Det katabolisme det omfatter alle nedbrydningsreaktioner af stoffer i kroppen. Ud over at "nedbryde" komponenterne i biomolekyler i deres mindste enheder, producerer katabolske reaktioner energi, hovedsageligt i form af ATP..
De katabolske veje er ansvarlige for at nedbryde molekylerne, der kommer fra mad: kulhydrater, proteiner og lipider. Under processen frigives den kemiske energi indeholdt i bindingerne til brug i cellulære aktiviteter, der kræver det..
Nogle eksempler på velkendte katabolske veje er: Krebs-cyklussen, beta-oxidation af fedtsyrer, glykolyse og oxidativ phosphorylering..
De enkle molekyler, der produceres ved katabolisme, bruges af cellen til at opbygge de nødvendige elementer, også ved hjælp af den energi, der tilvejebringes ved den samme proces. Denne syntesevej er antagonisten for katabolisme og kaldes anabolisme..
Metabolismen af en organisme omfatter både syntese- og nedbrydningsreaktioner, som forekommer samtidigt og på en kontrolleret måde i cellen..
Artikelindeks
Hovedformålet med katabolisme er at oxidere de næringsstoffer, som kroppen bruger som "brændstof", kaldet kulhydrater, proteiner og fedt. Nedbrydningen af disse biomolekyler genererer energi og affaldsprodukter, hovedsageligt kuldioxid og vand..
En række enzymer deltager i katabolisme, som er proteiner, der er ansvarlige for at fremskynde hastigheden af kemiske reaktioner, der opstår i cellen..
Brændstof er den mad, vi spiser dagligt. Vores kost består af proteiner, kulhydrater og fedtstoffer, der nedbrydes efter kataboliske veje. Kroppen bruger fortrinsvis fedt og kulhydrater, selvom det i knaphedssituationer kan ty til nedbrydning af proteiner.
Den energi, der ekstraheres ved katabolisme, er indeholdt i de kemiske bindinger i de førnævnte biomolekyler..
Når vi spiser mad, tygger vi det for at gøre det lettere at fordøje. Denne proces er analog med katabolisme, hvor kroppen har ansvaret for at "fordøje" partiklerne på det mikroskopiske niveau, så de bruges ved syntesen eller anabolske veje..
De katabolske veje eller veje inkluderer alle nedbrydningsprocesser af stoffer. Vi kan skelne mellem tre faser i processen:
- De forskellige biomolekyler, der findes i cellen (kulhydrater, fedt og proteiner) nedbrydes i de grundlæggende enheder, der udgør dem (henholdsvis sukker, fedtsyrer og aminosyrer).
- Produkter fra trin I flytter til enklere bestanddele, der konvergerer på et fælles mellemprodukt kaldet acetyl-CoA.
- Endelig går denne forbindelse ind i Krebs-cyklussen, hvor den fortsætter sin oxidation for at give molekyler af kuldioxid og vand - de endelige molekyler opnået i enhver katabolisk reaktion..
Blandt de mest fremtrædende er urinstofcyklussen, Krebs-cyklussen, glykolyse, oxidativ fosforylering og beta-oxidation af fedtsyrer. Nedenfor beskriver vi hver af de nævnte ruter:
Urinstofcyklussen er en katabolisk vej, der forekommer i mitokondrier og i levercellernes cytosol. Det er ansvarligt for behandlingen af proteinderivater, og det endelige produkt af det er urinstof.
Cyklussen begynder med indgangen til den første aminogruppe fra mitokondriens matrix, selvom den også kan komme ind i leveren gennem tarmen.
Den første reaktion involverer passage af ATP, bicarbonationer (HCO3-) og ammonium (NH4+) i carbomoylphosphat, ADP og Pjeg. Det andet trin består af foreningen af carbomoylphosphat og ornithin til dannelse af et molekyle af citrullin og Pjeg. Disse reaktioner forekommer i den mitokondrie matrix.
Cyklussen fortsætter i cytosolen, hvor citrullin og aspartat kondenserer sammen med ATP til dannelse af argininosuccinat, AMP og PP.jeg. Argininosuccinat passerer i arginin og fumarat. Aminosyren arginin kombineres med vand til ornithin og til sidst urinstof.
Denne cyklus er forbundet med Krebs-cyklussen, fordi fumaratmetabolitten deltager i begge metaboliske veje. Imidlertid fungerer hver cyklus uafhængigt.
De kliniske patologier relateret til denne vej forhindrer patienten i at spise en diæt rig på protein..
Krebs-cyklussen er en vej, der deltager i cellulær respiration af alle organismer. Rumligt forekommer det i mitokondrier af eukaryote organismer.
Forløberen til cyklussen er et molekyle kaldet acetylcoenzym A, som kondenserer med et molekyle oxaloacetat. Denne union genererer en seks-kulstofforbindelse. I hver revolution giver cyklussen to molekyler kuldioxid og et molekyle oxaloacetat..
Cyklussen begynder med en isomeriseringsreaktion katalyseret af aconitase, hvor citratet passerer i cis-aconitat og vand. Tilsvarende katalyserer aconitase passagen af cis-aconitat til isocitrat.
Isocitrat oxideres til oxalosuccinat af isocitratdehydrogenase. Dette molekyle decarboxyleres til alfa-ketoglutarat af det samme enzym, isocitratdehydrogenase. Alfa-ketoglutarat bliver succinyl-CoA ved virkning af alfa-ketoglutarat dehydrogenase.
Succinyl-CoA bliver succinat, som oxideres til fumarat af succinatdehydrogenase. Efterfølgende bliver fumaratet l-malat og til sidst bliver l-malatet oxaloacetat.
Cyklussen kan opsummeres i følgende ligning: Acetyl-CoA + 3 NAD+ + FAD + BNP + Pi + 2 HtoO → CoA-SH + 3 (NADH + H +) + FADHto + GTP + 2 COto.
Glykolyse, også kaldet glykolyse, er en vigtig vej, der findes i næsten alle levende organismer, fra mikroskopiske bakterier til store pattedyr. Ruten består af 10 enzymatiske reaktioner, der nedbryder glukose til pyruvinsyre..
Processen begynder med phosphorylering af glucosemolekylet med enzymet hexokinase. Ideen med dette trin er at "aktivere" glukosen og fange den inde i cellen, da glukose-6-fosfat ikke har en transportør, gennem hvilken den kan slippe væk.
Glucose-6-phosphat-isomerase tager glucose-6-phosphat og omarrangerer det til dets fruktose-6-phosphat-isomer. Det tredje trin katalyseres af phosphofructokinase, og produktet er fruktose-1,6-bisphosphat.
Derefter spalter aldolasen ovennævnte forbindelse i dihydroxyacetonphosphat og glyceraldehyd-3-phosphat. Der er en ligevægt mellem disse to forbindelser katalyseret af triophosphatisomerase.
Enzymet glyceraldehyd-3-phosphatdehydrogenase producerer 1,3-bisphosphoglycerat, der omdannes til 3-phosphoglycerat i det næste trin af phosphoglyceratkinase. Phosphoglyceratmutase ændrer positionen af kulstof og giver 2-phosphoglycerat.
Eolase tager sidstnævnte metabolit og omdanner den til phosphoenolpyruvat. Det sidste trin i vejen katalyseres af pyruvatkinase, og slutproduktet er pyruvat..
Oxidativ phosphorylering er en proces med ATP-dannelse takket være overførslen af elektroner fra NADH eller FADHto op til ilt og er det sidste trin i cellulære respirationsprocesser. Forekommer i mitokondrierne og er den vigtigste kilde til ATP-molekyler i aerobt respiratoriske organismer.
Dens betydning er ubestridelig, da 26 ud af 30 ATP-molekyler, der genereres som et produkt af den fuldstændige oxidation af glukose til vand og kuldioxid, forekommer ved oxidativ fosforylering..
Konceptuelt forbinder oxidativ fosforylering oxidation og ATP-syntese med en strøm af protoner gennem membransystemet..
Således NADH eller FADHto genereret på forskellige ruter, kalder det glykolyse eller oxidation af fedtsyrer, det bruges til at reducere ilt, og den frie energi, der genereres i processen, bruges til syntese af ATP.
Β-oxidation er et sæt reaktioner, der gør det muligt for oxidation af fedtsyrer at producere store mængder energi.
Fremgangsmåden involverer periodisk frigivelse af regioner af to-carbon-fedtsyren ved reaktion, indtil fedtsyren er helt nedbrudt. Det endelige produkt er acetyl-CoA-molekyler, der kan komme ind i Krebs-cyklussen for at blive fuldt oxideret.
Inden oxidation skal fedtsyren aktiveres, hvor den binder til coenzym A. Carnitintransportøren er ansvarlig for at translokere molekylerne til mitokondriens matrix.
Efter disse tidligere trin begynder selve β-oxidationen med processerne med oxidation, hydrering, oxidation med NAD+ og thiolysis.
Der skal være en række processer, der regulerer de forskellige enzymatiske reaktioner, da disse ikke kan fungere hele tiden ved deres maksimale hastighed. Således reguleres stofskifteveje af en række faktorer inklusive hormoner, neuronale kontroller, substrattilgængelighed og enzymmodifikation..
I hver rute skal der være mindst en irreversibel reaktion (det vil sige, at den kun sker i én retning), og som styrer hastigheden på hele ruten. Dette gør det muligt for reaktionerne at arbejde med den hastighed, der kræves af cellen, og forhindrer, at syntesen og nedbrydningsveje fungerer på samme tid..
Hormoner er særligt vigtige stoffer, der fungerer som kemiske budbringere. Disse syntetiseres i de forskellige endokrine kirtler og frigives i blodbanen for at virke. Nogle eksempler er:
Cortisol virker ved at bremse synteseprocesserne og øge de katabolske veje i musklen. Denne effekt opstår ved frigivelse af aminosyrer i blodbanen..
Derimod er der hormoner, der har den modsatte virkning og mindsker katabolisme. Insulin er ansvarlig for at øge proteinsyntesen og mindsker samtidig deres katabolisme. I dette tilfælde øges proteolyse, hvilket letter produktionen af aminosyrer til muskelen..
Anabolisme og katabolisme er antagonistiske processer, der omfatter de samlede metaboliske reaktioner, der forekommer i en organisme..
Begge processer kræver flere kemiske reaktioner katalyseret af enzymer og er under streng hormonel kontrol, der er i stand til at udløse eller bremse visse reaktioner. De adskiller sig imidlertid i følgende grundlæggende aspekter:
Anabolisme omfatter syntesereaktionerne, mens katabolisme er ansvarlig for nedbrydningen af molekyler. Selvom disse processer vendes, er de forbundet i den sarte balance mellem stofskiftet..
Anabolisme siges at være en divergerende proces, idet man tager enkle forbindelser og omdanner dem til større forbindelser. I modsætning til katabolisme, der er klassificeret som en konvergent proces, ved at opnå små molekyler såsom kuldioxid, ammoniak og vand fra store molekyler.
De forskellige kataboliske veje tager de makromolekyler, der udgør mad og reducerer dem til deres mindste bestanddele. Anabolske veje er i mellemtiden i stand til at tage disse enheder og bygge mere detaljerede molekyler igen..
Med andre ord er kroppen nødt til at "ændre konfigurationen" af de elementer, der udgør mad, så de bruges i de processer, det kræver..
Processen er analog med det populære Lego-spil, hvor hovedbestanddelene kan danne forskellige strukturer med en bred vifte af rumlige arrangementer..
Katabolisme er ansvarlig for at udvinde den energi, der er indeholdt i madens kemiske bindinger, og dets hovedmål er derfor energiproduktion. Denne nedbrydning forekommer i de fleste tilfælde ved oxidative reaktioner.
Det er imidlertid ikke overraskende, at kataboliske veje kræver tilsætning af energi i deres indledende trin, som vi så i den glykolytiske vej, som kræver inversion af ATP-molekyler..
På den anden side er anabolisme ansvarlig for at tilføje den frie energi, der produceres i katabolisme for at opnå samling af de interessante forbindelser. Både anabolisme og katabolisme forekommer konstant og samtidigt i cellen.
Generelt er ATP det molekyle, der bruges til at overføre energi. Dette kan diffundere til de områder, hvor det er nødvendigt, og når det hydrolyserer frigives den kemiske energi indeholdt i molekylet. På samme måde kan energi transporteres som brintatomer eller elektroner.
Disse molekyler kaldes coenzymer og inkluderer NADP, NADPH og FMNH.to. De handler gennem reduktionsreaktioner. Derudover kan de overføre den reducerende kapacitet til ATP.
Endnu ingen kommentarer