이화는 몸에있는 물질을 모두 분해 반응을 포함한다. 생체 분자의 구성 요소를 가장 작은 단위로 "분해"하는 것 외에도 이화 작용 반응은 주로 ATP 형태로 에너지를 생성합니다.
이화 작용 경로는 음식에서 나오는 탄수화물, 단백질 및 지질 분자를 분해하는 역할을합니다. 이 과정에서 결합에 포함 된 화학 에너지가 방출되어이를 필요로하는 세포 활동에 사용됩니다.
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잘 알려진 이화 작용 경로의 몇 가지 예는 다음과 같습니다 : 크렙스 회로, 지방산의 베타 산화, 해당 과정 및 산화 적 인산화.
이화 작용에 의해 생성 된 단순 분자는 세포가 필요한 요소를 만드는 데 사용되며 동일한 과정에서 제공되는 에너지를 사용합니다. 이 합성 경로는 이화 작용의 길항제이며 동화 작용이라고합니다.
유기체의 신진 대사는 세포 내에서 동시에 그리고 제어 된 방식으로 발생하는 합성 및 분해 반응을 모두 포함합니다.
풍모
이화 작용의 주요 목적은 탄수화물, 단백질 및 지방이라고하는 신체가 "연료"로 사용하는 영양소를 산화시키는 것입니다. 이러한 생체 분자의 분해는 주로 이산화탄소와 물과 같은 에너지 및 폐기물을 생성합니다.
일련의 효소는 세포에서 발생하는 화학 반응의 속도를 가속화하는 단백질 인 이화 작용에 참여합니다.
연료 물질은 우리가 매일 소비하는 음식입니다. 우리의 식단은 이화 작용 경로에 의해 분해되는 단백질, 탄수화물 및 지방으로 구성됩니다. 신체는 지방과 탄수화물을 우선적으로 사용하지만 부족한 상황에서는 단백질 분해에 의존 할 수 있습니다.
이화 작용에 의해 추출 된 에너지는 언급 된 생체 분자의 화학적 결합에 포함되어 있습니다.
우리는 음식을 먹을 때 소화하기 쉽게 씹습니다. 이 과정은 신체가 미세한 수준에서 입자를 "소화"하여 합성 또는 동화 경로에 의해 사용되는 이화 작용과 유사합니다.
이화 과정
이화 경로 또는 경로에는 물질의 모든 분해 과정이 포함됩니다. 프로세스의 세 단계를 구분할 수 있습니다.
-세포에서 발견되는 다양한 생체 분자 (탄수화물, 지방 및 단백질)는 이들을 구성하는 기본 단위 (각각 설탕, 지방산 및 아미노산)에서 분해됩니다.
-1 단계의 산물은 아세틸 -CoA라는 공통 중간체로 수렴하는 더 단순한 성분으로 전달됩니다.
-마지막으로,이 화합물은 크렙스 회로에 들어가서 이산화탄소와 물 분자를 생성 할 때까지 산화를 계속합니다.
가장 두드러진 것은 요소 회로, 크렙스 회로, 해당 과정, 산화 적 인산화 및 지방산의 베타 산화입니다. 아래에서 언급 된 각 경로에 대해 설명합니다.
요소 순환
요소주기는 미토콘드리아와 간 세포의 세포질에서 발생하는 이화 경로입니다. 단백질 유도체의 가공을 담당하며 최종 제품은 요소입니다.
주기는 미토콘드리아의 기질에서 첫 번째 아미노 그룹의 진입으로 시작되지만 장을 통해 간으로 들어갈 수도 있습니다.
첫번째 반응 단계는 ATP, 중탄산 이온 (HCO 포함 3 - 암모늄 (NH) 4 + ) 카바 모일 포스페이트, ADP 및 P I를 . 두 번째 단계는 시트룰린 및 P의 분자 수득 카바 모일 포스페이트 및 오르니 틴의 조합으로 구성 I를 . 이러한 반응은 미토콘드리아 기질에서 발생합니다.
사이클은 시토 졸에서 계속되는데, 여기서 시트룰린과 아스 파르 테이트는 ATP와 함께 응축되어 아르 기니 노숙시 네이트, AMP 및 PP i 를 생성 합니다. 아르 기니 노숙시 네이트는 아르기닌과 푸마 레이트로 전달됩니다. 아미노산 아르기닌은 물과 결합하여 오르니 틴과 마지막으로 요소를 생성합니다.
푸마 레이트 대사 산물이 두 대사 경로에 모두 참여하기 때문에이주기는 크렙스주기와 연결되어 있습니다. 그러나 각주기는 독립적으로 작동합니다.
이 경로와 관련된 임상 병리는 환자가 단백질이 풍부한 식단을 먹는 것을 방해합니다.
크렙스 회로 또는 구연산 회로
크렙스주기는 모든 유기체의 세포 호흡에 참여하는 경로입니다. 공간적으로 그것은 진핵 생물의 미토콘드리아에서 발생합니다.
사이클의 전구체는 옥 살로 아세테이트 분자와 축합하는 아세틸 코엔자임 A라는 분자입니다. 이 결합은 6 개의 탄소 화합물을 생성합니다. 각 회전에서 순환은 두 분자의 이산화탄소와 한 분자의 옥 살로 아세테이트를 생성합니다.
사이클은 아코 니타 제에 의해 촉매되는 이성 질화 반응으로 시작되며, 여기서 시트 레이트는 시스-아 코니 테이트와 물로 전달됩니다. 유사하게, aconitase는 cis-aconitate가 isocitrate로 통과하는 것을 촉매합니다.
이소 시트 레이트는 이소 시트 레이트 탈수소 효소에 의해 옥 살로 숙시 네이트로 산화됩니다. 이 분자는 동일한 효소 인 isocitrate dehydrogenase에 의해 알파-케 토글 루타 레이트로 탈 탄산됩니다. 알파-케 토글 루타 레이트는 알파-케 토글 루타 레이트 탈수소 효소의 작용에 의해 숙시 닐 -CoA로 전환됩니다.
숙시 닐 -CoA는 숙시 네이트가되어 숙시 네이트 탈수소 효소에 의해 푸마 레이트로 산화됩니다. 연속적으로 푸마 레이트는 l- 말 레이트가되고 마지막으로 l- 말 레이트는 옥 살로 아세테이트가됩니다.
주기는 다음 방정식으로 요약 할 수 있습니다. 아세틸 -CoA + 3 NAD + + FAD + GDP + Pi + 2 H 2 O → CoA-SH + 3 (NADH + H +) + FADH 2 + GTP + 2 CO 2 .
당분 해
해당 과정이라고도하는 당분 해는 미세한 박테리아에서 큰 포유류에 이르기까지 거의 모든 살아있는 유기체에 존재하는 중요한 경로입니다. 이 경로는 포도당을 피루브산으로 분해하는 10 가지 효소 반응으로 구성됩니다.
이 과정은 효소 hexokinase에 의한 포도당 분자의 인산화로 시작됩니다. 이 단계의 아이디어는 포도당을 "활성화"하고 포도당을 세포 내부에 가두는 것입니다. 왜냐하면 포도당 -6- 인산은 탈출 할 수있는 수송 체가 없기 때문입니다.
Glucose-6-phosphate isomerase는 glucose-6-phosphate를 취하여 fructose-6-phosphate 이성질체로 재 배열합니다. 세 번째 단계는 포스 포프 럭토 키나아제에 의해 촉매되고 생성물은 프럭 토스 -1,6- 비스 포스페이트입니다.
그 후, 알 돌라 아제는 상기 화합물을 디 히드 록시 아세톤 포스페이트와 글리 세르 알데히드 -3- 포스페이트로 절단한다. 트리 오스 포스페이트 이소 머라 제에 의해 촉매 된이 두 화합물 사이에는 평형이 있습니다.
효소 glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase는 phosphoglycerate kinase에 의해 다음 단계에서 3-phosphoglycerate로 전환되는 1,3-bisphosphoglycerate를 생성합니다. Phosphoglycerate mutase는 탄소의 위치를 바꾸고 2-phosphoglycerate를 생성합니다.
Eolase는 후자의 대사 산물을 취하여 포스 포에 놀 피루 베이트로 전환합니다. 경로의 마지막 단계는 피루 베이트 키나아제에 의해 촉매되고 최종 생성물은 피루 베이트입니다.
산화 적 인산화
산화 적 인산화는 NADH 또는 FADH 2 에서 산소 로 전자가 전달되어 ATP가 형성되는 과정이며 세포 호흡 과정의 마지막 단계를 구성합니다. 미토콘드리아에서 발생하며 호기성 호흡 유기체에서 ATP 분자의 주요 공급원입니다.
포도당이 물과 이산화탄소로 완전히 산화 된 생성물로 생성되는 30 개의 ATP 분자 중 26 개가 산화 적 인산화에 의해 발생하기 때문에 그 중요성은 부인할 수 없습니다.
개념적으로 산화 적 인산화는 ATP의 산화 및 합성과 막 시스템을 통한 양성자의 흐름을 결합합니다.
따라서 다른 경로에서 생성 된 NADH 또는 FADH 2 ( 지방산의 해당 과정 또는 산화)는 산소를 감소시키는 데 사용되며 그 과정에서 생성 된 자유 에너지는 ATP 합성에 사용됩니다.
지방산의 β- 산화
β- 산화는 지방산의 산화가 다량의 에너지를 생성하도록하는 일련의 반응입니다.
이 과정은 지방산이 완전히 분해 될 때까지 반응에 의해 2- 탄소 지방산의 영역을 주기적으로 방출하는 것을 포함합니다. 최종 생성물은 완전히 산화되기 위해 크렙스 회로에 들어갈 수있는 아세틸 -CoA 분자입니다.
산화되기 전에 지방산이 활성화되어야하며, 여기서 코엔자임 A에 결합합니다. 카르니틴 수송 체는 분자를 미토콘드리아의 매트릭스로 이동시키는 역할을합니다.
이러한 이전 단계 이후, β- 산화 자체는 NAD + 및 thiolysis에 의한 산화, 수화, 산화 과정으로 시작됩니다 .
이화 작용 조절
다른 효소 반응을 조절하는 일련의 과정이 있어야합니다. 왜냐하면 이들은 항상 최대 속도로 작동 할 수 없기 때문입니다. 따라서 대사 경로는 호르몬, 신경 세포 조절, 기질 가용성 및 효소 변형을 포함한 여러 요인에 의해 조절됩니다.
모든 경로에는 적어도 하나의 비가 역적 반응 (즉, 한 방향으로 만 발생)이 있어야하며 전체 경로의 속도를 지시합니다. 이것은 반응이 세포에 필요한 속도로 작동하도록하고 합성 및 분해 경로가 동시에 작동하는 것을 방지합니다.
호르몬은 화학 전달자 역할을하는 특히 중요한 물질입니다. 이들은 다양한 내분비선에서 합성되어 혈류로 방출되어 작용합니다. 몇 가지 예는 다음과 같습니다.
코티솔
코티솔은 합성 과정을 늦추고 근육의 이화 경로를 증가시킴으로써 작동합니다. 이 효과는 아미노산이 혈류로 방출되어 발생합니다.
인슐린
반대로, 반대 효과가 있고 이화 작용을 감소시키는 호르몬이 있습니다. 인슐린은 단백질 합성을 증가시키는 동시에 이화 작용을 감소시킵니다. 이 경우 단백질 분해가 증가하여 근육으로의 아미노산 출력을 촉진합니다.
동화 작용과의 차이점
동화 작용과 이화 작용은 유기체에서 발생하는 대사 반응의 전체를 구성하는 길항 과정입니다.
두 공정 모두 효소에 의해 촉매되는 여러 화학 반응을 필요로하며 특정 반응을 촉발하거나 늦출 수있는 엄격한 호르몬 조절하에 있습니다. 그러나 다음과 같은 기본 측면이 다릅니다.
분자의 합성 및 분해
동화 작용은 합성 반응을 구성하고 이화 작용은 분자 분해를 담당합니다. 이러한 과정은 역전되지만 신진 대사의 섬세한 균형으로 연결되어 있습니다.
동화 작용은 단순한 화합물을 가져다가 더 큰 화합물로 바꾸는 다양한 과정이라고합니다. 수렴 과정으로 분류되는 이화 작용과는 달리 이산화탄소, 암모니아, 물과 같은 작은 분자가 큰 분자에서 얻어지기 때문입니다.
다른 이화 작용 경로는 음식을 구성하는 거대 분자를 가져 와서 가장 작은 성분으로 감소시킵니다. 한편, 단백 동화 경로는 이러한 단위를 취하고 더 정교한 분자를 다시 만들 수 있습니다.
즉, 신체는 식품을 구성하는 요소의 "구성을 변경"하여 필요한 과정에서 사용되도록해야합니다.
이 프로세스는 주요 구성 요소가 다양한 공간 배열로 서로 다른 구조를 형성 할 수있는 인기있는 레고 게임과 유사합니다.
에너지 사용
이화 작용은 음식의 화학적 결합에 포함 된 에너지를 추출하는 역할을하므로 주요 목표는 에너지 생성입니다. 이러한 분해는 대부분의 경우 산화 반응에 의해 발생합니다.
그러나 ATP 분자의 역전을 필요로하는 해당 경로에서 보았 듯이 이화 경로가 초기 단계에서 에너지를 추가해야한다는 것은 놀라운 일이 아닙니다.
다른 한편으로, 동화 작용은 관심 화합물의 조립을 달성하기 위해 이화 작용에서 생성 된 자유 에너지를 추가하는 책임이 있습니다. 동화 작용과 이화 작용은 세포에서 지속적으로 동시에 발생합니다.
일반적으로 ATP는 에너지를 전달하는 데 사용되는 분자입니다. 이것은 필요한 영역으로 확산 될 수 있으며, 가수 분해 될 때 분자에 포함 된 화학 에너지가 방출됩니다. 마찬가지로 에너지는 수소 원자 또는 전자로 운반 될 수 있습니다.
이러한 분자를 코엔자임이라고하며 NADP, NADPH 및 FMNH 2가 포함 됩니다. 그들은 환원 반응을 통해 행동합니다. 또한 감소 용량을 ATP로 전송할 수 있습니다.
참고 문헌
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