kémiai reakció lép fel. Ezeknek a reakcióknak a halmaza az anyagcsere, és ennek a folyamatnak a fő funkciója a szervezet homeosztázisának normál körülmények között és stresszfeltételek mellett történő fenntartása..

Ennek megfelelően a metabolitok áramlásának egyensúlyban kell lennie. Az anyagcsere-útvonalak főbb jellemzői közül az alábbiak vannak:

A reakciókat enzimek katalizálják

Az anyagcsere útvonalak főszereplői az enzimek. Ők felelősek az anyagcsere-állapotra vonatkozó információk integrálásáért és elemzéséért, és képesek modulálni a tevékenységüket a pillanatnyi igényeknek megfelelően..

Az anyagcserét hormonok szabályozzák

Az anyagcserét a hormonok sorozata vezérli, amelyek képesek az anyagcsere-reakciók koordinálására, figyelembe véve a szervezet igényeit és teljesítményét..

kompartmentalizációja

Az anyagcsere útvonalak szétválnak. Ez azt jelenti, hogy minden egyes útvonal egy bizonyos szubcelluláris rekeszben történik, többek között citoplazmának, mitokondriumnak nevezik. Más útvonalak egyszerre több rekeszben is előfordulhatnak.

Az útvonalak elosztása segít az anabolikus és katabolikus útvonalak szabályozásában (lásd alább).

Metabolikus áramlási koordináció

Az anyagcsere koordinációját az érintett enzimek aktivitásának stabilitásával érjük el. Hangsúlyozni kell, hogy az anabolikus útvonalak és katabolikus partnereik nem teljesen függetlenek. Ezzel szemben koordináltak.

A metabolikus útvonalakon kulcsfontosságú enzimpontok vannak. Ezen enzimek konverziós sebességével szabályozva az útvonal teljes áramlását.

Az anyagcsere útvonalak típusai

A biokémia esetében három fő metabolikus útvonalat különböztetünk meg. Ezt a megosztást bioenergetikai kritériumok szerint végzik: katabolikus, anabolikus és amfibolikus útvonalak.

Katabolikus útvonalak

A katabolikus útvonalak az oxidatív lebomlás reakcióit foglalják magukban. Ezeket energia- és redukáló teljesítmény elérése érdekében hajtják végre, amelyeket a sejt későbbi reakciókban használ.

A legtöbb szerves molekulát a szervezet nem szintetizálja. Ezzel ellentétben az élelmiszereken keresztül kell fogyasztanunk. A katabolikus reakciókban ezek a molekulák a monomerekké bomlanak, amelyek a sejteket felhasználhatják..

Anabolikus útvonalak

Az anabolikus útvonalak szintetikus kémiai reakciókat foglalnak magukban, kis és egyszerű molekulákat véve, és nagyobb és összetettebb elemekké alakítják.

Ahhoz, hogy ezek a reakciók megtörténjenek, rendelkezésre kell állnia az energia. Honnan származik ez az energia? A katabolikus útvonalak közül, elsősorban az ATP formájában.

Ily módon a katabolikus útvonalak által termelt metabolitok (amelyek globálisan "metabolitok készletének" neveznek) alkalmazhatók az anabolikus útvonalakban a bonyolultabb molekulák szintetizálásához, amelyeket a szervezetnek jelenleg szüksége van.

E metabolitkészletek közül három az eljárás legfontosabb molekulái: piruvát, acetil koenzim A és glicerin. Ezek a metabolitok felelősek a különböző biomolekulák, például lipidek, szénhidrátok metabolizmusának összekapcsolásáért.

Amfibolikus útvonalak

Az amfibol útvonal anabolikus vagy katabolikus úton működik. Úgy értem, ez egy vegyes útvonal.

A legismertebb amfibol útvonal a Krebs-ciklus. Ez az útvonal alapvető szerepet játszik a szénhidrátok, lipidek és aminosavak lebomlásában. Ugyanakkor részt vesz a szintetikus útvonalak prekurzorainak előállításában is.

Például a Krebs-ciklus metabolitjai a fehérjék felépítéséhez használt aminosavak felének prekurzorai.

Fő metabolikus útvonalak

Az összes élő sejthez tartozó sejtben egy sor anyagcsere-útvonalat hajtanak végre. Ezek közül néhányat megosztanak a legtöbb szervezet.

Ezek az anyagcsere utak a létfontosságú metabolitok szintézisét, lebomlását és átalakítását foglalják magukban. Ez az egész folyamat közbenső anyagcsere.

A sejteknek állandó szerves és szervetlen vegyületekkel, valamint kémiai energiával kell rendelkezniük, amelyet főleg az ATP molekulából nyerünk.

Az ATP (adenozin-trifoszfát) az összes sejt legfontosabb energia tárolási formája. A metabolikus útvonalak energiaigényét és befektetéseit általában ATP molekulákban fejezik ki.

Ezután megvitatják az élő szervezetek nagy többségében jelenlévő legfontosabb útvonalakat.

Glikolízis vagy glikolízis

A glikolízis egy olyan út, amely magában foglalja a glükóz két piruvinsav molekulává történő lebontását, és nettó nyereségként két ATP molekulát kapunk. Szinte minden élő szervezetben jelen van, és az energia megszerzésének gyors módja.

Általában általában két szakaszra oszlik. Az első magában foglalja a glükóz molekula két glicerinaldehidben való áthaladását, két ATP molekulát megfordítva. A második fázisban nagy energiájú vegyületek keletkeznek, és végső termékként 4 ATP és 2 piruvát molekulát kapunk.

Az útvonal kétféleképpen folytatható. Ha oxigén van, a molekulák véget vetnek a légzési lánc oxidációjának. Vagy ennek hiányában erjedés történik.

glükoneogenézis

A glükoneogenezis a glükózszintézis útja, aminek az aminosavakból (a leucin és a lizin kivételével), a laktát, a glicerin vagy a Krebs-ciklus bármely köztitermékéből indul ki..

A glükóz bizonyos szövetek, például az agy, az eritrociták és az izmok nélkülözhetetlen szubsztrátja. A glükóz hozzájárulása glikogén tartalékok révén nyerhető.

Ha azonban ezek kimerülnek, a szervezetnek el kell kezdenie a glükóz szintézisét, hogy megfeleljen a szövetek - főként az idegszövet - igényeinek..

Ez az út főleg a májban fordul elő. Elengedhetetlen, mert éhgyomri helyzetekben a szervezet folytathatja a glükózt.

Az útvonal aktiválása vagy nem kapcsolódik a szervezet táplálásához. Azok a állatok, amelyek szénhidrátokban magas étrendet fogyasztanak, alacsony glükonogén arányt mutatnak, míg az alacsony glükózszintű étrend jelentős glükoneogén aktivitást igényel.

Glikoxilát ciklus

Ez a ciklus egyedülálló a növények és bizonyos típusú baktériumok esetében. Ez az út két szénatomot tartalmazó acetilegységek négy széntartalmú egységké alakul át - ismert szukcinát. Az utóbbi vegyület energiát termel, és felhasználható a glükóz szintéziséhez is.

Az emberekben például lehetetlen lenne csak acetátra támaszkodni. Metabolizmusunkban az A-acetil-koenzim nem váltható piruváttá, amely a glükoneogén útvonal prekurzora, mivel a piruvát-dehidrogenáz enzim reakciója visszafordíthatatlan.

A ciklus biokémiai logikája hasonló a citromsav-ciklushoz, kivéve a két dekarboxilációs lépést. A növények nagyon specifikus organellusaiban, a glioxizómák nevében fordul elő, és különösen fontos néhány növény, például napraforgó magjaiban..

Krebs-ciklus

A szerves lények anyagcseréjében központi szerepet játszó útvonalak közé tartozik, mivel egyesíti a legfontosabb molekulák, köztük a fehérjék, zsírok és szénhidrátok anyagcseréjét..

A celluláris légzés összetevője, és célja, hogy felszabadítsa az acetil-koenzim A molekulájában tárolt energiát - a Krebs-ciklus fő prekurzora. Tíz enzimatikus lépésből áll, és amint azt már említettük, a ciklus anabolikus és katabolikus úton működik.

Az eukarióta szervezetekben a ciklus a mitokondriumok mátrixában zajlik. A prokariótákban - amelyeknek nincsenek valódi szubcelluláris rekeszei - a ciklus a citoplazmatikus régióban történik.

Elektronátviteli lánc

Az elektronátviteli láncot egy membránban rögzített szállítószalagok alkotják. A lánc célja, hogy energiát generáljon ATP formájában.

A láncok képesek elektrokémiai gradienst létrehozni az elektronok áramlásának, az energia szintézisének döntő folyamatának köszönhetően.

Zsírsavak szintézise

A zsírsavak olyan molekulák, amelyek nagyon fontos szerepet játszanak a sejtekben, főleg a biológiai membránok szerkezeti összetevőjeként találhatók. Ezért a zsírsavak szintézise elengedhetetlen.

A teljes szintézis folyamat a sejt citoszoljában történik. Az eljárás központi molekuláját nevezzük malonil-koenzimnek. A felelős azért, hogy biztosítsa azokat a atomokat, amelyek képezik a zsírsav szénvázát..

A zsírsavak béta-oxidációja

A béta-oxidáció a zsírsavak lebomlási folyamata. Ez négy lépéssel érhető el: FAD oxidációja, hidratálás, NAD + oxidáció és tiolízis. Korábban a zsírsavat aktiválni kell az A koenzim integrálásával.

Az említett reakciók termékei pár szénatomot képeznek acetil koenzim formájában. Ez a molekula beléphet a Krebs-ciklusba.

Ezen útvonal energiahatékonysága a zsírsav lánc hosszától függ. Például a 16 szénatomos palmitinsav esetében a nettó hozam 106 ATP molekula.

Ez az útvonal az eukarióták mitokondriumában zajlik. Van egy másik alternatív út a peroxiszómának nevezett rekeszben.

Mivel a zsírsavak nagy része a celluláris citoszolban található, azokat a rekeszbe kell szállítani, ahol oxidálni fognak. A közlekedés a kartinitantól függ, és lehetővé teszi ezeknek a molekuláknak a bejutását a mitokondriumba.

A nukleotidok metabolizmusa

A nukleotidok szintézise kulcsszerepet játszik a celluláris metabolizmusban, mivel ezek a molekulák prekurzorai, amelyek a genetikai anyag, a DNS és az RNS, valamint a fontos energia molekulák, például az ATP és a GTP részét képezik..

A nukleotidok szintézisének prekurzorai különböző aminosavakat, ribóz-5-foszfátot, szén-dioxidot és NH-t tartalmaznak₃. A nukleinsavak lebontásából felszabaduló szabad bázisok és nukleozidok újrahasznosításáért a visszanyerési útvonalak felelősek.

A puringyűrű képződése a ribóz-5-foszfátból történik, előfordul, hogy egy purinmag, és végül a nukleotidot kapjuk.

A pirimidin-gyűrűt orotikus savként szintetizáljuk. A ribóz-5-foszfáthoz való kötődést követően pirimidin nukleotidokká alakul.

erjedés

Az erjesztések az oxigéntől független metabolikus folyamatok. Katabolikus típusúak, és az eljárás végterméke egy olyan metabolit, amely még mindig oxidációs potenciállal rendelkezik. Különböző típusú erjedések vannak, de testünkben a tejsavas erjedés zajlik.

A sejtes citoplazmában a tejsavas erjedés zajlik. A glükóz részleges lebomlását jelenti a metabolikus energia elérése érdekében. A tejsav hulladékként keletkezik.

Az anaerob gyakorlatok intenzív munkamenete után az izom nem található megfelelő koncentrációjú oxigénnel és a tejsavas erjesztéssel.

A test egyes sejtjeit erjesztésre kényszerítik, mivel hiányoznak a mitokondriumok, mint a vörösvértestek esetében.

Az iparágban a fermentációs folyamatokat nagy gyakorisággal használják, hogy emberi fogyasztásra szánt termékeket állítsanak elő, például kenyeret, alkoholtartalmú italokat, joghurtot, többek között.

referenciák

1. Baechle, T. R. és Earle, R. W. (szerk.). (2007). Az erőkifejtés és a fizikai kondicionálás alapelvei. Ed. Panamericana Medical.
2. Berg, J. M., Stryer, L. és Tymoczko, J. L. (2007). biokémia. Megfordultam.
3. Campbell, M. K. és Farrell, S. O. (2011). Biokémia. Hatodik kiadás. Thomson. Brooks / Cole.
4. Devlin, T. M. (2011). Biokémiai tankönyv. John Wiley & Sons.
5. Koolman, J. és Röhm, K. H. (2005). Biokémia: szöveg és atlas. Ed. Panamericana Medical.
6. Mougios, V. (2006). Gyakorló biokémia. Emberi kinetika.
7. Müller-Esterl, W. (2008). Biokémia. Az orvostudomány és az élettudományok alapjai. Megfordultam.
8. Poortmans, J.R. (2004). A gyakorlat biokémiai alapelvei. 3^rd, módosított kiadás. Karger.
9. Voet, D., és Voet, J. G. (2006). biokémia. Ed. Panamericana Medical.