Katabolizma fonksiyonları, katabolik süreçler, anabolizma ile farklılıklar

katabolizma Vücuttaki maddelerin parçalanmasının tüm reaksiyonlarını kapsar. Biyomolekül bileşenlerinin daha küçük birimlerindeki bileşenlerinin "parçalanmasına" ek olarak, katabolik reaksiyonlar, çoğunlukla ATP şeklinde enerji üretir..

Katabolik yollar, gıdalardan gelen moleküllerin bozulmasından sorumludur: karbonhidratlar, proteinler ve lipitler. İşlem sırasında, bağlarda bulunan kimyasal enerji, onu gerektiren hücresel faaliyetlerde kullanılmak üzere serbest bırakılır..

İyi bilinen katabolik yolakların bazı örnekleri şunlardır: Krebs döngüsü, yağ asitlerinin beta oksidasyonu, glikoliz ve oksidatif fosforilasyon.

Katabolizma tarafından üretilen basit moleküller, aynı işlem tarafından sağlanan enerjiyi kullanarak, gerekli elemanları oluşturmak için hücre tarafından kullanılır. Bu sentez yolu, katabolizma karşıtıdır ve anabolizm olarak adlandırılır..

Bir organizmanın metabolizması, aynı anda gerçekleşen ve hücre içinde kontrol edilen hem sentezi hem de bozunma reaksiyonlarını içerir..

indeks

• 1 İşlevler
• 2 Katabolik süreçler
  • 2.1 Üre döngüsü
  • 2.2 Krebs döngüsü veya sitrik asit döngüsü
  • 2.3 Glikoliz
  • 2.4 Oksidatif fosforilasyon
  • Yağ asitlerinin 2.5 β-oksidasyonu         
• 3 Katabolizmanın düzenlenmesi
  • 3.1 Kortizol
  • 3.2 İnsülin
• Anabolizma ile 4 Farklılıklar
  • 4.1 Moleküllerin sentezi ve yıkımı
  • 4.2 Enerjinin kullanımı
• 5 Kaynakça

fonksiyonlar

Katabolizma, vücudun karbonhidratlar, proteinler ve yağlar olarak adlandırılan "yakıt" olarak kullandığı besinleri oksitlemeyi hedeflemektedir. Bu biyomoleküllerin bozunması, enerji ve atık ürünler, özellikle de karbondioksit ve su üretir..

Bir dizi enzim, hücrede meydana gelen kimyasal reaksiyonların hızını hızlandırmaktan sorumlu proteinler olan katabolizmaya katılır..

Yakıt maddeleri günlük olarak tükettiğimiz yiyeceklerdir. Diyetimiz, katabolik yolaklarla bozulmuş proteinler, karbonhidratlar ve yağlardan oluşur. Vücut, yağları ve karbonhidratları tercihli olarak kullanır, ancak kıtlık durumlarında proteinlerin bozulmasına neden olabilir.

Katabolizmanın çıkardığı enerji, söz konusu biyomoleküllerin kimyasal bağlarında bulunur..

Herhangi bir yiyeceği tüketirken sindirimi kolaylaştırmak için onu çiğneriz. Bu işlem, vücudun mikroskobik seviyede parçacıkları "sindirmekten" sorumlu olduğu katabolizmaya benzer, böylece sentetik ya da anabolik yollardan yararlanılabilirler..

Katabolik süreçler

Rotalar veya katabolik yollar, maddelerin parçalanma işlemlerinin tümünü içerir. İşlemdeki üç aşamayı ayırt edebiliriz:

- Hücrede bulunan farklı biyomoleküller (karbonhidratlar, yağlar ve proteinler), onları oluşturan temel birimlerde (şekerler, yağ asitleri ve amino asitler) parçalanır..

- Aşama I'in ürünleri, asetil-CoA adı verilen ortak bir ara ürün üzerinde birleşen daha basit bileşenlere geçer..

- Son olarak, bu bileşik Krebs döngüsüne girer, burada karbondioksit ve su molekülleri elde etmek için oksidasyonunu sürdürür - herhangi bir katabolik reaksiyonda elde edilen son moleküller.

En belirgin olanlar arasında üre döngüsü, Krebs döngüsü, glikoliz, oksidatif fosforilasyon ve yağ asitlerinin beta oksidasyonu bulunur. Daha sonra belirtilen rotaların her birini tarif edeceğiz:

Üre döngüsü

Üre döngüsü mitokondride ve karaciğer hücrelerinin sitozolunda meydana gelen katabolik bir yoldur. Protein türevlerinin işlenmesinden sorumludur ve nihai ürünü üredir..

Döngü ilk amino grubunun mitokondri matrisinden girilmesiyle başlar, ancak karaciğere barsaklardan da girebilir..

İlk reaksiyon ATP, bikarbonat iyonlarının (HCO) geçişini içerir.₃^-) ve amonyum (NH₄⁺) karbomoil fosfat, ADP ve P_ben. İkinci adım, sitrullin ve P molekülünün elde edilmesi için karbomoil fosfat ve ornitinin bağlanmasıdır._ben. Bu reaksiyonlar mitokondriyal matrikste meydana gelir..

Döngü, sitrülinin ve aspartatın argininosüksinat, AMP ve PP üretmek için ATP ile birlikte yoğunlaştırıldığı sitozolde devam eder._ben. Argininosüksinat arginin ve fumarat için geçer. Amino asit arjinin, ornitin ve son olarak üre vermek üzere suyla birleşir..

Bu döngü Krebs döngüsüyle bağlantılıdır çünkü metabolit fumarat her iki metabolik yolağa da katılır. Ancak, her döngü bağımsız olarak hareket eder.

Bu yolla ilgili klinik patalografi, hastanın protein yönünden zengin bir diyet almasını önler.

Krebs döngüsü veya sitrik asit döngüsü

Krebs döngüsü, tüm organizmaların hücresel solunumuna katılan bir yoldur. Mekansal olarak, ökaryotik organizmaların mitokondrilerinde ortaya çıkar..

Döngünün öncüsü, bir oksaloasetat molekülü ile yoğunlaştırılmış asetil koenzim A adı verilen bir moleküldür. Bu birlik altı karbonlu bir bileşik üretir. Her devrede, çevrim iki karbondioksit molekülü ve bir oksaloasetat molekülü verir..

Döngü, sitratın cis-aconite ve suya geçtiği yerde aconitase tarafından katalizlenen bir izomerizasyon reaksiyonu ile başlar. Benzer şekilde, aconitase cis-aconite'in izositrat'a geçişini katalize eder.

İzositrat, izositrat dehidrojenaz ile oksalosüksinat haline okside edilir. Bu molekül aynı enzim, izositrat dehidrojenaz tarafından alfa-ketoglutaratta dekarboksilatlanmıştır. Alfa-ketoglutarat, alfa-ketoglutarat dehidrojenazın etkisiyle süksinil-CoA'ya geçer..

Süksinil-CoA, süksinat dehidrogenaz ile fumarat içine oksitlenen süksinattan geçer. Daha sonra fumarat l-malat'a geçer ve son olarak l-malat oksalacetata geçer.

Döngü aşağıdaki denklemde özetlenebilir: Asetil-CoA + 3 NAD⁺ + FAD + GDP + Pi + 2 H₂O → CoA-SH + 3 (NADH + H +) + FADH₂ + GTP + 2 CO₂.

glikoliz

Glikoliz olarak da bilinen glikoliz, mikroskobik bakterilerden büyük memelilere kadar hemen hemen tüm canlı organizmalarda mevcut olan önemli bir yoldur. Rota, glukozu piruvik aside indirgeyen 10 enzimatik reaksiyondan oluşur..

İşlem, glukoz molekülünün heksokinaz enzimi tarafından fosforilasyonuyla başlar. Bu adımın amacı, glikozu "aktive etmek" ve onu hücre içine hapsetmektir, çünkü glukoz-6-fosfat, içinden kaçabileceği bir taşıyıcıya sahip değildir..

Glikoz-6-fosfat izomeraz, glikoz-6-fosfatı alır ve fruktoz-6-fosfat izomerinde yeniden düzenler. Üçüncü aşama, fosfokruktokinaz ile katalize edilir ve ürün, fruktoz-1,6-bisfosfattır..

Daha sonra, aldolaz yukarıdaki bileşiği dihidroksiaseton fosfat ve gliseraldehit-3-fosfatta ayırır. Üçlü fosfat izomeraz tarafından katalize edilen bu iki bileşik arasında bir denge vardır..

Gliseraldehit-3-fosfat dehidrojenaz enzimi, bir sonraki aşamada fosfoligat kinaz tarafından 3-fosfogliserat'a dönüştürülen 1,3-bifosfoligrat üretir. Fosfogliserat mutazı karbonun konumunu değiştirir ve 2-fosfogliserat verir.

Enolas, bu son metaboliti alır ve onu fosfoenolpiruvat haline dönüştürür. Yolun son basamağı piruvat kinaz ile katalize edilir ve nihai ürün piruvattır.

Oksidatif fosforilasyon

Oksidatif fosforilasyon, NADH veya FADH'den elektron transferi sayesinde ATP oluşum sürecidir₂ oksijene kadar ve hücresel solunum işlemlerinin son adımıdır. Mitokondride oluşur ve aerobik solunum ile organizmalarda ATP moleküllerinin ana kaynağıdır.

Önemi inkar edilemez, çünkü glikozun suya ve karbondioksitin tamamen oksidasyonunun bir ürünü olarak üretilen ATP moleküllerinin 26'sı oksidatif fosforilasyon ile oluşur.

Kavramsal olarak, oksidatif fosforilasyon, ATP'nin oksidasyon ve sentezini membran sistemi boyunca bir proton akışı ile birleştirir.

Böylece, NADH veya FADH₂ farklı yollarda üretilen, glikoliz çağrısı veya yağ asitlerinin oksidasyonu oksijeni azaltmak için kullanılır ve proseste üretilen serbest enerji ATP sentezi için kullanılır..

Yağ asitlerinin β-oksidasyonu         

Β-oksidasyon, yağ asitlerinin oksidasyonunun yüksek miktarda enerji üretmesini sağlayan bir dizi reaksiyondur..

İşlem, yağ asidi bölgelerinin, yağ asidi tamamen ayrışana kadar reaksiyon başına iki karbon atomundan periyodik olarak salınmasını içerir. Nihai ürün Krebs döngüsüne tamamen oksitlenmek için girebilen asetil-CoA molekülleridir..

Oksidasyondan önce, yağ asidi, koenzim A'ya bağlandığı yerde aktive edilmelidir. Karnitin taşıyıcı, molekülleri mitokondri matrisine translokasyondan sorumludur..

Bu önceki adımlardan sonra β-oksidasyonun kendisi NAD tarafından oksidasyon, hidrasyon, oksidasyon işlemleriyle başlar⁺ ve tiyoliz.

Katabolizmanın düzenlenmesi

Farklı enzimatik reaksiyonları düzenleyen bir dizi işlem olmalıdır, çünkü bunlar her zaman maksimum hızlarında çalışamazlar. Böylece, metabolizma yolları hormonları, nöronal kontrolleri, substrat kullanılabilirliğini ve enzimatik modifikasyonu içeren bir dizi faktör tarafından düzenlenir.

Her rotada en az bir geri dönüşümsüz reaksiyon (yani bir yönde bir tane) olmalı ve bu da tüm yolun hızını yönlendirir. Bu, reaksiyonların hücre tarafından istenen hızda çalışmasına izin verir ve sentez ve bozunma yollarının aynı anda çalışmasını önler..

Hormonlar özellikle kimyasal haberci olarak görev yapan önemli maddelerdir. Bunlar çeşitli endokrin bezlerinde sentezlenir ve etki etmek için kan dolaşımına salınır. Bazı örnekler:

kortizol

Kortizol, sentez işlemlerini azaltarak ve kastaki katabolik yolakları artırarak etki eder. Bu etki, amino asitlerin kan dolaşımına salınması ile oluşur..

ensülin

Buna karşılık, ters etkiye sahip ve katabolizmayı azaltan hormonlar var. İnsülin, protein sentezinin arttırılmasından sorumludur ve aynı zamanda bunların katabolizmasını da azaltır. Bu durumda, proteoliz artar, bu da amino asitlerin kaslara çıkışını kolaylaştırır..

Anabolizma ile farklılıklar

Anabolizm ve katabolizma, bir organizmada meydana gelen metabolik reaksiyonların toplamını içeren antagonistik süreçlerdir..

Her iki işlem de enzimler tarafından katalize edilen çoklu kimyasal reaksiyonları gerektirir ve belirli reaksiyonları tetikleyebilen veya yavaşlatabilen katı hormonal kontrol altındadır. Ancak, aşağıdaki temel yönlerden farklılık gösterir:

Moleküllerin sentezi ve yıkımı

Anabolizma sentez reaksiyonlarını içerir, katabolizma moleküllerin bozulmasından sorumludur. Bu işlemler ters olmasına rağmen, metabolizmanın hassas dengesine bağlıdırlar..

Anabolizmin, basit bileşikler aldığı ve daha büyük bileşiklere dönüştürdüğü için farklı bir işlem olduğu söylenir. Büyük moleküllerden karbon dioksit, amonyak ve su gibi küçük moleküller elde edilerek bir yakınsama işlemi olarak sınıflandırılan katabolizmanın aksine.

Farklı katabolik yollar, yiyeceği oluşturan makromolekülleri alır ve daha küçük bileşenlerine indirger. Öte yandan anabolik yollar, bu birimleri alabilir ve daha ayrıntılı moleküller inşa edebilir..

Başka bir deyişle, vücudun, ihtiyaç duyulan süreçlerde kullanılacak gıdayı oluşturan elementlerin "konfigürasyonunu" değiştirmesi gerekir..

Bu süreç, ana bileşenlerin çok çeşitli mekansal düzenlemelerle farklı yapılar oluşturabildiği popüler lego oyunlarına benzemektedir..

Enerji kullanımı

Katabolizma, gıdanın kimyasal bağlarında bulunan enerjinin çıkarılmasından sorumludur, dolayısıyla asıl amacı enerji üretimidir. Bu bozulma çoğu durumda oksidatif reaksiyonlardan kaynaklanır..

Bununla birlikte, katabolik yolların, ATP moleküllerinin inversiyonunu gerektiren glikolitik yolda gördüğümüz gibi ilk adımlarında enerji eklenmesini gerektirmesi garip değildir..

Öte yandan, anabolizm, ilgili bileşiklerin montajını sağlamak için katabolizmada üretilen serbest enerjinin eklenmesinden sorumludur. Hem anabolizm hem de katabolizma, hücrede sürekli ve aynı anda meydana gelir..

Genel olarak, ATP enerji aktarmak için kullanılan bir moleküldür. Bu, ihtiyaç duyulan alanlara yayılabilir ve hidrolize edildiğinde molekülte bulunan kimyasal enerji serbest bırakılır. Aynı şekilde, enerji hidrojen atomları veya elektronlar olarak taşınabilir..

Bu moleküller koenzimler olarak adlandırılır ve NADP, NADPH ve FMNH'yi içerir.₂. İndirgeme reaksiyonları ile hareket ederler. Ek olarak, ATP'deki azaltma kapasitesini transfer edebilirler.

referanslar

1. Chan, Y., K., Ng, K.P., & Sim, D.S.M. (Eds.). (2015). Akut Bakımın Farmakolojik Temelleri. Springer Uluslararası Yayıncılık.
2. Curtis, H. ve Barnes, N. S. (1994). Biyolojiye davet. Macmillan.
3. Lodish, H., Berk, A., Darnell, J.E., Kaiser, C.A., Krieger, M., Scott, M.P., ... & Matsudaira, P. (2008). Moleküler hücre biyolojisi. Macmillan.
4. Ronzio, R.A. (2003). Beslenme ve sağlık ansiklopedisi. Bilgi Bankası Yayıncılığı.
5. Voet, D., Voet, J. ve Pratt, C.W. (2007). Biyokimyanın Temelleri: Moleküler seviyede Yaşam. Ed. Panamericana Medical.