Metaboliset reitit ja pääreitit



metabolisen reitin Se on joukko kemiallisia reaktioita, joita entsyymit katalysoivat. Tässä prosessissa X-molekyyli muunnetaan Y-molekyyliksi välittäjien metaboliittien kautta. Metaboliset reitit tapahtuvat soluympäristössä.

Solun ulkopuolella nämä reaktiot vievät liikaa aikaa, ja jotkut eivät välttämättä toteudu. Siksi kukin vaihe vaatii katalyyttisten proteiinien, joita kutsutaan entsyymeiksi, läsnäolon. Näiden molekyylien rooli on kiihdyttää useilla suuruusluokilla kunkin reaktion nopeutta reitillä.

Fysiologisesti metaboliset reitit liittyvät toisiinsa. Eli ne eivät ole eristettyjä solun sisällä. Useimmilla tärkeimmillä reiteillä on yhteisiä metaboliitteja.

Näin ollen kaikkia soluissa esiintyviä kemiallisia reaktioita kutsutaan aineenvaihdunnaksi. Jokaiselle solulle on ominaista, että sillä on erityinen aineenvaihdunta, joka määritellään sen sisätiloissa olevien entsyymien sisällöstä, joka puolestaan ​​on geneettisesti määritelty.

indeksi

  • 1 Metabolisten reittien yleiset ominaisuudet
    • 1.1 Entsyymit katalysoivat reaktioita
    • 1.2 Metaboliaa säätelevät hormonit
    • 1.3
    • 1.4 Metabolisen virtauksen koordinointi
  • 2 Metabolisten reittien tyypit
    • 2.1 Kataboliset reitit
    • 2.2 Anaboliset reitit
    • 2.3 Amfiboliset reitit
  • 3 Tärkeimmät metaboliset reitit
    • 3.1 Glykolyysin tai glykolyysin
    • 3.2 Glukonogeneesi
    • 3.3 Glyoksylaattisykli
    • 3.4 Krebsin sykli
    • 3.5 Elektronin kuljetusketju
    • 3.6 Rasvahappojen synteesi
    • 3.7 Rasvahappojen beetaoksidointi
    • 3.8 Nukleotidien metabolia
    • 3.9 Fermentaatio
  • 4 Viitteet

Metabolisten reittien yleiset ominaisuudet

Solukkoympäristössä esiintyy suuri määrä kemiallisia reaktioita. Näiden reaktioiden joukko on aineenvaihdunta, ja tämän prosessin pääasiallisena tehtävänä on ylläpitää organismin homeostaasia normaaleissa olosuhteissa ja myös stressiolosuhteissa.

Siten näiden metaboliittien virtausten on oltava tasapainossa. Metabolisten reittien pääpiirteistä meillä on seuraavat:

Reaktiot katalysoivat entsyymit

Metabolisten reittien päähenkilöt ovat entsyymejä. He ovat vastuussa aineenvaihduntatilaa koskevien tietojen integroinnista ja analysoinnista ja kykenevät muokkaamaan aktiivisuuttaan hetkellisen solun vaatimusten mukaan.

Metaboliaa säätelevät hormonit

Metaboliaa ohjaa sarja hormoneja, jotka kykenevät koordinoimaan aineenvaihdunnan reaktioita ottaen huomioon organismin tarpeet ja suorituskyky..

osastointi

Metabolisia reittejä on eritelty. Toisin sanoen jokainen polku tapahtuu tietyssä subcellulaarisessa osastossa, kutsumalla sitä muun muassa sytoplasmaksi, mitokondrioksi. Muut reitit voivat esiintyä samanaikaisesti useissa osastoissa.

Reittien lokerointi auttaa anabolisten ja katabolisten reittien säätelyä (ks. Alla).

Metabolisen virtauksen koordinointi

Aineenvaihdunnan koordinointi saavutetaan kyseisten entsyymien aktiivisuuden stabiilisuudella. On korostettava, että anaboliset reitit ja niiden kataboliset vastineet eivät ole täysin riippumattomia. Sitä vastoin ne on koordinoitu.

Metabolisten reittien sisällä on keskeisiä entsymaattisia pisteitä. Näiden entsyymien muuntumisnopeudella säännellään koko reitin virtausta.

Metabolisten reittien tyypit

Biokemiassa erotellaan kolmenlaisia ​​tärkeimpiä metabolisia reittejä. Tämä jakautuminen suoritetaan bioenergisten kriteerien perusteella: kataboliset, anaboliset ja amfiboliset reitit.

Kataboliset reitit

Kataboliset reitit käsittävät oksidatiivisen hajoamisen reaktioita. Ne suoritetaan energian ja vähentävän tehon saamiseksi, jota solu käyttää myöhemmin muissa reaktioissa.

Useimmat orgaaniset molekyylit eivät syntetisoidu organismissa. Sen sijaan meidän täytyy kuluttaa sitä ruoan kautta. Katabolisissa reaktioissa nämä molekyylit hajoavat niitä muodostaviksi monomeereiksi, joita solut voivat käyttää..

Anaboliset reitit

Anaboliset reitit käsittävät synteettisiä kemiallisia reaktioita, jotka ottavat pieniä ja yksinkertaisia ​​molekyylejä ja muuttavat ne suuremmiksi ja monimutkaisemmiksi elementeiksi.

Jotta nämä reaktiot tapahtuisivat, on oltava käytettävissä olevaa energiaa. Mistä tämä energia tulee? Katabolisista reiteistä, pääasiassa ATP: n muodossa.

Tällä tavalla katabolisten reittien tuottamia metaboliitteja (joita kutsutaan maailmanlaajuisesti "metaboliittien pooliksi") voidaan käyttää anabolisissa reiteissä syntetisoida monimutkaisempia molekyylejä, joita keho tarvitsee tällä hetkellä.

Tämän metaboliittien joukosta on prosessissa kolme keskeistä molekyyliä: pyruvaatti, asetyyli-koentsyymi A ja glyseroli. Nämä metaboliitit ovat vastuussa eri biomolekyylien, kuten lipidien, hiilihydraattien, metabolian yhdistämisestä.

Amfiboliset reitit

Amfibolireitti toimii anabolisena tai katabolisena reitinä. Tarkoitan, se on sekava reitti.

Tunnetuin amfibolireitti on Krebsin sykli. Tällä reitillä on keskeinen rooli hiilihydraattien, lipidien ja aminohappojen hajoamisessa. Se osallistuu kuitenkin myös synteettisten reittien lähtöaineiden tuotantoon.

Esimerkiksi Krebs-syklin metaboliitit ovat puolet aminohapoista, joita käytetään proteiinien rakentamiseen.

Tärkeimmät metaboliset reitit

Kaikissa eläviä olentoja sisältävissä soluissa suoritetaan useita metabolisia reittejä. Jotkut näistä ovat yhteisiä useimmille organismeille.

Nämä metaboliset reitit käsittävät elintärkeiden aineenvaihduntatuotteiden synteesin, hajoamisen ja muuntamisen. Tämä koko prosessi tunnetaan välituotemuutoksena.

Soluissa on oltava pysyviä orgaanisia ja epäorgaanisia yhdisteitä sekä kemiallista energiaa, joka saadaan pääasiassa ATP-molekyylistä.

ATP (adenosiinitrifosfaatti) on kaikkien solujen tärkein energian varastointi. Ja aineenvaihduntien energiankäytöt ja investoinnit ilmaistaan ​​yleensä ATP-molekyyleinä.

Seuraavaksi keskustellaan tärkeimmistä reiteistä, jotka ovat suuressa osassa eläviä organismeja.

Glykolyysin tai glykolyysin

Glykolyysi on reitti, joka sisältää glukoosin hajoamisen kahdeksi pyruvihapon molekyyliksi, jolloin saadaan nettotulokseksi kaksi ATP-molekyyliä. Se on läsnä kaikissa elävissä organismeissa ja sitä pidetään nopeana keinona saada energiaa.

Yleensä se on yleensä jaettu kahteen vaiheeseen. Ensimmäinen koskee glukoosimolekyylin kulkua kahteen glyseraldehydiin, kääntämällä kaksi ATP-molekyyliä. Toisessa vaiheessa syntyy korkean energian yhdisteitä, ja lopullisina tuotteina saadaan 4 ATP: n ja 2 pyruvaatin molekyyliä.

Reitti voi jatkua kahdella eri tavalla. Jos on happea, molekyylit lopettavat hapettumisensa hengitysketjussa. Tai tämän puuttuessa tapahtuu käyminen.

glukoneogeneesin

Glukonogeneesi on glukoosisynteesireitti alkaen aminohapoista (lukuun ottamatta leusiinia ja lysiiniä), laktaattia, glyserolia tai mitä tahansa Krebs-syklin välituotteista.

Glukoosi on välttämätön substraatti tietyille kudoksille, kuten aivolle, punasoluille ja lihaksille. Glukoosin osuus voidaan saada glykogeenivarastojen avulla.

Kuitenkin, kun nämä ovat tyhjentyneet, elimistön on aloitettava glukoosin synteesi, jotta se vastaisi kudosten vaatimuksia - pääasiassa hermokudosta.

Tämä reitti tapahtuu pääasiassa maksassa. Se on elintärkeää, koska paasto-tilanteissa elin voi jatkaa glukoosin saamista.

Reitin aktivointi tai ei liity organismin syöttöön. Eläimillä, jotka kuluttavat suuria ruokavalioita hiilihydraateissa, on alhainen glukoogeneettinen määrä, kun taas matalan glukoosin ruokavaliot edellyttävät merkittävää glukoosi-aktiivisuutta.

Glyoksylaattisykli

Tämä sykli on ainutlaatuinen kasveille ja tietyntyyppisille bakteereille. Tällä reitillä saavutetaan kahden hiilen asetyyliyksiköiden muuntaminen neljän hiilen yksiköiksi - tunnetaan sukkinaattina. Jälkimmäinen yhdiste voi tuottaa energiaa ja sitä voidaan käyttää myös glukoosin synteesiin.

Ihmisissä esimerkiksi olisi mahdotonta pysyä vain asetaatilla. Meidän aineenvaihdunnassamme asetyyli-koentsyymi A: ta ei voi muuntaa pyruvaatiksi, joka on glukogeenisen reitin prekursori, koska pyruvaatti-dehydrogenaasin entsyymin reaktio on peruuttamaton.

Syklin biokemiallinen logiikka on samanlainen kuin sitruunahapposyklin, lukuun ottamatta kahta dekarboksylaatiovaihetta. Esiintyy hyvin erityisissä kasvien nimissä, joita kutsutaan glyoksisomeiksi, ja se on erityisen tärkeä joidenkin kasvien, kuten auringonkukan, siemenissä.

Krebs-sykli

Se on yksi reiteistä, joita pidetään keskeisenä orgaanisten olentojen aineenvaihdunnassa, koska se yhdistää tärkeimpien molekyylien, mukaan lukien proteiinien, rasvojen ja hiilihydraattien, aineenvaihdunnan.

Se on osa solun hengitystä, ja sen tarkoituksena on vapauttaa asetyyli-koentsyymi A: n molekyyliin, joka on Krebs-syklin tärkein prekursori, tallennettu energia. Se koostuu kymmenestä entsymaattisesta vaiheesta, ja kuten mainitsimme, sykli toimii sekä anabolisissa että katabolisissa reiteissä.

Eukaryoottisissa organismeissa sykli tapahtuu mitokondrioiden matriisissa. Prokaryooteissa, joissa ei ole todellisia subcellulaarisia osastoja, sykli suoritetaan sytoplasmialueella.

Elektronin kuljetusketju

Elektronin kuljetusketju muodostuu sarjasta kuljetinta, jotka on ankkuroitu kalvoon. Ketjun tavoitteena on tuottaa energiaa ATP: n muodossa.

Ketjut pystyvät luomaan sähkökemiallisen gradientin elektronien virtauksen ansiosta, joka on ratkaiseva prosessi energian synteesille.

Rasvahappojen synteesi

Rasvahapot ovat molekyylejä, joilla on hyvin tärkeitä rooleja soluissa, ja niitä esiintyy pääasiassa kaikkien biologisten kalvojen rakenteellisena komponenttina. Tästä syystä rasvahappojen synteesi on välttämätöntä.

Koko synteesimenetelmä tapahtuu solun sytosolissa. Prosessin keskeistä molekyyliä kutsutaan malonyyli-koentsyymiksi A. Se on vastuussa sellaisten atomien tuottamisesta, jotka muodostavat rasvahapon hiilirungon muodostumisessa.

Rasvahappojen beetaoksidointi

Beetahapetus on rasvahappojen hajoamisprosessi. Tämä saavutetaan neljällä vaiheella: hapetus FAD: llä, hydratointi, NAD +: n hapettuminen ja tiolyysi. Aiemmin rasvahappo on aktivoitava yhdistämällä koentsyymi A.

Mainittujen reaktioiden tuote on yksikköä, jonka muodostavat pari hiiltä asetyyli-koentsyymin A muodossa. Tämä molekyyli voi tulla Krebs-sykliin.

Tämän polun energiatehokkuus riippuu rasvahappoketjun pituudesta. Esimerkiksi palmitiinihapolle, jossa on 16 hiiltä, ​​nettotuotto on 106 ATP-molekyyliä.

Tämä reitti tapahtuu eukaryoottien mitokondrioissa. Peroksisomeja kutsuvassa osastossa on myös toinen vaihtoehtoinen reitti.

Koska suurin osa rasvahapoista sijaitsee solun sytosolissa, ne on kuljetettava osastoon, jossa ne hapetetaan. Liikenne on riippuvainen kartinitanista ja mahdollistaa näiden molekyylien pääsyn mitokondrioihin.

Nukleotidien metabolia

Nukleotidien synteesi on keskeinen tapahtuma solujen aineenvaihdunnassa, koska nämä ovat molekyylien, jotka muodostavat osan geneettisestä materiaalista, DNA: sta ja RNA: sta, ja tärkeiden energiamolekyylien, kuten ATP: n ja GTP: n, esiasteita..

Nukleotidien synteesin prekursorit sisältävät erilaisia ​​aminohappoja, riboosin 5 fosfaattia, hiilidioksidia ja NH: ta3. Elvytysreitit vastaavat nukleiinihappojen hajoamisesta vapautuvien vapaiden emästen ja nukleosidien kierrätyksestä.

Puriinirenkaan muodostuminen tapahtuu riboosi-5-fosfaatista, sattuu olemaan puriinin ydin ja lopulta nukleotidi saadaan.

Pyrimidiinirengas syntetisoidaan oroottiseksi hapoksi. Sitoutumisen jälkeen riboosi-5-fosfaattiin se transformoidaan pyrimidiini- nukleotideiksi.

käyminen

Fermentaatiot ovat hapesta riippumattomia metabolisia prosesseja. Ne ovat katabolisia ja prosessin lopputuote on metaboliitti, jolla on vielä hapetuspotentiaalia. Fermentaatioita on erilaisia, mutta kehossamme tapahtuu maitohappo.

Laktinen käyminen tapahtuu solusytoplasmassa. Se koostuu glukoosin osittaisesta hajoamisesta metabolisen energian saamiseksi. Maitohappoa tuotetaan jätemateriaalina.

Anaerobisten harjoitusten intensiivisen istunnon jälkeen lihaa ei löydy, kun hapen pitoisuudet ovat riittävät ja maitohappo käyminen tapahtuu.

Jotkut kehon solut pakotetaan käymään, koska niiltä puuttuu mitokondrioita, kuten punasolujen tapauksessa.

Teollisuudessa käymisprosesseja käytetään korkealla taajuudella, jotta voidaan tuottaa useita ihmisravinnoksi tarkoitettuja tuotteita, kuten leipää, alkoholijuomia, jogurttia, mm..

viittaukset

  1. Baechle, T. R., & Earle, R. W. (toim.). (2007). Lujuuskoulutuksen ja fyysisen ilmastoinnin periaatteet. Ed. Panamericana Medical.
  2. Berg, J. M., Stryer, L. ja Tymoczko, J. L. (2007). biokemia. Käännin.
  3. Campbell, M. K., ja Farrell, S. O. (2011). Biokemia. Kuudes painos. Thomson. Brooks / Cole.
  4. Devlin, T. M. (2011). Biokemian oppikirja. John Wiley & Sons.
  5. Koolman, J., & Röhm, K. H. (2005). Biokemia: teksti ja atlas. Ed. Panamericana Medical.
  6. Mougios, V. (2006). Liikunnan biokemia. Ihmisen kinetiikka.
  7. Müller-Esterl, W. (2008). Biokemia. Lääketieteen ja biotieteiden perusteet. Käännin.
  8. Poortmans, J.R. (2004). Liikunnan biokemian periaatteet. 3rd, tarkistettu painos. Karger.
  9. Voet, D., & Voet, J. G. (2006). biokemia. Ed. Panamericana Medical.