7.6: Uunganisho wa Wanga, Protini, na Njia za Metabolic za Lipid

Ujuzi wa Kuendeleza

• Jadili njia ambazo njia za kimetaboliki za kabohaidre, glycolysis, na mzunguko wa asidi ya citric huingiliana na njia za protini na lipid za metabolic
• Eleza kwa nini njia za kimetaboliki hazizingatiwi mifumo iliyofungwa

Umejifunza kuhusu catabolism ya glucose, ambayo hutoa nishati kwa seli zilizo hai. Lakini vitu vilivyo hai hutumia zaidi ya glucose kwa chakula. Je, sandwich ya Uturuki inaishaje kama ATP katika seli zako? Hii hutokea kwa sababu wote wa pathways catabolic kwa wanga, protini, na lipids hatimaye kuungana katika glycolysis na citric acid mzunguko pathways (angalia Kielelezo\(\PageIndex{2}\)). Njia za metabolic zinapaswa kufikiriwa kama porous-yaani, vitu vinaingia kutoka kwa njia nyingine, na huingilia kati kuondoka kwa njia nyingine. Njia hizi hazifungwa mifumo. Wengi wa substrates, intermediates, na bidhaa katika njia fulani ni reactants katika njia nyingine.

Uunganisho wa Sugars Nyingine kwa Kimetaboliki

Glycogen, polymer ya glucose, ni molekuli ya kuhifadhi nishati katika wanyama. Wakati kuna ATP ya kutosha, glucose ya ziada huingizwa kwenye glycogen kwa kuhifadhi. Glycogen hufanywa na kuhifadhiwa katika ini na misuli. Glycogen itakuwa hidrolisisi katika monomers ya glucose (G-1-P) ikiwa viwango vya sukari ya damu vinapungua. Uwepo wa glycogen kama chanzo cha glucose inaruhusu ATP kuzalishwa kwa muda mrefu wakati wa zoezi. Glycogen imevunjika ndani ya G-1-P na kubadilishwa kuwa G-6-P katika seli zote za misuli na ini, na bidhaa hii inaingia njia ya glycolytic.

Sucrose ni disaccharide yenye molekuli ya glucose na molekuli ya fructose iliyounganishwa pamoja na uhusiano wa glycosidic. Fructose ni moja ya monosaccharides tatu malazi, pamoja na glucose na galactose (ambayo ni sehemu ya sukari maziwa, lactose disaccharide), ambayo ni kufyonzwa moja kwa moja katika mfumo wa damu wakati digestion. Catabolism ya fructose na galactose hutoa idadi sawa ya molekuli za ATP kama glucose.

Uunganisho wa Protini kwa Kimetaboliki ya

Protini ni hidrolisisi na aina mbalimbali za enzymes katika seli. Mara nyingi, asidi za amino zinatengenezwa tena katika awali ya protini mpya. Kama kuna ziada amino asidi, hata hivyo, au kama mwili ni katika hali ya njaa, baadhi amino asidi itakuwa shunted katika njia ya glucose catabolism (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)). Kila asidi amino lazima kikundi chake cha amino kiondolewe kabla ya kuingia katika njia hizi. Kikundi cha amino kinabadilishwa kuwa amonia. Katika wanyama wa wanyama, ini huunganisha urea kutoka molekuli mbili za amonia na molekuli ya dioksidi kaboni. Hivyo, urea ni kuu taka bidhaa katika wanyama zinazozalishwa kutoka nitrojeni inayotokana na amino asidi, na majani ya mwili katika mkojo.

Kielelezo\(\PageIndex{1}\): Mifupa ya kaboni ya asidi fulani ya amino (iliyoonyeshwa katika masanduku) inayotokana na protini yanaweza kulisha mzunguko wa asidi ya citric. (mikopo: mabadiliko ya kazi na Mikael Häggström)

Uunganisho wa Metabolism ya Lipid na Glucose

Lipids zinazounganishwa na njia za glucose ni cholesterol na triglycerides. Cholesterol ni lipid inayochangia kubadilika kwa membrane ya seli na ni mtangulizi wa homoni za steroid. Ya awali ya cholesterol huanza na makundi ya acetyl na huendelea kwa mwelekeo mmoja tu. Mchakato hauwezi kuachwa.

Triglycerides ni aina ya hifadhi ya muda mrefu ya nishati katika wanyama. Triglycerides hufanywa kwa glycerol na asidi tatu za mafuta. Wanyama wanaweza kufanya zaidi ya asidi ya mafuta wanayohitaji. Triglycerides inaweza kufanywa na kuvunjwa kupitia sehemu za njia za catabolism ya glucose. Glycerol inaweza kuwa phosphorylated kwa glycerol-3-phosphate, ambayo inaendelea kupitia glycolysis. Asidi ya mafuta hukataboli katika mchakato unaoitwa beta-oxidation unaofanyika katika tumbo la mitochondria na hubadilisha minyororo yao ya asidi ya mafuta kuwa vitengo viwili vya kaboni vya vikundi vya asetili. Makundi ya acetyl huchukuliwa na CoA ili kuunda CoA ya acetyl inayoendelea katika mzunguko wa asidi ya citric.

Kielelezo\(\PageIndex{2}\): Glycogen kutoka ini na misuli, hidrolisisi katika glucose-1-phosphate, pamoja na mafuta na protini, inaweza kulisha njia catabolic kwa wanga.

Uunganisho wa Mageuzi: Njia za usanisinuru na metabolism ya mkononi

Michakato ya photosynthesis na kimetaboliki ya seli hujumuisha njia kadhaa ngumu sana. Kwa ujumla hufikiriwa kwamba seli za kwanza ziliondoka katika mazingira yenye maji-“ supu” ya virutubishi-pengine juu ya uso wa udongo fulani wa porous. Ikiwa seli hizi zinazalisha tena kwa mafanikio na idadi yao ilipanda kwa kasi, inafuata kwamba seli zitaanza kufuta virutubisho kutoka katikati ambayo waliishi kama walivyobadilisha virutubisho ndani ya vipengele vya miili yao wenyewe. Hali hii ya nadharia ingekuwa imesababisha uteuzi wa asili kupendelea viumbe wale ambao wangeweza kuwepo kwa kutumia virutubisho vilivyobaki katika mazingira yao na kwa kuendesha virutubisho hivi katika vifaa ambavyo wangeweza kuishi. Uchaguzi ingekuwa neema viumbe wale ambao wanaweza dondoo thamani maximal kutoka virutubisho ambayo walikuwa na upatikanaji.

Aina ya awali ya usanisinuru iliendelea iliyounganisha nishati ya jua kwa kutumia maji kama chanzo cha atomi za hidrojeni, lakini njia hii haikuzalisha oksijeni huru (usanisinuru wa anoxygenic). (usanisinuru wa awali haukuzalisha oksijeni huru kwa sababu haikutumia maji kama chanzo cha ioni za hidrojeni; badala yake, ilitumia vifaa kama sulfidi hidrojeni na hivyo ikazalisha sulfuri). Ni mawazo kwamba glycolysis maendeleo kwa wakati huu na inaweza kuchukua faida ya sukari rahisi zinazozalishwa, lakini athari hizi hawakuweza kikamilifu dondoo nishati kuhifadhiwa katika wanga. Maendeleo ya glycolysis pengine yaliyotangulia mageuzi ya photosynthesis, kwa kuwa ilikuwa inafaa kuondoa nishati kutoka kwa vifaa vya kujilimbikiza kwa hiari katika “supu ya kwanza.” Aina ya baadaye ya usanisinuru ilitumia maji kama chanzo cha elektroni na hidrojeni, na kuzalisha oksijeni huru. Baada ya muda, anga ikawa oksijeni, lakini si kabla ya oksijeni iliyotolewa metali iliyooksidishwa katika bahari na kuunda safu ya “kutu” katika sediment, kuruhusu dating ya kupanda kwa photosynthesizers ya oksijeni ya kwanza. Mambo yaliyo hai yamebadilishwa ili kutumia hali hii mpya ambayo iliruhusu kupumua kwa aerobic kama tunavyojua kufuka. Wakati mchakato kamili wa usanisinuru wa oksijeni ulipoendelea na anga ikawa oksijeni, seli hatimaye ziliweza kutumia oksijeni iliyofukuzwa na usanisinuru ili kuondoa nishati zaidi mno kutoka molekuli za sukari kwa kutumia mzunguko wa asidi ya citric na fosforasi ya oksidi.

Muhtasari

Kuvunjika na awali ya wanga, protini, na lipids huunganisha na njia za catabolism ya glucose. Sukari rahisi ni galactose, fructose, glycogen, na pentose. Hizi ni catabolized wakati wa glycolysis. Asidi ya amino kutoka kwa protini huunganisha na catabolism ya glucose kupitia piruvati, acetyl CoA, na vipengele vya mzunguko wa asidi ya citric. Cholesterol awali huanza na makundi acetyl, na vipengele vya triglycerides hutoka kwa glycerol-3-phosphate kutoka kwa glycolysis na makundi ya acetyl zinazozalishwa katika mitochondria kutoka piruvati.

Wachangiaji na Majina

• Template:ContribOpenSTAXBio