Anabolikus és katabolizmust

Anabolikus és katabolizmust - ezek az alapvető anyagcsere-folyamatokat.

A katabolizmus - ez enzimatikus lebomlás komplex szerves vegyületek végezzük a sejten belül miatt oxidációs reakciók. A katabolizmus kíséri energia felszabadulása, és tárolja azt a nagy energiájú foszfát kötések ATP.

Anabolizmus - a szintézist a komplex szerves vegyületek - fehérjék, nukleinsavak, poliszacharidok - egyszerű elővegyületekből belépő cellát a környezetre vagy alatt keletkezett katabolizmust. szintézis folyamatok kapcsolódnak a szabad energia-fogyasztás, ami az ATP (ábra. 31).

Ábra. 31. reakcióvázlat utak a bakteriális sejt

Attól függően, hogy a folyamat Biokémia disszimilációs (katabolizmus), megkülönböztetni levegőt, és erjedés.

Légzés - egy komplex folyamat, a biológiai oxidáció különböző vegyületek), párosulva a kialakulását nagy mennyiségű felhalmozott energia formájában kötvények a szerkezet energiában gazdag ATP (adenozin-trifoszfát), UTP (uridin-trifoszfát), stb és a kialakulása a szén-dioxid és víz. Különbséget tenni az aerob és anaerob légzés.

Fermentáció - hiányos bomlását szerves vegyületek alkotnak egy kis mennyiségű energiát és termékek energiában gazdag.

Anabolizmus szintézist olyan eljárásokat foglal magában, amelyekben a felhasznált energia során termelt katabolizmust. Az élő sejtekben egyidejűleg és folyamatosan áramló folyamatok katabolizmus és anabolizmus. Sok reakció és a köztes termékek közös volt bennük.

Az élő szervezetek sorolják, mi szerint az energiaforrás vagy szenet használnak. Carbon - a fő eleme az élő anyag. A konstruktív anyagcserét azt a vezető szerepet.

Attól függően, hogy a szénforrás összes celluláris szervezetek, beleértve a prokarióta, osztva autotróf és heterotrófia.

Autotróf használjon CO2 mint egyedüli szénforrás, helyreállítja hidrogénnel, amely hasítja a víz vagy egyéb anyagok. A szerves anyagokat szintetizáljuk egyszerű szervetlen vegyületek során fénykép vagy chemosynthesis.

Heterotrófia elő szerves szénvegyületek.

Az élő szervezetek használhatják fény vagy kémiai energia. Élő szervezetek rovására fényenergiát, az úgynevezett fototróf. A szerves anyagokat szintetizáljuk elnyelő elektromágneses napsugárzás (fény). Ezek közé tartozik a növények, kék-zöld alga, zöld és lila kén baktériumok.

Organizmusok, hogy energiát kapjon a szubsztrát, áramforrások (energiája oxidációja szervetlen vegyületek) hivatkozunk chemotroph. Khemogeterotrofam közé tartozik a legtöbb baktérium, valamint gombák és állatok.

Van egy kis csoportja chemoautotrophs. Az ilyen mikroorganizmusok lehetnek chemosynthetic nitrifikáló baktériumok, amelyek oxidálódnak ammóniát nitritté, kiadja a szükséges energiát szintézis. Ugyancsak ide tartozik a hidrogén-hemosintetikam baktériumok származnak energiát az oxidáció során a molekuláris hidrogén.

A szénhidrátok mint energiaforrás

A legtöbb organizmus, lebomlása szerves anyagok zajlik oxigén jelenlétében - aerob anyagcsere. Ennek eredményeként ez a csere a gyenge energetikai végtermékek (CO 2 és H 2 O), de sok energia szabadul fel. A folyamat aerob anyagcsere hívják légzés, anaerob - erjedés.

Szénhidrátok - fő energetikai anyagok, amelyekből a sejtek elsősorban kémiai energia. Továbbá, amikor a légzés lehet használni, mint a fehérjék és zsírok, és erjesztett - alkoholok és szerves savak.

A hasítást szénhidrátok mikroorganizmusok meghatározása különböző módszerekkel, amelyekben a legfontosabb köztes termék piroszőlősavat (piruvát). A piruvát központi szerepet játszik a metabolizmus során a légzés és az erjesztés. Három fő kialakulásának mechanizmusa PVC.

1.Fruktozodifosfatny (glikolízis), vagy ahogy Embden-Meyerhoffal-Parnas - Univerzális útját.

A folyamat azzal kezdődik, foszforiláció (ábra. 32). Amikor az enzim hexokináz és az ATP, a glükóz foszforilálja a hatodik szénatomon alkotnak glükóz-6-foszfátot. Ez az aktív, glükóz formában. Ez szolgál a kiindulási termék a hasítási szénhidrát bármely három módon.

A glikolízis glükóz-6-foszfát-izomerizáljuk fruktóz-6-foszfát, majd az intézkedés alapján 6-foszfofruktokináz foszforilált az első szénatomon. A képződött fruktóz-1,6-biszfoszfát az enzim által aldoláz könnyen osztja két trióz: phosphoglyceraldehyde és dihidroxi-aceton-foszfát. További átalakítási C3 -uglevodov által végzett átvitele foszfátcsoportok és a hidrogén egy sor szerves savak konkrét dehidrogenázok. Az összes reakciót az út, kivéve a három eljárás a hexokináz, 6-foszfofruktokináz és piruvát-kináz, teljesen reverzibilis. A szakaszában képződésének piroszőlősav végződik anaerob fázisban átalakítása szénhidrátok.

A maximális energia mennyisége által kapott sejt során oxidációja szénhidrát-molekula által glikolitikus jelentése 2 × 10 5 joule.

32. ábra. Fruktozodifosfatny az utat glükóz hasítási

2.Pentozofosfatny (Warburg-Dickens-Horekera) elérési út szintén jellemző a legtöbb organizmusok (főleg a növények és játszik támogató szerepet a mikro-organizmusok). Ellentétben a PD glikolízis út nem képezi piruvát.

Glükóz-6-foszfát-alakítjuk 6-fosfoglyukolakton melyet dekarboxilezve (ábra. 33). Ez képezi ribulóz-5-foszfát, amely befejezi a folyamatot oxidációs. Későbbi reakciók minősülnek átalakítási folyamatok pentozofosfatov geksozofosfaty és vissza, azaz, kialakított hurok. Úgy véljük, hogy a pentózfoszfát útvonal egyik szakaszában megy glikolízis.

Amikor áthalad a PD utat minden hat a glükóz molekulák teljes oxidációja egy molekula glükóz-6-foszfát, hogy egy CO2-hasznosítás és 6 molekula NADP + NADPH · H2. Mint egy mechanizmust megszerzésének energia ilyen módon két alkalommal kevésbé hatékony, mint glikolitikus: minden egyes glükóz molekula egy molekula ATP képződik.

Ábra. 33. felosztása a pentóz-foszfát-reakcióút, glükóz-6-foszfát-

A fő célja ennek a bioszintézis útnak - a pentóz szükséges tápfeszültség a nukleinsavak szintézisét, és hogy biztosítsák a kialakulását legtöbb NADP · H 2. zsírsavak szintéziséhez szükséges szteroidok.

3.Put Entner-Dudorova (ketodezoksifosfoglyukonatny KDFG vagy elérési út) található csak baktériumokban. A glükóz ATP molekula foszforilált enzim által hexokináz (ábra. 34).

34. ábra. Entner-glükóz hasítási Dudorova

Termék foszforiláció - glükóz-6-foszfát-- dehidratáljuk, a 6-foszfoglükonát. Az enzim hatására lehasad belőle foszfoglükonát dehidrogenáz és víz termelt 2-keto-3-dezoxi-6-foszfogiükonát (KDFG). Utolsó szakadások specifikus aldoláz a piruvát és a glicerinaldehid-3-foszfátot. Glicerinaldehid jobban ki vannak téve glikolitikus útvonal enzimei, és átalakult egy második piruvát molekula. Továbbá, ily módon biztosítja a ketrecben 1 molekula ATP-t és 2 molekula NAD · H2.

Ily módon a primer közbenső oxidatív hasításával szénhidrát piroszőlősav, amely alakítja a segítségével enzimek a különböző anyagok. Az így kapott egyik módja STC a sejtben vetjük alá további oxidációját. Hamarosan-szén és hidrogén eltávolítjuk a sejtből. Carbon szabadul fel a CO2 formájában. hidrogént át különböző akceptorok. És ez lehet továbbítani vagy hidrogén-ion vagy elektron transzferre, így hidrogén-egyenértékű a elektrontranszfer. Attól függően, hogy a végső hidrogén-akceptor (elektron) megkülönböztetni aerob légzés, anaerob légzés és fermentáció.

Légzés - redox folyamat fogja alkotni ATP; szerepet hidrogén donorok (elektronok) annak játék szerves vagy szervetlen vegyületek, hidrogén-akceptorok (elektron) a legtöbb esetben szervetlen vegyületek.

Ha a végső elektron akceptor - molekuláris oxigén légzési folyamatot nevezzük aerob légzés. Egyes mikroorganizmusok végső elektron akceptor vegyületek, mint például nitrátok, szulfátok, és a karbonátok. Ezt a folyamatot nevezzük anaerob légzés.

Aerob légzés - folyamat szubsztrátok teljes oxidációs CO2 és H2 O a kialakulását nagy mennyiségű energiát ATP formájában.

Teljes oxidációja piroszőlősav történik aerob körülmények között a trikarbonsav ciklus (TCA-ciklus, vagy Krebs-ciklus), és a légzési lánc.

Aerob légzés van két szakaszra oszlik:

1). Készült a glikolízis során oxidáljuk piruvát acetil-CoA és tovább a CO2. kiürítette és hidrogénatomok vándorolnak az akceptor. Mivel TCA végezzük.

2). A hidrogénatomok hasítjuk dehidrogenázok elfogadott koenzimek anaerob és aerob dehidrogenázok. Azután átvisszük mentén a légzési lánc, amely bizonyos területeken, jelentős mennyiségű a szabad energia formájában a nagy energiájú foszfátok.

Trikarbonsav ciklus (Krebs-ciklus, TCA)

Piruvát során keletkező glikolízist, részvételével multienzim komplex piruvát dekarboxilezve acetaldehid. Acetaldehid, összekötő egyik koenzim oxidáló enzimek - koenzim-A (CoA-SH), képez egy „aktivált ecetsav” - acetil-CoA - egy nagy energiájú vegyület.

Acetil-CoA által az intézkedés a citrát-szintetáz-reagál oxálecetsavat (oxálacetát) képező citromsavat (citrát C6), amely a fő kapcsolat CTL-ek (35.). Citrát izomerizáció után alakítjuk izocitrát. Majd oxidáljuk (H hasítással) dekarboxilezése (megszüntetése CO2) izocitrát, amelynek terméke egy 2-oxo-glutarát (C5). Hatása alatt az enzim komplex ɑ-ketoglutarát-dehidrogenáz NAD aktív csoport, ez átalakul szukcinát, veszít CO2 és két hidrogénatom. Szukcinát ezután oxidáljuk, hogy a fumarát (C4), és az utóbbi hidratált (csatlakozás H2 O) malát. A végső reakcióelegyben a Krebs-ciklus oxidálódnak malát, ami a regeneráció oxálacetát (C4). Oxaloacetát reagál acetil-CoA, és a ciklus ismétlődik. Mind a 10 CTL-válaszok, kivéve egy, könnyen visszafordítható. A ciklusban két szénatom jön formájában az acetil-CoA és ugyanazt a szénatomok száma a ciklusban hagyja, mint a CO2.

Ábra. 35. Krebs-ciklus (VL Kretovich):

1, 6 - a rendszer az oxidatív dekarboxilezése; 2 - tsitratsintetaza, koenzim-A; 3, 4 - táz; 5 - izocitrát dehidrogenáz; 7 - szukcinát; 8 - fumaratgidrataza; 9 - malát-dehidrogenáz; 10 - spontán transzformáció; 11 - piruvátkarboxiláz

Ennek eredményeként, a négy oxidációs-redukciós reakciók a Krebs-ciklus végezzük három transzfer elektronokat NAD párokat és egy pár elektronok a FAD. Visszanyert ilyen elektron-hordozóként a NAD és FAD vetjük alá oxidációs már az elektron transzport lánc. A hurok képződik egy molekula ATP-t és 2 molekula CO2 és 8 hidrogénatom.

A biológiai jelentősége a Krebs-ciklus, hogy ez egy hatalmas energiaszolgáltató és az „építőkockák” bioszintetikus folyamatok. Krebs-ciklus működik csak aerob körülmények között, az anaerob nyitva van szintjén α-ketoglutarát-dehidrogenáz.

Az utolsó lépés a oxidatív foszforiláció katabolizmust. a legtöbb metabolikus energia szabadul fel az eljárás során.

A rekonstruált vektorok a Krebs-ciklus elektronok NAD és FAD oxidálódik a légzési lánc, vagy az elektron transzport lánc. Transporter molekulák - ez dehidrogenáz, kinonok és citokrómok.

Mindkét enzim rendszerek prokariótákban található a plazmamembrán, és eukariótákban - a belső mitokondrium-hártyán. Az elektronok a hidrogénatomok (NAD, FAD) komplex áramköri hordozók át molekuláris oxigént, helyreállítása, és a víz képződik.

Egyensúlyt. energiamérleg számítások azt mutatták, hogy a hasítás a glükóz által glikolitikus és ezen keresztül a Krebs-ciklus, majd oxidáció a légzési lánc, hogy a CO2 és H2 O minden glükóz molekula előállított 38 ATP molekulák. Továbbá, a maximális termelt ATP a légzési lánc - 34 molekula, 2-molekulák - az EMF-utat, és 2 molekula - a trikarbonsav ciklus (36. ábra).