Các loại tuyến chuyển hóa và các tuyến chính



Một con đường trao đổi chất Nó là một tập hợp các phản ứng hóa học, được xúc tác bởi các enzyme. Trong quá trình này, một phân tử X được chuyển thành phân tử Y, thông qua các chất chuyển hóa trung gian. Các quá trình trao đổi chất diễn ra trong môi trường tế bào.

Bên ngoài tế bào, những phản ứng này sẽ mất quá nhiều thời gian và một số có thể không xảy ra. Do đó, mỗi bước đòi hỏi sự có mặt của các protein xúc tác được gọi là enzyme. Vai trò của các phân tử này là tăng tốc theo một số bậc độ lớn tốc độ của mỗi phản ứng trong quá trình chuyển hóa.

Về mặt sinh lý, các con đường trao đổi chất được kết nối với nhau. Đó là, chúng không bị cô lập trong tế bào. Nhiều tuyến quan trọng nhất chia sẻ các chất chuyển hóa phổ biến.

Do đó, tập hợp tất cả các phản ứng hóa học xảy ra trong các tế bào được gọi là chuyển hóa. Mỗi tế bào được đặc trưng bằng cách thể hiện một hiệu suất trao đổi chất cụ thể, được xác định bởi nội dung của các enzyme trong phần bên trong của nó, từ đó được xác định về mặt di truyền.

Chỉ số

  • 1 Đặc điểm chung của con đường trao đổi chất
    • 1.1 Phản ứng được xúc tác bởi enzyme
    • 1.2 Sự trao đổi chất được điều hòa bởi hormone
    • 1.3 Khoang
    • 1.4 Phối hợp thông lượng trao đổi chất
  • 2 loại con đường trao đổi chất
    • 2.1 Tuyến đường dị hóa
    • 2.2 Tuyến đồng hóa
    • 2.3 Tuyến lưỡng cư
  • 3 con đường trao đổi chất chính
    • 3.1 Glycolysis hoặc glycolysis
    • 3.2 Phát sinh Glucone
    • 3.3 Chu trình Glyoxylate
    • Chu kỳ 3,4 Krebs
    • 3.5 Chuỗi vận chuyển điện tử
    • 3.6 Tổng hợp axit béo
    • 3.7 Beta oxy hóa axit béo
    • 3.8 Chuyển hóa nucleotide
    • 3.9 Lên men
  • 4 tài liệu tham khảo

Đặc điểm chung của con đường trao đổi chất

Trong môi trường tế bào, một số lượng lớn các phản ứng hóa học xảy ra. Tập hợp của các phản ứng này là sự trao đổi chất, và chức năng chính của quá trình này là duy trì cân bằng nội môi của sinh vật trong điều kiện bình thường, và cả trong điều kiện căng thẳng.

Vì vậy, phải có sự cân bằng dòng chảy của các chất chuyển hóa này. Trong số các đặc điểm chính của con đường trao đổi chất, chúng tôi có những điều sau đây:

Các phản ứng được xúc tác bởi các enzyme

Các nhân vật chính của con đường trao đổi chất là enzyme. Họ chịu trách nhiệm tích hợp và phân tích thông tin về tình trạng trao đổi chất và có thể điều chỉnh hoạt động của họ theo yêu cầu của tế bào thời điểm này.

Sự trao đổi chất được điều hòa bởi hormone

Sự trao đổi chất được thúc đẩy bởi một loạt các hormone, có khả năng phối hợp các phản ứng trao đổi chất, xem xét nhu cầu và hiệu suất của sinh vật.

Khoang

Có một sự ngăn cách của các con đường trao đổi chất. Đó là, mỗi con đường diễn ra trong một khoang dưới cơ thể cụ thể, gọi nó là tế bào chất, ty thể, trong số những người khác. Các tuyến khác có thể xảy ra trong một số khoang cùng một lúc.

Việc sắp xếp các tuyến đường giúp điều chỉnh các tuyến đồng hóa và dị hóa (xem bên dưới).

Điều phối dòng trao đổi chất

Sự phối hợp của quá trình trao đổi chất đạt được bằng sự ổn định của hoạt động của các enzyme liên quan. Cần phải nhấn mạnh rằng các tuyến đồng hóa và các đối tác dị hóa của chúng không hoàn toàn độc lập. Ngược lại, chúng được phối hợp.

Có những điểm enzyme quan trọng trong con đường trao đổi chất. Với tốc độ chuyển đổi của các enzyme này, toàn bộ dòng chảy của tuyến đường được điều tiết.

Các loại con đường trao đổi chất

Trong hóa sinh, ba loại con đường trao đổi chất chính được phân biệt. Sự phân chia này được thực hiện theo các tiêu chí năng lượng sinh học: các tuyến dị hóa, đồng hóa và lưỡng cư.

Tuyến đường dị hóa

Các tuyến dị hóa bao gồm các phản ứng thoái hóa oxy hóa. Chúng được thực hiện để có được năng lượng và giảm năng lượng, sẽ được sử dụng sau đó bởi tế bào trong các phản ứng khác.

Hầu hết các phân tử hữu cơ không được tổng hợp bởi sinh vật. Ngược lại, chúng ta phải tiêu thụ nó thông qua thực phẩm. Trong các phản ứng dị hóa, các phân tử này bị phân giải thành các monome tạo nên chúng, có thể được sử dụng bởi các tế bào.

Tuyến đồng hóa

Con đường đồng hóa bao gồm các phản ứng hóa học tổng hợp, lấy các phân tử nhỏ và đơn giản, và biến chúng thành các nguyên tố lớn hơn và phức tạp hơn.

Để các phản ứng này diễn ra, phải có năng lượng sẵn có. Năng lượng này đến từ đâu? Trong các con đường dị hóa, chủ yếu ở dạng ATP.

Theo cách này, các chất chuyển hóa được tạo ra bởi các con đường dị hóa (được gọi chung là "nhóm chất chuyển hóa") có thể được sử dụng trong các con đường đồng hóa để tổng hợp các phân tử phức tạp hơn mà cơ thể cần vào lúc này.

Trong số các chất chuyển hóa này, có ba phân tử chính của quá trình: pyruvate, acetyl coenzyme A và glycerol. Các chất chuyển hóa này chịu trách nhiệm kết nối chuyển hóa của các phân tử sinh học khác nhau, chẳng hạn như lipid, carbohydrate, trong số những người khác.

Tuyến đường lưỡng cư

Một lộ trình amphibole hoạt động như một con đường đồng hóa hoặc dị hóa. Ý tôi là, đó là một tuyến đường hỗn hợp.

Con đường amphibole được biết đến nhiều nhất là chu trình Krebs. Tuyến đường này đóng một vai trò cơ bản trong sự thoái hóa của carbohydrate, lipid và axit amin. Tuy nhiên, nó cũng tham gia vào việc sản xuất tiền chất cho các tuyến đường tổng hợp.

Ví dụ, chất chuyển hóa chu trình Krebs là tiền chất của một nửa số axit amin được sử dụng để xây dựng protein.

Con đường trao đổi chất chính

Trong tất cả các tế bào là một phần của sinh vật sống, một loạt các con đường trao đổi chất được thực hiện. Một số trong số này được chia sẻ bởi hầu hết các sinh vật.

Những con đường trao đổi chất bao gồm sự tổng hợp, suy thoái và chuyển đổi các chất chuyển hóa quan trọng cho sự sống. Toàn bộ quá trình này được gọi là chuyển hóa trung gian.

Các tế bào cần phải có các hợp chất hữu cơ và vô cơ vĩnh viễn, và cả năng lượng hóa học, thu được chủ yếu từ phân tử ATP.

ATP (adenosine triphosphate) là hình thức lưu trữ năng lượng quan trọng nhất của tất cả các tế bào. Và lợi ích và đầu tư năng lượng của các quá trình trao đổi chất thường được thể hiện dưới dạng các phân tử ATP.

Tiếp theo, các tuyến đường quan trọng nhất có mặt trong phần lớn các sinh vật sống sẽ được thảo luận.

Glycolysis hoặc glycolysis

Glycolysis là một con đường liên quan đến sự phân hủy glucose thành hai phân tử axit pyruvic, thu được khi một mạng lưới thu được hai phân tử ATP. Nó hiện diện hầu như trong tất cả các sinh vật sống và được coi là một cách nhanh chóng để có được năng lượng.

Nói chung, nó thường được chia thành hai giai đoạn. Đầu tiên liên quan đến sự đi qua của phân tử glucose trong hai glyceraldehyd, đảo ngược hai phân tử ATP. Trong giai đoạn thứ hai, các hợp chất năng lượng cao được tạo ra và 4 phân tử ATP và 2 của pyruvate được lấy làm sản phẩm cuối cùng.

Các tuyến đường có thể tiếp tục theo hai cách khác nhau. Nếu có oxy, các phân tử sẽ kết thúc quá trình oxy hóa của chúng trong chuỗi hô hấp. Hoặc, trong trường hợp không có điều này, quá trình lên men xảy ra.

Gluconeogenesis

Gluconeogenesis là một lộ trình tổng hợp glucose, bắt đầu từ các axit amin (ngoại trừ leucine và lysine), lactate, glycerol hoặc bất kỳ chất trung gian nào của chu trình Krebs.

Glucose là chất nền không thể thiếu đối với một số mô, chẳng hạn như não, hồng cầu và cơ bắp. Sự đóng góp glucose có thể thu được thông qua dự trữ glycogen.

Tuy nhiên, khi những thứ này bị cạn kiệt, cơ thể phải bắt đầu tổng hợp glucose để đáp ứng nhu cầu của các mô - chủ yếu là mô thần kinh.

Con đường này xảy ra chủ yếu ở gan. Điều này rất quan trọng bởi vì, trong những tình huống nhịn ăn, cơ thể có thể tiếp tục nhận được glucose.

Việc kích hoạt hay không của con đường có liên quan đến việc cho ăn của sinh vật. Động vật tiêu thụ chế độ ăn nhiều carbohydrate có tỷ lệ glucone sinh thấp, trong khi chế độ ăn ít glucose đòi hỏi hoạt động gluconeogen đáng kể.

Chu trình Glyoxylate

Chu trình này là duy nhất cho thực vật và một số loại vi khuẩn. Tuyến đường này đạt được sự chuyển đổi các đơn vị acetyl, của hai nguyên tử cacbon, thành các đơn vị bốn nguyên tử cacbon - được gọi là succatine. Hợp chất thứ hai có thể tạo ra năng lượng và cũng có thể được sử dụng để tổng hợp glucose.

Ở người, chẳng hạn, sẽ không thể chỉ tồn tại trên acetate. Trong quá trình trao đổi chất của chúng tôi, acetyl coenzyme A không thể chuyển đổi thành pyruvate, là tiền chất của con đường glucone, bởi vì phản ứng của enzyme pyruvate dehydrogenase là không thể đảo ngược.

Logic sinh hóa của chu trình tương tự như chu trình axit citric, ngoại trừ hai giai đoạn khử carboxyl. Xảy ra ở các bào quan rất đặc biệt của thực vật gọi là glyoxysome và đặc biệt quan trọng trong hạt của một số cây như hoa hướng dương.

Chu kỳ Krebs

Đây là một trong những con đường được coi là trung tâm trong quá trình trao đổi chất của sinh vật hữu cơ, vì nó thống nhất sự trao đổi chất của các phân tử quan trọng nhất, bao gồm protein, chất béo và carbohydrate.

Nó là một thành phần của hô hấp tế bào và nhằm mục đích giải phóng năng lượng được lưu trữ trong phân tử acetyl coenzyme A - tiền chất chính của chu trình Krebs. Nó bao gồm mười bước enzyme và, như chúng tôi đã đề cập, chu trình hoạt động theo cả hai quá trình đồng hóa và dị hóa.

Ở sinh vật nhân thực, chu kỳ diễn ra trong ma trận của ty thể. Ở sinh vật nhân sơ - không có khoang dưới thực sự - chu trình được thực hiện ở vùng tế bào chất.

Chuỗi vận chuyển điện tử

Chuỗi vận chuyển điện tử được hình thành bởi một loạt các băng tải neo trong màng. Chuỗi nhằm mục đích tạo ra năng lượng dưới dạng ATP.

Các chuỗi có thể tạo ra một gradient điện hóa nhờ vào dòng điện tử, quá trình quan trọng để tổng hợp năng lượng.

Tổng hợp axit béo

Axit béo là các phân tử đóng vai trò rất quan trọng trong các tế bào, chúng chủ yếu được tìm thấy như một thành phần cấu trúc của tất cả các màng sinh học. Vì lý do này, việc tổng hợp các axit béo là rất cần thiết.

Toàn bộ quá trình tổng hợp xảy ra trong cytosol của tế bào. Phân tử trung tâm của quá trình này được gọi là malonyl coenzyme A. Nó chịu trách nhiệm cung cấp các nguyên tử hình thành bộ xương carbon của axit béo khi hình thành.

Quá trình oxy hóa beta của axit béo

Quá trình oxy hóa beta là một quá trình phân hủy axit béo. Điều này đạt được thông qua bốn bước: oxy hóa bằng FAD, hydrat hóa, oxy hóa bằng NAD + và thiolysis. Trước đây, axit béo cần được kích hoạt bởi sự tích hợp của coenzyme A.

Sản phẩm của các phản ứng được đề cập là các đơn vị được hình thành bởi một vài nguyên tử cacbon dưới dạng acetyl coenzyme A. Phân tử này có thể đi vào chu trình Krebs.

Hiệu quả năng lượng của tuyến đường này phụ thuộc vào độ dài của chuỗi axit béo. Ví dụ, đối với axit palmitic có 16 carbons, sản lượng ròng là 106 phân tử ATP.

Tuyến đường này diễn ra trong ty thể của sinh vật nhân chuẩn. Ngoài ra còn có một tuyến đường khác trong một khoang gọi là peroxisome.

Vì hầu hết các axit béo nằm trong tế bào cytosol, chúng phải được vận chuyển đến khoang nơi chúng sẽ bị oxy hóa. Sự vận chuyển phụ thuộc vào cartinitan và cho phép các phân tử này xâm nhập vào ty thể.

Chuyển hóa nucleotide

Sự tổng hợp nucleotide là một sự kiện quan trọng trong chuyển hóa tế bào, vì đây là tiền chất của các phân tử tạo thành một phần của vật liệu di truyền, DNA và RNA và của các phân tử năng lượng quan trọng, như ATP và GTP.

Tiền chất của quá trình tổng hợp nucleotide bao gồm các axit amin khác nhau, ribose 5 phosphate, carbon dioxide và NH3. Các tuyến phục hồi chịu trách nhiệm tái chế các bazơ và nucleoside tự do được giải phóng từ sự phân hủy axit nucleic.

Sự hình thành của vòng purine diễn ra từ ribose 5 phosphate, tình cờ là một hạt nhân purine và cuối cùng thu được nucleotide.

Vòng pyrimidine được tổng hợp dưới dạng axit orotic. Sau khi liên kết với ribose 5 phosphate, nó được chuyển thành nucleotide pyrimidine.

Lên men

Lên men là quá trình trao đổi chất độc lập với oxy. Chúng thuộc loại dị hóa và sản phẩm cuối cùng của quá trình là chất chuyển hóa vẫn có khả năng oxy hóa. Có nhiều loại lên men khác nhau, nhưng trong cơ thể chúng ta lên men lactic.

Lên men lactic diễn ra trong tế bào chất của tế bào. Nó bao gồm sự phân hủy một phần glucose để thu được năng lượng trao đổi chất. Axit lactic được sản xuất như một chất thải.

Sau một buổi tập luyện yếm khí dữ dội, cơ bắp không được tìm thấy với nồng độ oxy và lên men lactic đầy đủ.

Một số tế bào của cơ thể buộc phải lên men, vì chúng thiếu ty thể, như trường hợp của các tế bào hồng cầu.

Trong công nghiệp, các quá trình lên men được sử dụng với tần suất cao, để sản xuất một loạt các sản phẩm cho con người, như bánh mì, đồ uống có cồn, sữa chua, trong số những thứ khác.

Tài liệu tham khảo

  1. Baechle, T. R., & Earle, R. W. (biên soạn). (2007). Nguyên tắc tập luyện sức mạnh và điều hòa thể chất. Ed. Panamericana Y tế.
  2. Berg, J. M., Stasher, L., & Tymoczko, J. L. (2007). Hóa sinh. Tôi đã đảo ngược.
  3. Campbell, M. K., & Farrell, S. O. (2011). Hóa sinh Phiên bản thứ sáu. Thomson. Brooks / Cole.
  4. Devlin, T. M. (2011). Sách giáo khoa hóa sinh. John Wiley & Sons.
  5. Koolman, J., & Röhm, K. H. (2005). Hóa sinh: văn bản và tập bản đồ. Ed. Panamericana Y tế.
  6. Mougios, V. (2006). Bài tập hóa sinh. Động học của con người.
  7. Müller-Esterl, W. (2008). Hóa sinh Nguyên tắc cơ bản cho y học và khoa học đời sống. Tôi đã đảo ngược.
  8. Poortmans, J.R. (2004). Nguyên tắc hóa sinh tập thể dục. 3lần thứ, phiên bản sửa đổi. Karger.
  9. Voet, D., & Voet, J. G. (2006). Hóa sinh. Ed. Panamericana Y tế.