Stoffwechselstrecken Typen und Hauptrouten

A Stoffwechselweg Es ist eine Reihe von chemischen Reaktionen, die durch Enzyme katalysiert werden. In diesem Prozess wird ein X -Molekül in ein Molekül und durch Zwischenmetaboliten umgewandelt. Stoffwechselstrecken finden in der Zellumgebung statt.

Außerhalb der Zelle würden diese Reaktionen zu viel Zeit in Anspruch nehmen, und einige können nicht passieren. Daher erfordert jeder Schritt das Vorhandensein von Katalysatorproteinen, die als Enzyme bezeichnet werden. Die Rolle dieser Moleküle besteht darin, die Geschwindigkeit jeder Reaktion innerhalb der Straße in mehreren Größenordnungen zu beschleunigen.

Hauptstoffwechsel
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Physiologisch sind Stoffwechselrouten miteinander verbunden. Das heißt, sie sind in der Zelle nicht isoliert. Viele der wichtigsten Routen teilen sich Stoffwechsel gemeinsam.

Folglich wird die Menge aller chemischen Reaktionen, die in Zellen auftreten, als Metabolismus bezeichnet. Jede Zelle wird durch die Anzeige einer spezifischen Stoffwechselleistung gekennzeichnet, die durch den Enzymgehalt im Inneren definiert wird, was wiederum genetisch bestimmt ist.

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Allgemeine Merkmale von Stoffwechselstrecken

Innerhalb der Zellumgebung tritt eine große Anzahl chemischer Reaktionen auf. Die Menge dieser Reaktionen ist der Metabolismus, und die Hauptfunktion dieses Prozesses besteht darin, die Homöostase des Organismus unter normalen Bedingungen und auch unter Stressbedingungen aufrechtzuerhalten.

Somit muss es ein Gleichgewicht der Flüsse dieser Metaboliten geben. Zu den Hauptmerkmalen von Stoffwechselstrecken haben wir Folgendes:

Die Reaktionen werden durch Enzyme katalysiert

Katalisierte Reaktion durch Cycloxygenase-Enzyme (Quelle: Pancrat [CC BY-SA 3.0 (https: // creativecommons.Org/lizenzen/by-sa/3.0)] über Wikimedia Commons)

Die Protagonisten von Stoffwechselrouten sind Enzyme. Sie sind für die Integration und Analyse von Informationen über den Stoffwechselzustand verantwortlich und können ihre Aktivität anhand der zellulären Anforderungen des Augenblicks modulieren.

Der Stoffwechsel wird durch Hormone reguliert

Der Stoffwechsel wird von einer Reihe von Hormonen geleitet, die die Stoffwechselreaktionen unter Berücksichtigung der Bedürfnisse und der Leistung des Organismus berücksichtigen können.

Fachabteilung

Es gibt eine Kompartimentierung von Stoffwechselstrecken. Das heißt, jede Route findet in einem bestimmten subzellulären Kompartiment statt, unter anderem Cytoplasma, Mitochondrien. Andere Routen können gleichzeitig in mehreren Kompartimenten auftreten.

Die Kompartimentierung der Routen hilft der Regulierung anabolischer und katabolischer Routen (siehe später).

Koordination des Stoffwechselflusses

Die Koordination der Metabolismus wird durch Stabilität der Aktivität der beteiligten Enzyme erreicht. Es ist notwendig zu betonen, dass anabolische Routen und ihre katabolen Kollegen nicht völlig unabhängig sind. Im Gegensatz dazu werden sie koordiniert.

Es gibt wichtige enzymatische Punkte innerhalb der Stoffwechselstrecken. Mit der Umrechnungsgeschwindigkeit dieser Enzyme wird der gesamte Fluss der Route reguliert.

Arten von Stoffwechselstrecken

In der Biochemie werden drei Arten von Hauptstoffwechselstrecken unterschieden. Diese Abteilung wird nach bioenergetischen Kriterien durchgeführt: katabolische, anabolische und amphibolische Routen.

Katabolische Routen

Katabolische Routen umfassen oxidative Abbaureaktionen. Sie werden mit dem Zweck durchgeführt, Energie zu erhalten und die Leistung zu senken, die anschließend von der Zelle bei anderen Reaktionen verwendet wird.

Die meisten organischen Moleküle werden vom Körper nicht synthetisiert. Im Gegensatz dazu müssen wir es durch Lebensmittel konsumieren. Bei katabolen Reaktionen werden diese Moleküle in den Monomeren abgebaut, aus denen sie bestehen, die von Zellen verwendet werden können.

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Anabolische Routen

Anabolische Routen umfassen die chemischen Reaktionen der Synthese, die Einnahme kleiner und einfacher Moleküle und verwandeln sie in größere und komplexere Elemente.

Damit diese Reaktionen stattfinden müssen, ist es notwendig, dass Energie zur Verfügung steht. Woher kommt diese Energie?? Der katabolen Straßen, hauptsächlich in Form von ATP.

Auf diese Weise können die von den katabolen Wegen (die als „Metabolitenpool“ genannten Metaboliten produziert werden) auf den anabolen Wegen verwendet werden, um komplexere Moleküle zu synthetisieren, die der Organismus zu dieser Zeit benötigt.

Unter diesem Pool von Metaboliten gibt es drei wichtige Moleküle des Prozesses: Pyruvat, Acetyl -Coenzym A und Glycerin. Diese Metaboliten sind dafür verantwortlich, den Metabolismus verschiedener Biomoleküle wie Lipide, Kohlenhydrate, unter anderem zu verbinden.

Amphibolische Routen

Eine amphibolische Route funktioniert als anabolischer oder katabolischer Weg. Das heißt, es ist eine gemischte Route.

Der bekannteste amphibolische Weg ist der Krebszyklus. Diese Route spielt eine grundlegende Rolle beim Abbau von Kohlenhydraten, Lipiden und Aminosäuren. Es beteiligt sich jedoch auch an der Produktion von Vorläufern für Syntheserouten.

Zum Beispiel sind Krebs -Zyklusmetaboliten die Vorläufer der Hälfte der Aminosäuren, die zum Aufbau von Proteinen verwendet werden.

Hauptstoffwechsel

In allen Zellen, die Teil der Lebewesen sind, wird eine Reihe von Stoffwechselwegen durchgeführt. Einige davon werden von den meisten Organismen geteilt.

Diese Stoffwechselwege umfassen Synthese, Abbau und Umwandlung von entscheidenden Metaboliten fürs Leben. Dieser Prozess ist als Zwischenstoffwechsel bekannt.

Die Zellen müssen dauerhaft organische und anorganische Verbindungen und auch chemische Energie haben, die hauptsächlich aus dem ATP -Molekül erhalten wird.

Das ATP (Adenosintryposphat) ist die wichtigste Energiespeicherform aller Zellen. Und die Energie- und Energieinvestitionen von Stoffwechselstrecken drücken sich normalerweise in Bezug auf ATP -Moleküle aus.

Die wichtigsten Routen, die in der überwiegenden Mehrheit der lebenden Organismen vorhanden sind.

Glykolyse oder Glykolyse

Abbildung 1: Glykolyse gegen Guconeogenese. Reaktionen und Enzyme beteiligte.

Die Glykolyse ist ein Weg, der den Glukoseabbau zu zwei Pyruvsäuremolekülen beinhaltet und zwei ATP -Moleküle als Nettogewinn erhalten. Es ist praktisch in allen lebenden Organismen vorhanden und wird als schnelle Möglichkeit angesehen, Energie zu erhalten.

Im Allgemeinen ist es normalerweise in zwei Stufen unterteilt. Das erste beinhaltet den Durchgang des Glukosemoleküls in zwei von Glyceraldehyd und investiert zwei ATP -Moleküle. In der zweiten Phase werden Hochenergieverbindungen erzeugt und 4 ATP- und 2 Pyruvatmoleküle werden als Endprodukte erhalten.

Die Route kann auf zwei verschiedene Arten fortgesetzt werden. Wenn es Sauerstoff gibt, beenden die Moleküle ihre Oxidation in der Atemwege. Oder ohne dies tritt Fermentation auf.

Glukoneogenese

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Die Glukoneogenese ist ein Pfad ist die Synthese von Glucose, beginnend mit Aminosäuren (mit Ausnahme von Leucin und Lysin), Laktat, Glycerin oder einer der Zwischenhändler des Krebszyklus.

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Glukose ist ein unverzichtbares Substrat für bestimmte Gewebe wie Gehirn, Erythrozyten und Muskeln. Der Glukosebeitrag kann durch Glykogenreserven erhalten werden.

Wenn sie jedoch erschöpft sind, muss der Körper mit der Synthese von Glucose beginnen, um die Anforderungen des Gewebes zu erfüllen - im Grunde das Nervengewebe.

Diese Route erfolgt hauptsächlich in der Leber. Es ist wichtig, dass der Körper in Fastensituationen weiterhin Glukose bekommen kann.

Die Aktivierung oder nicht der Route ist mit der Lebensmittel des Organismus verbunden. Tiere, die in Kohlenhydraten hohe Diäten konsumieren.

Glioxylatzyklus

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Dieser Zyklus ist einzigartig für Pflanzen und bestimmte Arten von Bakterien. Diese Route erreicht die Transformation von Acetyleinheiten, zwei Kohlenstoffe in vier Kohlenstoffeinheiten - bekannt als Succinat. Diese letzte Verbindung kann Energie produzieren und auch für die Glukosesynthese verwendet werden.

Beim Menschen zum Beispiel wäre es unmöglich, nur mit Acetat zu leben. In unserem Metabolismus kann Acetyl -Coenzym A nicht Pyruvat werden, was ein Vorläufer für den gluconeogenen Weg ist, da die Reaktion des Enzympyruvat -Dehydrogenase irreversibel ist.

Die biochemische Logik des Zyklus ähnelt der des Zitronensäurezyklus, mit Ausnahme der beiden erfassenden Stadien. Es tritt in sehr spezifischen Organellen von Pflanzen auf, die als Glioxisomen bezeichnet werden, und ist besonders wichtig in den Samen einiger Pflanzen wie Sonnenblumen.

Krebs Zyklus

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Es ist eine der Routen, die als zentral im Stoffwechsel der organischen Wesen angesehen werden, da er den Stoffwechsel der wichtigsten Moleküle, einschließlich Proteine, Fette und Kohlenhydrate, vereint.

Es ist ein Bestandteil der zellulären Atmung und zielt darauf ab, die im Acetyl -Coenzym A - dem Hauptvorläufer des Krebszyklus gespeicherte Energie freizusetzen. Es wird durch zehn enzymatische Schritte gebildet, und wie wir bereits erwähnt haben, funktioniert der Zyklus sowohl auf anabolen Straßen als auch in katabolisch.

In eukaryotischen Organismen findet der Zyklus in der Mitochondrienmatrix statt. In den Prokaryoten - der es fehlen, wird der Zyklus in der zytoplasmatischen Region durchgeführt.

Elektronenförderkette

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Die Elektronenförderkette wird von einer Reihe von Trägern gebildet, die in einer Membran verankert sind. Die Kette zielt darauf ab, Energie in Form von ATP zu erzeugen.

Ketten können dank des Elektronenflusss und des entscheidenden Prozesses für die Energiesynthese einen elektrochemischen Gradienten erzeugen.

Fettsäure -Synthese

Fettsäuren sind Moleküle, die in Zellen sehr wichtige Papiere spielen, hauptsächlich als strukturelle Komponente aller biologischen Membranen. Aus diesem Grund ist die Synthese von Fettsäuren unverzichtbar.

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Der gesamte Syntheseprozess tritt im Zytosol der Zelle auf. Das zentrale Molekül des Prozesses heißt Malonyl Coenzym zu. Es ist verantwortlich für die Bereitstellung von Atomen, die das Kohlenstoffskelett von Fettsäure in der Bildung bilden.

Beta -Oxidation von Fettsäuren

Beta -Oxidation ist ein Verschlechterung von Fettsäuren. Dies wird durch vier Schritte erreicht: Oxidation durch Modeerscheinung, Hydratation, Oxidation durch NAD+ und Tiólyse. Zuvor muss Fettsäure durch Integration von Coenzym an aktiviert werden.

Das Produkt der oben genannten Reaktionen sind Einheiten, die von einem Paar Kohlenstoffe in Form von Acetyl -Coenzym zu. Dieses Molekül kann in den Krebszyklus gelangen.

Die Energieleistung dieser Route hängt von der Länge der Fettsäurekette ab. Für Palmitinsäure beispielsweise beträgt die Nettoausbeute 106 ATP -Moleküle.

Diese Route findet in den Mitochondrien der Eukaryoten statt. Es gibt auch einen weiteren alternativen Weg in einem Fach namens Peroxisom.

Da sich die meisten Fettsäuren im Zellcytosol befinden, müssen sie in das Kompartiment transportiert werden, in dem sie oxidiert werden. Der Transport hängt von Cardinita ab und ermöglicht es diesen Molekülen, die Mitochondrien zu betreten.

Nukleotidstoffwechsel

Die Synthese von Nukleotiden ist ein Schlüsselereignis im Zellstoffwechsel, da dies die Vorläufer der Moleküle sind, die Teil des genetischen, DNA- und RNA -Materials und wichtiger Energiemoleküle wie ATP und GTP sind.

Die Vorläufer der Synthese der Nukleotide umfassen verschiedene Aminosäuren, Ribosa 5 -Phosphat, Kohlendioxid und NH₃. Wiederherstellungswege sind für das Recycling der freien Basen und Nukleoside verantwortlich, die aus dem Bruch von Nukleinsäuren freigesetzt werden.

Die Bildung des Purinrings findet aus dem Ribose 5 -Phosphat statt, wird zum Purinkern und schließlich wird das Nukleotid erhalten.

Der Pyrimidinring wird als Orotsäure synthetisiert. Gefolgt von der Vereinigung zum 5 Phosphat -Ribose wird sie zu Pyrimidin -Nukleotiden.

Fermentation

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Fermentationen sind unabhängige Stoffwechselprozesse von Sauerstoff. Sie sind vom katabolen Typ und das Endprodukt des Prozesses ist ein Metaboliten, das noch Oxidationspotential hat. Es gibt verschiedene Arten von Fermentationen, aber in unserer Körperlaktikfermentation.

Laktikfermentation findet im Zellzytoplasma statt. Es besteht aus teilweise Glukoseabbau, um Stoffwechselergie zu erhalten. Als Abfallsubstanz tritt Milchsäure auf.

Nach einer intensiven Sitzung anaerobischer Übungen ist der Muskel nicht mit angemessenen Sauerstoffkonzentrationen zu finden, und die Laktikfermentation tritt auf.

Einige Körperzellen sind zu Gärung verpflichtet, da ihnen die Mitochondrien fehlen, wie dies bei roten Blutkörperchen der Fall ist.

In der Branche werden Fermentationsprozesse mit hoher Frequenz verwendet, um unter anderem eine Reihe von menschlichen Konsumprodukten wie Brot, alkoholische Getränke, Joghurt zu produzieren.

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