대사 경로 : 유형 및 주요 경로 - 생물학

대사 경로는 효소에 의해 촉매 화학 반응의 집합입니다. 이 과정에서 분자 X는 중간 대사 산물을 통해 분자 Y로 변환됩니다. 대사 경로는 세포 환경에서 발생합니다.

세포 외부에서 이러한 반응은 너무 오래 걸리고 일부는 발생하지 않을 수 있습니다. 따라서 각 단계에는 효소라고하는 촉매 단백질이 필요합니다. 이 분자의 역할은 경로 내에서 각 반응의 속도를 수십 배로 가속화하는 것입니다.

주요 대사 경로
출처 : Chakazul (토크 · 기여), Wikimedia Commons를 통해.

생리 학적으로 대사 경로는 서로 연결되어 있습니다. 즉, 세포 내에서 분리되지 않습니다. 가장 중요한 경로의 대부분은 공통적으로 대사 산물을 공유합니다.

결과적으로 세포에서 일어나는 모든 화학 반응을 대사라고합니다. 각 세포는 특정 대사 성능을 나타내는 것이 특징이며, 이는 내부의 효소 함량에 의해 정의되며, 이는 차례로 유 전적으로 결정됩니다.

대사 경로의 일반적인 특성

세포 환경 내에서 많은 화학 반응이 발생합니다. 이러한 반응의 세트는 신진 대사이며,이 과정의 주요 기능은 정상적인 조건과 스트레스 조건에서 신체의 항상성을 유지하는 것입니다.

따라서, 이러한 대사 산물의 흐름의 균형이 있어야합니다. 대사 경로의 주요 특징은 다음과 같습니다.

반응은 효소에 의해 촉매됩니다.

사이클로 옥 시게나 제 효소에 의해 촉매되는 반응 (출처 : Wikimedia Commons를 통한 Pancrat)

대사 경로의 주역은 효소입니다. 그들은 신진 대사 상태에 대한 정보를 통합하고 분석하는 책임이 있으며 순간의 세포 요구 사항에 따라 활동을 조절할 수 있습니다.

대사는 호르몬에 의해 조절됩니다

신진 대사는 신체의 필요와 성능을 고려하여 대사 반응을 조정할 수있는 일련의 호르몬에 의해 지시됩니다.

구획화

대사 경로의 구획화가 있습니다. 즉, 각 경로는 특정 세포 내 구획에서 발생하며 세포질, 미토콘드리아 등으로 불립니다. 다른 경로는 여러 구획에서 동시에 발생할 수 있습니다.

경로의 구획화는 동화 및 이화 경로의 조절을 돕습니다 (아래 참조).

대사 흐름의 조정

대사의 조정은 관련된 효소 활성의 안정성을 통해 달성됩니다. 단백 동화 경로와 이화 작용은 완전히 독립적이지 않다는 점에 유의해야합니다. 대조적으로 그들은 조정됩니다.

대사 경로에는 주요 효소 지점이 있습니다. 이러한 효소의 전환 속도에 따라 경로의 전체 흐름이 조절됩니다.

대사 경로의 유형

생화학에서는 세 가지 주요 유형의 대사 경로가 구별됩니다. 이 구분은 생체 에너지 기준에 따라 수행됩니다 : 이화 작용, 동화 작용 및 각섬석 경로.

Catabolic 경로

이화 경로는 산화 분해 반응을 포함합니다. 에너지를 얻고 전력을 줄이기 위해 수행되며 나중에 다른 반응에서 세포에 의해 사용됩니다.

대부분의 유기 분자는 신체에서 합성되지 않습니다. 반대로 우리는 음식을 통해 그것을 섭취해야합니다. 이화 반응에서 이러한 분자는이를 구성하는 단량체로 분해되어 세포에서 사용할 수 있습니다.

단백 동화 경로

단백 동화 경로는 합성의 화학 반응으로 구성되며 작고 단순한 분자를 더 크고 복잡한 요소로 변환합니다.

이러한 반응이 일어나려면 에너지를 사용할 수 있어야합니다. 이 에너지는 어디에서 오는가? 주로 ATP의 형태로 이화 경로에서.

이러한 방식으로, 이화 경로 (전 세계적으로 "대사 산물 풀"이라고 함)에 의해 생성 된 대사 산물은 신체가 당시 필요로하는 더 복잡한 분자를 합성하기 위해 동화 경로에서 사용될 수 있습니다.

이 대사 산물 풀에는 피루 베이트, 아세틸 코엔자임 A 및 글리세롤의 세 가지 주요 분자가 있습니다. 이러한 대사 산물은 지질, 탄수화물 등과 같은 다양한 생체 분자의 대사를 연결하는 역할을합니다.

수륙 양용 경로

각섬석 경로는 단백 동화 또는 이화 경로로 기능합니다. 즉, 혼합 경로입니다.

가장 잘 알려진 각섬석 경로는 크렙스 사이클입니다. 이 경로는 탄수화물, 지질 및 아미노산의 분해에 근본적인 역할을합니다. 그러나 합성 경로를위한 전구체 생산에도 참여합니다.

예를 들어, Krebs주기 대사 산물은 단백질을 만드는 데 사용되는 아미노산의 절반의 전구체입니다.

주요 대사 경로

살아있는 존재의 일부인 모든 세포에서 일련의 대사 경로가 수행됩니다. 이들 중 일부는 대부분의 유기체가 공유합니다.

이러한 대사 경로에는 생명에 중요한 대사 산물의 합성, 분해 및 전환이 포함됩니다. 이 전체 과정을 중간 대사라고합니다.

세포는 주로 ATP 분자에서 얻은 화학 에너지뿐만 아니라 유기 및 무기 화합물을 영구적으로 필요로합니다.

ATP (adenosine triphosphate)는 모든 세포에서 가장 중요한 에너지 저장 형태입니다. 그리고 대사 경로의 에너지 증가와 투자는 종종 ATP 분자로 표현됩니다.

대부분의 살아있는 유기체에 존재하는 가장 중요한 경로는 아래에서 논의 될 것입니다.

당분 해 또는 해당 작용

그림 1 : 해당 과정과 포도당 형성. 관련된 반응과 효소.

당분 해는 포도당을 최대 2 분자의 피루브산으로 분해하여 순 이득으로 2 분자의 ATP를 얻는 경로입니다. 거의 모든 살아있는 유기체에 존재하며 에너지를 얻는 빠른 방법으로 간주됩니다.

일반적으로 두 단계로 나뉩니다. 첫 번째는 포도당 분자를 두 개의 글리 세르 알데히드 분자로 통과시켜 두 개의 ATP 분자를 반전시키는 것입니다. 두 번째 단계에서는 고 에너지 화합물이 생성되고 4 개의 ATP 분자와 2 개의 피루 베이트 분자가 최종 제품으로 생성됩니다.

경로는 두 가지 방법으로 계속 될 수 있습니다. 산소가 있으면 분자는 호흡 사슬에서 산화를 완료합니다. 또는 이것이 없으면 발효가 발생합니다.

포도당 생성

AngelHerraez / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Gluconeogenesis는 아미노산 (류신 및 라이신 제외), 젖산, 글리세롤 또는 크렙스주기의 중간체에서 시작하여 포도당 합성을위한 경로입니다.

포도당은 뇌, 적혈구 및 근육과 같은 특정 조직의 필수 기질입니다. 포도당 공급은 글리코겐 저장소를 통해 얻을 수 있습니다.

그러나 이것이 고갈되면 신체는 주로 신경 조직인 조직의 요구를 충족시키기 위해 포도당 합성을 시작해야합니다.

이 경로는 주로 간에서 발생합니다. 금식 상황에서 신체는 계속해서 포도당을 얻을 수 있기 때문에 매우 중요합니다.

경로의 활성화 여부는 유기체의 먹이와 관련이 있습니다. 탄수화물이 많은 음식을 섭취하는 동물은 포도당 생성률이 낮은 반면 포도당이 낮은 음식은 상당한 포도당 생성 활성을 필요로합니다.

글리 옥실 레이트 회로

출처 : 원본 업 로더는 English Wikipedia의 Adenosine이었습니다. / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5)

이주기는 식물과 특정 유형의 박테리아에 고유합니다. 이 경로는 2 개의 탄소 아세틸 단위를 4 개의 탄소 단위 (석시 네이트로 알려진)로 변환합니다. 이 마지막 화합물은 에너지를 생산할 수 있으며 포도당 합성에도 사용될 수 있습니다.

예를 들어 인간의 경우 아세테이트만으로는 생존 할 수 없습니다. 우리의 신진 대사에서 아세틸 코엔자임 A는 피루 베이트 탈수소 효소의 반응이 비가역 적이기 때문에 글루코 네오 겐 생성 경로의 전구체 인 피루 베이트로 전환 될 수 없습니다.

순환의 생화학 적 논리는 두 개의 탈 카르 복 실화 단계를 제외하고는 구연산 순환의 논리와 유사합니다. 이는 글리 옥시 좀이라고하는 식물의 매우 특정한 세포 기관에서 발생하며 해바라기와 같은 일부 식물의 씨앗에서 특히 중요합니다.

크렙스 사이클

트리 카르 복실 산 회로 (Krebs 회로). 가져 와서 편집 : Narayanese, WikiUserPedia, YassineMrabet, TotoBaggins (Alejandro Porto가 스페인어로 번역).

단백질, 지방 및 탄수화물을 포함한 가장 중요한 분자의 신진 대사를 통합하기 때문에 유기 존재의 신진 대사에서 중심으로 간주되는 경로 중 하나입니다.

그것은 세포 호흡의 구성 요소이며, 크렙스 회로의 주요 전구체 인 아세틸 코엔자임 A 분자에 저장된 에너지를 방출하는 것을 목표로합니다. 그것은 10 개의 효소 단계로 구성되어 있으며, 우리가 언급했듯이이주기는 동화 작용과 이화 작용 경로 모두에서 작동합니다.

진핵 생물에서주기는 미토콘드리아의 매트릭스에서 발생합니다. 진정한 세포 하 구획이없는 원핵 생물에서는주기가 세포질 영역에서 발생합니다.

전자 수송 사슬

사용자 : Rozzychan / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5)

전자 수송 사슬은 막에 고정 된 일련의 수송 체로 구성됩니다. 체인은 ATP 형태로 에너지를 생성하는 것을 목표로합니다.

사슬은 에너지 합성을위한 중요한 과정 인 전자의 흐름 덕분에 전기 화학적 구배를 생성 할 수 있습니다.

지방산 합성

지방산은 세포에서 매우 중요한 역할을하는 분자이며 주로 모든 생물학적 막의 구조적 구성 요소로 발견됩니다. 이러한 이유로 지방산의 합성이 필수적입니다.

전체 합성 과정은 세포의 세포질에서 발생합니다. 이 과정의 중심 분자는 말로 닐 코엔자임 A라고 불립니다. 그것은 형성에서 지방산의 탄소 골격을 형성 할 원자를 제공하는 역할을합니다.

지방산의 베타 산화

베타 산화는 지방산의 분해 과정입니다. 이는 FAD 산화, 수화, NAD + 산화 및 thiolysis의 네 단계를 통해 수행됩니다. 이전에는 코엔자임 A의 통합에 의해 지방산이 활성화되어야했습니다.

언급 된 반응의 생성물은 아세틸 코엔자임 A 형태의 한 쌍의 탄소에 의해 형성된 단위입니다.이 분자는 크렙스 회로에 들어갈 수 있습니다.

이 경로의 에너지 효율은 지방산 사슬의 길이에 따라 다릅니다. 예를 들어, 16 개의 탄소를 가진 팔 미트 산의 경우 순 수율은 106 ATP 분자입니다.

이 경로는 진핵 생물의 미토콘드리아에서 발생합니다. peroxisome이라는 구획에 또 다른 대체 경로가 있습니다.

대부분의 지방산은 세포 세포질에 위치하므로 산화 될 구획으로 운반되어야합니다. 운반은 카르 티니 탄에 의존하며 이러한 분자가 미토콘드리아로 들어가도록합니다.

뉴클레오타이드 대사

뉴클레오타이드의 합성은 세포 대사에서 중요한 사건입니다. 뉴클레오티드는 유전 물질, DNA 및 RNA의 일부를 형성하는 분자와 ATP 및 GTP와 같은 중요한 에너지 분자의 전구체이기 때문입니다.

뉴클레오타이드 합성의 전구체는 다른 아미노산, 리보스 5 인산염, 이산화탄소 및 NH _{3를 포함} 합니다. 회수 경로는 핵산 분해로 인해 방출되는 유리 염기 및 뉴 클레오 사이드의 재활용을 담당합니다.

퓨린 고리의 형성은 리보스 5 포스페이트에서 일어나며 퓨린 핵이되고 마지막으로 뉴클레오타이드가 얻어진다.

피리 미딘 고리는 오 로트 산으로 합성됩니다. 리보스 5 포스페이트에 결합하여 피리 미딘 뉴클레오타이드로 변환됩니다.

발효

원래 버전의 작성자는 User : Norro입니다. / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)

발효는 산소와 무관 한 대사 과정입니다. 그것들은 이화 작용 유형이며 공정의 최종 생성물은 여전히 산화 가능성이있는 대사 산물입니다. 발효에는 여러 종류가 있지만 젖산 발효는 우리 몸에서 일어납니다.

젖산 발효는 세포질에서 일어난다. 그것은 대사 에너지를 얻기 위해 포도당의 부분적인 분해로 구성됩니다. 폐기물로 젖산이 생성됩니다.

강렬한 무산소 운동 후 근육에 적절한 농도의 산소가 부족하여 젖산 발효가 발생합니다.

신체의 일부 세포는 적혈구와 마찬가지로 미토콘드리아가 부족하기 때문에 강제로 발효됩니다.

산업에서 발효 공정은 빵, 알코올 음료, 요구르트 등과 같은 인간이 소비하는 일련의 제품을 생산하기 위해 고주파로 사용됩니다.

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대사 경로 : 유형 및 주요 경로 - 생물학 - 2026