不完全氧化
在第二阶段的食物(二期),释放的能量产生的小分子在第一phase-sugars,甘油,大量的脂肪酸,和大约20种胺基酸是不完全氧化(在这个意义上,氧化意味着电子或者删除氢原子),最终产品(除了二氧化碳和水)仅有的三种可能的物质:碳复合乙酸,以化合物的形式乙酰辅酶A;四碳化合物草酰乙酸;和五碳化合物α-oxoglutarate。第一,醋酸乙酰辅酶A的形式,构成到目前为止最常见的产品是三分之二的的产物碳纳入碳水化合物和甘油;所有的碳在大多数脂肪酸;氨基酸和大约一半的碳。最终产品的几个氨基酸α-oxoglutarate;草酰乙酸的其他几个人,形成直接或间接(从延胡索酸酯)。这些过程发生在动物、植物、细菌、真菌和其他生物的能力完全二氧化碳和氧化食物材料水。
完整的氧化
总氧化二期的产品相对较少的化学反应发生在一个循环序列被称为三羧酸(TCA)循环,或者是克雷布斯循环之后,它的发现者,汉斯·克雷布斯先生;它代表了第三阶段的能量释放的食物。每把这个周期(见下文(柠檬酸)三羧酸循环)是由柠檬酸的形成,与六个碳原子,从草酰乙酸(4个碳)和乙酰辅酶A;后续反应导致草酰乙酸的改革,两个分子的形成的二氧化碳。进入的碳原子形成的二氧化碳不再可用细胞。的伴随的逐步oxidations-in氢原子或电子从中间删除化合物在周期和形成,通过运营商的系统,最终转移到氧气形成水定量生成的最重要的手段三磷酸腺苷从ADP和无机磷酸。这些事件被称为终端呼吸和氧化磷酸化(见下文生物能量转换)。
一些微生物,不能完全将他们的碳化合物转化为二氧化碳,释放能量发酵反应,中间化合物的分解途径直接或间接接受或捐赠氢原子。等二级中间化合物的变化导致大幅降低能源被用于细胞比发生的途径都与氧化磷酸化;然而,发酵反应收益率各种各样的商业上最重要的产品。因此,例如,如果氧化(删除电子或氢原子)的分解代谢的中间是减少耦合丙酮酸从丙酮酸或乙醛的派生,形成产品乳酸和酒精,分别。
合成代谢
异化的途径影响食品材料的转换成可互换的中间体。合成代谢途径,另一方面,是序列的酶催化反应的组件构建块,大分子或大分子(如蛋白质、碳水化合物和脂肪),是由相同的中间体。因此,异化的路线有明确的开端,但没有明确地识别终端产品;合成路线,另一方面,导致清晰可辨的终端产品扩散开始。这两种类型的通道通过磷酸转移的反应有关,包括ADP、AMP、ATP,并通过电子转移,使减少等价物(即。氢原子或电子),分解反应中被释放,用于生物合成。分解代谢和合成代谢途径,但尽管是密切联系的,虽然整体效果的一种路线显然是相反的,他们有共同的一些步骤。一个特定的合成代谢途径合成分子通常从中间化合物完全不同于那些产生的结果分解代谢分子的;例如,微生物异化芳香(即。,包含一个戒指,或循环,结构)氨基酸乙酰辅酶a和三羧酸循环的中间化合物。然而,这些氨基酸的生物合成,始于一种化合物派生的从丙酮酸和戊糖代谢的中间体(通用名称为糖和五个碳原子)。同样的,组氨酸从合成戊糖吗糖但是是α-oxoglutarate异化。
即使在情况下,分解代谢的产物用于合成代谢途径,出现差异;因此,脂肪酸,异化乙酰辅酶A,直接从乙酰辅酶A合成不但是从它的导数,丙二酰辅酶A (见下文脂质成分)。此外,甚至酶催化分解代谢和合成代谢路线显然相同的步骤可能会表现出不同的特性。一般来说,因此,向下(分解代谢)是不同的方式(合成代谢)。这些差异很重要,因为它们允许监管分解代谢和合成代谢过程的细胞。
在真核生物的细胞(即。那些有良好定义的核,生物的特征高于细菌)分解代谢和合成代谢途径的酶往往位于不同细胞的隔间。这也有助于细胞的方式控制;例如,从脂肪酸的形成乙酰辅酶A,上面提到,发生在动物细胞在小腊肠形组件,或细胞器,叫做线粒体,也包含终端呼吸和氧化磷酸化的酶。脂肪酸的生物合成乙酰辅酶A,另一方面,发生在细胞质。
分解代谢和合成代谢的集成
很好控制
可能最重要的是控制代谢物的变化分解代谢和合成代谢途径,通过和集成许多不同的途径在细胞中,是通过调节活动或合成的关键(起搏器)酶。这是公认的在1950年代,主要来自与微生物,起搏器酶可以在多个站点与小分子相互作用的表面酶分子。一种酶及其之间的反应底物定义为复合酶的作用在某一特定地点形成product-occurs被称为催化的酶,或活跃,网站;适当的适合和衬底之间的活性部位是一个重要的先决条件的发生酶催化的反应。相互作用在其他所谓的然而监管网站酶,不导致化学反应但导致蛋白质的形状变化;的变化深刻地影响酶的催化特性,抑制或刺激反应的速率。调制的起搏器酶的活性代谢物可能影响的途径的酶的行为或另一个通路;这个过程可能被描述为一个“很好控制”的新陈代谢。非常小的化学变化环境因此产生重要和直接对利率的影响个体代谢过程发生。
大多数是由分解代谢过程的相对比例ATP, ADP,AMP在细胞中。它是合理的假设一个通路,使ATP可供energy-requiring反应不太活跃的如果足够的ATP已经存在,如果ADP、AMP积累。的相对数量腺嘌呤核苷酸(即。、ATP、ADP和AMP)从而调节整体异化的途径。他们通过与具体的监管网站起搏器反应所必需的酶,分解代谢过程不参与效果相反的反应的合成路线。同样,它是合理的假设,许多合成代谢过程,需要能源,抑制ADP、AMP;高浓度的这些核苷酸因此看来可能是细胞遇险信号表明缺乏能量。
自一种合成代谢途径不同于异化的路线是,前者导致识别终端产品,这不是意外,许多的起搏器酶合成pathways-particularly那些影响氨基酸和核苷酸的生物合成是由这些通路的终端产品,在这种情况下的分支路径时,每个分支的终端产品。这样的起搏器酶通常在第一步行动独特的一个特定的合成路线。如果发生分支,每个分支控制的第一步。这个所谓的负面的反馈系统,细胞浓度的产品确定利率的形成,从而确保细胞合成只有尽可能多的产品的需求。
粗糙的控制
第二,少立即响应,或“粗”,控制施加在起搏器酶的合成。的速度蛋白质合成反映出适当的活动基因,其中包含的信息指导所有的细胞过程。粗控制因此对遗传物质而非酶。优惠的合成起搏器酶尤其需要容纳细胞主要的化学变化环境。这种变化发生在多细胞生物只有一个较小的程度上,所以这种类型的控制机制是重要的动物比微生物。在后者,然而,它可能决定之前的细胞生长在营养培养基可以增长后转移到另一个地方。在情况下,几种类型的生物可利用的碳源在同一媒介竞争,粗的操作控制很可能是决定性的在确保生存。
微分的合成率的改变起搏器酶微生物响应的变化作文他们的生长培养基也清单负面的反馈系统的属性。根据代谢途径的性质的酶是一个心脏起搏器组成的方式,改变引起可能是有区别的。因此,利率的增加酶的降解途径的合成结果诱导物是以化合物表现出一些结构相似的基质酶的行为。这种类型的诱导酶的一个典型的例子β-galactosidase。大肠杆菌生长在营养培养基包含葡萄糖不利用牛奶糖,乳糖(glucose-4-β-d半乳糖苷);然而,如果细菌是放置在一个生长培养基含有乳糖作为唯一碳源,他们合成β-galactosidase,因此可以利用乳糖。酶的催化反应水解(即。乳糖的分解涉及水),它的两个组成部分糖,葡萄糖和半乳糖;酶的合成优惠从而允许细菌使用的乳糖增长和精力。酶的过程的另一个特点感应是它只要继续诱导物(在本例中,乳糖)存在;如果细胞合成β-galactosidase传输中不含乳糖,β-galactosidase停止的合成和细胞中的酶稀释时分裂,直到恢复原来的低水平的酶。
相比之下,起搏器合成代谢的酶的合成路线的差异通常不增加诱导物的存在。相反,没有采取行动抑制酶的小分子合成加速酶的形成。类似上面描述的精细控制过程是由粗调节控制许多起搏器氨基酸生物合成的酶。像最终产品抑制剂,抑制因子在这些情况下似乎也氨基酸产品本身。是有用的作为enzyme-forming机械的加速度结果比喻,把一只脚放在加速器或删除它的刹车。