Функције катаболизма, катаболички процеси, разлике с анаболизмом



Тхе катаболизам обухвата све реакције деградације супстанци у телу. Поред "распада" компоненти биомолекула у њиховим мањим јединицама, катаболичке реакције производе енергију, углавном у облику АТП..

Катаболички путеви су одговорни за деградацију молекула који долазе из хране: угљених хидрата, протеина и липида. Током процеса, хемијска енергија садржана у везама се ослобађа да би се користила у ћелијским активностима које то захтевају.

Неки примери добро познатих катаболичких путева су: Кребсов циклус, бета оксидација масних киселина, гликолиза и оксидативна фосфорилација.

Једноставни молекули произведени катаболизмом се користе од стране ћелије за изградњу неопходних елемената, такође користећи енергију коју обезбеђује исти процес. Овај пут синтезе је антагонист катаболизма и зове се анаболизам.

Метаболизам организма укључује реакције синтезе и деградације које се одвијају истовремено и контролишу унутар ћелије.

Индек

  • 1 Функције
  • 2 Катаболички процеси
    • 2.1 Циклус уреје
    • 2.2 Кребсов циклус или циклус лимунске киселине
    • 2.3 Гликолиза
    • 2.4 Оксидативна фосфорилација
    • 2.5 β-оксидација масних киселина         
  • 3 Регулација катаболизма
    • 3.1 Кортизол
    • 3.2 Инсулин
  • 4 Разлике са анаболизмом
    • 4.1 Синтеза и деградација молекула
    • 4.2 Коришћење енергије
  • 5 Референце

Функције

Катаболизам има главни циљ оксидације хранљивих материја које тело користи као "гориво", које се називају угљени хидрати, протеини и масти. Деградација ових биомолекула ствара енергију и отпадне производе, углавном угљен диоксид и воду.

Серија ензима учествује у катаболизму, који су протеини одговорни за убрзавање брзине хемијских реакција које се јављају у ћелији.

Горива су намирнице које свакодневно конзумирамо. Наша исхрана се састоји од протеина, угљених хидрата и масти који се деградирају катаболичким путевима. Тело користи масти и угљене хидрате преференцијално, иако у ситуацијама оскудице може доћи до деградације протеина.

Енергија екстрахована катаболизмом садржана је у хемијским везама поменутих биомолекула.

Када конзумирамо било коју храну, жвакамо је како бисмо је лакше пробавили. Овај процес је аналоган катаболизму, где је тело одговорно за "дигестирање" честица на микроскопском нивоу, тако да се оне могу искористити путем синтетичких или анаболичких путева..

Катаболички процеси

Путеви или катаболички путеви укључују све процесе деградације супстанци. Можемо разликовати три фазе у процесу:

- Различити биомолекули који се налазе у ћелији (угљени хидрати, масти и протеини) се деградирају у основним јединицама које их сачињавају (шећери, масне киселине и аминокиселине, респективно)..

- Продукти фазе И прелазе на једноставније састојке, који конвергирају на заједничком интермедијату званом ацетил-ЦоА.

- Коначно, ово једињење улази у Кребсов циклус, гдје наставља своју оксидацију да би се добиле молекуле угљичног диоксида и воде - коначни молекули добивени у било којој катаболичкој реакцији.

Међу најистакнутијим су циклус урее, Кребсов циклус, гликолиза, оксидативна фосфорилација и бета оксидација масних киселина. Затим ћемо описати сваку од наведених рута:

Циклус уреје

Циклус урее је катаболички пут који се јавља у митохондријима иу цитозолу ћелија јетре. Он је одговоран за прераду деривата протеина и његов коначни производ је уреа.

Циклус почиње уносом прве амино групе из матрице митохондрија, али такође може ући у јетру кроз црева..

Прва реакција укључује пролазак АТП, бикарбонатних јона (ХЦО)3-и амонијак (НХ4+) у карбомоил фосфату, АДП и Пи. Други корак је везивање карбомоил фосфата и орнитина да би се добио молекул цитрулина и Пи. Ове реакције се јављају у митохондријској матрици.

Циклус се наставља у цитосолу, где се цитрулин и аспартат кондензују заједно са АТП да би се генерисао аргининосукцинат, АМП и ППи. Аргининосукцинат прелази у аргинин и фумарат. Аминокиселина аргинин се комбинује са водом да би се добио орнитин и, коначно, уреа.

Овај циклус је повезан са Кребсовим циклусом, јер метаболит фумарат учествује у оба метаболичка пута. Међутим, сваки циклус дјелује независно.

Клинички паталогија везана за овај пут спречава пацијента да узима дијету богату протеинима.

Кребсов циклус или циклус лимунске киселине

Кребсов циклус је пут који учествује у ћелијској респирацији свих организама. Просторно се јавља у митохондријима еукариотских организама.

Прекурсор циклуса је молекул који се зове ацетил коензим А, који се кондензује са молекулом оксалоацетата. Ова унија ствара једињење од шест угљеника. У свакој револуцији, циклус даје два молекула угљендиоксида и један молекул оксалоацетата.

Циклус почиње реакцијом изомеризације катализираном аконитазом, гдје цитрат прелази у цис-аконит и воду. Слично томе, аконитаза катализира пролаз цис-аконита у изоцитрат.

Изоцитрат се оксидује до оксалосукцината изоцитрат дехидрогеназом. Овај молекул је декарбоксилисан у алфа-кетоглутарату истим ензимом, изоцитрат дехидрогеназом. Алфа-кетоглутарат прелази у сукцинил-ЦоА дејством алфа-кетоглутарат дехидрогеназе.

Сукцинил-ЦоА прелази у сукцинат, који се оксидује у фумарат са сукцинат дехидрогеназом. Након тога фумарат прелази у л-малат и коначно л-малат прелази у оксалацетат.

Циклус се може сумирати у следећој једначини: Ацетил-ЦоА + 3 НАД+ + ФАД + ГДП + Пи + 2 Х2О → ЦоА-СХ + 3 (НАДХ + Х +) + ФАДХ2 + ГТП + 2 ЦО2.

Гликолиза

Гликолиза, такође позната као гликолиза, је кључни пут који је присутан практично у свим живим организмима, од микроскопских бактерија до великих сисара. Пут се састоји од 10 ензимских реакција које разграђују глукозу у пирувичну киселину.

Процес почиње фосфорилацијом молекула глукозе помоћу ензима хексокиназе. Идеја овог корака је да "активира" глукозу и ухвати га у ћелију, јер глукоза-6-фосфат нема транспортер кроз који може да побегне.

Глукоза-6-фосфат изомераза узима глукоза-6-фосфат и прерасподељује га у његов фруктоза-6-фосфатни изомер. Трећи корак је катализован фосфофруктокиназом и производ је фруктоза-1,6-бисфосфат.

Затим, алдолаза одваја горње једињење у дихидроксиацетон фосфату и глицералдехид-3-фосфату. Постоји равнотежа између ова два једињења која катализују трисна фосфатна изомераза.

Ензим глицералдехид-3-фосфат дехидрогеназа производи 1,3-бифосфоглицерат који се у следећем кораку конвертује у 3-фосфоглицерат фосфоглицерат киназом. Фосфоглицерат мутаза мења положај угљеника и даје 2-фосфоглицерат.

Еноласе узима овај последњи метаболит и претвара га у фосфоенолпируват. Последњи корак пута је катализован пируват киназом и коначни производ је пируват.

Оксидативна фосфорилација

Оксидативна фосфорилација је процес формирања АТП захваљујући трансферу електрона из НАДХ или ФАДХ2 до кисеоника и последњи је корак процеса станичне респирације. Појављује се у митохондријима и главни је извор молекула АТП у организмима са аеробном респирацијом.

Његова важност је непорецива, јер се 26 од 30 молекула АТП-а генерише као производ потпуне оксидације глукозе у воду и угљен-диоксид настаје оксидативном фосфорилацијом.

Концептуално, оксидативна фосфорилација повезује оксидацију и синтезу АТП-а са протоком протона кроз мембрански систем.

Дакле, НАДХ или ФАДХ2 генерисане на различите начине, позива се гликолиза или оксидација масних киселина да би се смањио кисеоник и слободна енергија која се генерише у процесу се користи за синтезу АТП.

β-оксидација масних киселина         

Окид-оксидација је скуп реакција које омогућавају оксидацију масних киселина да производе велике количине енергије.

Процес укључује периодично ослобађање региона масних киселина од два атома угљеника по реакцији све док потпуно не разгради масну киселину. Крајњи производ су ацетил-ЦоА молекули који могу ући у Кребсов циклус да би се потпуно оксидирали.

Пре оксидације, масна киселина се мора активирати, где се веже за коензим А. Транспортер карнитина је одговоран за транслокацију молекула у матрикс митохондрија..

Након ових претходних корака, сама β-оксидација почиње процесима оксидације, хидратације, оксидације помоћу НАД+ и тиолизу.

Регулација катаболизма

Мора постојати низ процеса који регулишу различите ензимске реакције, јер оне не могу да раде сво време у максималној брзини. Према томе, путеви метаболизма су регулисани низом фактора који укључују хормоне, неуронске контроле, доступност супстрата и ензимску модификацију..

На свакој рути мора постојати барем једна неповратна реакција (тј. Једна у једном смјеру) и која усмјерава брзину цијелог пута. Ово дозвољава да реакције раде брзином потребном за ћелију и спречавају синтезу и деградацију путева да раде истовремено.

Хормони су посебно важне супстанце које дјелују као кемијски гласници. Они се синтетизују у различитим ендокриним жлездама и ослобађају у крвоток да би деловали. Неки примери су:

Кортизол

Кортизол делује тако што смањује процесе синтезе и повећава катаболичке путеве у мишићу. Овај ефекат се јавља ослобађањем аминокиселина у крвоток.

Инсулин

Насупрот томе, постоје хормони који имају супротан ефекат и смањују катаболизам. Инсулин је одговоран за повећање синтезе протеина и истовремено смањује њихов катаболизам. У овом случају протеолиза се повећава, што олакшава излазак амино киселина у мишић.

Разлике са анаболизмом

Анаболизам и катаболизам су антагонистички процеси који укључују укупност метаболичких реакција које се јављају у организму.

Оба процеса захтевају вишеструке хемијске реакције које катализирају ензими и под строгом су хормоналном контролом способном да покрене или успорава одређене реакције. Међутим, они се разликују у следећим основним аспектима:

Синтеза и деградација молекула

Анаболизам обухвата реакције синтезе док је катаболизам одговоран за деградацију молекула. Иако су ови процеси инверзни, повезани су у деликатној равнотежи метаболизма.

Речено је да је анаболизам дивергентан процес, јер узима једноставна једињења и претвара их у већа једињења. Насупрот катаболизму, који је класификован као конвергентни процес, добијањем малих молекула као што су угљен диоксид, амонијак и вода, из великих молекула.

Различити катаболички путеви узимају макромолекуле који формирају храну и смањују је на мање састојке. Анаболички путеви, с друге стране, су у стању да узму ове јединице и поново изграде разрађене молекуле.

Другим речима, тело мора да "промени конфигурацију" елемената који чине храну која ће се користити у процесима који захтевају.

Процес је аналоган популарној игри легоса, гдје главни састојци могу формирати различите структуре са широким распоном просторних аранжмана..

Употреба енергије

Катаболизам је одговоран за вађење енергије садржане у хемијским везама хране, па је његов главни циљ стварање енергије. Ова деградација настаје, у већини случајева, оксидативним реакцијама.

Међутим, није чудно да катаболички путеви захтевају додавање енергије у њиховим почетним корацима, као што смо видели у гликолитичком путу, који захтева инверзију молекула АТП-а..

С друге стране, анаболизам је одговоран за додавање слободне енергије произведене у катаболизму да би се постигло слагање интересантних једињења. И анаболизам и катаболизам се стално и истовремено одвијају у ћелији.

Генерално, АТП је молекул који се користи за пренос енергије. То се може дифундовати у области где је потребно и када се хидролизује, хемијска енергија садржана у молекулу се ослобађа. На исти начин, енергија се може транспортовати као атоми водика или електрони.

Ови молекули се називају коензими и укључују НАДП, НАДПХ и ФМНХ2. Они делују реакцијама редукције. Осим тога, они могу пренијети капацитет редукције у АТП.

Референце

  1. Цхан, И.К., Нг, К.П., & Сим, Д.С.М. (Едс.). (2015). Фармаколошка основа акутне неге. Спрингер Интернатионал Публисхинг.
  2. Цуртис, Х., & Барнес, Н.С. (1994). Позив на биологију. Мацмиллан.
  3. Лодисх, Х., Берк, А., Дарнелл, Ј.Е., Каисер, Ц.А., Криегер, М., Сцотт, М.П., ​​... & Матсудаира, П. (2008). Молекуларна ћелијска биологија. Мацмиллан.
  4. Ронзио, Р.А. (2003). Енциклопедија исхране и доброг здравља. Инфобасе Публисхинг.
  5. Воет, Д., Воет, Ј., & Пратт, Ц.В. (2007). Основе биохемије: Живот на молекуларном нивоу. Ед Панамерицана Медицал.