Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Термин амфиболический ( древнегреческий : ἀμφίβολος , латинизированный :  amphibolos , букв.  «Неоднозначный, пораженный с обеих сторон») [1] используется для описания биохимического пути, который включает как катаболизм [2], так и анаболизм . [3] Катаболизм - это фаза деградации метаболизма.в котором большие молекулы превращаются в более мелкие и более простые молекулы, что включает в себя два типа реакций. Во-первых, реакции гидролиза, в которых катаболизм - это расщепление молекул на более мелкие с высвобождением энергии. Примерами катаболических реакций являются пищеварение и клеточное дыхание, когда сахара и жиры расщепляются для получения энергии. Разрушение белка на аминокислоты , триглицерида на жирные кислоты или дисахарида на моносахариды - все это реакции гидролиза или катаболизма. Во-вторых, реакции окисления включают удаление атомов водорода и электронов из органической молекулы. [4] [5]Анаболизм - это фаза биосинтеза метаболизма, в которой более мелкие простые предшественники превращаются в большие и сложные молекулы клетки. Анаболизм имеет два класса реакций. Первые - это реакции синтеза дегидратации; они включают соединение более мелких молекул вместе с образованием более крупных и сложных молекул. К ним относятся образование углеводов, белков, липидов и нуклеиновых кислот. Вторые - это реакции восстановления, в которых к молекуле присоединяются водород и электроны. Когда это происходит, молекулы получают энергию. [2]

Термин амфиболический был предложен Б. Дэвисом в 1961 г., чтобы подчеркнуть двойную метаболическую роль таких путей. [6] Эти пути считаются центральными метаболическими путями, которые обеспечивают из катаболических последовательностей промежуточные соединения, которые образуют субстрат метаболических процессов. [7]

Реакции существуют как амфиболический путь [ править ]

Все реакции, связанные с синтезом биомолекул, сходятся в следующем пути, а именно, гликолизе , цикле Кребса и цепи переноса электронов , существуют как амфиболический путь, что означает, что они могут функционировать как анаболически, так и катаболически. [ требуется разъяснение ]

Другие важные амфиболовые путей являются гликолиз , то пентозофосфатный путь и путь Энтнера-Дудорово . [7]

Эмбден-Мейерхофф [ править ]

Путь Эмбедена-Мейерхофа и цикл Кребса являются центром метаболизма почти всех бактерий и эукариот. Они обеспечивают не только энергию, но и прекурсоры для биосинтеза макромолекул, из которых состоят живые системы. [7]

Цикл лимонной кислоты [ править ]

Цикл лимонной кислоты ( цикл Кребса) является хорошим примером амфиболического пути, поскольку он задействован как в процессах разложения (углеводов, белков и жирных кислот), так и в процессах биосинтеза. [2] Кислотный цикл лимонной происходит на цитозоль из бактерий и внутри митохондрий в эукариотических клетках. Он поставляет электроны в цепь переноса электронов, которая используется для производства АТФ при окислительном фосфорилировании . Промежуточные продукты в цикле лимонной кислоты, такие как оксалоацетат, используются для синтеза компонентов макромолекул, таких как аминокислоты, например глутамат и аспартат. [8]

Первая реакция цикла, в которой оксалоацетат (четырехуглеродное соединение) конденсируется с ацетатом (двухуглеродное соединение) с образованием цитрата (шестиуглеродное соединение), обычно является анаболической. Следующие несколько реакций, которые представляют собой внутримолекулярные перегруппировки, производят изоцитрат . Следующие две реакции, а именно превращение D - изоцитрата в α-кетоглутарат с последующим его превращением в сукцинил-КоА , обычно являются катаболическими. Углекислый газ теряется на каждой стадии, и образуется сукцинат (четырехуглеродное соединение).

Есть интересное и важное различие в коферментах, используемых в катаболическом и анаболическом путях; при катаболизме НАД + служит окислителем, когда восстанавливается до НАДН. В то время как при анаболизме кофермент НАДФН служит восстановителем и превращается в свою окисленную форму НАДФ + .

Цикл лимонной кислоты имеет два режима, которые играют две роли, первая из которых - выработка энергии в окислительном режиме, поскольку ацетильная группа ацетил-коА полностью окисляется до CO 2 . Это производит большую часть АТФ в метаболизме аэробного гетеротрофного метаболизма, поскольку это преобразование энергии в структуре мембраны (цитоплазматическая мембрана в бактериях и митохондриях у эукариот) за счет окислительного фосфорилирования путем перемещения электронов от донора (НАДН и ФАДН 2 ) к акцептору O 2 . Каждый цикл дает 3 НАДН, 1 ФАДН 2 , СО 2 и ГТФ. Вторая роль - биосинтез, поскольку цикл лимонной кислоты регенерирует оксалоацетат, когда промежуточные продукты цикла удаляются для биосинтеза. [9]

  • Рисунок 1: Цикл лимонной кислоты

Пентозофосфатный путь [ править ]

Путь пентозофосфата получил свое название, потому что он включает несколько промежуточных соединений, которые представляют собой фосфорилированные пятиуглеродные сахара ( пентозы ). Этот путь обеспечивает мономеры для многих метаболических путей путем преобразования глюкозы в четырехуглеродную сахарную эритрозу и пятиуглеродную сахарную рибозу ; они являются важными мономерами во многих метаболических путях. Многие из реагентов этого пути аналогичны реагентам при гликолизе, и оба они находятся в цитозоле . [10] [11] Рибозо-5-фосфат может быть вовлечен в метаболизм нуклеиновых кислот, образуя основу мономеров ДНК и РНК , нуклеотидов.. В меристематических клетках большие количества ДНК должны продуцироваться во время S-фазы короткого клеточного цикла; этот путь является чрезвычайно важной частью метаболизма этих клеток. В этих клетках пентозофосфатный путь активен и сдвинут [ требуется уточнение ] в пользу продукции рибозы. [11]

Путь Энтнера-Дудорова [ править ]

Путь Энтнера-Дудорова - это гликолитический путь, который считается вторым путем, используемым для углеводов, используемых некоторыми микробами. В этом процессе глюкозо-6-фосфат окисляется через 6-фосфоглюконат до пирувата и глицеральдегид-3-фосфата с одновременным восстановлением НАДФ. При обычном окислении глицеральдегид-3-фосфата до пирувата один НАД восстанавливается и образуется чистый [ требуется уточнение ] АТФ. В этом пути на каждую молекулу глюкозы приходится «вложение» одной молекулы АТФ и выход двух молекул АТФ, двух молекул пирувата и одного НАДН. Разница между гликолитическим [ слово отсутствует ]используется людьми, и этот путь заключается в том, что последний требует одного АТФ для получения двух АТФ и двух пируватов в результате только одного продуцируемого НАДФН и одного результата АТФ (от фосфорилирования на уровне субстрата ), а первый требует двух молекул АТФ для получения четырех АТФ и две молекулы пирувата на глюкозу как сеть из двух молекул АТФ. [12]

  • Рисунок 2: Путь Entner-Doudoroff

Регламент [ править ]

Клетка определяет, будет ли амфиболический путь функционировать как анаболический или катаболический путем ферментно-опосредованной регуляции на транскрипционном и посттранскрипционном уровнях. Поскольку многие реакции в амфиболических путях легко обратимы или их можно обойти, необходимы необратимые шаги, которые способствуют их двойной функции. Путь использует разные ферменты для каждого направления необратимого этапа пути, позволяя независимо регулировать катаболизм и анаболизм. Из-за присущей им двойственности, амфиболические пути представляют собой режимы регуляции как анаболических путем их конечного продукта отрицательной обратной связи, так и катаболических путем обратной связи посредством последовательностей индикаторов энергии. [7]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Словарь Чемберса, 11-е издание; Лексикон Лидделла и Скотта, 1963 г.
  2. ^ a b c Amabye, Teklit Gebregiorgis. Биохимия для студентов колледжей . Lulu.com. ISBN 9781329546264.
  3. ^ "Амфиболический путь" . Архивировано из оригинала на 2018-08-27.
  4. ^ "Принципы биохимии Ленингера" , 4-е издание, стр. 616, 2004.
  5. ^ "Биохимия Voet в" , 2е издание, стр. 538, 1995.
  6. ^ Шен, Лаура; Падение, Лана; Уолтон, Гордон; Аткинсон, Дэниел (1968). «Взаимодействие между энергетическим зарядом и модуляцией метаболитов в регуляции ферментов амфиболических последовательностей. Фосфофруктокиназа и пируватдегидрогеназа». Биохимия . 7 (11): 4041–4045. DOI : 10.1021 / bi00851a035 . PMID 4301881 . 
  7. ^ a b c d Pandey, доктор PS Verma и доктор BP ISC Книга биологии I для класса XI . С. Чанд Паблишинг.
  8. ^ "цикл трикарбоновых кислот" . Академические словари и энциклопедии . Проверено 21 мая 2018 .
  9. ^ Джонс, Тревор; Вандекастил, Жан-Поль. Нефтяная микробиология . Редакции OPHRYS. ISBN 9782710811350.
  10. ^ Маузет, Джеймс Д. (2003). Ботаника: Введение в биологию растений . Джонс и Бартлетт Обучение. ISBN 9780763721343.
  11. ^ a b Маузет, Джеймс Д. (2003). Ботаника: Введение в биологию растений . Джонс и Бартлетт Обучение. ISBN 9780763721343.
  12. ^ Ленгелер, Джозеф В .; Дрюс, Герхарт; Шлегель, Ханс Гюнтер (1999). Биология прокариот . Георг Тиме Верлаг. ISBN 9783131084118.