rodzaje katabolizmu
katabolizm jest zbiorem procesów metabolicznych, które rozkładają duże cząsteczki.
cele nauki
podsumowanie różnych rodzajów katabolizmu wchodzącego w skład metabolizmu (katabolizm węglowodanów, białek i tłuszczów)
kluczowe wnioski
kluczowe punkty
- celem reakcji katabolicznych jest dostarczenie energii i składników potrzebnych w reakcjach anabolicznych.,
- drobnoustroje po prostu wydzielają enzymy trawienne do swojego otoczenia, podczas gdy zwierzęta wydzielają te enzymy tylko z wyspecjalizowanych komórek w ich wnętrznościach.
- tłuszcze są katabolizowane przez hydrolizę do wolnych kwasów tłuszczowych i glicerolu.
- aminokwasy są używane do syntezy białek i innych biomolekuł lub utleniane do mocznika i dwutlenku węgla jako źródła energii.
- węglowodany są zwykle pobierane do komórek, gdy są trawione do monosacharydów, a następnie przetwarzane wewnątrz komórki poprzez glikolizę.,
kluczowe terminy
- polimer: długa lub większa cząsteczka składająca się z łańcucha lub sieci wielu powtarzających się jednostek, utworzona przez chemiczne łączenie ze sobą wielu identycznych lub podobnych małych cząsteczek zwanych monomerami. Polimer powstaje w wyniku polimeryzacji, połączenia wielu cząsteczek monomeru.
- acetylo CoA: Acetylo koenzym A lub acetylo-CoA jest ważną cząsteczką w metabolizmie, stosowaną w wielu reakcjach biochemicznych. Jego główną funkcją jest przenoszenie atomów węgla w grupie acetylowej do cyklu kwasu cytrynowego (cyklu Krebsa), który ma zostać utleniony w celu produkcji energii.,
- katabolizm: destrukcyjny metabolizm, zwykle obejmuje uwalnianie energii i rozpad materiałów.
przegląd katabolizmu
katabolizm jest zbiorem procesów metabolicznych, które rozkładają duże cząsteczki. Obejmują one rozkładanie i utlenianie cząsteczek żywności. Celem reakcji katabolicznych jest dostarczenie energii i składników potrzebnych do reakcji anabolicznych. Dokładny charakter tych reakcji katabolicznych różni się w zależności od organizmu; organizmy można klasyfikować na podstawie ich źródeł energii i węgla, ich podstawowych grup żywieniowych., Cząsteczki organiczne są wykorzystywane jako źródło energii przez organotrofy, podczas gdy litotrofy używają substratów nieorganicznych, a fototrofy wychwytują światło słoneczne jako energię chemiczną.
wszystkie te różne formy metabolizmu zależą od reakcji redoks, które polegają na przenoszeniu elektronów ze zredukowanych cząsteczek dawców, takich jak cząsteczki organiczne, woda, amoniak, siarkowodór lub jony żelaza do cząsteczek akceptujących, takich jak tlen, azotan lub siarczan. U zwierząt reakcje te obejmują złożone cząsteczki organiczne rozkładane na prostsze cząsteczki, takie jak dwutlenek węgla i woda., W organizmach fotosyntetycznych, takich jak rośliny i cyjanobakterie, te reakcje przeniesienia elektronów nie uwalniają energii, ale są wykorzystywane jako sposób magazynowania energii pochłoniętej przez światło słoneczne.
najczęstszy zestaw reakcji katabolicznych u zwierząt można podzielić na trzy główne etapy. W pierwszym duże cząsteczki organiczne, takie jak białka, polisacharydy lub lipidy, są trawione do swoich mniejszych składników poza komórkami. Następnie te mniejsze cząsteczki są pobierane przez komórki i przekształcane w jeszcze mniejsze cząsteczki, Zwykle Acetylo koenzym A (acetylo-CoA), który uwalnia pewną energię., Wreszcie, Grupa acetylowa na CoA utlenia się do wody i dwutlenku węgla w cyklu kwasu cytrynowego i łańcucha transportu elektronów, uwalniając energię, która jest przechowywana przez redukcję dinukleotydu koenzymu nikotynamidu adeniny (NAD+) do NADH.
makrocząsteczki, takie jak skrobia, celuloza lub białka, nie mogą być szybko pobierane przez komórki i muszą zostać podzielone na mniejsze jednostki, zanim będą mogły być wykorzystane w metabolizmie komórkowym. Kilka typowych klas enzymów trawi te polimery., Te enzymy trawienne obejmują proteazy, które trawią białka do aminokwasów, a także hydrolazy glikozydowe, które trawią polisacharydy do monosacharydów. Drobnoustroje wydzielają enzymy trawienne do swojego otoczenia, podczas gdy zwierzęta wydzielają te enzymy tylko z wyspecjalizowanych komórek w ich wnętrznościach. Aminokwasy lub cukry uwalniane przez te enzymy pozakomórkowe są następnie pompowane do komórek przez specyficzne aktywne białka transportowe. Przedstawiono uproszczony schemat katabolizmu węglowodanów, białek i tłuszczów.,
katabolizm: uproszczony zarys katabolizmu białek, węglowodanów i tłuszczów
katabolizm węglowodanów
katabolizm węglowodanów to podział węglowodanów na mniejsze jednostki. Węglowodany są zwykle pobierane do komórek po ich strawieniu do monosacharydów. Główną drogą rozpadu jest glikoliza, w której cukry takie jak glukoza i fruktoza są przekształcane w pirogronian i generowane są pewne ATP., Pirogronian jest produktem pośrednim w kilku szlakach metabolicznych, ale większość jest przekształcana w acetylo-CoA i podawana do cyklu kwasu cytrynowego. Chociaż w cyklu kwasu cytrynowego powstaje więcej ATP, najważniejszym produktem jest NADH, który powstaje z nad+, ponieważ acetylo-CoA ulega utlenieniu. To utlenianie uwalnia dwutlenek węgla jako produkt odpadowy. W warunkach beztlenowych glikoliza wytwarza mleczan, poprzez enzym dehydrogenazę mleczanową ponownie utleniającą NADH do NAD+ w celu ponownego użycia w glikolizie.,
szlak Pentozofosforanowy
alternatywną drogą rozkładu glukozy jest szlak pentozofosforanowy, który redukuje koenzym NADPH i wytwarza cukry pentozowe, takie jak ryboza, Składnik cukrów kwasów nukleinowych. Tłuszcze są katabolizowane przez hydrolizę do wolnych kwasów tłuszczowych i glicerolu. Glicerol inicjuje glikolizę, a kwasy tłuszczowe są rozkładane przez beta utlenianie w celu uwolnienia acetylo-CoA, który następnie jest podawany do cyklu kwasu cytrynowego. Kwasy tłuszczowe uwalniają więcej energii podczas utleniania niż węglowodany, ponieważ węglowodany zawierają więcej tlenu w swoich strukturach.,
aminokwasy są używane do syntezy białek i innych biomolekuł lub utleniane do mocznika i dwutlenku węgla jako źródła energii. Szlak utleniania rozpoczyna się od usunięcia grupy aminowej przez transaminazę. Grupa aminowa jest podawana do cyklu mocznikowego, pozostawiając deaminowany szkielet węglowy w postaci kwasu ketonowego. Niektóre z tych kwasów ketonowych są półproduktami w cyklu kwasu cytrynowego, na przykład deaminacja glutaminianu tworzy α-ketoglutaran. Aminokwasy glukogenne mogą być również przekształcane w glukozę, poprzez glukoneogenezę.