Katabolismoa eta Anabolismoa: Prozesu Metabolikoak

Katabolismo Faseak

Molekula organikoen degradazio entzimatikoen erreakzio multzoa da, molekula organikoak beste produktu sinpleagoetan bilakatu eta energia askatzen da. Organismo heterotrofoek mantenugaietatik ateratzen dute bizi funtzioetarako behar duten energia degradazio entzimatikoaren bidez. Prozesu hau hiru fasetan ematen da:

1. Polimeroen hidrolizazioa (almidoia glukosa, glukogenoa glukosa, triazilglizeridoa glizerina).
2. Monomeroen oxidazioa (glukosa azido pirubikoa, glizerina, gantz azidoa, glukolisia). Produktu nagusiena azetil-A koentzima da, baita ere ATP eta NADH + H⁺ pixka bat eratzen da.
3. Mitokondrioetan gertatzen da, Azetil-A koentzima oxidatzean CO₂ eta H₂O eratu eta askatutako energia ATP moduan metatzen da. Fase hau bi bide metabolikok osatzen dute: Kreb-en zikloa eta arnas katea.

Organismo autotrofoek ere molekula organikoen degradazio entzimatikotik lortzen dute bizi funtzioetarako behar duten energia eta beren molekula organikoak sintetizatzeko inguruneko energia erabiltzen dute. Glukosaren oxidazioa zelula gehienen energi iturri nagusia da.

Glukosaren Katabolismoa

Hiru prozesu nagusi daude glukosaren oxidazioan: glukolisia, glukosa pirubato bihurtzean; zelulen arnasketa, pirubatoa CO₂ eta H₂O bilakatzean; eta hartzidura, pirubatoa etanol bihurtzean. Glukolisia zelula guztietan ematen da, ondoren O₂ badago arnasketa gertatzen da, bestela hartzidura. Arnasketa prozesu konplexua da eta hiru fasetan banatzen da: pirubatoaren oxidazioa, Kreb-en zikloa eta arnas katea. Glukolisia eta hartzidura zitosolean gertatzen dira eta arnasketaren faseak mitokondrioetan.

Glukolisia

6 karbonodun glukosa molekula bat oxidatu eta bi pirubato molekula askatzen dira, hiruna karbonodunak. Ondorioz energia lortzen da eta ATP sortzeko erabiltzen da. Eraldaketa hau gertatzeko entzima jakin batzuk katalizatutako zenbait prozesu eman behar dira. Glukolisian glukosa molekula bakoitzetik bi ATP molekula, bi NADH + H⁺ molekula eta bi pirubato molekula lortzen dira. Glukolisiaren ondoren energia zati txiki bat lortzen da eta ez da nahikoa izaten zelulen beharrak betetzeko. Metabolismoaren fase hau organismo guztietan gertatzen den bakarra da.

Hartzidura

Ingurunean oxigenorik ez dagoenean anaerobikoki metabolizatzen da pirubatoa. Pirubatoa zitosolean egoten da, hidrogeno atomoekin erreakzionatzen du eta prozesu anaerobikoa amaitzen da, honi esker NADH + H⁺ oxidatu eta glukosa molekulak oxidatzen jarraitzen dute. Glukosa molekulen zati bat oxidatu eta hidrogeno hartzaile bat egoten da energia pixka bat sortuz. Honi hartzidura deitzen zaio. Organismo bakoitza hartzidura mota jakin batean espezializatua dago, adibidez: hartzidura laktikoa, pirubatoa erreduzitu eta laktatoa eratzean; edo hartzidura alkoholikoa, pirubatoa etanol eta CO₂ bilakatzean.

Kreb-en zikloa

Energia lortzen da erreakzio multzo honen bidez, azetilo molekula bat oxidatzean CO₂ eratzen da. Azetiloa 8 erreakzio ziklikoren bidez osatzen da. Kreb-en zikloan energia asko gastatzen da.

Arnas katea eta fosforilazio oxidatiboa

Zelulen arnasketaren azken fasea da, honi esker zelulak glukosa molekularen energia gehiena lortzen du. Azken etapa honetan, energia berreskuratu eta koentzimak birziklatzen dira. Arnas katea zenbait molekula proteikoz osatua dago, molekulek konplexu entzimatikoak osatu eta mitokondrioen barneko mintzean daude, eta erreduzitutako koentzimen energia askatzen da. Elektroiak oxidazio/erredukzio prozesu baten bidez energia maila handiko molekuletatik maila txikiagokora pasatzen dira eta energia askatzen da. Honekin batera fosforilazio oxidatiboa gertatzen da: ATP sintetizatzen da askatutako energiari esker.

Lipidoen Katabolismoa

Digestio sisteman hidrolizatzen direnean glizerina eta gantz azidoak eratzen dira. Zitosolean glizerina glukolisiaren bidean sartu, aktibatu eta oxidatzen da. Gantz azidoak mitokondrioko matrizean azil-CoA sartu eta oxidatzen da prozesu zikliko baten eraginez, ziklo bakoitzean bi oxidazio, ondoren azetil-CoA Kreb-en zikloan sartuko da oxidatzeko. Gantz azidoek gaitasun energetiko altua dute beste molekula batzuk baino erreduzituago daudelako.

Proteinen Katabolismoa

Zelulek baldintza berezietan erabiltzen dituzte proteinak erregai gisa. Aminoazidoetan deskonposatu ondoren transaminazioaren eta desaminazioaren bidez sartzen dira bide katabolikoan. Transaminazioan, aminoazido bat beste aminoazido batean bihurtzen da eta dagozkion zetoazidoen arteko aldaketa ere gertatzen da. Desaminazioan aminoazidotik amino taldea kendu eta zetazido bihurtzen da. Zetoazidoak Kreb-en zikloan erabat oxidatzen dira energia lortzeko.

Azido Nukleikoen Katabolismoa

Azido nukleikoen katabolismotik beste molekula batzuk sortzeko edo kanporatzeko substantziak lortuko dira. Digestio hodian molekulak mononukleotidotan banatu eta hauek oinarrizko osagaietan zatitzen dira.

Anabolismoa

Entzimen bidez substantzia sinpletatik molekula organikoak sintetizatzen dira, erredukzioaren bidez. Molekula berri hauek zelulen osagai izango dira edo metatuko dira energia lortzeko beranduago. Prozesu honetan energia gastatzen da.

Anabolismo Autotrofoa eta Heterotrofoa

Bide anabolikoetan erreduzitzeko gaitasuna eta energia erabiliz, molekula organiko konplexuagoak eratzen dituzte zelulek. Izaki autotrofoek mantenugai ez-organikoetatik materia organikoa sortzeko gai dira, eguzki energia erabilita, hau anabolismo autotrofoa da. Animalien zelulek mantenugai organikoak hartu elikagaietatik eta anabolismo heterotrofoaren bidez bere molekulak sortzen dituzte prozesu katabolikoetan lortutako energiarekin.

Fotosintesia

Fotosintesia eguzkiaren energia energia eskuragarri bilakatzea eta CO₂ konposatu organikoan bihurtzea da.

Fotosintesian aritzen diren egiturak

Kloroplastoak

Landareen organulu zelular bereizgarriak dira eta hemen gertatzen da fotosintesia. Fotosintesiaren erreakzioak tilakoidearen mintzean, honen barneko espazioan eta estroman gertatzen dira.

Pigmentu fotosintetikoak

Argia xurgatzen duen edozein substantzia dira. Klorofila pigmentu fotosintetiko nagusia da, kolore berdea eman hostoei. Kloroplastoan a klorofila eta b klorofila daude, uhin luzera desberdineko argia xurgatzen dute.

Fotosistemak

Pigmentu fotosintetikoak fotosistemetan antolatzen dira, bi zati bereiziz:

• Antena konplexua: klorofila molekulaz eta karotenoidez osatua, klorofilak proteina batzuekin elkartuta daude argi energia erreakzio gunera eramateko.
• Erreakzio gunea: a klorofilaren bi molekulaz eta proteina batzuekin lotuak dauden konplexu batez osatua.

Fotosistemak argi energia hartzeko espezializatuak daude, antena konplexuko klorofilak fotoi bat jasotzean kitzikatu eta askatzen den energia katean pasatzen da erreakzio guneko klorofilak jasotzeko. Bi motako fotosistemak daude: I fotosistemak bi klorofilako erreakzio gunea du, P-700; elektroi hartzailea klorofila molekula bat da eta elektroi emailea plastozianina. II fotosistemak ere bi klorofilako erreakzio gunea du, P-680; elektroi hartzailea feofitina molekula da eta ura da elektroi emailea.

Fotosintesiaren faseak

Energia hartzen duten erreakzioak

Eguzki energia energia kimiko bilakatzen da, ondorioz ATP sintetizatzen da. Bi prozesu gerta daitezke:

• Fosforilazio ez-ziklikoa: Argiak fotosistemen pare bat elektroi aktibatu, bi elektroi hauek energia maila handiago batera pasatzen dira eta elektroafinitate altuko elementu batek jasotzen ditu. Galdutako elektroiak elektroien kate garraiatzailean zehar joaten dira. NADP⁺ koentzima erreduzitzen da elektroien kate garraiatzailetik datozen elektroiak eta protoi pare bat jasotzen duelako. Ondoren fotolisia gertatzen da eta elektroien kate garraiatzailean askatutako energiarekin ATP sintetizatzen da.
• Fosforilazio ziklikoa: Hemen I fotosistema soilik aritzen da, klorofilaren elektroiak aktibatu eta berriro bere lekura itzultzen dira, askatutako energia ATP sintetizatzeko erabiltzen da. Prozesu honetan NADPH baino ATP gehiago sortzen da.

Karbonoaren finkapen erreakzioak

Lehenengo fasean sortutako ATP eta NADPH + H⁺ energia lortzeko erabiltzen dira eta CO₂ molekula organiko erreduzituan eraldatzen da, gero hauekin molekula organiko konplexuagoak sintetizatzeko. Fase honetako erreakzioak kloroplastoko estroman gertatzen dira, prozesua erreakzioen kate zikliko bat da, karbonoa CO₂ bitartez sartu prozesuan eta 3 bira ondoren glizeraldehido-3-fosfato bezala ateratzen da. Zikloak bira bat ematean 3 ATP eta 2 NADPH + H⁺ kontsumitzen dira.

Fotosintesia kontrolatzen duten faktoreak

Organismo fotosintetiko bakoitzean fotosintesiaren abiadura faktore batzuen bidez kontrolatua dago. Faktoreak batera aritzen dira. Argiaren eraginez fotosintesi tasa handitu egiten da maximo batera iritsi arte, argi gehiegi izanez gero entzimen desnaturalizazio prozesua eten edo murriztu daiteke. Espezie bakoitza tenperatura tarte batean bizitzeko egokitua dago, tarte horretan fotosintesiaren errendimendua igo egiten da tenperatura handitzean. Tenperatura optimotik gora fotosintesia gutxitu egiten da entzimak desnaturalizatzen direlako. Calvin zikloko erreakzioetan CO₂ molekula organikoak sortzeko erabiltzen da. Giro baldintzetan faktore garrantzitsuena da.

Kimiosintesia

Badira fotosintesia egin gabe materia organikoa mantenugai ez-organikotik lortzeko gai diren zenbait bakterio autotrofo, organismo hauek kimioautotrofoak dira eta bide metabolikoa kimiosintesia da. Organismo hauek Calvin zikloaren bidez finkatzen dute CO₂, energia konposatu ez organikoen oxidaziotik lortuz. Organismo aerobikoak dira: oxigenoa substantzia ez organikoak oxidatzeko erabiltzen dute eta lortutako energia ATP sintetizatzeko.