Tipos de rotas metabólicas e rotas principais

A Via metabólica É um conjunto de reações químicas, catalisadas por enzimas. Nesse processo, uma molécula X é transformada em uma molécula e, através de metabólitos intermediários. Rotas metabólicas ocorrem no ambiente celular.

Fora da célula, essas reações levariam muito tempo e algumas podem não acontecer. Portanto, cada etapa requer a presença de proteínas do catalisador chamadas enzimas. O papel dessas moléculas é acelerar a velocidade de cada reação dentro da estrada em várias ordens de magnitude.

Principais rotas metabólicas
Fonte: Chakazul (Talk · Contribs) [CC BY-SA 4.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/4.0)], via Wikimedia Commons.

Fisiologicamente, as rotas metabólicas estão conectadas entre si. Isto é, eles não estão isolados dentro da célula. Muitas das rotas mais importantes compartilham metabólitos em comum.

Consequentemente, o conjunto de todas as reações químicas que ocorrem nas células é chamado de metabolismo. Cada célula é caracterizada pela exibição de um desempenho metabólico específico, que é definido pelo conteúdo de enzimas dentro, que por sua vez é determinado geneticamente.

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Características gerais de rotas metabólicas

Dentro do ambiente celular, ocorrem um grande número de reações químicas. O conjunto dessas reações é o metabolismo, e a principal função desse processo é manter a homeostase do organismo em condições normais e também em condições de estresse.

Assim, deve haver um equilíbrio de fluxos desses metabólitos. Entre as principais características das rotas metabólicas, temos o seguinte:

As reações são catalisadas por enzimas

Reação catalizada por enzimas cicloxigenase (fonte: pancrat [cc by-SA 3.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/3.0)] via Wikimedia Commons)

Os protagonistas das rotas metabólicas são enzimas. Eles são responsáveis ​​por integrar e analisar informações sobre o estado metabólico e são capazes de modular sua atividade com base nos requisitos celulares do momento.

O metabolismo é regulado pelos hormônios

O metabolismo é dirigido por uma série de hormônios, capazes de coordenar as reações metabólicas, considerando as necessidades e o desempenho do organismo.

Compartimentalização

Há uma compartimentação de rotas metabólicas. Isto é, cada rota ocorre em um compartimento subcelular específico, chamado citoplasma, mitocôndrias, entre outros. Outras rotas podem ocorrer em vários compartimentos simultaneamente.

A compartimentação das rotas ajuda a regulação de rotas anabólicas e catabólicas (veja mais adiante).

Coordenação do fluxo metabólico

A coordenação do metabolismo é alcançada pela estabilidade da atividade das enzimas envolvidas. É necessário enfatizar que as rotas anabólicas e seus colegas catabólicos não são totalmente independentes. Por outro lado, eles são coordenados.

Existem pontos enzimáticos -chave nas rotas metabólicas. Com a velocidade de conversão dessas enzimas, todo o fluxo da rota é regulado.

Tipos de rotas metabólicas

Na bioquímica, três tipos de principais rotas metabólicas são distinguidas. Esta divisão é realizada após critérios bioenergéticos: rotas catabólicas, anabólicas e anfibólicas.

Rotas catabólicas

As rotas catabólicas incluem reações de degradação oxidativa. Eles são realizados com o objetivo de obter energia e reduzir o poder, que será posteriormente usado pela célula em outras reações.

A maioria das moléculas orgânicas não é sintetizada pelo corpo. Por outro lado, devemos consumi -lo através da comida. Nas reações catabólicas, essas moléculas são degradadas nos monômeros que os compõem, que podem ser usados ​​pelas células.

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Rotas anabólicas

As rotas anabólicas compreendem as reações químicas da síntese, tomando moléculas pequenas e simples e transformando -as em elementos maiores e mais complexos.

Para que essas reações ocorram, é necessário que haja energia disponível. De onde vem essa energia? Das estradas catabólicas, principalmente na forma de ATP.

Dessa maneira, os metabólitos produzidos pelas vias catabólicas (que são chamadas de "pool de metabólitos") podem ser usadas nas vias anabólicas, a fim de sintetizar moléculas mais complexas que o organismo precisa na época.

Entre esse conjunto de metabólitos, existem três moléculas principais do processo: piruvato, acetil coenzima A e glicerol. Esses metabólitos são responsáveis ​​por conectar o metabolismo de diferentes biomoléculas, como lipídios, carboidratos, entre outros.

Rotas anfibólicas

Uma rota anfibólica funciona como uma via anabólica ou catabólica. Isto é, é uma rota mista.

A rota anfibólica mais conhecida é o ciclo Krebs. Esta rota tem um papel fundamental na degradação de carboidratos, lipídios e aminoácidos. No entanto, também participa da produção de precursores para rotas de síntese.

Por exemplo, os metabólitos do ciclo de Krebs são os precursores de metade dos aminoácidos que são usados ​​para construir proteínas.

Principais rotas metabólicas

Em todas as células que fazem parte dos seres vivos, uma série de vias metabólicas são realizadas. Alguns deles são compartilhados pela maioria dos organismos.

Essas vias metabólicas incluem síntese, degradação e conversão de metabólitos cruciais para a vida. Este processo é conhecido como metabolismo intermediário.

As células precisam permanentemente de ter compostos orgânicos e inorgânicos, e também energia química, que é obtida principalmente da molécula ATP.

O ATP (adenosina triposfato) é a forma de armazenamento de energia mais importante de todas as células. E os investimentos em energia e energia das rotas metabólicas geralmente se expressam em termos de moléculas de ATP.

As rotas mais importantes que estão presentes na grande maioria dos organismos vivos serão discutidos abaixo.

Glicólise ou glicólise

Figura 1: Glicólise vs guuconeogênese. Reações e enzimas envolvidas.

A glicólise é uma rota que envolve a degradação da glicose em duas moléculas de ácido pirúvico, obtendo duas moléculas de ATP como ganho líquido. Está presente praticamente em todos os organismos vivos e é considerado uma maneira rápida de obter energia.

Em geral, geralmente é dividido em dois estágios. O primeiro envolve a passagem da molécula de glicose em duas de gliceraldeído, investindo duas moléculas de ATP. Na segunda fase, os compostos de alta energia são gerados e 4 moléculas de piruvato ATP e 2 são obtidas como produtos finais.

A rota pode continuar de duas maneiras diferentes. Se houver oxigênio, as moléculas acabam com sua oxidação na cadeia respiratória. Ou, na ausência disso, a fermentação ocorre.

Gluconeogênese

Angelherraez/CC BY-SA (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/3.0)

A gliconeogênese é um caminho é a síntese de glicose, começando com aminoácidos (com exceção da leucina e lisina), lactato, glicerol ou qualquer um dos intermediários do ciclo de Krebs.

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A glicose é um substrato indispensável para certos tecidos, como cérebro, eritrócitos e músculos. A contribuição da glicose pode ser obtida através de reservas de glicogênio.

No entanto, quando estão exaustos, o corpo deve iniciar a síntese de glicose para atender às demandas dos tecidos - fundamentalmente o tecido nervoso.

Esta rota ocorre principalmente no fígado. É vital, pois, em situações de jejum, o corpo pode continuar a obter glicose.

A ativação ou não da rota está ligada ao alimento do organismo. Animais que consomem dietas altas em carboidratos têm baixas taxas de gluconeogênica, enquanto dietas ruins de glicose requerem atividade significativa significativa.

Ciclo de glioxilato

Tomado e editado de: o uploader original foi adenosina na Wikipedia inglesa. /CC BY-SA (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/2.5)

Este ciclo é exclusivo das plantas e certos tipos de bactérias. Esta rota atinge a transformação de unidades de acetil, dois carbonos, em quatro unidades de carbono - conhecidas como succinato. Este último composto pode produzir energia e também pode ser usado para síntese de glicose.

Nos seres humanos, por exemplo, seria impossível subsistir apenas com acetato. Em nosso metabolismo, a acetil coenzima A não pode se tornar piruvato, que é um precursor da via gluconeogênica, porque a reação da enzima piruvato desidrogenase é irreversível é irreversível.

A lógica bioquímica do ciclo é semelhante à do ciclo do ácido cítrico, com exceção dos dois estágios disputados. Ocorre em organelas muito específicas de plantas chamadas glioxissomos e é particularmente importante nas sementes de algumas plantas, como girassóis.

ciclo de Krebs

Ciclo de ácido tricarboxílico (ciclo Krebs). Tomado e editado de: Narayanese, Wikiuserpedia, Yassinemrabet, TotoBaggins (traduzido para o espanhol por Alejandro Porto) [CC BY-SA 3.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/3.0)].

É uma das rotas consideradas centrais no metabolismo dos seres orgânicos, pois unifica o metabolismo das moléculas mais importantes, incluindo proteínas, gorduras e carboidratos.

É um componente da respiração celular e tem como objetivo liberar a energia armazenada na acetil coenzima A - o principal precursor do ciclo Krebs. É formado por dez etapas enzimáticas e, como mencionamos, o ciclo funciona tanto em estradas anabolizantes quanto em catabólicos catabólicos.

Nos organismos eucarióticos, o ciclo ocorre na matriz das mitocôndrias. Nos procariontes - que não possuem compartimentos subcelulares verdadeiros - o ciclo é realizado na região citoplasmática.

Cadeia transportadora de elétrons

Usuário: Rozzychan/CC BY-SA (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/2.5)

A cadeia transportadora de elétrons é formada por uma série de transportadoras ancoradas em uma membrana. A cadeia pretende gerar energia na forma de ATP.

As cadeias são capazes de criar um gradiente eletroquímico graças ao fluxo de elétrons, processo crucial para síntese de energia.

Síntese de ácidos graxos

Os ácidos graxos são moléculas que desempenham papéis muito importantes nas células, principalmente são encontrados como componentes estruturais de todas as membranas biológicas. Por esse motivo, a síntese de ácidos graxos é indispensável.

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Todo o processo de síntese ocorre no citosol da célula. A molécula central do processo é chamada de malonil coenzima para. É responsável por fornecer átomos que formarão o esqueleto de carbono do ácido graxo na formação.

Oxidação beta de ácidos graxos

A oxidação beta é um processo de degradação de ácidos graxos. Isso é alcançado por quatro etapas: oxidação por FAD, hidratação, oxidação por NAD+ e Tiólysis. Anteriormente, o ácido graxo precisa ser ativado integrando a coenzima a.

O produto das reações acima mencionadas são unidades formadas por um par de carbonos na forma de acetil coenzima para. Esta molécula pode entrar no ciclo Krebs.

O desempenho energético desta rota depende da duração da cadeia de ácidos graxos. Para o ácido palmítico, por exemplo, que possui 16 carbonos, o rendimento líquido é de 106 moléculas ATP.

Esta rota ocorre nas mitocôndrias dos eucariotos. Há também outra rota alternativa em um compartimento chamado peroxissomo.

Como a maioria dos ácidos graxos está localizada em citosol celular, eles devem ser transportados para o compartimento onde serão oxidados. O transporte depende da cardinita e permite que essas moléculas entrem nas mitocôndrias.

Metabolismo nucleotídico

A síntese de nucleotídeos é um evento -chave no metabolismo celular, uma vez que esses são os precursores das moléculas que fazem parte do material genético, DNA e RNA e de importantes moléculas de energia, como ATP e GTP.

Os precursores da síntese dos nucleotídeos incluem diferentes aminoácidos, fosfato de ribosa 5, dióxido de carbono e NH₃. As rotas de recuperação são responsáveis ​​pela reciclagem das bases livres e nucleosídeos liberados da ruptura dos ácidos nucleicos.

A formação do anel purina ocorre a partir do fosfato de ribose 5, torna -se um núcleo purina e, finalmente, o nucleotídeo é obtido.

O anel de pirimidina é sintetizado como ácido orótico. Seguido pela união até a 5 ribose fosfato, torna -se nucleotídeos de pirimidina.

Fermentação

O autor da versão original é usuário: Norro. /CC BY-SA (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/4.0)

Fermentações são processos metabólicos independentes de oxigênio. Eles são do tipo catabólico e o produto final do processo é um metabolito que ainda tem potencial de oxidação. Existem diferentes tipos de fermentações, mas em nosso corpo a fermentação lática.

A fermentação lática ocorre no citoplasma celular. Consiste em degradação parcial da glicose para obter energia metabólica. Como substância desperdiçada, ocorre o ácido lático.

Após uma intensa sessão de exercícios anaeróbicos, o músculo não é encontrado com concentrações adequadas de oxigênio e a fermentação lática ocorre.

Algumas células corporais são obrigadas ao fermento, pois não têm mitocôndrias, como é o caso dos glóbulos vermelhos.

Na indústria, os processos de fermentação são usados ​​com alta frequência, para produzir uma série de produtos de consumo humano, como pão, bebidas alcoólicas, iogurte, entre outros.

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