Skip to main content
Global

C: Njia za kimetaboliki

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    174927

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    Glycolysis

    Mchoro wa nusu ya kwanza ya glycolysis. Glucose ni sukari ya kaboni 6; ni hexagon yenye oksijeni katika moja ya pembe na kaboni ya sita nje ya pete. Hatua ya 1: Hexokinase inachukua phosphate kutoka ATP na anaongeza kwa glucose kuzalisha glucose-6-phosphate (muundo linear na kundi phosphate katika kaboni 6). ADP ni bidhaa nyingine ya mmenyuko huu. Hatua ya 2: Phosphoglucose isomerase waongofu glucose-6-phosphate kwa fructose-6-phosphate kwa kusonga mara mbili bonded oksijeni kutoka kaboni 1 kwa kaboni Hatua ya 3: phosphofrutokinase hatua phosphate kutoka ATP kwa fructose-6-phosphate kuzalisha fructose-1,6, -diphosphate. Hii ni molekuli ya fructose na vikundi vya phosphate kwenye kaboni 1 na 6. ADTP ni bidhaa nyingine ya mmenyuko huu. Hatua ya 4: Aldolase hugawanyika fructose-1,6-biphosphate katika nusu ya kuzalisha glyceraldehyde-3-phosphate (molekuli ya kaboni 3 yenye oksijeni mara mbili iliyofungwa katika kaboni 1 na phosphate katika kaboni 3) na dihydroxyacetone-phosphate (ambayo ina kundi la phosphate katika kaboni 1 na oksijeni iliyofungwa mara mbili katika kaboni 2). Hatua ya 5: Triose phosphate isomerase waongofu kati ya dihydroxyacetone-phosphate na glyceraldehyde-
    Kielelezo\(\PageIndex{1}\): Nusu ya kwanza ya glycolysis hutumia molekuli mbili za ATP katika phosphorylation ya glucose, ambayo hugawanywa katika molekuli mbili za kaboni tatu.
    Mchoro wa nusu ya pili ya glycolysis. Hatua zote zifuatazo hutokea mara mbili. Hatua ya 6: Glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase waongofu glyceraldehyde 3-phosphate (a 3 molekuli carbon na mara mbili bonded oksijeni katika kaboni 1 na phosphate katika carbon 3) kwa 1,3-bisphosphoglycerate (molekuli na phosphates juu ya carbon Phosphate aliongeza ni phosphate isokaboni (pi) na mchakato huu pia inahitaji uongofu wa NAD+kwa NADH na H +. Hatua ya 7: Phosphoglycerate kinase kuondosha phosphate kutoka 1,3-bisphosphoglycerate na kuongeza kwa ADP kuzalisha ATP na 3-phosphoglycerate (molekuli na phosphate kundi carbon 3 na carboxyl kundi katika kaboni 1). Hatua ya 8: phosphoglycerate mutase waongofu 3-phosphoglycerate kwa 2-phosphoglycerate ambayo ina carboxyl juu ya kaboni 1, kundi phosphate juu ya kaboni 2, na OH juu ya kaboni 3. Hatua ya 9: Enolase waongofu 2-phosphoglycerate kwa phosphoenolpiruvati (PEP) kwa kuondoa oksijeni kutoka kaboni 3 (na kuzalisha maji). Hatua ya 10: Piruvati kinase waongofu PEP kwa piruvati kwa kuondoa phosphate kundi na kuongeza kwa ADP kuzalisha ATP. Piruvati ni molekuli ya kaboni 3 yenye carboxyl kwenye kaboni 1 na oksijeni iliyofungwa mara mbili kwenye kaboni 2.
    Kielelezo\(\PageIndex{2}\): Nusu ya pili ya glycolysis inahusisha phosphorylation bila uwekezaji wa ATP (hatua ya 6) na hutoa molekuli mbili za NADH na nne za ATP kwa glucose.

    Ingia—Njia ya Doudoroff

    D-glucose ni molekuli ya kaboni 6 yenye pete ya hexagon ambayo ina oksijeni kwenye kona moja; kaboni ya sita iko nje ya pete. ATP:D-glucose 6-phosphotransferase huondoa kundi la phosphate kutoka ATP ili kuzalisha beta-D-glucose-6p ambayo ina kundi la phosphate kwenye kaboni 6. ADP ni bidhaa nyingine ya mmenyuko huu. Beta-D-glucose-6-phosphate: NADP+1-oxoreductase waongofu beta-D-glucose-6p kwa D-clucono-1,5, -lactone 6-phosphate. Molekuli hii ina oksijeni kwenye kaboni 1 badala ya kundi la OH. Tabia hii pia inazalisha NADH+ + H+ kutoka NADP. Lactonohydrolase waongofu D-glucono-1,5, -lactone 6-phosphate kwa 6-phospho-D-gluconate (fomu linear na kundi phosphate katika kaboni 6 na mara mbili bonded oksijeni katika kaboni 1). 6-phospho-D-gluconate hydro-lyase waongofu 6-phosopho-D-gluconate kwa 2-dehydro-3-deoxy-D-gluconate-6p kwa kuongeza oksijeni mara mbili kwa kaboni 2. P-2-keto-3-deoxygluconate aldolase hugawanyika 2-dehydro-3-deoxy-D-gluconate-6P katika piruvati (a 3 molekuli ya kaboni na oksijeni mara mbili Bonded katika kaboni 1 na 2) na glyceraldehydro-3-phosphate (molekuli 3 kaboni na oksijeni mara mbili Bonded katika kaboni 1 na kundi phosphate juu ya kaboni 3). Glyceraldehyde-3-phosphate inaweza kubadilishwa kuwa piruvati kwa kuondoa phosphate na kuongeza kwa ATP kuzalisha ADP.
    Kielelezo\(\PageIndex{3}\): Entner - Doudoroff Njia ni njia metabolic kwamba waongofu glucose kwa ethanol na nyavu ATP moja.

    Njia ya Pentose-phosphate

    Hatua ya 1: Glucose-6-phosphate ni molekuli ya kaboni 6 katika malezi ya pete na kundi la phosphate kwenye kaboni 6. Hatua ya 2: Glucose 6-phosphate dehydrogenase waongofu glucose-6-phosphate kwa 6-P-gluconolactone na hivyo kuzalisha NADPH/H + kutoka NADP+. Hatua ya 3: Gluconolactonase inabadilisha 6-P-gluconolactone hadi 6-P-gluconate na hidrolisisi. Hatua ya 4:6-P-gluconate dehydrogenase waongofu 6-P-gluconate kwa ribulose 5-phosphate na hivyo kuzalisha NADPH/H + kutoka NADP+.
    Kielelezo\(\PageIndex{4}\): Njia ya phosphate ya pentose, pia hujulikana njia ya phosphogluconate na shunt ya monophosphate ya hexose, ni njia ya metabolic inayofanana na glycolysis inayozalisha NADPH na sukari tano kaboni pamoja na ribose 5-phosphate, mtangulizi wa awali ya nucleotides kutoka glucose.

    TCA mzunguko

    Hatua ya 1: Kikundi cha carboxyl kinaondolewa kwenye piruvati, ikitoa dioksidi kaboni. Hatua ya 2: NAD+imepungua kwa NADH. Hatua ya 3: Kikundi cha acetyl kinahamishiwa kwa coenzyme A, na kusababisha acetyl CoA.
    Kielelezo\(\PageIndex{5}\): Katika mmenyuko huu wa mpito, tata ya enzyme nyingi hubadilisha piruvati katika kundi moja la acetyl (2C) pamoja na dioksidi kaboni moja (CO 2). Kikundi cha acetyl kinaunganishwa na carrier wa Coenzyme A ambayo husafirisha kundi la acetyl kwenye tovuti ya mzunguko wa Krebs. Katika mchakato, molekuli moja ya NADH huundwa.
    Acetyl CoA ni molekuli ya kaboni 2 yenye “S-coa” inayoambatana na moja ya kaboni. Hii inaingia mzunguko na inahusishwa na oxaloacetate (molekuli ya kaboni 4) ili kuunda citrate (molekuli ya kaboni 6). Hatua hii pia huondoa sh=COA na hutumia maji. Citrate hubadilishwa kuwa isocitrate wakati kundi la OH linahamishwa kutoka kaboni 3 hadi kaboni 4. Isocitrate ni kisha kubadilishwa kuwa alpha-ketoglutarate wakati moja ya kaboni ni kuondolewa. Hii inazalisha CO2 na NADH.H+ kutoka NAD+. Alpha-ketoglutarate kisha kubadilishwa kuwa succinyl-coa kwa kuongeza S-coa na kuondolewa kwa kaboni. Utaratibu huu hutoa CO2, na hutumia Sh-coa. Utaratibu huu pia hutoa NADH/H+ kutoka NAD+. Succinyl CoA kisha kubadilishwa kwa succinate na kuondolewa kwa Sh-coa. Utaratibu huu hutoa GTP kutoka Pato la Taifa na Pi. Succinate inabadilishwa kuwa fumarate kwa kuondoa hidrojeni 2 katika kuunganisha mara mbili kaboni katikati 2. Hii pia inazalisha FADH2 kutoka FAD. FADH2 kisha inaweza kubadilishwa nyuma FAD, w ambayo inazalisha QH2 kutoka Q. Fumarate inabadilishwa kuwa malate kwa kuongeza maji; hii mapumziko vifungo mara mbili. Malate hubadilishwa kuwa oxaloacetate kwa kuondoa hidrojeni kutoka oksijeni kwenye kaboni 2 na hivyo kutengeneza dhamana mara mbili kati ya oksijeni na kaboni. Hii pia inazalisha NADH/H+ kutoka NAD+. Hii inakamilisha mzunguko mpaka mwingine wa Acetyl-coa inapoingia.
    Kielelezo\(\PageIndex{6}\): Katika mzunguko wa asidi ya citric, kundi la acetyl kutoka kwa acetyl CoA linaunganishwa na molekuli ya oxaloacetate ya kaboni nne ili kuunda molekuli ya citrate ya kaboni sita. Kupitia mfululizo wa hatua, citrate ni oxidized, ikitoa molekuli mbili za dioksidi kaboni kwa kila kikundi cha acetyl kilicholishwa katika mzunguko. Katika mchakato, NADH tatu, FADH2 moja, na ATP moja au GTP (kulingana na aina ya seli) huzalishwa na phosphorylation ya ngazi ya substrate. Kwa sababu bidhaa ya mwisho ya mzunguko wa asidi ya citric pia ni reactant ya kwanza, mzunguko unaendelea kuendelea mbele ya reactants kutosha. (mikopo: mabadiliko ya kazi na “Yikrazuul” /Wikimedia Commons)

    Beta Oxidation

    Kuanzia na asidi ya mafuta (mnyororo mrefu wa kaboni). Hatua ya 1: Kubadili asidi ya mafuta kwa mafuta ya acyl carnitine inaruhusu usafiri kupitia membrane ya mitochondrial. Picha inaonyesha kuondolewa kwa OH kutoka mwisho wa asidi ya mafuta na kuongeza kwa Co-A-S mahali pake. Hatua ya 2: Acyl CoA ya mafuta hubadilishwa kuwa beta-ketoacyl CoA, ambayo imegawanywa katika CoA ya acyl na acetyl CoA. Co-A-sh imeondolewa. Hidrojeni huondolewa kutoka kaboni 2 na 3 ili kuunda dhamana mara mbili kati ya kaboni hizi. Hii pia inazalisha FADH2 fomu FAD+. Kisha coA ya trans-enoyl inabadilishwa na oxidation ya beta kaboni na kuongeza maji. Hii inazalisha L-3-hydroxyacyl CoA (molekuli ambapo vifungo hivi mara mbili vimevunjika tena). Next Beta-ketoacyl CoA ni zinazozalishwa (ambayo ina aliongeza mara mbili bonded oksijeni kwa kaboni 3). Utaratibu huu pia hutoa NADH + H+ kutoka NAD+. Kisha, beta-ketoacyl CoA imegawanyika kwa acetyl CoA (mnyororo wa kaboni 2) na acyl CoA (pamoja na mnyororo wa kaboni uliofupishwa). Hatimaye, Acetyl-COA inaingia mzunguko wa Krebs.
    Kielelezo\(\PageIndex{7}\): Wakati wa oxidation ya asidi ya mafuta, triglycerides inaweza kuvunjwa katika makundi 2C acetyl ambayo yanaweza kuingia mzunguko wa Krebs na kutumika kama chanzo cha nishati wakati viwango vya glucose ni ndogo.

    Electron Usafiri Chain na oxidative phosphorylation

    Mbinu ya ndani ya mitochondria inavyoonyeshwa. Kwenye utando ni mfululizo wa protini mfululizo na protini kubwa mbali upande mmoja. Katika matrix ya ndani ya mitochondrial ni equation jumla kuonyesha 2 bure ioni hidrojeni + 2 elektroni exiting ETC + ½ ya O2 molekuli kuzalisha maji. Hii hutokea mara mbili. Mchoro unaonyesha elektroni 2 kwenye protini ya kwanza katika mlolongo. Elektroni hizi zinatokana na kugawanyika kwa NADH hadi NAD+. Kisha elektroni huhamishwa kwenye protini inayofuata katika mnyororo, na chini ya mstari wa protini 5 katika mnyororo wa usafiri wa elektroni. Elektroni pia zinaweza kuongezwa kwenye mnyororo kwenye protini ya pili kutokana na kugawanyika kwa FADH2 kuwa FAD+. Kama elektroni zinapitishwa kupitia protini 1, 3, na 5 protoni (H+) hupigwa kwenye utando. Protoni hizi zinaweza kurudi kwenye tumbo la mitochondrial kupitia synthase ya ATP. Kama inapita kati ya ATP synthase, wao kuruhusu uzalishaji wa ATP kutoka ADP na PO4,3-.
    Kielelezo\(\PageIndex{8}\): Mlolongo wa usafiri wa elektroni ni mfululizo wa flygbolag za elektroni na pampu za ion ambazo hutumiwa kupiga H + ions kwenye membrane. H + kisha kurudi nyuma kupitia membrane kwa njia ya ATP synthase, ambayo huchochea malezi ya ATP. Eneo la mnyororo wa usafiri wa elektroni ni tumbo la ndani la mitochondrial katika seli za eukaryotic na membrane ya cytoplasmic katika seli za prokaryotic.

    Mzunguko wa Calvin-Benson

    Hatua ya 1: Marekebisho ya kaboni. Molekuli tatu za CO2 huingia kwenye mzunguko. Rubisco huwachanganya na molekuli 3 za RUBP (molekuli ya kaboni 5 na kikundi cha phosphate kwenye mwisho wowote. Hii inazalisha molekuli 6 za 3-PGA (molekuli ya kaboni 3 yenye phosphate katika kaboni 3. Hatua ya 2: kupunguza 3-PGA. Molekuli 3-PGA hubadilishwa kuwa molekuli 6 za GA3P kwa kuondoa moja ya oksijeni kwenye kaboni 1. Utaratibu huu pia hutumia molekuli 6 za ATP (kuzalisha ADP) na molekuli 6 za NADPH (kuzalisha NADP+ + H +). Hatua ya 3: Urejesho wa RubP. Tano kati ya molekuli 6 za GA3P zinabadilishwa kuwa molekuli 3 za RubP. Ga3P ya sita inabadilishwa kuwa glucose ya molekuli ya ½ (C6H12O6). Uzalishaji wa RubP pia hutumia ATP 3 (huzalisha 2 ADP). Hii inatuleta nyuma juu ya mzunguko.
    Kielelezo\(\PageIndex{9}\): Mzunguko wa Calvin-Benson una hatua tatu. Katika hatua ya 1, Rubisco ya enzyme inashirikisha dioksidi kaboni katika molekuli ya kikaboni, 3-PGA. Katika hatua ya 2, molekuli ya kikaboni imepunguzwa kwa kutumia elektroni zinazotolewa na NADPH. Katika hatua ya 3, RubP, molekuli inayoanza mzunguko, imerejeshwa ili mzunguko uweze kuendelea. Moja tu kaboni dioksidi molekuli ni kuingizwa kwa wakati, hivyo mzunguko lazima kukamilika mara tatu kuzalisha moja tatu-carbon GA3P molekuli, na mara sita kuzalisha sita carbon glucose molekuli.