פונקציות קטבוליזם, תהליכים קטבוליים, הבדלים עם אנאבוליזם

ה קטבוליזם מקיפה את כל התגובות של השפלה של חומרים בגוף. בנוסף ל"פירוק "מרכיבי ביומולקולות ביחידותיהם הקטנות יותר, התגובות הקטבוליות מייצרות אנרגיה, בעיקר בצורת ATP..

הנתיבים הקטבוליים אחראים להשפלה של המולקולות שמקורן במזון: פחמימות, חלבונים ושומנים. במהלך התהליך, האנרגיה הכימית הכלולה באג"ח משתחררת לשימוש בפעילות הסלולרית המחייבת זאת.

כמה דוגמאות של מסלולי catabolic ידועים הם: מחזור קרבס, חמצון בטא של חומצות שומן, גליקוליזה זרחון חמצוני.

מולקולות פשוטות המיוצר על ידי catabolism משמשים את התא כדי לבנות את האלמנטים הדרושים, גם באמצעות האנרגיה המסופקים על ידי אותו תהליך. מסלול זה של סינתזה הוא אנטגוניסט הקטבוליזם והוא נקרא anabolism.

המטבוליזם של האורגניזם כולל הן את הסינתזה ואת השפלה השפעות, אשר מתרחשים בו זמנית ונשלט בתוך התא.

אינדקס

• 1 פונקציות
• תהליכים קטבוליים
  • 2.1 מחזור האוריאה
  • 2.2 מחזור קרבס או מחזור חומצת לימון
  • 2.3 גליקוליזה
  • 2.4 זרחון חמצוני
  • 2.5 β חמצון של חומצות שומן         
• 3 הסדרת קטבוליזם
  • 3.1 קורטיזול
  • 3.2 אינסולין
• 4 הבדלים עם אנאבוליזם
  • 4.1 סינתזה והשפלה של מולקולות
  • 4.2 שימוש באנרגיה
• 5 הפניות

פונקציות

קטבוליזם יש את המטרה העיקרית של חמצון חומרים מזינים כי הגוף משתמש כמו "דלק", קרא פחמימות, חלבונים ושומנים. השפלה של ביומולקולות אלה מייצר אנרגיה ומוצרי פסולת, בעיקר פחמן דו חמצני ומים.

סדרה של אנזימים להשתתף catabolism, שהם חלבונים אחראי להאיץ את המהירות של תגובות כימיות המתרחשות בתא.

חומרי הדלק הם מזונות שאנו צורכים מדי יום. הדיאטה שלנו מורכבת של חלבונים, פחמימות ושומנים כי מושפעים על ידי מסלולים קטבוליים. הגוף משתמש שומנים ופחמימות מועדף, אם כי במצבים של מחסור זה יכול לנקוט את השפלה של חלבונים.

האנרגיה המופקת על ידי catabolism נכלל קשרים כימיים של biomolecules המוזכרים.

כאשר אנו אוכלים כל מזון, אנחנו ללעוס אותו כדי להקל על העיכול. תהליך זה מקביל קטבוליזם, שבו הגוף אחראי "לעכל" את החלקיקים ברמה המיקרוסקופית, כך שהם יכולים להיות מנוצלים על ידי נתיבי סינתטי או אנבוליים.

תהליכים קטבוליים

מסלולים או מסלולים קטבוליים כוללים את כל התהליכים של השפלה של חומרים. ניתן להבחין בשלושה שלבים בתהליך:

- הביומולקולות השונות הנמצאות בתא (פחמימות, שומנים וחלבונים) מושפלות ביחידות הבסיסיות המרכיבות אותם (סוכרים, חומצות שומן וחומצות אמינו, בהתאמה).

- המוצרים של שלב אני עובר למרכיבים פשוטים יותר, אשר מתכנסים על ביניים משותף שנקרא אצטיל- CoA.

- לבסוף, מתחם זה נכנס מחזור קרבס, שם הוא ממשיך חמצון להניב מולקולות של פחמן דו חמצני ומים - מולקולות הסופי המתקבל כל תגובה קטבולית.

בין הבולטים הם מחזור אוריאה, מחזור קרבס, גליקוליזה, זרחון חמצון וחמצון ביתא של חומצות שומן. הבא נתאר כל אחד מהנתיבים הנזכרים:

מחזור אוריאה

מחזור אוריאה הוא מסלול קטבולית המתרחשת במיטוכונדריה וב cytosol של תאי הכבד. הוא אחראי על עיבוד של נגזרות חלבון ואת המוצר הסופי שלה הוא אוריאה.

המחזור מתחיל עם הכניסה של קבוצת האמינו הראשונה מטריצת המיטוכונדריה, אך ניתן גם להזין את הכבד דרך המעי.

התגובה הראשונה כוללת את המעבר של ה- ATP, יונים ביקרבונט (HCO)₃^-) ואמוניום (NH₄⁺) ב פוספט carbomoyl, ADP ו P_i. הצעד השני הוא מחייב של פוספט carbomoyl ו ornithine להניב מולקולה של citrulline ו P_i. תגובות אלו מתרחשות במטריצה ​​המיטוכונדריה.

מחזור ממשיך cytosol, שבו citrulline ו aspartate הם מרוכזים יחד עם ATP כדי ליצור argininosuccinate, AMP ו PP_i. Argininosuccinate עובר arginine ו fumarate. חומצת האמינו ארגנין משלב עם מים לתת אורניתין, ולבסוף, אוריאה.

מחזור זה מקושר עם מחזור קרבס בגלל fumarate מטבוליטים משתתף בשני מסלולים מטבוליים. עם זאת, כל מחזור פועל באופן עצמאי.

Patalogías הקליניים הקשורים לתוואי זה למנוע את החולה לקחת דיאטה עשירה בחלבונים.

מחזור קרבס או מחזור חומצת לימון

מחזור קרבס הוא מסלול המשתתף בנשימה התאית של כל האורגניזמים. מבחינה מרחבית, היא מתרחשת במיטוכונדריה של אורגניזמים אאוקריוטים.

המבשר של המחזור הוא מולקולה הנקראת אצטיל קואנזים A, אשר מרוכז עם מולקולה oxaloacetate. איחוד זה מייצר תרכובת של שישה פחמנים. בכל מהפכה, מחזור מניב שתי מולקולות של פחמן דו חמצני ומולקולה אחת של oxaloacetate.

המחזור מתחיל בתגובת איזומריזציה המזוקקת על ידי אקוניטז, שם מעביר ציטראט ל- cis-aconite ומים. באופן דומה, אקוניטז מזרז את המעבר של cis-aconite לתוך isocitrate.

Isocytrate הוא מחומצן כדי oxalosuccinate ידי isiditrate dehydrogenase. מולקולה זו היא decarboxylated ב alpha-ketoglutarate על ידי אותו אנזים, isocitrate dehydrogenase. Alpha-ketoglutarate עובר succinyl-COA על ידי פעולה של dephdrogenase אלפא- ketoglutarate.

Succinyl-CoA עובר כדי לסלק, אשר מחומצן כדי fumarate ידי suhyinate dehydrogenase. לאחר מכן עובר fomerate כדי l- malate ולבסוף l- malate עובר oxalacetate.

ניתן לסכם את המחזור במשוואה הבאה: Acetyl-COA + 3 NAD⁺ + FAD + תוצר + פי + 2 H₂O → COA-SH + 3 (NADH + H +) + FADH₂ + GTP + 2 CO₂.

גליקוליזה

הגליקוליזה, הנקראת גם הגליקוליזה, היא מסלול מכריע שנמצא כמעט בכל היצורים החיים, מחיידקים מיקרוסקופיים ועד ליונקים גדולים. המסלול מורכב מ -10 תגובות אנזימטיות שמשפילות גלוקוז לחומצה פירובית.

התהליך מתחיל עם זרחון של מולקולת הגלוקוז על ידי האנזים hexokinase. הרעיון של צעד זה הוא "להפעיל" גלוקוז מלכודת אותו בתוך התא, שכן גלוקוז -6 פוספט אין טרנספורטר שדרכו הוא יכול לברוח.

גלוקוז 6-פוספט isomerase לוקח את גלוקוז 6-פוספט ו reranges אותו האיזומר פרוקטוז -6 פוספט שלה. הצעד השלישי הוא מזרז על ידי phosphofructokinase ואת המוצר הוא fructose-1,6-bisphosphate.

ואז, aldolase cleaves התרכובת לעיל ב פוספט dihydroxyacetone ו glyceraldehyde-3-phosphate. יש איזון בין שני תרכובות אלה מזוקקים על ידי איזומראז פוספט triose.

האנזים דהידרוגנז glyceraldehyde-3-פוספט מייצרת 1,3-bisphosphoglycerate כי מומר 3-phosphoglycerate בשלב הבא על ידי קינאז phosphoglycerate. מוטציה phosphoglycerate משנה את המיקום של פחמן ותשואות 2-phosphoglycerate.

Enolase לוקח את זה מטבוליט האחרון וממיר אותו phosphoenolpyruvate. השלב האחרון של השביל הוא מזרז על ידי קינאז pyruvate ואת המוצר הסופי הוא pyruvate.

זרחון חמצוני

זרחון חמצוני הוא תהליך של היווצרות של ה- ATP הודות להעברת אלקטרונים מ- NADH או FADH₂ עד חמצן הוא הצעד האחרון של תהליכים הנשימה הסלולרית. זה מתרחש במיטוכונדריה והוא המקור העיקרי של מולקולות ATP באורגניזמים עם נשימה אירובית.

החשיבות שלה היא לא מוטל בספק, כמו 26 30 מולקולות של ATP נוצרות כתוצאה של חמצון מלא של גלוקוז למים ופחמן דו חמצני מתרחשת על ידי זרחון חמצוני.

מבחינה קונספטואלית, זרחון חמצון זוגות חמצון וסינתזה של ATP עם זרימה של פרוטונים דרך מערכת הממברנה.

לפיכך, NADH או FADH₂ שנוצרו מסלולים שונים, קוראים הגליקוליזה או חמצון של חומצות שומן משמש כדי להפחית את החמצן ואנרגיה חינם שנוצרה בתהליך משמש לסינתזה של ATP.

β חמצון של חומצות שומן         

Β חמצון הוא אוסף של תגובות המאפשרות חמצון של חומצות שומן לייצר כמויות גבוהות של אנרגיה.

התהליך כולל שחרור תקופתי של אזורי חומצת שומן משני אטומי פחמן לכל תגובה עד שזה לגמרי מבזה את חומצת השומן. המוצר הסופי הם מולקולות Acetyl-CoA שיכולים להיכנס מחזור קרבס לחמצן לחלוטין.

לפני חמצון, חומצת שומן חייב להיות מופעל, שם הוא נקשר טרנספורטר קואנזים A. קרניטין הוא אחראי translocating מולקולות למטריצה ​​המיטוכונדריה.

לאחר אלה השלבים הקודמים, חמצון β עצמו מתחיל עם תהליכים של חמצון, לחות, חמצון על ידי NAD⁺ ואת thiolysis.

תקנה של קטבוליזם

חייבת להיות סדרה של תהליכים המסדירים את התגובות האנזימטיות השונות, שכן אלה לא יכולים לעבוד כל הזמן במהירות המקסימלית שלהם. לפיכך, מסלולי חילוף החומרים מוסדרים על ידי שורה של גורמים הכוללים הורמונים, פקדים עצביים, זמינות המצע ושינוי אנזימטי.

בכל מסלול צריכה להיות לפחות תגובה בלתי הפיכה אחת (כלומר, בכיוון אחד) ומכוונת את המהירות של כל הדרך. זה מאפשר את התגובות לעבוד במהירות הנדרשת על ידי התא ולמנוע את המסלולים ואת נתיבי השפלה לעבוד בו זמנית.

הורמונים הם חומרים חשובים במיוחד הפועלים כשליחים כימיים. אלה מסונתזים בבלוטות האנדוקריניות השונות ומשוחררים למחזור הדם כדי לפעול. דוגמאות לכך הן:

קורטיזול

קורטיזול פועל על ידי הקטנת תהליכי הסינתזה והגדלת המסלולים הקטבוליים בשריר. השפעה זו מתרחשת על ידי שחרור של חומצות אמינו לתוך זרם הדם.

אינסולין

לעומת זאת, ישנם הורמונים בעלי השפעה הפוכה וירידה בקטבוליזם. אינסולין הוא אחראי על הגדלת סינתזה של חלבונים בו זמנית מקטין את catabolism מהם. במקרה זה proteolysis מגביר, אשר מאפשר את היציאה של חומצות אמינו לשריר.

הבדלים עם אנאבוליזם

אנאבוליזם וקטבוליזם הם תהליכים אנטגוניסטיים הכוללים את מכלול התגובות המטבוליות המתרחשות באורגניזם.

שני התהליכים דורשים תגובות כימיות מרובות על ידי אנזימים והם תחת שליטה הורמונלית קפדנית מסוגל להפעיל או להאט תגובות מסוימות. עם זאת, הם נבדלים בהיבטים הבסיסיים הבאים:

סינתזה והשפלה של מולקולות

אנאבוליזם מורכב מתגובות הסינתזה בעוד הקטבוליזם אחראי להשפלת המולקולות. למרות תהליכים אלה הם הפוכה, הם מחוברים באיזון עדין של חילוף החומרים.

אומרים כי אנאבוליזם הוא תהליך סוטה, שכן הוא לוקח תרכובות פשוטות והופך אותם תרכובות גדולות. בניגוד לקטבוליזם, אשר מסווג כתהליך מתכנס, על ידי קבלת מולקולות קטנות כגון פחמן דו חמצני, אמוניה ומים, ממולקולות גדולות.

מסלולים קטבוליים שונים לקחת את מקרומולקולות היוצרים את המזון ולהפחית אותו המרכיבים הקטנים שלה. מסלולים אנבוליים, לעומת זאת, מסוגלים לקחת את היחידות האלה ולבנות שוב מולקולות משוכללות יותר.

במילים אחרות, הגוף צריך "לשנות את התצורה" של האלמנטים המרכיבים את האוכל כדי לשמש את התהליכים הדורשים.

התהליך מקביל למשחק הפופולרי של לגו, שבו המרכיבים העיקריים יכולים ליצור מבנים שונים עם מגוון רחב של הסדרים מרחביים.

שימוש באנרגיה

קטבוליזם הוא אחראי על חילוץ האנרגיה הכלולה קשרים כימיים של מזון, ולכן המטרה העיקרית שלה היא הדור של אנרגיה. השפלה זו מתרחשת, ברוב המקרים, על ידי תגובות חמצון.

עם זאת, זה לא מוזר כי מסלולים קטבוליים דורשים הוספת אנרגיה בשלבים הראשונים שלהם, כפי שראינו במסלול glycolytic, אשר דורש היפוך של מולקולות ה- ATP.

מצד שני, אנאבוליזם אחראי על הוספת האנרגיה החופשית המיוצרת בקטבוליזם כדי להשיג את הרכבה של תרכובות של עניין. הן אנאבוליזם וקטבוליות מתרחשות כל הזמן בו זמנית בתא.

בדרך כלל, ATP הוא המולקולה המשמשת להעברת אנרגיה. זה יכול לפזר את האזורים שבהם הוא נדרש וכאשר hydrolyzed האנרגיה הכימית הכלול המולקולה הוא שוחרר. באותו אופן, אנרגיה יכולה להיות מועברת כמו אטומי מימן או אלקטרונים.

מולקולות אלה נקראים coenzymes וכוללים NADP, NADPH ו FMNH₂. הם פועלים על ידי הפחתת תגובות. בנוסף, הם יכולים להעביר את יכולת הפחתת ATP.

הפניות

1. צ'אן, י 'ק, נג, ק' פ ', & סים, ד' מ '(עורכים). (2015). יסוד פרמקולוגי של טיפול אקוטי. הוצאת ספרינגר העולמית.
2. קרטיס, ה ', בארנס, נ' (1994). הזמנה לביולוגיה. מקמילן.
3. לודש, ח ', ברק, א', דרנל, ג 'יי, קייזר, א.ג., קריגר, מ', סקוט, M., ... & Matsudaira, P. (2008). ביולוגיה תא מולקולרית. מקמילן.
4. רונציו, ר '(2003). אנציקלופדיה של תזונה ובריאות טובה. הוצאה לאור.
5. Voet, D., Voet, J., & Pratt, C. W. (2007). יסודות הביוכימיה: החיים ברמה המולקולרית. אד פנמריקנה מדיקל.