Metabolisme

Begrepet metabolisme (skapt av Theodor Schwann , [ 1 ] fra det greske μεταβολή , metabole , som betyr forandring , pluss suffikset -ισμός ( -isme ) som betyr kvalitet, system ), [ 2 ] [ 3 ]refererer til alle de fysiske og kjemiske prosessene i kroppen som omdanner eller bruker energi, slik som: pust, blodsirkulasjon, regulering av kroppstemperatur, muskelsammentrekning, fordøyelse av mat og næringsstoffer, eliminering av avfall gjennom urin og avføring og hjerne og nerve funksjon. [ 4 ] Disse komplekse, innbyrdes beslektede prosessene er grunnlaget for liv på molekylær skala og tillater de ulike aktivitetene til cellene: å vokse , reprodusere , opprettholde deres strukturer og reagere på stimuli , blant annet.

Metabolisme er delt inn i to konjugerte prosesser, katabolisme og anabolisme , som er koblede prosesser, siden den ene avhenger av den andre:

Denne prosessen utføres av enzymer lokalisert i leveren . Når det gjelder psykoaktive stoffer er det ofte bare et spørsmål om å eliminere deres evne til å krysse lipidmembraner slik at de ikke kan passere blod-hjerne-barrieren og nå sentralnervesystemet , noe som forklarer viktigheten av leveren og det faktum at dette organ er ofte påvirket i tilfeller av massiv eller kontinuerlig narkotikabruk.

Økonomien som cellulær aktivitet påtvinger ressursene sine tvinger de kjemiske reaksjonene av metabolisme til å bli strengt organisert i veier eller metabolske ruter der en kjemisk forbindelse ( substrat ) transformeres til en annen (produkt) og dette i sin tur fungerer som et substrat for å generere en annen produkt, i en sekvens av reaksjoner som involverer forskjellige enzymer (vanligvis en for hver substratreaksjon). Enzymer er avgjørende i metabolismen fordi de fremskynder fysisk-kjemiske reaksjoner ved å konvertere mulige ønskede, men "ugunstige" termodynamiske reaksjoner gjennom kobling til gunstige reaksjoner. Enzymer oppfører seg også som regulerende faktorer for metabolske veier - hvorav de modifiserer funksjonaliteten, og derfor den komplette aktiviteten - som svar på miljøet og cellens behov eller i henhold til signaler fra andre celler .

En organismes metabolisme avgjør hvilke stoffer den vil finne næringsrike og hvilke den vil finne giftige . For eksempel bruker noen prokaryote celler hydrogensulfid som næringsstoff, men den gassen er giftig for dyr. [ 5 ] Metabolismens hastighet, metabolismen, påvirker også hvor mye mat en organisme vil kreve .

Et trekk ved metabolisme er likheten mellom de grunnleggende metabolske banene selv mellom svært forskjellige arter. For eksempel er sekvensen av kjemiske trinn i en metabolsk vei som Krebs-syklusen universell blant levende celler så forskjellige som den encellede bakterien Escherichia coli og flercellede organismer som elefanten . [ 6 ]

Det er sannsynlig at denne delte metabolske strukturen er resultatet av den høye effektiviteten til disse banene og deres tidlige opptreden i evolusjonshistorien. [ 7 ]​ [ 8 ]

Forskning og manipulasjon

Den klassiske metoden for å studere metabolisme består av fokus på en spesifikk metabolsk vei . De ulike elementene som brukes i organismen er verdifulle i alle histologiske kategorier , fra vev til celler, og definerer veiene fra forløpere til deres sluttprodukt. [ 9 ] Enzymene som kataboliserer disse kjemiske reaksjonene kan renses for å studere deres enzymatiske kinetikk og responsene de presenterer mot ulike inhibitorer . En annen type studier som kan utføres parallelt er identifiseringen av metabolittene som er tilstede i en celle eller vev (studiet av alle disse molekylene kalles metabolomics ). Slike studier gir innsikt i strukturene og funksjonene til enkle metabolske veier, men er utilstrekkelige når de brukes på mer komplekse systemer som cellens totale metabolisme. [ 10 ]

Bildet til høyre viser kompleksiteten til et cellulært metabolsk nettverk som viser interaksjoner mellom bare førti-tre proteiner og førti metabolitter, en genomsekvens som gir lister som inneholder opptil 45 000 gener . [ 11 ] Det er imidlertid mulig å bruke denne informasjonen til å rekonstruere hele nettverk av biokjemisk atferd og produsere mer helhetlige matematiske modeller som kan forklare og forutsi deres oppførsel. [ 12 ] Disse modellene er mye mer effektive når de brukes til å integrere informasjon om veier og metabolitter oppnådd ved klassiske metoder med genuttrykksdata innhentet ved proteomikk og DNA -chipstudier . [ 13 ]

En av de teknologiske anvendelsene av denne informasjonen er metabolsk konstruksjon . Med denne teknologien blir organismer som gjær , planter eller bakterier genetisk modifisert for å gjøre dem mer nyttige i et eller annet felt innen bioteknologi , for eksempel produksjon av medisiner , antibiotika eller industrielle kjemikalier. [ 14 ]​ [ 15 ]​ [ 16 ]​ Disse genetiske modifikasjonene har som mål å redusere mengden energi som brukes til å generere produktet, øke fortjenesten og redusere avfallsproduksjonen. [ 17 ]

Se også: Enzymkinetikk

Store biomolekyler

De fleste av de inngående strukturene til dyr , planter og mikrober tilhører en av følgende tre typer grunnleggende molekyler: proteiner , karbohydrater eller lipider (også kalt fett ). Siden disse molekylene er essensielle for livet, fokuserer metabolisme på å syntetisere dem i konstruksjonen av celler og vev , eller nedbryte dem og bruke dem som en energiressurs i fordøyelsen . Mange biomolekyler kan samhandle for å lage polymerer som deoksyribonukleinsyre ( DNA ) og proteiner. Disse makromolekylene er essensielle i levende organismer . [ 18 ] De vanligste biopolymerene er vist i følgende tabell:

molekyltype Navn på monomerformer Navn på polymerformer
protein Aminosyrer polypeptider
karbohydrater monosakkarider polysakkarider
Nukleinsyrer nukleotider polynukleotider

Aminosyrer og proteiner

Proteiner er bygd opp av aminosyrer , ordnet i en lineær kjede og koblet sammen med peptidbindinger . Enzymer er proteiner som katalyserer kjemiske reaksjoner i metabolismen. Andre proteiner tjener strukturelle eller mekaniske funksjoner, for eksempel cytoskjelettproteiner , som setter opp et stillassystem for å opprettholde cellens form. [ 19 ] [ 20 ] Proteiner er også involvert i cellekommunikasjon , immunrespons , celleadhesjon og cellesyklus . [ 21 ]

Lipider

Lipider er de biomolekylene som presenterer mest biologisk mangfold. Dens grunnleggende strukturelle funksjon er å utgjøre en del av biologiske membraner som cellemembranen eller å tjene som en energiressurs. [ 21 ] De er vanligvis definert som hydrofobe eller amfipatiske molekyler, som løses opp i organiske løsemidler som benzen eller kloroform . [ 22 ] Fett danner en gruppe forbindelser som inkluderer fettsyrer og glyserol ; bindingen av et glyserolmolekyl til tre esterfettsyrer gir opphav til et triglyseridmolekyl . [ 23 ] Denne grunnleggende strukturen kan ha variasjoner som inkluderer sidekjeder som sfingosin i sfingolipider og hydrofile grupper som fosfatgrupper i fosfolipider . En annen hovedklasse av lipider syntetisert i celler er steroider som kolesterol . [ 24 ]

Karbohydrater

Karbohydrater er aldehyder eller ketoner med hydroksylgrupper som kan eksistere som kjeder eller ringer. De er de mest tallrike biologiske molekylene og spiller forskjellige roller i cellen; noen fungerer som energilagringsmolekyler ( stivelse og glykogen ) eller som strukturelle komponenter ( cellulose i planter, kitin i dyr). [ 21 ] Grunnleggende karbohydrater kalles monosakkarider og inkluderer galaktose , fruktose , og viktigst av alt, glukose . Monosakkarider kan syntetiseres og danne polysakkarider . [ 25 ]

Nukleotider

DNA og RNA (ribonukleinsyre) polymerer er kjeder av nukleotider , kritiske molekyler for lagring og bruk av genetisk informasjon ved prosessen med proteintranskripsjon og biosyntese . [ 21 ] Denne informasjonen er beskyttet av en DNA- reparasjonsmekanisme og duplisert av en DNA- replikasjonsmekanisme . Noen virus , som humant immunsviktvirus eller HIV , har et RNA -genom og bruker omvendt transkripsjon for å lage DNA fra genomet. [ 26 ] Slike virus kalles retrovirus . RNA fra ribozymer som ribosomer ligner enzymer og kan katabolisere kjemiske reaksjoner. De individuelle nukleosidene syntetiseres ved å koble nitrogenholdige baser med ribose . Disse basene er nitrogenholdige heterosykliske ringer , og avhengig av om de har en eller to ringer, kan de klassifiseres som henholdsvis pyrimidiner eller puriner . Nukleotider fungerer også som koenzymer i metabolske gruppeoverføringsreaksjoner. [ 27 ]

Koenzymer

Metabolisme involverer et stort antall kjemiske reaksjoner, men de aller fleste av dem involverer en av de grunnleggende katalysemekanismene for gruppeoverføringsreaksjoner . [ 28 ] Den vanlige kjemien tillater celler å bruke en liten samling av metabolske mellomprodukter for å flytte kjemiske funksjonelle grupper mellom forskjellige reaksjoner. [ 27 ] Gruppeoverføringsmellomprodukter kalles koenzymer . Hver type gruppereaksjon utføres av et bestemt koenzym, som er substratet for en gruppe enzymer som produserer det og en gruppe enzymer som forbruker det. Disse koenzymene blir derfor kontinuerlig opprettet og konsumert og deretter resirkulert. [ 29 ]

Det viktigste koenzymet er adenosintrifosfat ( ATP ), et nukleotid som brukes til å overføre kjemisk energi mellom ulike reaksjoner. Det er bare en liten del av ATP i cellene , men siden det regenereres kontinuerlig, kan kroppen bruke sin egen vekt i ATP per dag. [ 29 ] ATP fungerer som en bro mellom katabolisme og anabolisme, med katabolske reaksjoner som genererer det og anabole reaksjoner som forbruker det. Det er også nyttig for transport av fosfatgrupper i fosforyleringsreaksjoner .

Et vitamin er en organisk forbindelse som trengs i små mengder som ikke kan syntetiseres i cellene. I menneskelig ernæring fungerer de fleste vitaminer som modifiserte koenzymer; for eksempel blir alle vannløselige vitaminer fosforylert eller koblet til nukleotider når de brukes av celler. [ 30 ]

Nikotinamidadenindinukleotid ( NAD ) , bedre kjent som nikotinamidadenindinukleotid, et derivat av vitamin B , er et viktig koenzym som fungerer som en protonakseptor . Hundrevis av dehydrogenaser fjerner elektroner fra deres substrater og reduserer NAD + til NADH . Denne reduserte formen for koenzym er da et substrat for den komponenten av cellen som trenger for å redusere substratet. [ 31 ] NAD eksisterer i to beslektede former i cellen, NADH og NADPH . NAD + / NADH er viktigere i katabolske reaksjoner mens NADP + / NADPH hovedsakelig brukes i anabole reaksjoner.

Mineraler og kofaktorer

Uorganiske elementer spiller en kritisk rolle i metabolismen; noen av dem er rikelig (f.eks. natrium og kalium), mens andre virker i små konsentrasjoner. Omtrent nittini prosent av et pattedyrs masse består av elementene karbon , nitrogen , kalsium , natrium , klor , kalium , hydrogen , oksygen og svovel . [ 32 ] De fleste organiske forbindelser (proteiner, lipider og karbohydrater) inneholder karbon og nitrogen mens det meste av oksygen og hydrogen finnes i vann. [ 32 ]

Uorganiske elementer fungerer som ioniske elektrolytter . De viktigste ionene er natrium, kalium, kalsium, magnesium , klorid og fosfat og det organiske bikarbonationet . Ionegradienten over cellemembranene opprettholder osmotisk trykk og pH . [ 33 ] Ioner er også kritiske for nerver og muskler fordi i disse vevene produseres aksjonspotensialet ved utveksling av elektrolytter mellom den ekstracellulære væsken ( ECF ) og cytosolen . [ 34 ] Elektrolytter kommer inn i og forlater cellen gjennom proteiner i plasmamembranen , kalt ionekanaler . For eksempel avhenger muskelkontraksjon av bevegelsen av kalsium, natrium og kalium gjennom ionekanaler i membranen og T-tubuli. [ 35 ]

Overgangsmetaller er tilstede i kroppen hovedsakelig som sink og jern , som er de mest tallrike. [ 36 ] [ 37 ] Disse metallene, som brukes som kofaktorer i noen proteiner , er essensielle for aktiviteten til enzymer som katalase og oksygenbærende proteiner som hemoglobin . [ 38 ] Kofaktorer er tett bundet til et protein, og selv om enzymkofaktorer kan modifiseres under katalyse , har de alltid en tendens til å gå tilbake til den opprinnelige tilstanden før katalyse finner sted. Mikronæringsstoffer tas opp av organismer ved hjelp av spesifikke transportører og spesifikke lagringsproteiner som ferritin eller metallothioneiner , mens de ikke brukes. [ 39 ]​ [ 40 ]

Se også: Fysiologi , Organisk kjemi og Uorganisk kjemi .

Katabolisme

Katabolisme er settet av metabolske prosesser som frigjør energi. Disse prosessene inkluderer nedbrytning og oksidasjon av matmolekyler samt reaksjoner som beholder energi fra solen . Hensikten med disse katabolske reaksjonene er å gi energi, redusere kraft og komponenter som kreves av anabole reaksjoner. Naturen til disse katabolske reaksjonene er forskjellig fra organisme til organisme. Imidlertid er disse forskjellige formene for katabolisme avhengig av reduksjonsoksidasjonsreaksjoner som involverer overføring av elektroner fra donormolekyler (som organiske molekyler , vann , ammoniakk , hydrogensulfid og jernholdige ioner ) til elektronakseptorer som oksygen , nitrat eller sulfat . [ 41 ]

Hos dyr involverer disse reaksjonene nedbrytning av komplekse organiske molekyler til enklere, som karbondioksid og vann . I fotosyntetiske organismer som planter og cyanobakterier frigjør ikke disse elektronoverføringene energi, men brukes i stedet som et middel til å lagre solenergi . [ 42 ]

Det vanligste settet med katabolske reaksjoner hos dyr kan deles inn i tre forskjellige stadier. I den første brytes store organiske molekyler som proteiner, polysakkarider eller lipider ned til mindre komponenter utenfor cellene. Disse små molekylene bæres deretter inn i celler og omdannes til enda mindre molekyler, vanligvis acetyler, som kovalent binder koenzym A for å danne acetylkoenzym A, som frigjør energi. Til slutt, i acetyl CoA- molekylet, oksideres acetylgruppen til vann og karbondioksid med frigjøring av energi som beholdes ved å redusere koenzymet nikotinamid adenindinukleotid ( NAD + ) til NADH . Globalt kan følgende tre hovedblokker i katabolisme skilles: 1. Polymerer (for eksempel proteiner) omdannes til monomerer (for eksempel aminosyrer). 2. Monomerene omdannes til enda enklere organiske forbindelser (for eksempel glyceraldehyd). 3. Enkle organiske forbindelser omdannes til uorganiske forbindelser som CO 2 , H 2 O og NH 3 .

Fordøyelse

Siden makromolekyler som stivelse , cellulose eller protein ikke kan tas opp automatisk av celler, må de brytes ned til enklere enheter før de brukes i cellulær metabolisme. Blant de mange enzymene som fordøyer disse polymerene er peptidase , som fordøyer proteiner til aminosyrer, glykosylhydrolaser , som fordøyer polysakkarider til disakkarider og monosakkarider , og lipaser , som fordøyer triglyserider til fettsyrer og glyserol .

Mikrober skiller ganske enkelt ut fordøyelsesenzymer til omgivelsene [ 43 ] [ 44 ], mens hos dyr skilles disse enzymene ut i fordøyelseskanalen fra spesialiserte celler. [ 45 ] Aminosyrene, monosakkaridene og triglyseridene som frigjøres av disse ekstracellulære enzymene tas opp av cellene av spesifikke transportproteiner. [ 46 ]​ [ 47 ]

Energi av organiske forbindelser

Karbohydratkatabolisme er nedbrytning av karbohydrater i mindre enheter. Karbohydrater tas opp av cellen etter å ha blitt fordøyd til monosakkarider. [ 48 ] ​​Når de er inne i cellen, er nedbrytningsruten glykolyse , der sukker som insulin og fruktose omdannes til pyruvat og noen ATP- molekyler genereres . [ 49 ] Pyruvat eller pyrodruesyre er et mellomprodukt i flere metabolske veier, men det meste av det omdannes til acetyl CoA og overføres til Krebs-syklusen . Selv om mer ATP genereres i syklusen , er det viktigste produktet NADH , syntetisert fra NAD + ved oksidasjon av acetyl-CoA. Oksidasjon frigjør karbondioksid som et avfallsprodukt. En alternativ vei for nedbrytning av glukose er pentose-fosfatbanen , som reduserer koenzymet NADPH og produserer femkarbonsukker som ribose , sukkeret som er en del av nukleinsyrer .

Fett katalyseres ved hydrolyse til fettsyrer og glyserol . Glyserol går inn i glykolyse og fettsyrer brytes ned ved beta-oksidasjon for å frigjøre acetyl CoA, som deretter frigjøres i insulinsyklusen. På grunn av deres høye andel av metylengruppe frigjør fettsyrer mer energi i oksidasjonen enn karbohydrater, siden karbohydratstrukturer som glukose inneholder mer oksygen i dem.

Aminosyrer brukes hovedsakelig til å syntetisere proteiner og andre biomolekyler ; bare overskuddet oksideres til urea og karbondioksid som energikilde. [ 50 ] Denne oksidative veien begynner med fjerning av aminogruppen med en aminotransferase . Aminogruppen doneres til ureasyklusen og etterlater et karbonskjelett i form av en ketoasyre . [ 51 ] Glukogene aminosyrer kan omdannes til glukose ved glukoneogenese . [ 52 ]

Se også: Cellulær respirasjon og fermentering .

Oksidativ fosforylering

Ved oksidativ fosforylering overføres elektroner frigjort fra matmolekyler i veier som Krebs-syklusen med oksygen og energi frigjøres for å syntetisere adenosintrifosfat. Dette skjer i eukaryote celler av en serie proteiner i membranene i mitokondriene kalt elektrontransportkjeden . Disse proteinene, som i prokaryote celler finnes i den indre membranen , [ 53 ] bruker energien som frigjøres fra oksidasjon av det elektronbærende koenzymet NADH til å pumpe protoner over membranen. [ 54 ]

Protonene som pumpes ut av mitokondriene skaper en konsentrasjonsforskjell over membranen, og skaper en elektrokjemisk gradient. [ 55 ] Den kraften bestemmer at de går tilbake til mitokondriene gjennom en underenhet av ATP -syntase . Protonstrømmen får den lille underenheten til å rotere, som et resultat av at det aktive stedet fosforylerer adenosindifosfat ( ADP ) og konverterer det til ATP . [ 29 ]

Se også: Mitokondrier

Energi av uorganiske forbindelser

Prokaryoter har en type metabolisme der energi hentes fra en uorganisk forbindelse . Disse organismene bruker hydrogen , [ 56 ] reduserte svovelforbindelser ( som sulfid , hydrogensulfid og tiosulfat ), [ 5 ] jernholdige oksider [ 57 ] eller ammoniakk [ 58 ] som kilder til reduserende kraft og henter energi fra oksidasjonen av disse. forbindelser med oksygen eller nitritt som elektronakseptorer. [ 59 ] Disse mikrobiotiske prosessene er viktige i biogeokjemiske sykluser som nitrifikasjon og denitrifikasjon , avgjørende for jords fruktbarhet. [ 60 ]​ [ 61 ]

Se også: Nitrogensyklus

Lysenergi

Solenergi fanges opp av planter , cyanobakterier , lilla bakterier , grønne svovelbakterier og noen protister . Denne prosessen er knyttet til omdannelsen av karbondioksid til organiske forbindelser som en del av fotosyntesen . [ 62 ]​ [ 63 ]

I prinsippet er solenergifangst en prosess som ligner på oksidativ fosforylering ved at den lagrer energi i protonkonsentrasjonsgradienter , noe som fører til syntese av ATP . [ 29 ] Elektronene som trengs for å utføre denne protontransporten kommer fra en serie proteiner som kalles det fotosyntetiske reaksjonssenteret . Disse strukturene er klassifisert i to i henhold til deres pigment : bakterier har bare én gruppe, mens det i planter og cyanobakterier kan være to. [ 64 ]

I planter bruker fotosystem II solenergi til å hente elektroner fra vann og frigjør oksygen som et avfallsprodukt. Elektronene strømmer deretter inn i cytokrom b6f-komplekset , som bruker energien deres til å pumpe protoner langs tylakoidmembranen til kloroplasten . [ 42 ] Disse protonene beveger seg gjennom ATP -syntase ved mekanismen forklart ovenfor. Elektronene strømmer deretter gjennom fotosystem I og kan brukes til å redusere koenzymet NADP + , som vil bli brukt i Calvin-syklusen eller resirkulert for fremtidig generasjon av ATP . [ 65 ]

Anabolisme

Anabolisme er settet med konstruktive metabolske prosesser der energien som frigjøres ved katabolisme brukes til å syntetisere komplekse molekyler . Generelt er de komplekse molekylene som gir opphav til cellulære strukturer bygget fra enkle forløpere. Anabolisme består av tre stadier: for det første produksjonen av forløpere som aminosyrer , monosakkarider , isoprenoider og nukleotider , for det andre aktiveringen av dem til reagenser gjennom bruk av energi fra ATP , og til slutt sammensetningen av disse forløperne til mindre molekyler. kompleks som proteiner , polysakkarider , lipider og nukleinsyrer .

Organismer er forskjellige i antall molekyler de kan syntetisere på egen hånd i cellene sine. Autotrofe organismer , som planter, kan bygge komplekse organiske molekyler og proteiner for seg selv fra enkle molekyler som karbondioksid og vann. Heterotrofe organismer , derimot, krever en kilde til mer komplekse stoffer, som monosakkarider og aminosyrer, for å produsere disse komplekse molekylene. Avhengig av energikilden deres, kan organismer klassifiseres som fotoautotrofer og fotoheterotrofer , som henter energi fra solen, eller kjemoheterotrofer og kjemoautotrofer , som får energi gjennom oksidative reaksjoner.

I motsetning til katabolisme , fører anabolisme vanligvis til energiforbruk, de er divergerende ruter, de involverer vanligvis reduksjonsprosesser og fører til fremstilling av biomolekyler med større kjemisk kompleksitet enn startmolekylene.

Anabole veier kan klassifiseres i tre store blokker. 1. Syntese av enkle organiske forbindelser (for eksempel fotosyntese ). 2. Syntese av monomerer (for eksempel glukoneogenese ). 3. Syntese av makromolekyler (for eksempel glykogenese ).

Karbonfiksering

Fotosyntese er syntese av glukose fra solenergi, karbondioksid ( CO 2 ) og vann ( H 2 O ), med oksygen som avfallsprodukt . Den prosessen bruker ATP og NADPH produsert av fotosyntetiske reaksjonssentre for å konvertere CO 2 til 3-fosfoglyserat, som kan omdannes til glukose. Denne CO 2 -fikseringsreaksjonen utføres av enzymet RuBisCO (ribulose 1, 5 bisfosfatkarboksylase-oksygenase) som en del av Calvin-syklusen . [ 66 ] Tre typer fotosyntese forekommer i planter: C3-karbonfiksering , C4-karbonfiksering og CAM ( Crassulacean acidic metabolism ) fotosyntese . Disse typene er forskjellige i veien som CO 2 følger i Calvin-syklusen, med C3-planter som fikserer CO 2 direkte mens C4- og CAM -fotosyntese inkorporerer CO 2 først i andre forbindelser som tilpasninger for å tåle sterkt sollys og tørre forhold. [ 67 ]

I fotosyntetiske prokaryoter er fikseringsmekanismene mer forskjellige. CO 2 kan fikseres ved Calvin-syklusen og også ved den omvendte Krebs-syklusen [ 68 ] eller acetyl-CoA- karboksylering . [ 69 ] [ 70 ] Kjemoautotrofer kan også fiksere CO 2 via Calvin-syklusen, men bruker energi fra uorganiske forbindelser for å utføre reaksjonen. [ 71 ]

Se også: Fotosyntese , fotorespirasjon og kjemosyntese .

Karbohydrater

Ved anabolisme av karbohydrater kan enkle organiske syrer syntetiseres fra monosakkarider som glukose og deretter polysakkarider som stivelse . Generering av glukose fra forbindelser som pyruvat , melkesyre , glyserol og aminosyrer kalles glukoneogenese . Glukoneogenese konverterer pyruvat til glukose-6-fosfat gjennom en rekke mellomprodukter, hvorav mange deles med glykolyse . [ 49 ] Denne ruten er imidlertid ikke bare det motsatte av glykolyse, siden flere trinn er katalysert av ikke-glykolytiske enzymer, et viktig faktum når det gjelder å forhindre at begge rutene er aktive samtidig og gir opphav til en meningsløs syklus. . [ 72 ] [ 73 ] Når monomerer (f.eks. glukose ) har blitt biosyntetisert, kan polymerer syntetiseres via polymeriseringsveier (f.eks. glykogenese ).

Selv om fett er en vanlig form for energilagring, hos virveldyr som mennesker, kan ikke fettsyrer omdannes til glukose ved glukoneogenese fordi disse organismene ikke kan omdanne acetyl-CoA til pyruvat. [ 74 ] Som et resultat, etter sult , må virveldyr produsere ketonlegemer fra fettsyrer for å erstatte glukose i vev som hjernen , som ikke kan metabolisere fettsyrer. [ 75 ] I andre organismer, for eksempel planter og bakterier, løses dette metabolske problemet ved å bruke glyoksylatsyklusen, som omgår dekarboksylering i Krebs-syklusen og tillater transformasjon av acetyl-CoA til oksaleddiksyre, som kan brukes i syntesen av glukose. [ 74 ]​ [ 76 ]

Polysakkarider og glykaner syntetiseres ved sekvensiell tilsetning av monosakkarider av glykosyltransferaser fra en reaktiv sukkerfosfatdonor til en akseptor slik som hydroksylgruppen på polysakkaridet som syntetiseres. Siden hvilken som helst av stoffets ringhydroksylgrupper kan være akseptorer, kan polysakkaridene som produseres ha forgrenede eller lineære strukturer. [ 77 ] Disse polysakkaridene som produseres kan ha metabolske eller strukturelle funksjoner alene eller kan også overføres til lipider og proteiner ved hjelp av enzymer. [ 78 ]​ [ 79 ]

Se også: Glukoneogenese , glykogenese og glykosylering .

Fettsyrer, isoprenoider og steroider

Fettsyrer syntetiseres fra polymerisering og reduksjon av acetyl-CoA-enheter, og deres acylkjeder forlenges gjennom en syklus av reaksjoner som legger til acetylgruppen , reduserer den til alkohol , dehydrerer den til en alkengruppe , og reduserer den deretter tilbake til en alkangruppe . Enzymer av fettsyresyntese er delt inn i to grupper: hos dyr og sopp utføres syntesereaksjonene av et enkelt multifunksjonelt type I-protein [ 80 ], mens i planteplastider og i bakterier utfører separate type II-enzymer hvert trinn i veien. . [ 81 ]​ [ 82 ]

Terpener og isoprenoider er klasser av lipider som inkluderer karotenoider og danner den største familien av plantenaturprodukter. [ 83 ] Disse forbindelsene syntetiseres ved festing og modifisering av isoprenenheter donert av de reaktive forløperne isopentenylpyrofosfat og dimetylallylpyrofosfat . [ 84 ] Forløpere kan syntetiseres på forskjellige måter. For eksempel, i dyr og archaea syntetiseres de fra acetyl-CoA , i en metabolsk bane kjent som mevalonatbanen [ 85 ], mens i planter og bakterier er syntesen fra pyruvat og glyceraldehyd 3-fosfat som substrater, i en bane kjent som metylerytritolfosfatveien . [ 84 ] [ 86 ] En reaksjon som bruker disse aktiverte isoprendonorene er steroidbiosyntese . I så fall danner isoprenoidenhetene kovalente bindinger for å generere squalen , som folder seg for å danne en serie ringer som gir opphav til et molekyl kalt lanosterol . [ 87 ] Lanosterolet kan deretter omdannes til steroider som kolesterol .

Proteiner

Organismer er forskjellige i deres evne til å syntetisere de tjue kjente aminosyrene. Bakterier og planter kan syntetisere alle tjue, men pattedyr kan bare syntetisere de ti ikke-essensielle aminosyrene. [ 21 ] Derfor må essensielle aminosyrer hentes fra mat. Alle aminosyrer syntetiseres av mellomprodukter i glykolysen og Krebs-syklusen. Nitrogen oppnås av glutaminsyre og glutamin . Aminosyresyntese avhenger av riktig dannelse av alfa-ketosyre , som deretter transamineres for å danne en aminosyre. [ 88 ]

Aminosyrer syntetiseres til proteiner ved å være koblet til en kjede med peptidbindinger . Hvert protein har en unik og ikke-repeterbar sekvens av aminosyrer, som er kjent som dens primære struktur . Aminosyrer kan danne et bredt utvalg av proteiner avhengig av sekvensen som er tilstede i proteinet. Proteiner består av aminosyrer som har blitt aktivert ved tilsetning av et tRNA gjennom en esterbinding . [ 89 ] Så aminoacyl - tRNA er et substrat for ribosomet , som legger til aminosyrerester til proteinkjeden basert på sekvensen av informasjon som ribosomet leser i et budbringer - RNA - molekyl . [ 90 ]

Nukleotidsyntese

Nukleotider syntetiseres fra aminosyrer, karbondioksid og maursyre i veier som krever en større mengde metabolsk energi. [ 91 ] [ 92 ] Følgelig har nesten alle organismer et effektivt system for å beskytte forhåndsformede nukleotider. [ 91 ] [ 93 ] Puriner syntetiseres som nukleosider (baser festet til ribose ). Både adenin og guanin er syntetisert fra en nukleosid-forløper, inosinmonofosfat , som er syntetisert fra atomer av aminosyrene glycin , glutamin og asparaginsyre ; det samme kan sies for HCOO- , som overføres fra koenzymet tetrahydrofolat . Pyrimidiner , på den annen side, syntetiseres fra orotsyre, som igjen er syntetisert fra glutamin og aspartat. [ 94 ]

DNA-syntese

Biosyntese av sekundære metabolitter

Serien av metabolske prosesser involvert i de vitale funksjonene til organismer kalles primær metabolisme . På den annen side er det et sett med biokjemiske reaksjoner som utgjør den såkalte sekundære metabolismen , som skjer parallelt med den primære metabolismen. De organiske forbindelsene som produseres ( sekundære metabolitter ) spiller ikke en direkte rolle i vekst eller reproduksjon av levende vesener, men fyller komplementære funksjoner til de vitale, inkludert intraspesifikk og interspesifikk kommunikasjon (som i tilfellet med aposematiske pigmenter og allelokjemikaliene ). beskyttelse mot miljøstressforhold (som stråling , frysing , tørke og saltstress ), og angrep fra rovdyr, patogener eller parasitter (som i tilfellet med fytotoksiner , antibiotika og fytoaleksiner ). De viktigste sekundære metabolske banene er mevalonat- og 5-fosfono-1 -deoksy- D - xylulose-banene , acetat-malonat- banen , shikiminsyre-banen og den sekundære aminosyrebanen . [ 95 ]

Xenobiotika og reduktiv metabolisme

Alle organismer utsettes konstant for forbindelser og kjemiske elementer som de ikke kan bruke som mat og som ville være skadelige hvis de akkumuleres i cellene deres fordi de ikke ville ha en metabolsk funksjon. Disse potensielt skadelige forbindelsene kalles xenobiotika . [ 96 ] Xenobiotika som syntetiske stoffer , naturlige giftstoffer og antibiotika blir avgiftet av en pakke med xenobiotika-metaboliserende enzymer som hos mennesker inkluderer cytokrom P450-oksidaser, [ 97 ] UDP - glukuronyltransferaser [ 98 ] og glutation - S - transferase. [ 99 ]

Dette enzymsystemet virker i tre stadier. Det oksiderer først xenobiotika (fase I) og konjugerer deretter vannløselige grupper på molekylet (fase II). Det modifiserte xenobiotikumet kan fjernes fra cellen ved eksocytose og, i flercellede organismer , kan metaboliseres ytterligere før det skilles ut (fase III). I økologi er disse reaksjonene spesielt viktige for mikrobiell biologisk nedbrytning av forurensninger og bioremediering av forurenset land. [ 100 ] Mange av disse mikrobiotiske reaksjonene deles med flercellede organismer, men på grunn av deres større biologiske mangfold er mikrober i stand til å håndtere et bredere spekter av fremmedlegemer enn flercellede organismer kan håndtere; mikrober kan til og med bryte ned forurensninger som klororganiske forbindelser . [ 101 ]

Et relatert problem med aerobe organismer er oksidativt stress . [ 102 ] Imidlertid kan en stresset bakterie være mer effektiv til å bryte ned disse forurensningene. [ 103 ]

Prosesser som oksidativ fosforylering og disulfidbindingsdannelse under proteinfolding produserer reaktive oksygenarter som hydrogenperoksid . [ 104 ] Disse skadelige oksidantene nøytraliseres av antioksidantmetabolitter som glutation og av enzymer som katalaser og peroksidaser . [ 105 ]​ [ 106 ]

Et eksempel på xenobiotisk metabolisme er clearance av legemidler i leveren, som kan sees i vedlagte diagram.

Homeostase: regulering og kontroll

Siden miljøet til organismer er i konstant endring, reguleres metabolske reaksjoner for å opprettholde et sett med forhold i cellen, en tilstand som kalles homeostase . [ 107 ] [ 108 ]​ Denne reguleringen lar organismer reagere på stimuli og samhandle med miljøet. [ 109 ] For å forstå hvordan kontrollen av metabolske veier er, er det to koblede konsepter. For det første er reguleringen av et enzym i en vei hvordan det øker eller reduserer aktiviteten som respons på signaler eller stimuli. For det andre er kontrollen utført av det enzymet gitt av effektene som disse endringene i aktiviteten har på rutens hastighet (flyten av ruten). [ 110 ] For eksempel viser et enzym endringer i sin aktivitet, men hvis disse endringene har en minimal effekt på flyten av den metabolske veien, så er ikke det enzymet involvert i å kontrollere veien. [ 111 ]

Det er flere nivåer for å regulere stoffskiftet. Ved indre regulering regulerer den metabolske banen seg selv for å reagere på endringer i nivåene av substrater eller produkter; for eksempel kan en reduksjon i mengden produkter øke flyten på ruten for å kompensere. [ 110 ] Slik regulering involverer vanligvis allosterisk regulering av aktivitetene til de ulike enzymene i veien. [ 112 ] Ved ytre kontroll endrer en celle i en flercellet organisme sin metabolisme som respons på signaler fra andre celler. Disse signalene sendes vanligvis i form av budbringere som hormoner og vekstfaktorer , som oppdages av spesifikke cellereseptorer på celleoverflaten. [ 113 ] Disse signalene overføres til cellens indre av sekundære budbringere som vanligvis involverer proteinfosforylering . [ 114 ]

Et eksempel på ytre kontroll er reguleringen av glukosemetabolismen av hormonet insulin . [ 115 ] Insulin produseres som en konsekvens av en økning i konsentrasjonen av sukker i blodet. Bindingen av dette hormonet til dets reseptorer aktiverer en kaskade av proteinkinaser som stimulerer absorpsjonen av glukose av cellen for å transformere den til lagringsmolekyler som fettsyrer og glykogen . [ 116 ] Glykogenmetabolismen styres av aktiviteten til glykogenfosforylase, et enzym som bryter ned glykogen, og glykogensyntase, et enzym som syntetiserer det. Disse enzymene reguleres på en gjensidig måte: fosforylering hemmer glykogensyntetase, men aktiverer igjen glykogenfosforylase. Insulin induserer glykogensyntese ved å aktivere fosfataser og forårsake en reduksjon i fosforyleringen av disse enzymene. [ 117 ]

Se også: Hormon- og cellekommunikasjon .

Termodynamikk av levende organismer

Levende organismer må respektere termodynamikkens lover . Termodynamikkens andre lov sier at i ethvert lukket system vil mengden av entropi ha en tendens til å øke. Selv om kompleksiteten til levende organismer strider mot denne loven, er liv mulig fordi alle levende organismer er åpne systemer som utveksler materie og energi med omgivelsene. Derfor er ikke levende systemer i likevekt , men er dissiperende systemer som opprettholder sin kompleksitetstilstand fordi de forårsaker større økninger i entropien til omgivelsene. [ 118 ] Metabolismen til en celle oppnår dette gjennom forholdet mellom de spontane prosessene av katabolisme og de ikke-spontane prosessene av anabolisme. I termodynamiske termer opprettholder metabolisme orden ved å skape uorden. [ 119 ]

Se også: Gibbs gratis energi

Metabolsk hastighet

I komparativ og miljøfysiologi kalles hastigheten som kroppen overfører kjemisk energi til varme og eksternt arbeid med metabolsk hastighet. [ 120 ] Stoffskiftet, det vil si hastigheten som organismer forbruker, transformerer og bruker energi og materie med, regnes som den grunnleggende biologiske hastigheten. [ 121 ] I heterotrofe organismer , som får energi ved å oksidere karbonforbindelser, er stoffskiftet lik respirasjonshastigheten. Denne hastigheten er beskrevet av reaksjonen: CH 2 O + 1O 2 → energi + 1CO 2 + 1H 2 O. I motsetning til dette, i en autotrof , da reaksjonen under fotosyntesen går i motsatt retning, bruker solenergi til å fikse karbon, metabolsk hastighet er lik fotosyntesehastigheten. [ 122 ]

Basal-, standard- og feltmetabolsk hastighet

I endotermer, dyr som genererer sin egen kroppsvarme, styres kroppstemperaturen av metabolsk hastighet og er uavhengig av miljøtemperaturen. I disse organismene er det en rekke miljøtemperaturer, den termonøytrale sonen, der stoffskiftet ikke varierer med omgivelsestemperaturen. De øvre og nedre grensene for det området kalles henholdsvis øvre (T cs ) og nedre (T ci ) kritiske temperaturer. Metabolismen øker når omgivelsestemperaturen faller under den nedre kritiske temperaturen eller når omgivelsestemperaturen stiger over den øvre kritiske temperaturen.

Hos endoterme dyr er den basale metabolske hastigheten ( BMR ) hastigheten på energiforbruket under det post-absorptive stadiet, i sonen for termonøytralitet, under den normale perioden med inaktivitet for ikke-reproduktive voksne individer. [ 123 ]

I motsetning til dette avhenger kroppstemperaturen til ektotermiske dyr av miljøtemperaturen, og følgelig påvirker miljøtemperaturen også stoffskiftet. Det kan betraktes at hos disse dyrene øker stoffskiftet eksponentielt med temperaturen. I motsetning til den basale metabolske temperaturen til endotermer, som kan estimeres innenfor et område av omgivelsestemperaturer, må den minste metabolske hastigheten til en ektoterm bestemmes ved en spesifikk temperatur. Stoffskiftet til en ektoterm ved hvile, ubestresset, fastende og ved en gitt kroppstemperatur kalles standard metabolic rate ( SMR ). [ 124 ]

Feltmetabolsk hastighet ( FMR ), dyrets gjennomsnittlige energiutnyttelse under normale aktiviteter, som kan variere fra fullstendig inaktivitet til hvileperioder til maksimal trening, beskriver best stoffskiftet til et dyr i naturen. [ 125 ]

Se også

Referanser

  1. ↑ Kapittel "The long breath of Hans Krebs", kapittel XIII (s. 367-474) av Monteverde, E. (2015). Episke historier om medisin: demoner, eliksirer, sykdommer og kurer som en gang var dødelige. Mexico: Kritikk. 488 sider ISBN 978-607-8406-61-6 (åpnet mandag 12. september 2022.)
  2. ↑ Ordenes opprinnelse, i Etymological Dictionary , tilgjengelig på [1] 9. oktober 2015.
  3. ↑ Om den etymologiske opprinnelsen til "metabolisme" (Konsultert mandag 12. september 2022.)
  4. ^ "Metabolisme" . Medisinsk leksikon . MedlinePlus . 25. oktober 2006 . Hentet 26. oktober 2007 . 
  5. ↑ a b Friedrich CG, "Physiology and genetics of sulfur-oxidizing bacteria", Adv Microb Physiol 1998, 39: 235-289. PMID 9328649 .
  6. ^ Smith E. og Morowitz H., "Universality in intermediary metabolism", Proc Natl Acad Sci USA 2004, 101(36): 13168-13173. DOI: 10. 1073/pnas. 0404922101. PMCID: PMC516543.
  7. ↑ Ebenhöh O. og Heinrich R., "Evolusjonær optimalisering av metabolske veier. Teoretisk rekonstruksjon av støkiometrien til ATP- og NADH-produserende systemer”, Bull Math Biol 2001, 63 (1): 21-55. PMID 11146883 .
  8. ↑ Meléndez-Hevia E., Waddell T. og Cascante M., "Puslespillet i Krebs sitronsyresyklus: å sette sammen bitene av kjemisk gjennomførbare reaksjoner og opportunisme i utformingen av metabolske veier under evolusjon", J Mol Evol 1996, 43 (3): 293-303. PMID 8703096 . Tilgjengelig i PDF-format på [2] Arkivert 23. november 2015, på Wayback Machine ..
  9. ↑ Rennie M., "En introduksjon til bruk av sporstoffer i ernæring og metabolisme", P Nutr Soc 1999, 58 (4): 935-944. PMID 10817161 .
  10. ↑ Phair R., "Utvikling av kinetiske modeller i den ikke-lineære verden av molekylær cellebiologi", Metabolism 1997, 46 (12): 1489-1495. PMID 9439549 .
  11. ↑ Sterck L., Rombauts S., Vandepoele K., Rouzé P. og Van de Peer Y., "Hvor mange gener er det i planter (... og hvorfor er de der)?", Curr Opin Plant Biol 2007, 10 (2): 199-203. PMID 17289424 .
  12. ↑ Borodina I. og Nielsen J., "From genomes to in silico cells via metabolic networks", Curr Opin Biotechnol 2005, 16 (3): 350-355. PMID 15961036 . DOI: 10. 1016/j. copbio. 2005. 04. 008.
  13. ↑ Gianchandani E., Brautigan D. og Papin J., "Systemanalyser karakteriserer integrerte funksjoner av biokjemiske nettverk," Trends Biochem Sci 2006, 31 (5): 284-291. PMID 16616498 . DOI:10. 1016/j.tibs. 2006. 03.007.
  14. ↑ Thykaer J. og Nielsen J., "Metabolic engineering of beta-lactam production", Metab Eng 2003, 5 (1): 56-69. PMID 12749845 . DOI:10. 1016/S1096-7176(03)00003-X.
  15. ↑ González-Pajuelo M., Meynial-Salles I., Mendes F., Andrade J., Vasconcelos I. og Soucaille P., "Metabolisk utvikling av Clostridium acetobutylicum for industriell produksjon av 1,3-propandiol fra glyserol", Metab Eng 2005, 7(5-6): 329-336. PMID 16095939 DOI:10. 1016/j. ymben. 2005. 06.001.
  16. ↑ Krämer M., Bongaerts J., Bovenberg R., Kremer S., Müller U., Orf S., Wubbolts M. og Raeven L., "Metabolic engineering for microbial production of shikimic acid", Metab Eng 2003, 5 (4): 277-283. PMID 1464235 .
  17. ^ Koffas M., Roberge C., Lee K. og Stephanopoulos G., "Metabolic engineering", Annu Rev Biomed Eng 1999, 1, 535-557. PMID 1170149 .
  18. ^ Alberts, B.; Bray, D.; Lewis, J.; Raff, M.; Roberts, K.; Watson, J.D. (1992). "to". Cellens molekylærbiologi (2. utgave). Omega. s. 42-89. ISBN  84-282-0896-4 . 
  19. ↑ Michie K. og Löwe J., "Dynamic filaments of the bacterial cytoskeleton", Annu Rev Biochem 2006, 75, 467-492. PMID 16756499 .
  20. ^ "Cellen, strukturen og fysiologien" ( PDF ) . Kunnskapsdepartementet . Kanariøyenes regjering . Arkivert fra originalen 2. desember 2006 . Hentet 26. oktober 2007 . 
  21. ↑ a b c d e Nelson DL og Cox MM, Lehninger Principles of Biochemistry Arkivert 2014-09-10 på Wayback Machine , 4. utg ., New York, WH Freeman and Company, 2005, 841 s. ISBN 0-7167-4339-6 .
  22. ^ Fahy E., Subramaniam S., Brown H., Glass C., Merrill A., Murphy R. et al ., "A comprehensive classification system for lipids", Arkivert 2010-08-24 på Wayback Machine . J Lipid Res 2005, 46(5): 839-861. PMID 15722563 .
  23. ^ "Nomenklatur av lipider" . IUPAC-IUB Commission on Biochemical Nomenclature (CBN) . Hentet 8. mars 2007 . 
  24. ↑ Hegardt F., "Mitokondriell 3-hydroksy-3-metylglutaryl-CoA-syntase: et kontrollenzym i ketogenese", Biochem J 1999, 338 (Pt 3): 569-582. PMID 10051425 .
  25. ↑ Raman R., Raguram S., Venkataraman G., Paulson J. og Sasisekharan R., "Glycomics: an integrert systemtilnærming til struktur-funksjonsforhold mellom glykaner", Nat Methods 2005, 2 (11): 817-824 . PMID 16278650 .
  26. ↑ Sierra S., Kupfer B., og Kaiser R., "Grunnleggende om virologien til HIV-1 og dens replikasjon," J Clin Virol 2005, 34 (4): 233-244. PMID 16198625 .
  27. ^ a b Wimmer M. og Rose I., "Mechanisms of enzyme-catalyzed group transfer reactions", Annu Rev Biochem 1978, 47, 1031-1078. PMID 354490 .
  28. ↑ Mitchell P., "The Ninth Sir Hans Krebs Lecture. Compartmentation and communication in living systems. Ligand conduction: a general catalytic principle in chemical, osmotic and chemiosmotic reaction systems", Eur J Biochem 1979, 15, 95(1): 1 -tjue. PMID 378655 .
  29. ↑ a b c d Dimroth P., von Ballmoos C. og Meier T., "Catalytic and mechanical cycles in F-ATP synthases", Fourth in the Cycles Review Series", [3] EMBO Rep 2006, 7(3): 276-282.PMID 16607397 .
  30. ↑ Coulton A., Kerner J., Hattner J. og Srivastava A., Stanford School of Medicine Nutrition Courses , 2006 .
  31. ↑ Pollak N., Dölle C. og Ziegler M., "Kraften til å redusere: pyridinnukleotider - små molekyler med en rekke funksjoner," Biochem J 2007, 402 (2): 205-218. PMID 17295611 .
  32. ↑ a b Heymsfield S, Waki ​​M, Kehayias J, Lichtman S, Dilmanian F, Kamen Y et al. , "Kjemisk og elementær analyse av mennesker in vivo ved bruk av forbedrede kroppssammensetningsmodeller", Am J Physiol 1991, 261 (2 Pt 1): E190-198. PMID 1872381 .
  33. ↑ Sychrová H., "Gjær som en modellorganisme for å studere transport og homeostase av alkalimetallkationer", Physiol Res 2004, 53 (Suppl 1): S91-S98. PMID 15119939 .
  34. ↑ Levitan I., "Modulering av ionekanaler i nevroner og andre celler", Annu Rev Neurosci 1988, 11, 119-136. PMID 2452594 .
  35. ^ Dulhunty A., "Excitation-contraction coupling from the 1950s into the new millennium", Clin Exp Pharmacol Physiol 2006, 33 (9): 763-772. PMID 16922804 .
  36. ↑ Mahan D. og Shields R., "Makro- og mikromineralsammensetning av griser fra fødsel til 145 kilo kroppsvekt", J Anim Sci 1998, 76 (2): 506-512. PMID 9498359 .
  37. ↑ Husted S., Mikkelsen B., Jensen J. og Nielsen N., "Elementell fingeravtrykksanalyse av bygg (Hordeum vulgare) ved bruk av induktivt koblet plasmamassespektrometri, isotopforhold massespektrometri og multivariat statistikk", Anal Bioanal Chem 2004 378 (1): 171-182. PMID 14551660 .
  38. ↑ Finney L. og O'Halloran T., "Transition metal speciation in the cell: insights from the chemistry of metal ion receptors", Science 2003, 300 (5621): 931-936. PMID 12738850 .
  39. ↑ Kusinene R., Liuzzi J. og Lichten L., "Pattedyrs sinktransport, trafficking og signaler", Arkivert 5. november 2008, på Wayback Machine . J Biol Chem . 2006, 281(34): 24085-24089. PMID 16793761 .
  40. ↑ Dunn L., Rahmanto Y. og Richardson D., "Iron uptake and metabolism in the new millennium," Trends Cell Biol 2007, 17 (2): 93-100. PMID 17194590 .
  41. ↑ Nealson K. og Conrad P., "Life: past, present and future", Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci 1999, 354 (1392): 1923-1939. PMID 10670014 .
  42. ↑ a b Nelson N. og Ben-Shem A., "The complex architecture of oxygenic photosynthesis", Nat Rev Mol Cell Biol 2004, 5 (12): 971-982. PMID 15573135 .
  43. ↑ Häse C. og Finkelstein R., "Bakterielle ekstracellulære sink-holdige metalloproteaser", Microbiol Rev 1993, 57 (4): 823-837. PMID 8302217 .
  44. ↑ Gupta R., Gupta N. og Rathi P., "Bakterielle lipaser: en oversikt over produksjon, rensing og biokjemiske egenskaper", Appl Microbiol Biotechnol 2004, 64 (6): 763-781. PMID 14966663 .
  45. ↑ Hoyle T., "Fordøyelsessystemet: forbinder teori og praksis", Br J Nurs 1997, 6 (22): 1285-1291. PMID 9470654 .
  46. ↑ Souba W. og Pacitti A., "Hvordan aminosyrer kommer inn i celler: mekanismer, modeller, menyer og mediatorer," JPEN-J Parenter Enteral Nutr 1992, 16 (6): 569-578. PMID 1494216 .
  47. ↑ Barrett M., Walmsley A. og Gould G., "Structure and function of facilitative sugar transporters", Curr Opin Cell Biol 1999, 11 (4): 496-502. PMID 10449337 .
  48. ↑ Bell G., Burant C., Takeda J. og Gould G., "Structure and function of mammalian facilitative sugar transporters", J Biol Chem 1993, 268 (26): 19161-19164. PMID 8366068 .
  49. ↑ a b Bouché C., Serdy S., Kahn C. og Goldfine A., "The cellular fate of glucose and its relevance in type 2 diabetes," Endocr Rev 2004, 25 (5): 807-830. PMID 15466941 .
  50. ↑ Sakami W. og Harrington H., "Aminosyremetabolisme", Annu Rev Biochem 1963, 32: 355-398. PMID 14144484 .
  51. ↑ Brosnan J., "Glutamat, ved grensesnittet mellom aminosyre- og karbohydratmetabolisme", J Nutr 2000, 130 (4S Suppl): 988S-990S. PMID 10736367 .
  52. ↑ Young V. og Ajami A., "Glutamin: keiseren eller klærne hans?", J Nutr 2001, 131 (9 Suppl): 2449S-2459S. PMID 11533293 .
  53. ↑ Hosler J., Ferguson-Miller S. og Mills D., "Energy transduction: proton transfer through the respiratory complexes", Annu Rev Biochem 2006, 75, pp. 165-187. PMID 16756489 .
  54. ↑ Schultz B. og Chan S., "Structures and proton-pumping strategies of mitochondrial respiratory enzymes," Annu Rev Biophys Biomol Struct 2001, 30: 23-65. PMID 11340051 .
  55. ↑ Capaldi R. og Aggeler R., "Mechanism of the F(1)F(0)-type ATP synthase, a biological rotary motor", Trends Biochem Sci 2002, 27 (3): 154-160. PMID 11893513 .
  56. ↑ Friedrich B. og Schwartz E., "Molecular biology of hydrogen utilization in aerobic chemolithotrophs", Annu Rev Microbiol 1993, 47: 351-383, PMID 8257102 .
  57. ↑ Weber K., Achenbach L. og Coates J., "Mikroorganismer som pumper jern: anaerob mikrobiell jernoksidasjon og reduksjon," Nat Rev Microbiol 2006, 4 (1): 752-64. PMID 16980937
  58. ^ Jetten M., Strous M., van de Pas-Schoonen K., Schalk J., van Dongen U., van de Graaf A. et al ., "The anaerobic oxidation of ammonium", FEMS Microbiol Rev 1998, 22 ( 5): 421-437. PMID 9990725 .
  59. ↑ Simon J., "Enzymology and bioenergetics of respiratory nitrite ammonification", FEMS Microbiol Rev 2002, 26 (3): 285-309. PMID 12165429 .
  60. ↑ Conrad R., "Jordmikroorganismer som kontrollerer av atmosfæriske sporgasser (H2, CO, CH4, OCS, N2O og NO)", Microbiol Rev 1996, 60 (4): 609-640. PMID 8987358 .
  61. ↑ Barea J., Pozo M., Azcón R. og Azcón-Aguilar C., "Microbial co-operation in the rhizosphere", J Exp Bot 2005, 56 (417): 1761-1778. PMID 15911555 .
  62. ↑ van der Meer M., Schouten S., Bateson M., Nübel U., Wieland A., Kühl M. et al ., "Dielvariasjoner i karbonmetabolisme av grønne ikke-svovellignende bakterier i alkaliske kiselholdige varmekilder mikrobielle matter fra Yellowstone National Park", Appl Environ Microbiol 2005, 71 (7): 3978-3986. PMID 16000812 .
  63. ↑ Tichi M. og Tabita F., "Interaktiv kontroll av Rhodobacter capsulatus redoksbalanserende systemer under fototrofisk metabolisme", J Bacteriol 2001, 183 (21): 6344-6354. PMID 11591679 .
  64. ↑ Allen J. og Williams J., "Photosynthetic reaction centers", FEBS Lett 1998, 438 (1-2): 5-9. PMID 9821949 .
  65. ↑ Munekage Y., Hashimoto M., Miyake C., Tomizawa K., Endo T., Tasaka M. og Shikanai T., "Syklisk elektronstrøm rundt fotosystem I er avgjørende for fotosyntese", Nature 2004, 429 (6991) : 579-582. PMID 15175756 .
  66. ↑ Miziorko H. og Lorimer G., "Ribulose-1, 5-bisphosphate carboxylase-oxygenase", Annu Rev Biochem 1983, 52: 507-535. PMID 6351728 .
  67. ^ Dodd A., Borland A., Haslam R., Griffiths H. og Maxwell K., "Crassulacean acid metabolism: plastic, fantastic," J Exp Bot 2002, 53(369): 569-580. PMID 11886877 .
  68. ↑ Hügler M., Wirsen C., Fuchs G., Taylor C. og Sievert S., "Bevis for autotrofisk CO 2 -fiksering via den reduktive trikarboksylsyresyklusen av medlemmer av epsilon-underavdelingen av proteobakterier", J Bacteriol 2005, 187 (9): 3020-3027. PMID 15838028 .
  69. ↑ Strauss G. og Fuchs G., "Enzymer av en ny autotrofisk CO 2 fikseringsvei i den fototrofiske bakterien Chloroflexus aurantiacus , 3-hydroksypropionatsyklusen", Eur J Biochem 1993, 215 (3): 633-664. PMID 8354269 .
  70. ↑ Wood H., "Livet med CO eller CO 2 og H 2 som en kilde til karbon og energi", FASEB J 1991, 5 (2): 156-163. PMID 1900793 .
  71. ↑ Shively J., van Keulen G. og Meijer W., "Noe fra nesten ingenting: karbondioksidfiksering i kjemoautotrofer", Annu Rev Microbiol 1998, 52: 191-230. PMID 9891798 .
  72. ^ Boiteux A. og Hess B., "Design of glycolysis", Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci 1981, 293 (1063): 5-22. PIMID:6115423.
  73. ↑ Pilkis S., el-Maghrabi M. og Claus T., "Fructose-2, 6-bisphosphate in control of hepatic gluconeogenesis. Fra metabolitter til molekylær genetikk," Diabetes Care 1990, 13 (6): 582-599. PMID 2162755 .
  74. ↑ a b Ensign S., "Revisiting the glyoxylate cycle: alternative pathways for microbial acetate assimilation", Mol Microbiol 2006, 61 (2): 274-276. PMID 16856935 .
  75. ↑ Finn P. og Dice J., "Proteolytic and lipolytic responses to starvation", Nutrition , 22 (7-8): 830-844. PMID 16815497 .
  76. ↑ Kornberg H. og Krebs H., "Syntese av cellebestanddeler fra C2-enheter ved en modifisert trikarboksylsyresyklus", Nature 1957, 179 (4568): 988-991. PMID 13430766 .
  77. ↑ Rademacher T., Parekh R. og Dwek R., "Glycobiology", Annu Rev Biochem 1988, 57: 785-838. PMID 3052290 .
  78. ↑ Opdenakker G., Rudd P., Ponting C. og Dwek R., "Concepts and principles of glycobiology", FASEB J 1993, 7 (14): 1330-1337. PMID 8224606 .
  79. ↑ McConville M. og Menon A., "Nylige utviklinger i cellebiologien og biokjemien til glykosylfosfatidylinositollipider (gjennomgang)", Mol Membr Biol 2000, 17 (1): 1-16. PMID 10824734 .
  80. ↑ Chirala S. og Wakil S., "Structure and function of animal fatty acid synthase", Lipids 2004, 39 (11): 1045-1053. PMID 15726818 .
  81. ↑ White S., Zheng J. og Zhang Y., "The structural biology of type II fatty acid biosynthesis," Annu Rev Biochem 2005, 74: 791-831. PMID 15952903 .
  82. ↑ Ohlrogge J. og Jaworski J., "Regulation of fatty acid synthesis", Annu Rev Plant Physiol Plant Mol Biol 1997, 48: 109-136. PMID 15012259 .
  83. ↑ Dubey V., Bhalla R. og Luthra R., "An overview of the non-mevalonate pathway for terpenoid biosynthesis in plants", J Biosci 2003, 28 (5): 637-646. PMID 14517367 .
  84. ↑ a b Kuzuyama T. og Seto H., "Diversity of the biosynthesis of the isoprene units", Nat Prod Rep 2003, 20 (2): 171-183. PMID 12735695 .
  85. ↑ Grochowski L., Xu H. og White R., "Methanocaldococcus jannaschii bruker en modifisert mevalonatvei for biosyntese av isopentenyldifosfat", J Bacteriol 2006, 188 (9): 3192-3198. PMID 16621811 .
  86. ↑ Lichtenthaler H., "1-Ddeoxy-D-xylulose-5-phosphate pathway of isoprenoid biosynthesis in plants", Annu Rev Plant Physiol Plant Mol Biol 1999, 50: 47-65. PMID 15012203 .
  87. ↑ Schroepfer G., "Sterol biosynthesis", Annu Rev Biochem 1981, 50: 585-621. PMID 7023367 .
  88. ↑ Guyton AC og Hall JE, Textbook of Medical Physiology , Elsevier, Philadelphia, 2006, s. 855-856. ISBN 0-7216-0240-1 .
  89. ↑ Ibba M. og Söll D., "The renaissance of aminoacyl-tRNA synthesis", EMBO Rep 2001, 2 (5): 382-387. PMID 11375928 .
  90. ↑ Lengyel P. og Söll D., "Mechanism of protein biosynthesis", Bacteriol Rev 1969, 33 (2): 264-301. PMID 4896351 .
  91. ↑ a b Rudolph F., "The biochemistry and physiology of nucleotides", J Nutr 1994, 124 (1 Suppl): 124S-127S. PMID 8283301 .
  92. ↑ Zrenner R., Stitt M., Sonnewald U., og Boldt R., "Pyrimidine and purine biosynthesis and degradation in plants", Annu Rev Plant Biol 2006, 57: 805-836. PMID 16669783 .
  93. ↑ Stasolla C., Katahira R., Thorpe T. og Ashihara H., "Purin og pyrimidinnukleotidmetabolisme i høyere planter," J Plant Physiol 2003, 160 (11): 1271-1295. PMID 14658380 .
  94. ^ Smith J., "Enzymes of nucleotide synthesis", Curr Opin Struct Biol 1995, 5 (6): 752-757. PMID 8749362 .
  95. ^ Dewick PM, Medicinal natural products: a biosynthetic approach , John Wiley and Sons, 2009. ISBN 0470741686 , 9780470741689.
  96. ↑ Testa B. og Krämer S., "The biochemistry of drug metabolism - an introduction: del 1. Prinsipper og oversikt", Chem Biodivers 2006, 3 (10): 1053-1101. PMID 17193224 .
  97. ↑ Danielson P., "The cytochrome P450 superfamily: biochemistry, evolution and drug metabolism in humans", Curr Drug Metab 2002, 3 (6): 561-597. PMID 12369887 .
  98. ↑ King C., Ríos G., Green M. og Tephly T., "UDP-glucuronosyltransferases", Curr Drug Metab 2000, 1 (2): 143-161. PMID 11465080 .
  99. ↑ Sheehan D., Meade G., Foley V. og Dowd C., "Struktur, funksjon og utvikling av glutationtransferaser: implikasjoner for klassifisering av ikke-pattedyrmedlemmer av en gammel enzymsuperfamilie", Biochem J 2001, 360 (Pt. 1]: 1-16.PMID 11695986 .
  100. ↑ Galvão T., Mohn W. og de Lorenzo V., "Exploring the microbial biodegradation and biotransformation genpool", Trends Biotechnol 2005, 23 (10): 497-506. PMID 16125262 .
  101. ↑ Janssen D., Dinkla I., Poelarends G., og Terpstra P., "Bakteriell nedbrytning av xenobiotiske forbindelser: evolusjon og distribusjon av nye enzymaktiviteter," Environ Microbiol 2005, 7 (12): 1868-1882. PMID 16309386 .
  102. ↑ Davies K., "Oxidative stress: the paradox of aerobic life", Biochem Soc Symp 1995, 61: 1-31. PMID 8660387 .
  103. ↑ En "stresset" bakterie kan være mer effektiv - La Nación , 24. mai 2006 .
  104. ↑ Tu B. og Weissman J., "Oksidativ proteinfolding i eukaryoter: mekanismer og konsekvenser", J Cell Biol 2004, 164 (3): 341-346. PMID 14757749 .
  105. ↑ Sies H. "Oxidative stress: oxidants and antioxidants", Arkivert 2009-03-25 på Wayback Machine . Exp Physiol 1997, 82 (2): 291-295. PMID 9129943 .
  106. ↑ Vertuani S., Angusti A. og Manfredini S., "Antioksidanter og pro-antioksidanter-nettverket: en oversikt", Curr Pharm Des 2004, 10 (14): 1677-1694. PMID 15134565 .
  107. ^ Albert R., "Scale-free networks in cell biology", J Cell Sci 2005, 118 (Pt 21): 4947-4957. PMID 16254242 .
  108. ↑ Brand M., "Regulation analysis of energy metabolism", J Exp Biol 1997, 200 (Pt 2): 193-202. PMID 9050227 .
  109. ↑ Soyer O., Salathé M. og Bonhoeffer S., "Signaltransduksjonsnettverk: topologi, respons og biokjemiske prosesser", J Theor Biol 2006, 238 (2): 416-425. PMID 16045939 .
  110. ↑ a b Salter M., Knowles R. og Pogson C., "Metabolic control", Essays Biochem 1994, 28: 1-12. PMID 7925313 .
  111. ↑ Westerhoff H., Groen A. og Wanders R., "Modern theories of metabolic control and their applications (review)", Biosci Rep 1984, 4 (1): 1-22. PMID 6365197 .
  112. ↑ Fell D. og Thomas S., "Physiological control of metabolic flux: the requirement for multisite modulering", Biochem J 1995, 311 (Pt 1): 35-39. PMID 7575476 .
  113. ↑ Hendrickson W., "Transduksjon av biokjemiske signaler over cellemembraner", Q Rev Biophys 2005, 38 (4): 321-330. PMID 16600054 .
  114. ↑ Cohen P., "Reguleringen av proteinfunksjon ved multisite fosforylering - en 25 års oppdatering", Trends Biochem Sci 2000, 25 (12): 596-601. PMID 11116185 .
  115. ↑ Lienhard G., Slot J., James D. og Mueckler M., "How cells absorb glucose", Sci Am 1992, 266 (1): 86-91. PMID 1734513 .
  116. ↑ Roach P., "Glycogen and its metabolism", Curr Mol Med 2002, 2 (2): 101-120. PMID 11949930 .
  117. ↑ Newgard C., Brady M., O'Doherty R. og Saltiel A., "Organizing glucose disposal: emerging roles of the glycogen targeting subunits of protein phosphatase-1", Diabetes 2000, 49 (12): 1967-1977. PMID 11117996 .
  118. ↑ von Stockar U. og Liu J., "Færer mikrobiell liv alltid på negativ entropi? Termodynamisk analyse av mikrobiell vekst", Biochim Biophys Acta 1999, 1412 (3): 191-211. PMID 10482783 .
  119. ^ Demirel Y. og Sandler S., "Thermodynamics and bioenergetics", Biophys Chem 2002, 97 (2-3): 87-111. PMID</samall>: 12050002.
  120. ^ Hill RW, Comparative Animal Physiology: An Environmental Approach , Redaksjonell Reverté, 1980, 910 s. ISBN 978-84-291-1829-2 .
  121. ↑ Brown JH, Gillooly JF, Allen AP, Savage VM og Geoffrey BW, "Toward a Metabolic Theory of Ecology", Ecology 2004, 85: 1771–1789. ISSN 0012-9658 .
  122. ^ Farquhar GD, von Caemerrer S. og Berry JA, "En biokjemisk modell av fotosyntetisk CO 2 assimilering i blader av C 3 planter", Planta 1980, 149: 78–90 . ISSN 1432-2048 (online). DOI: 10. 1007/BF00386231.
  123. ↑ Opazo JC, "Functional Genomics: The Nucleotypic Effect in Endotherms", i Bozinovic F. (red.), Ecological and Evolutionary Physiology , s. 45-57. Editions Catholic University of Chile. ISBN 956-14-0697-7 .
  124. ↑ Campbell NA, Reece JB, Molles M., Urry L. og Heyden R., Biology , Pan American Medical Publishing House, 2007. ISBN 978-84-7963-998-1 .
  125. ↑ Cussó Pérez F., López Martínez C. og Villar Lázaro R., Physical foundations of biological processes , vol. 2, Editorial Club Universitario, 2012, 408 s. ISBN 9788499485096 .

Bibliografi

innledende

avansert

Eksterne lenker

På spansk

Generell informasjon

Ordlister

På engelsk

Menneskelig metabolisme . _