Katabolismitoiminnot, kataboliset prosessit, erot anabolismilla

hajoamista sisältää kaikki aineen hajoamisen reaktiot kehossa. Biomolekyylien komponenttien "hajoamisen" pienemmissä yksiköissään kataboliset reaktiot tuottavat energiaa pääasiassa ATP: n muodossa..

Kataboliset reitit ovat vastuussa elintarvikkeista peräisin olevien molekyylien hajoamisesta: hiilihydraatit, proteiinit ja lipidit. Prosessin aikana joukkovelkakirjoihin sisältyvä kemiallinen energia vapautuu käytettäväksi soluissa, jotka sitä edellyttävät.

Esimerkkejä tunnetuista katabolisista reiteistä ovat: Krebs-sykli, rasvahappojen beeta-hapetus, glykolyysi ja hapettava fosforylaatio.

Katabolian tuottamat yksinkertaiset molekyylit käyttävät solua tarvittavien elementtien rakentamiseen, myös samalla prosessilla tuotetun energian avulla. Tämä synteesireitti on katabolisen antagonisti ja sitä kutsutaan anabolismiksi.

Organismin aineenvaihdunta sisältää sekä synteesi- että hajoamisreaktiot, jotka esiintyvät samanaikaisesti ja kontrolloituna solussa.

indeksi

• 1 Toiminnot
• 2 Kataboliset prosessit
  • 2.1 Urea-sykli
  • 2.2 Krebs-sykli tai sitruunahapposykli
  • 2.3 Glykolyysi
  • 2.4 Oksidatiivinen fosforylaatio
  • 2.5 rasvahappojen β-hapetus         
• 3 Katabolian säätely
  • 3.1 Kortisoli
  • 3.2 Insuliini
• 4 Anabolian erot
  • 4.1 Molekyylien synteesi ja hajoaminen
  • 4.2 Energian käyttö
• 5 Viitteet

tehtävät

Katabolismilla on pääasiallinen tavoite hapettaa ravintoaineita, joita keho käyttää "polttoaineena", jota kutsutaan hiilihydraateiksi, proteiineiksi ja rasvoiksi. Näiden biomolekyylien hajoaminen tuottaa energiaa ja jätteitä, pääasiassa hiilidioksidia ja vettä.

Sarja entsyymejä osallistuu kataboliaan, jotka ovat proteiineja, jotka ovat vastuussa solussa esiintyvien kemiallisten reaktioiden nopeuden nopeuttamisesta.

Polttoaineet ovat elintarvikkeita, joita kulutamme päivittäin. Ruokavalio koostuu proteiineista, hiilihydraateista ja rasvoista, jotka hajoavat kataboliset reitit. Keho käyttää edullisesti rasvoja ja hiilihydraatteja, vaikka niukkuuden tilanteissa se voi käyttää proteiinien hajoamista.

Katabolismilla uutettu energia sisältyy mainittujen biomolekyylien kemiallisiin sidoksiin.

Kun kulutamme ruokaa, pureskelemme sitä helpommin sulatettavaksi. Tämä prosessi on samanlainen kuin katabolia, jossa keho on vastuussa hiukkasten "pilkkomisesta" mikroskooppisella tasolla niin, että ne voidaan hyödyntää synteettisillä tai anabolisilla reiteillä.

Kataboliset prosessit

Reitit tai kataboliset reitit sisältävät kaikki aineiden hajoamisprosessit. Voimme erottaa prosessin kolme vaihetta:

- Solussa olevat erilaiset biomolekyylit (hiilihydraatit, rasvat ja proteiinit) hajoavat niitä muodostavissa perusyksiköissä (vastaavasti sokerit, rasvahapot ja aminohapot).

- Vaiheen I tuotteet kulkevat yksinkertaisempiin ainesosiin, jotka konvertoivat yhteistä välituotetta, jota kutsutaan asetyyli-CoA: ksi.

- Lopuksi tämä yhdiste tulee Krebs-sykliin, jossa se jatkaa hapettumistaan, jolloin saadaan hiilidioksidi- ja vesimolekyylejä - lopullisia molekyylejä, jotka saadaan millä tahansa katabolisella reaktiolla.

Merkittävimpiä ovat urean sykli, Krebs-sykli, glykolyysit, hapettuvien fosforylaatioiden ja rasvahappojen beeta-hapetus. Seuraavaksi kuvataan jokainen mainituista reiteistä:

Urea-sykli

Urea-sykli on katabolinen reitti, joka esiintyy mitokondrioissa ja maksasolujen sytosolissa. Se vastaa proteiinijohdannaisten käsittelystä ja sen lopputuote on urea.

Sykli alkaa ensimmäisen aminoryhmän tulosta mitokondrioiden matriisista, mutta se voi myös päästä maksaan suoliston kautta.

Ensimmäinen reaktio käsittää ATP: n, bikarbonaatti-ionien (HCO) kulun.₃^-) ja ammonium (NH₄⁺) karbomoyylifosfaatissa, ADP: ssä ja P: ssä_minä. Toinen vaihe on karbomoyylifosfaatin ja ornitiinin sitoutuminen sitra- linin ja P: n molekyylin saamiseksi_minä. Nämä reaktiot esiintyvät mitokondriaalisessa matriisissa.

Sykli jatkuu sytosolissa, jossa sitrulliini ja aspartaatti kondensoidaan yhdessä ATP: n kanssa argininosukkinaatin, AMP: n ja PP: n muodostamiseksi._minä. Argininosukinaatti kulkee arginiiniin ja fumaraattiin. Aminohappo arginiini yhdistää veden kanssa ornitiinin ja lopuksi urean tuottamiseksi.

Tämä sykli liittyy toisiinsa Krebs-syklin kanssa, koska metaboliitin fumaraatti osallistuu molempiin metabolisiin reitteihin. Kukin sykli toimii kuitenkin itsenäisesti.

Tähän reittiin liittyvät kliiniset patalogiat estävät potilasta ottamasta runsaasti proteiineja.

Krebs-sykli tai sitruunahapposykli

Krebs-sykli on polku, joka osallistuu kaikkien organismien soluhengitykseen. Paikallisesti se esiintyy eukaryoottisten organismien mitokondrioissa.

Syklin esiaste on molekyyli, jota kutsutaan asetyylisensyymiksi A, joka on kondensoitu oksaloasetaattimolekyylillä. Tämä liitos muodostaa yhdisteen, jossa on kuusi hiiltä. Kussakin vallankumouksessa sykli tuottaa kaksi molekyyliä hiilidioksidia ja yhden molekyylin oksaloasetaattia.

Sykli alkaa isonisaatioreaktiolla, jota katalysoi aconitase, jossa sitraatti kulkee cis-akoniittiin ja veteen. Samoin akonitaasi katalysoi cis-akoniitin kulkua isositraatiksi.

Isosytraatti hapetetaan oksalosukinaatiksi isositraattidehydrogenaasilla. Tämä molekyyli dekarboksyloidaan alfa-ketoglutaraatissa samalla entsyymillä, isositraattidehydrogenaasilla. Alfa-ketoglutaraatti kulkee sukkinyyli-CoA: han alfa-ketoglutaraattidehydrogenaasin vaikutuksesta.

Sukkinyyli-CoA siirtyy sukkinaattiin, joka hapetetaan fumaraatiksi sukkinaatti-dehydrogenaasin avulla. Tämän jälkeen fumaraatti kulkee l-malaattiin ja lopulta l-malaatti siirtyy oksalaasiiniin.

Sykli voidaan tiivistää seuraavaan yhtälöön: Acetyl-CoA + 3 NAD⁺ + FAD + BKT + Pi + 2 H₂O → CoA-SH + 3 (NADH + H +) + FADH₂ + GTP + 2 CO₂.

Glykolyysivaiheen

Glykolyysi, jota kutsutaan myös glykolyysiksi, on ratkaiseva reitti, joka on läsnä lähes kaikissa elävissä organismeissa, mikroskooppisista bakteereista suuriin nisäkkäisiin. Reitti koostuu 10 entsymaattisesta reaktiosta, jotka hajottavat glukoosia pyruvihapoksi.

Prosessi alkaa glukoosimolekyylin fosforylaatiosta heksokinaasin entsyymin avulla. Tämän vaiheen ajatuksena on "aktivoida" glukoosi ja sulkea se solun sisään, koska glukoosi-6-fosfaatilla ei ole kuljetinta, jonka kautta se voi paeta.

Glukoosi-6-fosfaatti-isomeraasi vie glukoosi-6-fosfaatin ja järjestää sen fruktoosi-6-fosfaatti-isomeeriinsa. Kolmas vaihe katalysoidaan fosfofrukokinaasilla ja tuote on fruktoosi-1,6-bisfosfaatti.

Sitten aldolaasi katkaisee edellä mainitun yhdisteen dihydroksiasetofosfaatissa ja glyseraldehydi-3-fosfaatissa. Näiden kahden yhdisteen välillä on tasapaino, joka on katalysoitu triosifosfaatti-isomeraasin avulla.

Glyseraldehydi-3-fosfaatti-dehydrogenaasientsyymi tuottaa 1,3-bifosflylyseraattia, joka muunnetaan 3-fosfoglyseraatiksi seuraavassa vaiheessa fosfoglyseraattikinaasin avulla. Fosflylyseraattimutaasi muuttaa hiilen asemaa ja saa aikaan 2-fosfoglyseraattia.

Enolaasi vie tämän viimeisen metaboliitin ja muuntaa sen fosfoenolipyruvaatiksi. Reitin viimeinen vaihe katalysoidaan pyruvaattikinaasilla ja lopputuote on pyruvaatti.

Oksidatiivinen fosforylaatio

Oksidatiivinen fosforylaatio on ATP: n muodostumisprosessi elektronien siirtymisen ansiosta NADH: sta tai FADH: sta₂ happea ja se on viimeinen vaihe solujen hengitysprosesseissa. Se esiintyy mitokondrioissa ja on tärkein ATP-molekyylien lähde organismeissa, joissa on aerobista hengitystä.

Sen merkitys on kiistaton, koska 26 ATP: n 30 molekyylistä, jotka muodostuvat glukoosin täydelliseksi hapettumiseksi vedeksi ja hiilidioksidiksi, esiintyy hapettuvan fosforylaation avulla..

Käsitteellisesti hapettuva fosforylaatio yhdistää ATP: n hapettumisen ja synteesin protonien virtaukseen membraanijärjestelmän läpi.

NADH tai FADH₂ eri reiteillä syntyvää, kutsutaan glykolyysia tai rasvahappojen hapettumista käytetään hapen vähentämiseen, ja prosessissa tuotettua vapaata energiaa käytetään ATP: n synteesiin.

rasvahappojen β-hapettuminen         

Oxid-hapetus on joukko reaktioita, jotka mahdollistavat rasvahappojen hapettumisen tuottamaan suuria määriä energiaa.

Menetelmä sisältää rasvahappoalueiden jaksottaisen vapautumisen kahdesta hiiliatomista reaktiota kohti, kunnes se hajoaa täysin rasvahapon. Lopputuote ovat asetyyli-CoA-molekyylejä, jotka voivat päästä Krebs-sykliin täysin hapettumaan.

Ennen hapettumista rasvahappo on aktivoitava, jossa se sitoutuu koentsyymiin A. Karnitiinitransporteri on vastuussa molekyylien siirtämisestä mitokondrioiden matriisiin..

Näiden aikaisempien vaiheiden jälkeen β-hapettuminen alkaa hapettumisen, hydratoinnin, NAD: n hapettumisen prosesseista⁺ ja tiolyysi.

Katabolian säätely

On oltava joukko prosesseja, jotka säätelevät eri entsymaattisia reaktioita, koska ne eivät voi toimia koko ajan niiden suurimmalla nopeudella. Siten aineenvaihdunnan reittejä säätelevät joukko tekijöitä, jotka sisältävät hormoneja, hermosoluja, substraatin saatavuutta ja entsymaattista modifikaatiota.

Kaikilla reiteillä on oltava vähintään yksi peruuttamaton reaktio (toisin sanoen yksi suuntaan) ja ohjaa koko tien nopeutta. Näin reaktiot voivat toimia solun edellyttämällä nopeudella ja estää synteesi- ja hajoamisreittejä toimimasta samanaikaisesti.

Hormonit ovat erityisen tärkeitä aineita, jotka toimivat kemiallisina sanansaattajina. Nämä syntetisoidaan eri endokriinisissä rauhasissa ja vapautuvat verenkiertoon toimiakseen. Muutamia esimerkkejä ovat:

kortisoli

Kortisoli toimii vähentämällä synteesiprosesseja ja lisäämällä katabolisia reittejä lihassa. Tämä vaikutus ilmenee, kun aminohapot vapautuvat verenkiertoon.

insuliini

Sitä vastoin on olemassa hormoneja, joilla on päinvastainen vaikutus ja jotka vähentävät kataboliaa. Insuliini on vastuussa proteiinien synteesin lisäämisestä ja samalla vähentää niiden kataboliaa. Tässä tapauksessa proteolyysi kasvaa, mikä helpottaa aminohappojen poistumista lihaksesta.

Anabolian erot

Anabolia ja katabolia ovat antagonistisia prosesseja, jotka sisältävät kokonaisuudessaan organismin metabolisia reaktioita.

Molemmat prosessit vaativat useita kemiallisia reaktioita, joita entsyymit katalysoivat ja jotka ovat tiukan hormonaalisen kontrollin alaisia, jotka kykenevät laukaisemaan tai hidastamaan tiettyjä reaktioita. Ne eroavat kuitenkin seuraavista keskeisistä näkökohdista:

Molekyylien synteesi ja hajoaminen

Anabolia käsittää synteesireaktiot, kun taas katabolia on vastuussa molekyylien hajoamisesta. Vaikka nämä prosessit ovat käänteisiä, ne ovat yhteydessä aineenvaihdunnan herkkään tasapainoon.

On sanottu, että anabolia on erilainen prosessi, koska se vie yksinkertaisia ​​yhdisteitä ja muuntaa ne suuremmiksi yhdisteiksi. Vastakohtana katabolismille, joka luokitellaan yhtenäiseksi prosessiksi, saamalla pienistä molekyyleistä, kuten hiilidioksidista, ammoniakista ja vedestä, suurista molekyyleistä.

Eri kataboliset reitit ottavat ruokaa muodostavat makromolekyylit ja vähentävät sen pienempiin ainesosiin. Anaboliset reitit puolestaan ​​kykenevät ottamaan nämä yksiköt ja rakentamaan entistä monimutkaisempia molekyylejä.

Toisin sanoen kehon on "muutettava niiden elementtien konfiguraatiota", jotka muodostavat tarvitsemansa prosessit.

Prosessi on samanlainen kuin suosittu legos-peli, jossa pääkomponentit voivat muodostaa erilaisia ​​rakenteita, joilla on monenlaisia ​​alueellisia järjestelyjä.

Energian käyttö

Katabolia on vastuussa ruoan kemiallisten sidosten sisältämän energian talteenotosta, joten sen päätavoite on energian tuottaminen. Tämä hajoaminen tapahtuu useimmissa tapauksissa hapettumisreaktioilla.

Ei kuitenkaan ole outoa, että kataboliset reitit edellyttävät energian lisäämistä alkuvaiheissaan, kuten näimme glykolyyttisessä reitissä, joka edellyttää ATP-molekyylien kääntämistä.

Toisaalta anabolia on vastuussa katabolisesti tuotetun vapaan energian lisäämisestä kiinnostavien yhdisteiden kokoonpanon saavuttamiseksi. Sekä anabolia että katabolia esiintyvät jatkuvasti ja samanaikaisesti solussa.

Yleensä ATP on molekyyli, jota käytetään energian siirtämiseen. Tämä voi levitä alueille, joilla sitä tarvitaan, ja kun hydrolysoidaan molekyylin sisältämä kemiallinen energia. Samalla tavalla energiaa voidaan kuljettaa vetyatomeina tai elektroneiksi.

Näitä molekyylejä kutsutaan koentsyymeiksi ja niihin kuuluvat NADP, NADPH ja FMNH₂. Ne toimivat pelkistysreaktioilla. Lisäksi he voivat siirtää pelkistyskapasiteettia ATP: ssä.

viittaukset

1. Chan, Y. K., Ng, K. P. & Sim, D. S. M. (toim.). (2015). Akuutin hoidon farmakologiset perusteet. Springer International Publishing.
2. Curtis, H., & Barnes, N. S. (1994). Kutsu biologiaan. Macmillan.
3. Lodish, H., Berk, A., Darnell, J.E., Kaiser, C. A., Krieger, M., Scott, M.P., ... & Matsudaira, P. (2008). Molekyylisolubiologia. Macmillan.
4. Ronzio, R. A. (2003). Ravinnon ja hyvän terveyden tietosanakirja. Infobase-julkaisu.
5. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. W. (2007). Biokemian perusteet: Elämä molekyylitasolla. Ed. Panamericana Medical.