Jakie są różne rodzaje ścieżek metabolizmu?

Ścieżki metabolizmu obejmują podstawowe reakcje chemiczne, które dostarczają komórkom energii, aby pozostały żywe i same się naprawiły. Oddychanie komórkowe jest centralną aktywnością metaboliczną i działa poprzez trzy różne ścieżki - glikolizę, cykl Krebsa i fosforylację oksydacyjną - które tworzą bogate w energię cząsteczki, które napędzają ogniwa. Różne szlaki metabolizmu są wyspecjalizowane w produkcji białek, kwasów nukleinowych i innych niezbędnych cząsteczek. Toksyczne produkty uboczne metabolizmu są usuwane na ścieżce cyklu mocznikowego.

Istnieją dwie klasy reakcji metabolicznych: anabolizm, który wykorzystuje energię do budowy białek i innych składników komórkowych, oraz katabolizm, który wytwarza energię poprzez rozkład żywności na związki bogate w energię. Większość szlaków metabolicznych należy do jednej z tych kategorii. Ścieżki są katalizowane przez enzymy, które regulują każdą indywidualną reakcję chemiczną, zwykle wytwarzając wiele związków pośrednich i reakcje łańcuchowe w tym procesie. W wielu punktach ewolucji życia te same cząsteczki zostały wykorzystane do zaspokojenia różnych potrzeb metabolicznych, więc te same enzymy kierują metabolizmem w wielu różnych organizmach.

Oddychanie komórkowe przekształca żywność w wysokoenergetyczną cząsteczkę, trifosforan adenozyny (ATP), który komórki zużywają na energię. Obejmuje trzy szlaki metaboliczne. Pierwszy z nich, glikoliza, polega na rozszczepieniu glukozy, sześciowęglowego cukru, na dwie cząsteczki trójwęglowego cukru i na acetylokoenzym A. Glikoliza wytwarza dwie cząsteczki ATP wraz z innymi cząsteczkami bogatymi w energię. W metabolizmie beztlenowym, takim jak niektóre bakterie i drożdże, glikoliza nazywana jest fermentacją i stanowi jednoetapową formę oddychania komórkowego.

U zwierząt glikoliza jest tylko pierwszym etapem oddychania komórkowego. Drugim szlakiem metabolizmu jest cykl kwasu cytrynowego, znany również jako cykl Krebsa lub TCA. Zaczyna się to, gdy acetylokoenzym A z glikolizy przekształca się w kilka chemikaliów przenoszących energię i w dwie cząsteczki ATP. Ostatnim ze szlaków metabolizmu w oddychaniu komórkowym jest fosforylacja oksydacyjna, która na początek wymaga tlenu i szeregu cząsteczek przenoszących elektrony. Ta ścieżka wykorzystuje transfer elektronów z bogatych w energię substancji chemicznych do tlenu, aby zasilić produkcję ATP.

Beta-oksydacja jest szlakiem metabolicznym, który przekształca kwasy tłuszczowe w ATP. Metabolizm tłuszczów obejmuje zarówno katabolizm z wytworzeniem ATP, jak i anabolizm z wytworzeniem fosfolipidów. Białka są rozkładane na aminokwasy składowe na wiele różnych ścieżek, zaczynając od trawienia i kontynuując przetwarzanie na poziomie komórkowym. Dwa inne powszechne szlaki metaboliczne to cykl mocznikowy, który usuwa toksyny powstałe w wyniku metabolizmu azotu z organizmu oraz glikogeneza, która przekształca glukozę w skrobię w celu długotrwałego przechowywania.