Informatie

4.5: Verbindingen met andere metabole routes - biologie


Je hebt geleerd over het katabolisme van glucose, dat energie levert aan levende cellen. Maar levende wezens verbruiken meer dan alleen glucose voor voedsel. Hoe levert een kalkoensandwich, die eiwitten bevat, energie aan je cellen? Dit gebeurt omdat alle katabole routes voor koolhydraten, eiwitten en lipiden uiteindelijk aansluiten op glycolyse en de citroenzuurcyclusroutes (Figuur 4.5.1). Metabole routes moeten als poreus worden beschouwd, dat wil zeggen dat stoffen via andere routes binnenkomen en andere stoffen naar andere routes gaan. Veel van de producten in een bepaalde route zijn reactanten in andere routes.

Verbindingen van andere suikers met glucosemetabolisme

Glycogeen, een polymeer van glucose, is een molecuul voor de opslag van energie op korte termijn bij dieren. Wanneer er voldoende ATP aanwezig is, wordt overtollige glucose omgezet in glycogeen voor opslag. Glycogeen wordt gemaakt en opgeslagen in de lever en spieren. Glycogeen wordt uit de opslag gehaald als de bloedsuikerspiegel daalt. Door de aanwezigheid van glycogeen in spiercellen als bron van glucose kan tijdens inspanning gedurende een langere tijd ATP worden aangemaakt.

Sucrose is een disaccharide gemaakt van glucose en fructose aan elkaar gebonden. Sucrose wordt afgebroken in de dunne darm en de glucose en fructose worden afzonderlijk geabsorbeerd. Fructose is een van de drie monosachariden in de voeding, samen met glucose en galactose (dat deel uitmaakt van melksuiker, de disacharide lactose), die tijdens de spijsvertering direct in de bloedbaan worden opgenomen. Het katabolisme van zowel fructose als galactose produceert hetzelfde aantal ATP-moleculen als glucose.

Verbindingen van eiwitten met glucosemetabolisme

Eiwitten worden afgebroken door verschillende enzymen in cellen. Meestal worden aminozuren gerecycled tot nieuwe eiwitten. Als er echter een teveel aan aminozuren is, of als het lichaam in een staat van hongersnood verkeert, zullen sommige aminozuren worden omgeleid naar routes van glucosekatabolisme. Van elk aminozuur moet zijn aminogroep worden verwijderd voordat het deze routes binnengaat. De aminogroep wordt omgezet in ammoniak. Bij zoogdieren synthetiseert de lever ureum uit twee ammoniakmoleculen en een koolstofdioxidemolecuul. Ureum is dus het belangrijkste afvalproduct bij zoogdieren van de stikstof die afkomstig is van aminozuren, en het verlaat het lichaam in de urine.

Verbindingen van lipiden met glucosemetabolisme

De lipiden die verbonden zijn met de glucoseroutes zijn cholesterol en triglyceriden. Cholesterol is een lipide dat bijdraagt ​​aan de flexibiliteit van het celmembraan en is een voorloper van steroïde hormonen. De synthese van cholesterol begint met acetyl CoA en verloopt maar in één richting. Het proces kan niet worden teruggedraaid en er wordt geen ATP geproduceerd.

Triglyceriden zijn een vorm van langdurige energieopslag bij dieren. Triglyceriden slaan ongeveer twee keer zoveel energie op als koolhydraten. Triglyceriden zijn gemaakt van glycerol en drie vetzuren. Dieren kunnen de meeste vetzuren maken die ze nodig hebben. Triglyceriden kunnen zowel worden gemaakt als afgebroken via delen van de glucosekatabolismeroutes. Glycerol kan worden gefosforyleerd en verloopt via glycolyse. Vetzuren worden opgesplitst in twee-koolstofeenheden die de citroenzuurcyclus binnenkomen.

EVOLUTIE IN ACTIE

Paden van fotosynthese en cellulair metabolisme Fotosynthese en cellulair metabolisme bestaan ​​uit verschillende zeer complexe routes. Algemeen wordt aangenomen dat de eerste cellen ontstonden in een waterige omgeving - een "soep" van voedingsstoffen. Als deze cellen zich succesvol zouden voortplanten en hun aantal gestaag zou toenemen, dan volgt daaruit dat de cellen de voedingsstoffen uit het medium waarin ze leefden zouden beginnen uit te putten, terwijl ze de voedingsstoffen naar hun eigen cellen verplaatsten. Deze hypothetische situatie zou hebben geleid tot natuurlijke selectie ten gunste van die organismen die zouden kunnen bestaan ​​door de voedingsstoffen die in hun omgeving achterbleven te gebruiken en door deze voedingsstoffen te manipuleren tot materialen die ze konden gebruiken om te overleven. Bovendien zou selectie die organismen bevoordelen die maximale waarde uit de beschikbare voedingsstoffen kunnen halen.

Er ontwikkelde zich een vroege vorm van fotosynthese die de energie van de zon benutte met behulp van andere verbindingen dan water als bron van waterstofatomen, maar deze route produceerde geen vrije zuurstof. Er wordt gedacht dat glycolyse zich vóór die tijd ontwikkelde en voordeel kon halen uit de productie van eenvoudige suikers, maar deze reacties waren niet in staat om de energie die in de koolhydraten was opgeslagen volledig te extraheren. Een latere vorm van fotosynthese gebruikte water als een bron van waterstofionen en genereerde vrije zuurstof. Na verloop van tijd werd de atmosfeer zuurstofrijk. Levende wezens hebben zich aangepast om deze nieuwe atmosfeer te exploiteren en lieten de ademhaling zoals we die kennen zich ontwikkelen. Toen het volledige proces van fotosynthese zoals we dat kennen zich ontwikkelde en de atmosfeer zuurstofrijk werd, konden cellen eindelijk de zuurstof gebruiken die door fotosynthese werd verdreven om meer energie uit de suikermoleculen te halen met behulp van de citroenzuurcyclus.

Samenvatting

De afbraak en synthese van koolhydraten, eiwitten en lipiden zijn verbonden met de routes van glucosekatabolisme. De koolhydraten die ook kunnen bijdragen aan het glucosekatabolisme zijn galactose, fructose en glycogeen. Deze verbinden met glycolyse. De aminozuren van eiwitten verbinden zich met glucosekatabolisme via pyruvaat, acetyl CoA en componenten van de citroenzuurcyclus. Cholesterolsynthese begint met acetyl CoA, en de componenten van triglyceriden worden opgenomen door acetyl CoA en komen in de citroenzuurcyclus.


23 4.5 Verbindingen met andere metabole routes

Je hebt geleerd over het katabolisme van glucose, dat energie levert aan levende cellen. Maar levende wezens verbruiken meer dan alleen glucose voor voedsel. Hoe levert een kalkoensandwich, die eiwitten bevat, energie aan je cellen? Dit gebeurt omdat alle katabole routes voor koolhydraten, eiwitten en lipiden uiteindelijk aansluiten op glycolyse en de citroenzuurcyclusroutes (Figuur 4.24 ). Metabole routes moeten als poreus worden beschouwd, dat wil zeggen dat stoffen via andere routes binnenkomen en andere stoffen naar andere routes gaan. Deze paden zijn geen gesloten systemen. Veel van de producten in een bepaalde route zijn reactanten in andere routes.


Verbindingen met andere metabole routes

Je hebt geleerd over het katabolisme van glucose, dat energie levert aan levende cellen. Maar levende wezens verbruiken meer dan alleen glucose voor voedsel. Hoe levert een kalkoensandwich, die eiwitten bevat, energie aan je cellen? Dit gebeurt omdat alle katabole routes voor koolhydraten, eiwitten en lipiden uiteindelijk aansluiten op glycolyse en de citroenzuurcyclusroutes ([link]). Metabole routes moeten als poreus worden beschouwd, dat wil zeggen dat stoffen via andere routes binnenkomen en andere stoffen naar andere routes gaan. Deze paden zijn geen gesloten systemen. Veel van de producten in een bepaalde route zijn reactanten in andere routes.

Verbindingen van andere suikers met glucosemetabolisme

Glycogeen, een polymeer van glucose, is een molecuul voor de opslag van energie op korte termijn bij dieren. Wanneer er voldoende ATP aanwezig is, wordt overtollige glucose omgezet in glycogeen voor opslag. Glycogeen wordt gemaakt en opgeslagen in de lever en spieren. Glycogeen wordt uit de opslag gehaald als de bloedsuikerspiegel daalt. Door de aanwezigheid van glycogeen in spiercellen als bron van glucose kan tijdens inspanning gedurende een langere tijd ATP worden aangemaakt.

Sucrose is een disaccharide gemaakt van glucose en fructose aan elkaar gebonden. Sucrose wordt afgebroken in de dunne darm en de glucose en fructose worden afzonderlijk geabsorbeerd. Fructose is een van de drie monosachariden in de voeding, samen met glucose en galactose (dat deel uitmaakt van melksuiker, de disacharide lactose), die tijdens de spijsvertering direct in de bloedbaan worden opgenomen. Het katabolisme van zowel fructose als galactose produceert hetzelfde aantal ATP-moleculen als glucose.

Verbindingen van eiwitten met glucosemetabolisme

Eiwitten worden afgebroken door verschillende enzymen in cellen. Meestal worden aminozuren gerecycled tot nieuwe eiwitten. Als er echter een teveel aan aminozuren is, of als het lichaam in een staat van hongersnood verkeert, zullen sommige aminozuren worden omgeleid naar routes van glucosekatabolisme. Van elk aminozuur moet zijn aminogroep worden verwijderd voordat het deze routes binnengaat. De aminogroep wordt omgezet in ammoniak. Bij zoogdieren synthetiseert de lever ureum uit twee ammoniakmoleculen en een koolstofdioxidemolecuul. Ureum is dus het belangrijkste afvalproduct bij zoogdieren van de stikstof die afkomstig is van aminozuren, en het verlaat het lichaam in de urine.

Verbindingen van lipiden met glucosemetabolisme

De lipiden die verbonden zijn met de glucoseroutes zijn cholesterol en triglyceriden. Cholesterol is een lipide dat bijdraagt ​​aan de flexibiliteit van het celmembraan en is een voorloper van steroïde hormonen. De synthese van cholesterol begint met acetyl CoA en verloopt maar in één richting. Het proces kan niet worden teruggedraaid en er wordt geen ATP geproduceerd.

Triglyceriden zijn een vorm van langdurige energieopslag bij dieren. Triglyceriden slaan ongeveer twee keer zoveel energie op als koolhydraten. Triglyceriden zijn gemaakt van glycerol en drie vetzuren. Dieren kunnen de meeste vetzuren maken die ze nodig hebben. Triglyceriden kunnen zowel worden gemaakt als afgebroken via delen van de glucosekatabolismeroutes. Glycerol kan worden gefosforyleerd en verloopt via glycolyse. Vetzuren worden opgesplitst in twee-koolstofeenheden die de citroenzuurcyclus binnenkomen.

Paden van fotosynthese en cellulair metabolisme Fotosynthese en cellulair metabolisme bestaan ​​uit verschillende zeer complexe routes. Algemeen wordt aangenomen dat de eerste cellen ontstonden in een waterige omgeving - een "soep" van voedingsstoffen. Als deze cellen zich succesvol zouden voortplanten en hun aantal gestaag zou toenemen, dan volgt daaruit dat de cellen de voedingsstoffen uit het medium waarin ze leefden zouden beginnen uit te putten, terwijl ze de voedingsstoffen naar hun eigen cellen verplaatsten. Deze hypothetische situatie zou hebben geleid tot natuurlijke selectie ten gunste van die organismen die zouden kunnen bestaan ​​door de voedingsstoffen die in hun omgeving achterbleven te gebruiken en door deze voedingsstoffen te manipuleren tot materialen die ze konden gebruiken om te overleven. Bovendien zou selectie de voorkeur geven aan die organismen die maximale waarde uit de beschikbare voedingsstoffen kunnen halen.

Er ontwikkelde zich een vroege vorm van fotosynthese die de energie van de zon benutte met behulp van andere verbindingen dan water als bron van waterstofatomen, maar deze route produceerde geen vrije zuurstof. Er wordt gedacht dat glycolyse zich vóór die tijd ontwikkelde en voordeel kon halen uit de productie van eenvoudige suikers, maar deze reacties waren niet in staat om de energie die in de koolhydraten was opgeslagen volledig te extraheren. Een latere vorm van fotosynthese gebruikte water als bron van waterstofionen en genereerde vrije zuurstof. Na verloop van tijd werd de atmosfeer zuurstofrijk. Levende wezens hebben zich aangepast om deze nieuwe atmosfeer te benutten en lieten de ademhaling zoals we die kennen zich ontwikkelen. Toen het volledige proces van fotosynthese zoals we dat kennen zich ontwikkelde en de atmosfeer zuurstofrijk werd, konden cellen eindelijk de zuurstof gebruiken die door fotosynthese werd verdreven om meer energie uit de suikermoleculen te halen met behulp van de citroenzuurcyclus.

Sectie Samenvatting

De afbraak en synthese van koolhydraten, eiwitten en lipiden zijn verbonden met de routes van glucosekatabolisme. De koolhydraten die ook kunnen bijdragen aan het glucosekatabolisme zijn galactose, fructose en glycogeen. Deze verbinden met glycolyse. De aminozuren van eiwitten verbinden zich met glucosekatabolisme via pyruvaat, acetyl CoA en componenten van de citroenzuurcyclus. Cholesterolsynthese begint met acetyl CoA, en de componenten van triglyceriden worden opgenomen door acetyl CoA en komen in de citroenzuurcyclus.

Meerkeuze

Welk onderdeel van de glycolytische route wordt gebruikt als uitgangspunt voor het cholesterol dat door cellen wordt gesynthetiseerd?


De energiecyclus

Levende wezens krijgen toegang tot energie door koolhydraatmoleculen af ​​te breken. Maar als planten koolhydraatmoleculen maken, waarom zouden ze die dan moeten afbreken? Koolhydraten zijn opslagmoleculen voor energie in alle levende wezens. Hoewel energie kan worden opgeslagen in moleculen zoals ATP, zijn koolhydraten veel stabielere en efficiëntere reservoirs voor chemische energie. Fotosynthetische organismen voeren ook de reacties van de ademhaling uit om de energie te oogsten die ze in koolhydraten hebben opgeslagen, planten hebben bijvoorbeeld naast chloroplasten mitochondriën.

Het is je misschien opgevallen dat de algemene reactie voor fotosynthese:

is het omgekeerde van de algemene reactie voor cellulaire ademhaling:

Fotosynthese produceert zuurstof als bijproduct en ademhaling produceert koolstofdioxide als bijproduct.

In de natuur bestaat er niet zoiets als afval. Elk atoom van materie wordt behouden en wordt voor onbepaalde tijd gerecycled. Stoffen veranderen van vorm of gaan van het ene type molecuul naar het andere, maar verdwijnen nooit (Figuur 2).

Figuur 2. In de koolstofcyclus delen de reacties van fotosynthese en cellulaire ademhaling wederzijdse reactanten en producten. (credit: bewerking van het werk van Stuart Bassil)

CO2 is net zomin een vorm van afval dat wordt geproduceerd door ademhaling als zuurstof een afvalproduct van fotosynthese is. Beide zijn bijproducten van reacties die doorgaan naar andere reacties. Fotosynthese absorbeert energie om koolhydraten in chloroplasten op te bouwen, en aerobe cellulaire ademhaling geeft energie vrij door zuurstof te gebruiken om koolhydraten in mitochondriën af te breken. Beide organellen gebruiken elektronentransportketens om de energie te genereren die nodig is om andere reacties aan te sturen. Fotosynthese en cellulaire ademhaling functioneren in een biologische cyclus, waardoor organismen toegang krijgen tot levensondersteunende energie die miljoenen kilometers verderop in een ster ontstaat.

Oefenvraag

Leg de wederzijdse aard uit van de netto chemische reacties voor fotosynthese en ademhaling.


Evolutie in actie

Er ontwikkelde zich een vroege vorm van fotosynthese die de energie van de zon benutte met behulp van andere verbindingen dan water als bron van waterstofatomen, maar deze route produceerde geen vrije zuurstof. Er wordt gedacht dat glycolyse zich vóór die tijd ontwikkelde en voordeel kon halen uit de productie van eenvoudige suikers, maar deze reacties waren niet in staat om de energie die in de koolhydraten was opgeslagen volledig te extraheren. Een latere vorm van fotosynthese gebruikte water als een bron van waterstofionen en genereerde vrije zuurstof. Na verloop van tijd werd de atmosfeer zuurstofrijk. Levende wezens hebben zich aangepast om deze nieuwe atmosfeer te benutten en lieten de ademhaling zoals we die kennen zich ontwikkelen. Toen het volledige proces van fotosynthese zoals we dat kennen zich ontwikkelde en de atmosfeer zuurstofrijk werd, konden cellen eindelijk de zuurstof gebruiken die door fotosynthese werd verdreven om meer energie uit de suikermoleculen te halen met behulp van de citroenzuurcyclus.


Vragen over kritisch denken

Zijn er bij lichamelijke inspanning om de spiermassa te vergroten anabole en/of katabole processen betrokken? Geef bewijs voor je antwoord.

Leg in je eigen bewoordingen het verschil uit tussen een spontane reactie en een reactie die onmiddellijk plaatsvindt, en waardoor dit verschil wordt veroorzaakt.

Wat betreft enzymen, waarom zijn vitamines en mineralen nodig voor een goede gezondheid? Geef voorbeelden.

Zowel prokaryotische als eukaryote organismen voeren een vorm van glycolyse uit. Hoe ondersteunt dat feit al dan niet de bewering dat glycolyse een van de oudste metabole routes is?

We ademen zuurstof in als we ademen en ademen koolstofdioxide uit. Waar wordt de zuurstof voor gebruikt en waar komt de kooldioxide vandaan?

Wanneer spiercellen geen zuurstof meer hebben, wat gebeurt er dan met het potentieel voor energie-extractie uit suikers en welke wegen gebruiken de cel?

Zou u metabole routes omschrijven als inherent verspillend of inherent economisch, en waarom?

Als Amazon Associate verdienen we aan in aanmerking komende aankopen.

Wilt u dit boek citeren, delen of wijzigen? Dit boek is Creative Commons Attribution License 4.0 en je moet OpenStax toeschrijven.

    Als u dit boek geheel of gedeeltelijk in gedrukte vorm opnieuw distribueert, moet u op elke fysieke pagina de volgende bronvermelding opnemen:

  • Gebruik de onderstaande informatie om een ​​citaat te genereren. We raden aan om een ​​citatietool zoals deze te gebruiken.
    • Auteurs: Samantha Fowler, Rebecca Roush, James Wise
    • Uitgever/website: OpenStax
    • Titel van het boek: Concepts of Biology
    • Publicatiedatum: 25 april 2013
    • Locatie: Houston, Texas
    • Boek-URL: https://openstax.org/books/concepts-biology/pages/1-introduction
    • Sectie-URL: https://openstax.org/books/concepts-biology/pages/4-critical-thinking-questions

    © 12 januari 2021 OpenStax. Tekstboekinhoud geproduceerd door OpenStax is gelicentieerd onder een Creative Commons Attribution License 4.0-licentie. De OpenStax-naam, het OpenStax-logo, de OpenStax-boekomslagen, de OpenStax CNX-naam en het OpenStax CNX-logo zijn niet onderworpen aan de Creative Commons-licentie en mogen niet worden gereproduceerd zonder de voorafgaande en uitdrukkelijke schriftelijke toestemming van Rice University.


    Bekijk de video: Bio bovenbouw - Samenlevingsvormen en populatiedynamiek - Ecologie #1 (Januari- 2022).