Tipi di rotte metaboliche e rotte principali

UN Passaggio metabolico È un insieme di reazioni chimiche, catalizzate dagli enzimi. In questo processo, una molecola X viene trasformata in una molecola e, attraverso metaboliti intermediari. Le rotte metaboliche si svolgono nell'ambiente cellulare.

Fuori dalla cellula, queste reazioni richiederebbero troppo tempo e alcune potrebbero non accadere. Pertanto, ogni passaggio richiede la presenza di proteine ​​del catalizzatore chiamate enzimi. Il ruolo di queste molecole è di accelerare la velocità di ciascuna reazione all'interno della strada in diversi ordini di grandezza.

Rotte metaboliche principali
Fonte: Chakazul (Talk · Contribs) [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/4.0)], via Wikimedia Commons.

Fisiologicamente, le rotte metaboliche sono collegate tra loro. Cioè, non sono isolati all'interno della cellula. Molte delle rotte più importanti condividono i metaboliti in comune.

Di conseguenza, l'insieme di tutte le reazioni chimiche che si verificano nelle cellule è chiamato metabolismo. Ogni cellula è caratterizzata dalla visualizzazione di una specifica performance metabolica, che è definita dal contenuto enzimatico all'interno, che a sua volta è geneticamente determinato.

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Caratteristiche generali delle rotte metaboliche

All'interno dell'ambiente cellulare, si verifica un gran numero di reazioni chimiche. L'insieme di queste reazioni è il metabolismo e la funzione principale di questo processo è mantenere l'omeostasi dell'organismo in condizioni normali e anche in condizioni di stress.

Pertanto, ci deve essere un equilibrio di flussi di questi metaboliti. Tra le caratteristiche principali delle rotte metaboliche abbiamo quanto segue:

Le reazioni sono catalizzate dagli enzimi

Reazione catalizzata da enzimi ciclossigenasi (fonte: pancrat [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/3.0)] via Wikimedia Commons)

I protagonisti delle rotte metaboliche sono enzimi. Sono responsabili dell'integrazione e dell'analisi delle informazioni sullo stato metabolico e sono in grado di modulare la loro attività in base ai requisiti cellulari del momento.

Il metabolismo è regolato dagli ormoni

Il metabolismo è diretto da una serie di ormoni, che sono in grado di coordinare le reazioni metaboliche, considerando i bisogni e le prestazioni dell'organismo.

Compartimentazione

C'è una compartimentazione delle rotte metaboliche. Cioè, ogni percorso si svolge in uno specifico compartimento subcellulare, chiama il citoplasma, i mitocondri, tra gli altri. Altri percorsi possono verificarsi contemporaneamente in diversi compartimenti.

La compartimentazione delle rotte aiuta la regolazione delle rotte anaboliche e cataboliche (vedi più avanti).

Coordinazione del flusso metabolico

Il coordinamento del metabolismo è raggiunto dalla stabilità dell'attività degli enzimi coinvolti. È necessario sottolineare che le rotte anaboliche e le loro controparti cataboliche non sono totalmente indipendenti. Al contrario, sono coordinati.

Ci sono punti enzimatici chiave all'interno delle rotte metaboliche. Con la velocità di conversione di questi enzimi, è regolato l'intero flusso del percorso.

Tipi di percorsi metabolici

In biochimica, tre tipi di principali percorsi metabolici si distinguono. Questa divisione viene eseguita seguendo i criteri bioenergetici: rotte cataboliche, anaboliche e anfiboliche.

Rotte cataboliche

Le rotte cataboliche includono reazioni di degradazione ossidativa. Vengono eseguiti con lo scopo di ottenere energia e ridurre la potenza, che verrà successivamente utilizzata dalla cellula in altre reazioni.

La maggior parte delle molecole organiche non sono sintetizzate dal corpo. Al contrario, dobbiamo consumarlo attraverso il cibo. Nelle reazioni cataboliche, queste molecole sono degradate nei monomeri che le compongono, che possono essere utilizzate dalle cellule.

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Rotte anaboliche

Le rotte anaboliche comprendono le reazioni chimiche della sintesi, la presa di piccole e semplici molecole e trasformandole in elementi più grandi e complessi.

Perché queste reazioni avvengano, è necessario che ci sia energia disponibile. Da dove viene questa energia? Delle strade cataboliche, principalmente sotto forma di ATP.

In questo modo, i metaboliti prodotti dai percorsi catabolici (che sono chiamati "pool di metaboliti") possono essere usati nelle vie anaboliche al fine di sintetizzare molecole più complesse di cui l'organismo ha bisogno in quel momento.

Tra questo pool di metaboliti, ci sono tre molecole chiave del processo: piruvato, acetil coenzima A e glicerolo. Questi metaboliti sono responsabili del collegamento del metabolismo di diverse biomolecole, come lipidi, carboidrati, tra gli altri.

Rotte anfiboliche

Una via anfibolica funziona come un percorso anabolico o catabolico. Cioè, è un percorso misto.

La via anfibolica più conosciuta è il ciclo di Krebs. Questo percorso ha un ruolo fondamentale nella degradazione di carboidrati, lipidi e aminoacidi. Tuttavia, partecipa anche alla produzione di precursori per le rotte di sintesi.

Ad esempio, i metaboliti del ciclo di Krebs sono i precursori della metà degli aminoacidi che vengono utilizzati per costruire proteine.

Rotte metaboliche principali

In tutte le cellule che fanno parte degli esseri viventi, vengono eseguite una serie di percorsi metabolici. Alcuni di questi sono condivisi dalla maggior parte degli organismi.

Questi percorsi metabolici includono sintesi, degradazione e conversione dei metaboliti cruciali per la vita. Questo processo è noto come metabolismo intermedio.

Le cellule devono permanentemente avere composti organici e inorganici, e anche energia chimica, che è principalmente ottenuta dalla molecola ATP.

L'ATP (adenosina tryposphate) è la forma di accumulo di energia più importante di tutte le cellule. E gli investimenti energetici e energetici delle rotte metaboliche di solito si esprimono in termini di molecole ATP.

Le rotte più importanti che sono presenti nella stragrande maggioranza degli organismi viventi saranno discussi di seguito.

Glicolisi o glicolisi

Figura 1: glicolisi vs guconeogenesi. Reazioni e enzimi coinvolti.

La glicolisi è una via che prevede la degradazione del glucosio a due molecole di acido piruvico, ottenendo due molecole ATP come guadagno netto. È presente praticamente in tutti gli organismi viventi ed è considerato un modo rapido per ottenere energia.

In generale, di solito è diviso in due fasi. Il primo coinvolge il passaggio della molecola di glucosio in due di gliceraldeide, investendo due molecole ATP. Nella seconda fase vengono generati composti ad alta energia e 4 molecole di pirruvato ATP e 2 piruvato sono ottenute come prodotti finali.

Il percorso può continuare in due modi diversi. Se c'è ossigeno, le molecole terminano la loro ossidazione nella catena respiratoria. O, in assenza di ciò, si verifica la fermentazione.

Gluconeogenesi

Angelherraez/CC BY-SA (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/3.0)

La gluconeogenesi è un percorso è la sintesi del glucosio, che inizia con gli aminoacidi (ad eccezione della leucina e della lisina), il lattato, il glicerolo o uno qualsiasi degli intermediari del ciclo di Krebs.

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Il glucosio è un substrato indispensabile per alcuni tessuti, come cervello, eritrociti e muscoli. Il contributo del glucosio può essere ottenuto attraverso le riserve di glicogeno.

Tuttavia, quando sono esauriti, il corpo deve iniziare la sintesi del glucosio per soddisfare le esigenze dei tessuti - fondamentalmente il tessuto nervoso.

Questo percorso si verifica principalmente nel fegato. È vitale poiché, in situazioni di digiuno, il corpo può continuare a ottenere il glucosio.

L'attivazione o meno del percorso è legata al cibo dell'organismo. Gli animali che consumano alti diete nei carboidrati hanno bassi tassi di gluconeogeni, mentre le cattive diete di glucosio richiedono un'attività significativa significativa.

Ciclo glioxilato

Preso e modificato da: il caricatore originale era l'adenosina in inglese Wikipedia. /CC BY-SA (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/2.5)

Questo ciclo è unico per le piante e alcuni tipi di batteri. Questo percorso raggiunge la trasformazione di unità di acetil, due carboni, in unità a quattro carbonio - note come succinato. Quest'ultimo composto può produrre energia e può essere utilizzato anche per la sintesi del glucosio.

Nell'uomo, ad esempio, sarebbe impossibile sussistere solo con acetato. Nel nostro metabolismo, l'acetil coenzima A non può diventare piruvato, che è un precursore della via gluconeogena, poiché la reazione dell'enzima piruvato deidrogenasi è irreversibile.

La logica biochimica del ciclo è simile a quella del ciclo dell'acido citrico, ad eccezione delle due fasi di scarto. Si verifica in organelli molto specifici di piante chiamate glioxisomi ed è particolarmente importante nei semi di alcune piante come i girasoli.

ciclo di Krebs

Ciclo di acido tricarbossilico (ciclo Krebs). Preso e curato da: Narayanese, Wikiuerpedia, Yassinemrabet, Totobaggins (tradotto in spagnolo da Alejandro Porto) [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/3.0)].

È uno dei percorsi considerati centrali nel metabolismo degli esseri organici, poiché unifica il metabolismo delle molecole più importanti, tra cui proteine, grassi e carboidrati.

È un componente della respirazione cellulare e mira a rilasciare l'energia immagazzinata nell'acetil coenzima A - il precursore principale del ciclo di Krebs. È formato da dieci passaggi enzimatici e, come abbiamo detto, il ciclo funziona sia in strade anaboliche, sia in catabolico.

Negli organismi eucariotici, il ciclo si svolge nella matrice dei mitocondri. Nei procarioti - che mancano di veri compartimenti subcellulari - il ciclo viene eseguito nella regione citoplasmatica.

Catena del trasportatore elettronico

Utente: Rozzychan/CC BY-SA (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/2.5)

La catena del trasportatore di elettroni è formata da una serie di vettori ancorati in una membrana. La catena mira a generare energia sotto forma di ATP.

Le catene sono in grado di creare un gradiente elettrochimico grazie al flusso di elettroni, processo cruciale per la sintesi di energia.

Sintesi di acidi grassi

Gli acidi grassi sono molecole che giocano documenti molto importanti nelle cellule, si trovano principalmente come componente strutturale di tutte le membrane biologiche. Per questo motivo, la sintesi di acidi grassi è indispensabile.

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L'intero processo di sintesi si verifica nel citosol della cellula. La molecola centrale del processo si chiama Malonil Coenzyme a. È responsabile di fornire atomi che formeranno lo scheletro di carbonio dell'acido grasso in formazione.

Ossidazione beta di acidi grassi

L'ossidazione della beta è un processo di degradazione degli acidi grassi. Ciò è ottenuto con quattro fasi: ossidazione per FAD, idratazione, ossidazione di NAD+ e Tiólysi. In precedenza, l'acido grasso deve essere attivato integrando il coenzima a.

Il prodotto delle reazioni di cui sopra sono le unità formate da una coppia di carboni sotto forma di acetil coenzima a. Questa molecola può entrare nel ciclo di Krebs.

Le prestazioni energetiche di questo percorso dipendono dalla lunghezza della catena di acidi grassi. Per l'acido palmitico, ad esempio, che ha 16 carboni, la resa netta è 106 molecole ATP.

Questo percorso avviene nei mitocondri degli eucarioti. C'è anche un'altra via alternativa in un compartimento chiamato perossisoma.

Poiché la maggior parte degli acidi grassi si trova nel citosol cellulare, devono essere trasportati nel compartimento dove saranno ossidati. Il trasporto dipende da Cardinita e consente a queste molecole di entrare nei mitocondri.

Metabolismo nucleotidico

La sintesi dei nucleotidi è un evento chiave nel metabolismo cellulare, poiché questi sono i precursori delle molecole che fanno parte del materiale genetico, di DNA e RNA e di importanti molecole di energia, come ATP e GTP.

I precursori della sintesi dei nucleotidi includono diversi aminoacidi, fosfato ribosa 5, anidride carbonica e NH₃. Le rotte di recupero sono responsabili del riciclaggio delle basi libere e dei nucleosidi rilasciati dalla rottura degli acidi nucleici.

La formazione dell'anello di purina avviene dal fosfato ribosio 5, diventa un nucleo purinico e infine si ottiene il nucleotide.

L'anello di pirimidina è sintetizzato come acido orotico. Seguito dall'unione al 5 fosfato ribosio, diventa nucleotidi di pirimidina.

Fermentazione

L'autore della versione originale è l'utente: Norro. /CC BY-SA (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/4.0)

Le fermentazioni sono processi metabolici indipendenti di ossigeno. Sono di tipo catabolico e il prodotto finale del processo è un metabolita che ha ancora un potenziale di ossidazione. Esistono diversi tipi di fermentazioni, ma nel nostro corpo fermentazione lattica.

La fermentazione lattica avviene nel citoplasma cellulare. È costituito da degrado parziale del glucosio al fine di ottenere energia metabolica. Come sostanza di scarto, si verifica l'acido lattico.

Dopo un'intensa sessione di esercizi anaerobici, il muscolo non si trova con concentrazioni di ossigeno adeguate e si verifica una fermentazione lattica.

Alcune cellule del corpo sono obbligate a fermentare, poiché mancano di mitocondri, come nel caso dei globuli rossi.

Nel settore, i processi di fermentazione vengono utilizzati ad alta frequenza, per produrre una serie di prodotti di consumo umano, come pane, bevande alcoliche, yogurt, tra gli altri.

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