Amphibolic - Amphibolic

Termín amfibolický (Starořečtina: ἀμφίβολος, romanized: amphibolos, lit.  „nejednoznačný, zasažen na obou stranách“)[1] se používá k popisu a biochemické cesta, která zahrnuje obojí katabolismus[2] a anabolismus.[3] Katabolismus je degradační fáze metabolismus ve kterém se velké molekuly přeměňují na menší a jednodušší molekuly, což zahrnuje dva typy reakcí. Za prvé, hydrolýzní reakce, při nichž katabolismus znamená rozpad molekul na menší molekuly za účelem uvolnění energie. Příkladem katabolických reakcí je trávení a buněčné dýchání, kde se na energii štěpí cukry a tuky. Rozebrat a protein do aminokyseliny nebo triglycerid do mastné kyseliny nebo disacharid do monosacharidy všechny jsou hydrolýza nebo katabolické reakce. Za druhé, oxidační reakce zahrnují odstranění vodíků a elektronů z organické molekuly.[4][5] Anabolismus je biosyntetická fáze metabolismu, ve které se menší jednoduché prekurzory přeměňují na velké a složité molekuly buňky. Anabolismus má dvě třídy reakcí. První jsou reakce dehydratační syntézy; jedná se o spojení menších molekul dohromady za vzniku větších a komplexnějších molekul. Mezi ně patří tvorba sacharidů, bílkovin, lipidů a nukleových kyselin. Druhou jsou redukční reakce, při nichž se k molekule přidávají vodíky a elektrony. Kdykoli je to hotové, molekuly získávají energii.[2]

Termín amfibolický byl navržen uživatelem B. Davis v roce 1961 zdůraznit dvojí metabolickou roli těchto cest.[6] Tyto cesty jsou považovány za centrální metabolické cesty, které z katabolických sekvencí poskytují meziprodukty, které tvoří substrát metabolických procesů.[7]

Reakce existují jako amfibolická cesta

Všechny reakce spojené se syntézou biomolekul konvergují do následující cesty, viz., glykolýza, Krebsův cyklus a elektronový transportní řetězec, existují jako amfibolická cesta, což znamená, že mohou fungovat anabolicky i katabolicky.[je zapotřebí objasnění ]

Dalšími důležitými amfibolickými cestami jsou Stezka Embden-Meyerhof, pentóza fosfátová cesta a Stezka Entner – Doudoroff.[7]

Embden-Meyerhoff

Cesta Embeden – Meyerhof a Krebsův cyklus jsou centrem metabolismu téměř u všech bakterií a eukaryot. Poskytují nejen energii, ale také prekurzory pro biosyntézu makromolekul, které tvoří živé systémy.[7]

Cyklus kyseliny citronové

The cyklus kyseliny citronové (Krebsův cyklus) je dobrým příkladem amfibolická cesta protože funguje jak v degradačních (sacharidových, proteinových a mastných kyselinách), tak v biosyntetických procesech.[2] Cyklus kyseliny citronové se vyskytuje na cytosol z bakterie a v rámci mitochondrie z eukaryotický buňky. Poskytuje elektrony do transportního řetězce elektronů, který se používá k řízení výroby ATP v oxidačním fosforylace. Meziprodukty v cyklu kyseliny citronové, jako např oxaloacetát, se používají k syntéze složek makromolekul, jako jsou aminokyseliny, např. glutamát a aspartát.[8]

První reakce cyklu, při které oxaloacetát (sloučenina se čtyřmi uhlíky) kondenzuje s acetátem (sloučenina se dvěma uhlíky) za vzniku citrátu (sloučeniny se šesti uhlíky), je obvykle anabolický. Vyvolá několik následujících reakcí, kterými jsou intramolekulární přesmyky isocitrát. Následující dvě reakce, a to přeměna D -isocitrát na α-ketoglutarát následuje jeho převod na sukcinyl-CoA, jsou obvykle katabolické. Oxid uhličitý se v každém kroku ztrácí a vzniká sukcinát (sloučenina se čtyřmi uhlíky).

Existuje zajímavý a kritický rozdíl v koenzymech používaných v katabolických a anabolických drahách; v katabolismu NAD + slouží jako oxidační činidlo, když je redukováno na NADH. Zatímco v anabolismu slouží koenzym NADPH jako redukční činidlo a přeměňuje se na jeho oxidovanou formu NADP+.

Cyklus kyseliny citronové má dva režimy, které hrají dvě role, přičemž první je produkce energie produkovaná oxidačním režimem, protože acetylová skupina acetyl-coA je plně oxidována na CO2. To produkuje většinu ATP v metabolismu aerobního heterotrofního metabolismu, protože tato přeměna energie ve struktuře membrány (cytoplazmatická membrána v bakteriích a mitochondriích v eukaryotech) oxidační fosforylací pohybem elektronu od dárce (NADH a FADH2) příjemci O2. Každý cyklus dává 3 NADH, 1 FADH2, CO2 a GTP. Druhá role je biosyntetická, protože cyklus kyseliny citronové regeneruje oxaloacetát, když jsou meziprodukty cyklu odstraněny pro biosyntézu.[9]

  • Obrázek 1: Cyklus kyseliny citronové

Cesta fosfátu pentózy

Pentózo-fosfátová dráha dostává své jméno, protože zahrnuje několik meziproduktů, kterými jsou fosforylované pět uhlíkové cukry (pentózy ). Tato cesta poskytuje monomery pro mnoho metabolických drah transformací glukózy na cukr se čtyřmi uhlíky erytroza a pět uhlíkový cukr ribóza; jedná se o důležité monomery v mnoha metabolických drahách. Mnoho reaktantů v této cestě je podobných reakčním složkám v glykolýze a oba se vyskytují v cytosol.[10][11] Ribose-5-fosfát může být transportován do metabolismu nukleových kyselin, čímž se vytvoří základ DNA a RNA monomery nukleotidy. v meristematic buněk musí být během S-fáze krátkého buněčného cyklu; tato cesta je nesmírně důležitou součástí metabolismu těchto buněk. V těchto buňkách je pentózo-fosfátová dráha aktivní a posunutá[je zapotřebí objasnění ] ve prospěch výroby ribózy.[11]

Stezka Entner-Doudoroff

Cesta Entner-Doudoroff je glykolytická cesta, která je považována za druhou cestu používanou pro sacharidy používané určitými mikroby. V tomto procesu se glukóza-6-fosfát oxiduje přes 6-fosfoglukonát na pyruvát a glyceraldehyd-3-fosfát se současnou redukcí NADP. Konvenční oxidací glyceraldehyd-3-fosfátu na pyruvát se redukuje jeden NAD a čistý[je zapotřebí objasnění ] Vzniká ATP. V této cestě je pro každou molekulu glukózy „investice“ jedné molekuly ATP a výtěžek dvou ATP a dvou molekul pyruvátu a jednoho NADH. Rozdíl mezi glykolytikem[chybí slovo ] používaná lidmi a tato cesta spočívá v tom, že tato metoda vyžaduje, aby jeden ATP poskytl dva ATP a dva pyruváty jako síť pouze z jednoho vyrobeného NADPH a jednoho výsledku ATP (z fosforylace na úrovni substrátu ) a první vyžaduje dvě molekuly ATP, aby poskytly čtyři ATP a dvě molekuly pyruvátu na glukózu jako síť dvou molekul ATP.[12]

  • Obrázek 2: Cesta Entner- Doudoroff

Nařízení

Buňka určuje, zda bude amfibolická cesta fungovat jako anabolická nebo katabolická cesta pomocí enzymem zprostředkované regulace na transkripční a post-transkripční úroveň. Jelikož mnoho reakcí v amfibolických drahách je volně reverzibilních nebo je lze obejít, jsou nutné nevratné kroky, které usnadňují jejich dvojí funkci. Dráha používá pro každý směr jiný enzym pro nevratný krok v dráze, což umožňuje nezávislou regulaci katabolismu a anabolismu. Díky své přirozené dualitě představují amfibolické dráhy regulační režimy obou anabolických negativní zpětná vazba konečný produkt a katabolický zpětnou vazbou pomocí sekvencí indikátorů energie.[7]

Reference

  1. ^ Chambers Dictionary, 11. vydání; Slovník Liddell a Scott, 1963
  2. ^ A b C Amabye, Teklit Gebregiorgis. Biochemie pro studenty vysokých škol. Lulu.com. ISBN  9781329546264.
  3. ^ „Amphibolic Pathway“. Archivovány od originál dne 2018-08-27.
  4. ^ „Lehningerovy principy biochemie“, 4. vydání, s. 616, 2004.
  5. ^ „Voet's Biochemistry“, 2. vydání, str. 538, 1995.
  6. ^ Shen, Laura; Fall, Lana; Walton, Gordon; Atkinson, Daniel (1968). "Interakce mezi energetickým nábojem a modulací metabolitů v regulaci enzymů amfibolických sekvencí. Fosfofruktokináza a pyruvátdehydrogenáza". Biochemie. 7 (11): 4041–4045. doi:10.1021 / bi00851a035. PMID  4301881.
  7. ^ A b C d Pandey, Dr. P. S. Verma & Dr. B. P. ISC Biology Book I pro třídu XI. Nakladatelství S. Chand.
  8. ^ "cyklus trikarboxylové kyseliny". Akademické slovníky a encyklopedie. Citováno 2018-05-21.
  9. ^ Jones, Trevor; Vandecasteele, Jean-Paul. Ropná mikrobiologie. Edice OPHRYS. ISBN  9782710811350.
  10. ^ Mauseth, James D. (2003). Botanika: Úvod do biologie rostlin. Jones & Bartlett Learning. ISBN  9780763721343.
  11. ^ A b Mauseth, James D. (2003). Botanika: Úvod do biologie rostlin. Jones & Bartlett Learning. ISBN  9780763721343.
  12. ^ Lengeler, Joseph W .; Drews, Gerhart; Schlegel, Hans Günter (1999). Biologie prokaryot. Georg Thieme Verlag. ISBN  9783131084118.