Metabolismus Katabolismus

Durch Dr. Ananya Mandal, MD

Metabolismus enthält von zwei Großteilen: Anabolism und Katabolismus. Katabolismus ist das Set von Stoffwechselprozessen, die große Moleküle aufgliedern. Diese komplexeren Moleküle werden aufgegliedert, um die Energie zu produzieren, die für verschiedene Funktionen des Gehäuses notwendig ist. Die Energie wird für das Aufbauen oder die aufbauenden Prozesse verwendet.

Katabolismus in den verschiedenen Organismen

Die genaue Art dieser Zersetzungsreaktionen unterscheidet sich von Organismus zu Organismus und Organismen können tarifiert werden basierten auf ihren Energiequellen und Kohlenstoff:

  • in den organotrophs werden organische Quellen als Energiequelle verwendet
  • in den lithotrophs werden anorganische Substratflächen verwendet
  • in den phototrophs wird Sonnenlicht als chemische Energie verwendet

Die grundlegenden geläufigen Reaktionen im Katabolismus umfassen Redoxreaktionen, die die Übertragung von Elektronen von verringerten Spendermolekülen wie organischen Molekülen, Wasser, Ammoniak, Schwefelwasserstoff oder Eisenionen auf Akzeptantmoleküle wie Sauerstoff, Nitrat oder Sulfat miteinbeziehen.

In den Menschen und in den Tieren beziehen Redoxreaktionen die komplexen organischen Moleküle mit ein, die zu den einfacheren Molekülen, wie Kohlendioxyd und Wasser aufgegliedert werden.

In den fotosynthetischen Organismen wie Pflanzen und Cyanobacteria, geben diese Elektronübertragung Reaktionen nicht Energie frei. Diese Reaktionen helfen gerade, die Energie zu speichern, die vom Sonnenlicht absorbiert wird.

Klassifikation von den Organismen basiert auf ihrem Metabolismus

Energiequelle Sonnenlicht Foto   - troph
vorgeformte Moleküle Chemo
Elektronendonator organische Verbindung   organo-  
anorganisches Mittel litho-
Kohlenstoffquelle organische Verbindung   hetero-
anorganisches Mittel Selbst

Stufen des Katabolismus

Katabolismus kann in 3 Hauptphasen aufgegliedert werden.

Stufe 1 - Stufe der Verdauung

Die großen organischen Moleküle mögen Proteine, Lipide und Polysaccharide werden in ihre kleineren Bauteile außerhalb der Zellen verdaut. Diese Stufe handelt nach Stärke, Zellulose oder Proteinen, die nicht durch die Zellen und den Bedarf direkt absorbiert werden können, in ihre kleineren Geräte gebrochen zu sein, bevor sie im Zellstoffwechsel verwendet werden können.

Verdauungsfördernde Enzyme enthalten Glykosidhydrolasen, die Polysaccharide in Monosaccharide oder in einfachen Zucker verdauen.

Das Hauptenzym, das in Proteinverdauung mit einbezogen wird, ist Pepsin, das die unspezifische Hydrolyse von Peptidanleihen bei einem optimalen pH von 2. katalysiert. Im Lumen des Dünndarms, sondert das Pankreas Zymogene des Trypsins, des Chymotrypsins, der Elastase Usw. ab. Diese proteolytischen Enzyme brechen die Proteine unten in freie Aminosäuren sowie Dipeptide und Tripeptide. Die freien Aminosäuren sowie die Di und die Tripeptide werden durch die Darmschleimhautzellen absorbiert, die nachfolgend in den Blutstrom freigegeben werden, in dem sie durch andere Gewebe absorbiert werden.

Die Aminosäuren und der Zucker wird dann in Zellen durch spezifische Proteine des aktiven Transportes gepumpt.

Stufe 2 - Energiefreisetzung

Sobald aufgegliedert, werden diese Moleküle durch Zellen aufgenommen und konvertiert in dennoch kleinere Moleküle, normalerweise Acetylcoenzym A (Acetyl-CoA), der etwas Energie freigibt.

Stufe 3 - Die Acetylgruppe auf dem CoA wird oxidiert, um in der Zitronensäurenschleife und in der Elektronentransportkette zu wässern und Kohlendioxyd und gibt die Energie frei, die gespeichert wird, indem man das Coenzymnikotinamidadenindinucleotid (NAD+) in NADH verringert.

Kohlenhydratzusammenbruch

Wenn komplexe Kohlenhydrate unterbrochen sind, bilden sie einfachen Zucker oder Monosaccharide. Dieses wird durch die Zellen aufgenommen. Einmal innerhalb dieses Zuckers machen Sie Glykolyse durch, in der Zucker wie Glukose und Fruchtzucker in Pyruvat konvertiert wird und irgendein ATP erzeugt wird. Pyruvat ist ein Vermittler in einigen metabolischen Bahnen, aber die Mehrheit wird in Acetyl-CoA konvertiert und geführt in die Zitronensäurenschleife oder in die des Krebs Schleife.

Innerhalb der Zitronensäurenschleife wird mehr ATP durch die Monosaccharide erzeugt. Das wichtigste Produkt ist NADH, der von NAD+ gemacht wird, während der Acetyl-CoA oxidiert wird. Diese Oxidation gibt Kohlendioxyd als Abfallprodukt frei.

Wenn es keinen Sauerstoff gibt, produziert Glykolyse Laktat, durch die Enzymlaktatdehydrogenase und oxidiert NADH zu NAD+ für Wiederverwendung in der Glykolyse nach.

Glukose kann durch Pentosenphosphatbahn, die auch aufgegliedert werden den Coenzym NADPH verringert und Pentosenzucker wie Ribose produziert, das Zuckerbauteil von Nukleinsäuren.

Aminosäurezusammenbruch

Proteine werden in Aminosäuren aufgegliedert. Aminosäuren werden entweder verwendet, um Proteine und andere Biomoleküle zu synthetisieren oder oxidiert zum Harnstoff und zum Kohlendioxyd als Energiequelle.

Bei Oxidation zuerst wird die Aminogruppe durch eine Transaminase gelöscht. Die Aminogruppe wird in die Harnstoffschleife geführt und lässt ein deaminated Kohlenstoffskelett in Form einer Keto-Säure.

Diese Keto-Säuren tragen die Zitronensäurenschleife ein. Glutamat zum Beispiel bildet Αketoglutarat. Einige der Amine auch werden in Glukose, durch Glukoneogenesis konvertiert möglicherweise.

Etwas Proteine sind unglaublich stabil, andere sind sehr kurzlebig. Die kurzlebigen Proteine spielen normalerweise wichtige metabolische Rollen. Die kurze Lebenszeit dieser Proteine lässt die Zelle auf Änderungen im metabolischen Zustand der Zelle schnell einstellen.

Lipidzusammenbruch

Fette catabolised durch Hydrolyse zu den freien Fettsäuren und zum Glyzerin. Das Glyzerin trägt Glykolyse ein und die Fettsäuren werden durch Betaoxidation aufgegliedert, um Acetyl-CoA freizugeben. Mit--EIn Reichweiten Dieses Acetyls die Zitronensäurenschleife als Nächstes. Fettsäuren geben mehr Energie nach Oxidation als Kohlenhydrate frei, weil Kohlenhydrate mehr Sauerstoff in ihren Zellen enthalten.

Kalorien erhalten durch komplette Oxidation

  • Kohlenhydratertrag 4 kcal/g.
  • Kohlenhydrate müssen mit Wasser gespeichert werden und jedes 1g des Glycogens wird mit Wasser 2g hydratisiert. Hydratisierte Kohlenhydrate: 1,3 kcal/g
  • Fett: 9 kcal/g (Fette werden nicht hydratisiert)
  • Proteine: 4 kcal/g

Wiederholtes bis , BA Hons (Cantab)

Quellen

  1. http://www.tamu.edu/faculty/bmiles/lectures/Protein%20Catabolism.pdf
  2. http://www.csun.edu/~jm77307/Fatty%20Acid%20Catabolism.pdf
  3. http://cronus.uwindsor.ca/units/biochem/web/biochemi.nsf/18e8732806421826852569830050331b/7a371e9af805f74e85256a4f00538021/$FILE/Energy%20metabolism.pdf
  4. http://www.oup.com/us/static/companion.websites/9780199730841/McKee_Chapter8_Sample.pdf
  5. http://www.unm.edu/~lkravitz/Article%20folder/Metabolism.pdf
  6. http://www.sci.sdsu.edu/TFrey/Chem365/Bioenerg&MetabCh13&14.pdf
  7. http://cronus.uwindsor.ca/units/biochem/web/biochemi.nsf/18e8732806421826852569830050331b/7a371e9af805f74e85256a4f00538021/$FILE/Amino%20acid%20catabolism.pdf

Weiterführende Literatur

Last Updated: Oct 31, 2012

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