If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Dacă sunteţi în spatele unui filtru de web, vă rugăm să vă asiguraţi că domeniile *. kastatic.org şi *. kasandbox.org sunt deblocate.

Conţinutul principal

Conexiuni între respiraţia celulară şi alte căi

Cum pătrund alte molecule în afară de glucoză în respirația celulară. Utilizarea intermediarilor de respirație celulară pentru biosinteză.

Introducere

Până acum, am petrecut mult timp descriind căile folosite pentru a descompune glucoza. Când mânânci prânzul, ai putea avea un sandviş de curcan, un burger vegetarian sau o salată, dar probabil că nu mănânci doar carbohidrați. Atunci, cum sunt descompuse celelalte componente ale alimentelor, cum ar fi proteinele, lipidele şi carbohidraţii fără glucoză, pentru a genera ATP?
După cum s-a dovedit, căile respirației celulare pe care le-am văzut deja sunt esențiale pentru extragerea energiei din toate aceste molecule diferite. Aminoacizii, lipidele şi alţi carbohidraţi pot fi transformaţi în diverşi intermediari ai glicolizei, precum și ai ciclului acidului citric, permițându-le să intre în calea respirației celulare printr-o multitudine de uși laterale. Odată ce aceste molecule intră în cale, nu are nicio importanță de unde provin: pur și simplu vor trece prin pașii rămași, producând NADH, FADHstart subscript, 2, end subscript și ATP.
Imaginea simplificată a căilor respiratorii celulare, arătând diferitele stadii în care pot pătrunde diferite tipuri de molecule.
Glicoliză: Zaharurile, glicerolul din grăsimi şi unele tipuri de aminoacizi pot pătrunde în respiraţia celulară în timpul glicolizei.
Oxidarea piruvatului: Unele tipuri de aminoacizi pot fi introduse sub formă de piruvat.
Ciclul acidului citric: Acizii graşi din grăsimi şi anumite tipuri de aminoacizi pot pătrunde sub formă de acetil CoA, iar alte tipuri de aminoacizi pot pătrunde sub formă de intermediari ai ciclului acidului citric.
În plus, nu fiecare moleculă care intră în respiraţia celulară va parcurge întreaga cale. Exact așa cum diferite tipuri de molecule pot contribui la respiraţia celulară prin intermediari diferiţi, astfel încât intermediarii glicolizei şi ciclului acidului citric să poată fi îndepărtaţi în diferite stadii şi să poată fi utilizaţi pentru producerea altor molecule. De exemplu, mulți intermediari ai glicolizei și ai ciclului acidului citric sunt utilizați pe căile în care se construiesc aminoacizistart superscript, 1, end superscript.
În secțiunile de mai jos, ne vom uita la câteva exemple în care diferite molecule care nu conțin glucoză pot intra în respirația celulară.

Pătrunderea carbohidraților în cale

Majoritatea carbohidraţilor intră în respiraţia celulară în timpul glicolizei. În unele cazuri, introducerea în această cale presupune pur şi simplu descompunerea polimerului glucozei în molecule individuale de glucoză. De exemplu, polimerul glucozei, glicogenul este produs şi depozitat atât în celulele hepatice, cât şi în celulele musculare din corpul nostru. Dacă valorile zahărului din sânge scad, glicogenul va fi descompus în molecule de glucoză cu legături de fosfat, care pot pătrunde cu uşurinţă în glicoliză.
Monozaharidele fără glucoză pot intra, de asemenea, în glicoliză. De exemplu, zaharoza (zahărul de masă) este compus din glucoză şi fructoză. Când zaharul este descompus, fructoza poate pătrunde cu uşurinţă în glicoliză: adăugarea unui grup de fosfat îl transformă în fructozo-6-fosfat, a treia moleculă din glicolizăsquared. Deoarece intră atât de aproape de vârful căii, fructoza produce acelaşi număr de ATP ca şi glucoza în timpul respiraţiei celulare.

Pătrunderea proteinelor în cale

Când consumi proteine din alimente, organismul tău trebuie să le descompună în aminoacizi înainte de a putea fi utilizate de celulele tale. De cele mai multe ori, aminoacizii sunt reciclaţi şi utilizaţi pentru producerea de proteine noi, nu oxidaţi pentru combustibil.
Cu toate acestea, dacă sunt mai mulți aminoacizii decât are nevoire corpul sau dacă celulele sunt înfometate, unii aminoacizi se vor descompune pentru energie prin respirația celulară. Pentru ca aminoacizii să intre în procesul de respirație celulară, ei trebuie să-și înlăture prima dată grupul amino. Acest pas produce amoniac left parenthesis, start text, N, H, end text, start subscript, 3, end subscript, right parenthesis ca produs de risipă, și la oameni și alte mamifere, amoniacul este transformat în uree și eliminat din organism prin urină.
Odată ce au fost dezaminaţi, diverşi aminoacizi pătrund în căile respiratirației celulare în diferite etape. Proprietăţile chimice ale fiecărui aminoacid determină ce intermediar poate fi transformat cel mai ușor.
Această ilustrare arată că aminoacizii alanină, glicină, treonină, cisteină şi serină pot fi convertiţi în piruvat. Leucina, lizina, fenilalanina, tirozina, triptofanul şi izoleucina pot fi convertite în acetil CoA. Arginina, prolina, histidina, glutamina şi glutamatul pot fi transformate în α-ketoglutarat. Izoleucina, valina, metionina şi treonina pot fi transformate în succinil CoA. Tirozina şi fenilalanina pot fi convertite în fumarat, iar aspartatul şi asparagina pot fi convertite în oxaloacetat.
Credit imagine: "Connections of carbohydrate, protein, and lipid metabolic pathways," by OpenStax College, Biology, CC BY 4.0. Original work by Mikael Häggström
De exemplu, aminoacidul glutamat, care are un lanţ lateral de acid carboxilic, se transformă în ciclul intermediar α-ketoglutarat al acidului citric. Acest punct de intrare pentru glutamat are sens deoarece ambele molecule au o structură similară, cu două grupe carboxilice, cum este indicat mai joscubed.
Glutamatul (aminoacid) şi alfa-ketoglutaratul (intermediarul ciclului acidului citric) au structuri similare. Singura diferenţă este că glutamatul are un grup amino unde alfa-ketoglutaratul are un grup carbonil.

Pătrunderea lipidelor în cale

Grăsimile, cunoscute mai formal sub denumirea de trigliceride, pot fi descompuse în două componente care pătrund în căile respirației celulare în etape diferite. O trigliceridă este formată dintr-o moleculă de trei atomi de carbon numită glicerol şi din trei cozi de acizi graşi legate de glicerol. Glicerolul poate fi transformat în glicerid-3-fosfat, un intermediar al glicolizei, şi poate continua pe restul căii de descompunere a respiraţiei celulare.
Acizii graşi, pe de altă parte, trebuie descompuşi într-un proces numit beta-oxidare, care se desfăşoară în matricea mitocondriilor. În beta-oxidare, cozile acizilor graşi sunt descompuse într-o serie de două unităţi de carbon care se combină cu coenzima A, formând acetil-CoA. Acest acetil CoA este introdus fără probleme în ciclul acidului citric.

Respirația celulară: O stradă cu două sensuri

Ne-am gândit foarte mult la modul în care moleculele pot intra în respiraţia celulară, dar este important să ne gândim şi cum pot ieşi din ea. Moleculele din calea respiraţiei celulare pot fi scoase în mai multe etape şi utilizate pentru construcția altor molecule, inclusiv aminoacizi, nucleotide, lipide şi carbohidraţi.
Pentru a da un singur exemplu, acetil-CoA (menţionat mai sus) care este produs în respiraţia celulară poate fi deviat din ciclul acidului citric şi utilizat pentru a construi colesterolul lipidic. Colesterolul formează coloana vertebrală a hormonilor steroizi din corpul nostru, cum ar fi testosteronul şi estrogenii.
Fie că este mai bine să "ardem" molecule pentru combustibil prin intermediul respiraţiei celulare sau să le utilizăm pentru a construi alte molecule, depinzând de nevoile celulei - la fel se întâmplă și cu molecule specifice pe care ele sunt obișnuite să le construiască!