Tipi di catabolismo
Il catabolismo è l’insieme dei processi metabolici che abbattono grandi molecole.
Obiettivi di Apprendimento
Riassumere i vari tipi di catabolismo incluso nel metabolismo (catabolismo dei carboidrati, proteine e grassi)
Takeaway Chiave
Punti Chiave
- Lo scopo di catabolica reazioni è quello di fornire l’energia e componenti necessari per le reazioni anaboliche.,
- I microbi semplicemente secernono enzimi digestivi nel loro ambiente, mentre gli animali secernono solo questi enzimi da cellule specializzate nelle loro viscere.
- I grassi vengono catabolizzati per idrolisi in acidi grassi liberi e glicerolo.
- Gli amminoacidi sono utilizzati per sintetizzare proteine e altre biomolecole o ossidati in urea e anidride carbonica come fonte di energia.
- I carboidrati sono di solito presi nelle cellule una volta che sono stati digeriti in monosaccaridi e poi trasformati all’interno della cellula tramite glicolisi.,
Termini chiave
- polimero: una molecola lunga o più grande che consiste di una catena o di una rete di molte unità ripetitive, formata chimicamente legando insieme molte piccole molecole identiche o simili chiamate monomeri. Un polimero è formato dalla polimerizzazione, l’unione di molte molecole di monomero.
- acetil CoA: l’acetil coenzima A o acetil-CoA è una molecola importante nel metabolismo, utilizzata in molte reazioni biochimiche. La sua funzione principale è quella di trasmettere gli atomi di carbonio all’interno del gruppo acetile al ciclo dell’acido citrico (ciclo di Krebs) da ossidare per la produzione di energia.,
- catabolismo: metabolismo distruttivo, di solito include il rilascio di energia e la rottura dei materiali.
Panoramica del catabolismo
Il catabolismo è l’insieme dei processi metabolici che abbattono grandi molecole. Questi includono la scomposizione e l’ossidazione delle molecole alimentari. Lo scopo delle reazioni cataboliche è quello di fornire l’energia e i componenti necessari per le reazioni anaboliche. L’esatta natura di queste reazioni cataboliche differiscono da organismo a organismo; gli organismi possono essere classificati in base alle loro fonti di energia e carbonio, i loro gruppi nutrizionali primari., Le molecole organiche sono utilizzate come fonte di energia dagli organotrofi, mentre i litotrofi utilizzano substrati inorganici e i fototrofi catturano la luce solare come energia chimica.
Tutte queste diverse forme di metabolismo dipendono da reazioni redox che comportano il trasferimento di elettroni da molecole donatrici ridotte come molecole organiche, acqua, ammoniaca, idrogeno solforato o ioni ferrosi a molecole accettore come ossigeno, nitrato o solfato. Negli animali queste reazioni coinvolgono molecole organiche complesse che vengono scomposte in molecole più semplici, come l’anidride carbonica e l’acqua., Negli organismi fotosintetici come piante e cianobatteri, queste reazioni di trasferimento di elettroni non rilasciano energia, ma sono utilizzate come un modo per immagazzinare l’energia assorbita dalla luce solare.
L’insieme più comune di reazioni cataboliche negli animali può essere separato in tre fasi principali. Nel primo, grandi molecole organiche come proteine, polisaccaridi o lipidi vengono digeriti nei loro componenti più piccoli al di fuori delle cellule. Successivamente, queste molecole più piccole vengono assorbite dalle cellule e convertite in molecole ancora più piccole, di solito l’acetil coenzima A (acetil-CoA), che rilascia una certa energia., Infine, il gruppo acetilico sul CoA viene ossidato in acqua e anidride carbonica nel ciclo dell’acido citrico e nella catena di trasporto degli elettroni, rilasciando l’energia immagazzinata riducendo il coenzima nicotinamide adenina dinucleotide (NAD+) in NADH.
Macromolecole come amido, cellulosa o proteine non possono essere rapidamente assorbite dalle cellule e devono essere suddivise nelle loro unità più piccole prima di poter essere utilizzate nel metabolismo cellulare. Diverse classi comuni di enzimi digeriscono questi polimeri., Questi enzimi digestivi includono proteasi che digeriscono le proteine in amminoacidi, così come le idrolasi glicosidiche che digeriscono i polisaccaridi in monosaccaridi. I microbi secernono enzimi digestivi nei loro dintorni, mentre gli animali secernono solo questi enzimi da cellule specializzate nelle loro viscere. Gli amminoacidi o gli zuccheri rilasciati da questi enzimi extracellulari vengono quindi pompati nelle cellule da specifiche proteine di trasporto attivo. Uno schema semplificato del catabolismo di carboidrati, proteine e grassi è mostrato in.,
e Catabolismo: Una semplificata struttura del catabolismo di proteine, carboidrati e grassi
il Catabolismo dei Carboidrati
e catabolismo dei Carboidrati è la ripartizione dei carboidrati in unità più piccole. I carboidrati sono di solito presi nelle cellule una volta che sono stati digeriti in monosaccaridi. Una volta all’interno, la principale via di rottura è la glicolisi, dove zuccheri come glucosio e fruttosio vengono convertiti in piruvato e viene generato un po ‘ di ATP., Il piruvato è un intermedio in diverse vie metaboliche, ma la maggior parte viene convertita in acetil-CoA e immessa nel ciclo dell’acido citrico. Anche se un po ‘ più ATP è generato nel ciclo dell’acido citrico, il prodotto più importante è NADH, che è fatto da NAD+ come l’acetil-CoA è ossidato. Questa ossidazione rilascia anidride carbonica come prodotto di scarto. In condizioni anaerobiche, la glicolisi produce lattato, attraverso l’enzima lattato deidrogenasi che ri-ossida NADH a NAD+ per il riutilizzo nella glicolisi.,
La via del pentoso fosfato
Una via alternativa per la disgregazione del glucosio è la via del pentoso fosfato, che riduce il coenzima NADPH e produce zuccheri pentosi come il ribosio, il componente zuccherino degli acidi nucleici. I grassi vengono catabolizzati per idrolisi in acidi grassi liberi e glicerolo. Il glicerolo avvia la glicolisi e gli acidi grassi vengono suddivisi per beta ossidazione per rilasciare acetil-CoA, che viene quindi immesso nel ciclo dell’acido citrico. Gli acidi grassi rilasciano più energia all’ossidazione rispetto ai carboidrati perché i carboidrati contengono più ossigeno nelle loro strutture.,
Gli amminoacidi sono utilizzati per sintetizzare proteine e altre biomolecole o ossidati in urea e anidride carbonica come fonte di energia. La via di ossidazione inizia con la rimozione del gruppo amminico da parte di una transaminasi. Il gruppo amminico viene alimentato nel ciclo dell’urea, lasciando uno scheletro di carbonio deaminato sotto forma di cheto acido. Molti di questi chetoacidi sono intermedi nel ciclo dell’acido citrico, ad esempio la deaminazione del glutammato forma α-chetoglutarato. Gli aminoacidi glucogenici possono anche essere convertiti in glucosio, attraverso la gluconeogenesi.