Metabolismoa: Definizioa, Erregulazioa eta Prozesu Nagusiak

Metabolismoa: Definizioa eta Helburuak

Metabolismoa izaki bizidunen erreakzio kimikoen multzoa da, non materia eta energia etengabe trukatzen diren. Zelula barruan gertatzen diren erreakzio hauek hainbat helburu nagusi dituzte:

1. Energia eskuratzea ingurunetik (eguzki-argia, erreakzio exotermikoak, substantzia organikoen energia).

2. Molekulak degradatzea monomero sinpleak lortzeko (adibidez, polisakaridoak monosakarido bihurtzea).

3. Makromolekulak eraikitzea, monomeroak lotuz (adibidez, glukosazko molekulak elkartuz almidoia sortzea).

Metabolismoaren Erregulazioa

Zelulek metabolismoa beharretara egokitzeko mekanismoak erabiltzen dituzte:

• Entzima kantitatearen kontrola: Entzimak transkripzioaren bidez kontrolatzen dira.
• Jarduera katalitikoaren kontrola: Entzima alosterikoen bidez bide metabolikoak erregulatzen dira.
• Hormonen bidezko kontrola: Entzimak aktibatu edo inhibitu egiten dituzte.
• Substratu kantitatearen kontrola: Zelula-mintzak murrizten du substantzien sarrera.
• Konpartimentazioa: Mintzek bide metabolikoak banatzen dituzte kontrol hobea izateko.

Organismo Aerobio, Anaerobio eta Fakultatiboak

• Aerobioak: Oxigenoa erabiltzen dute energia lortzeko (adibidez, animaliak).
• Anaerobioak: Ez dute oxigenorik erabiltzen eta beste elektroi-hartzaile batzuk baliatzen dituzte (adibidez, nitratoa edo sulfatoa; bakterio anaerobioak).
• Anaerobio Fakultatiboak: Oxigenoa badago, arnasketa aerobikoa egiten dute; bestela, hartzidura edo arnasketa anaerobikoa (adibidez, legamiak).

Erreakzio Metabolikoak eta Energia Biltegiratzea

Molekulek energia kimikoa lotura kobalenteetan gordetzen dute. Lotura horiek hautsi edo berriro sortzean energia askatu edo xurgatu egiten da.

Glukosak energia gehiago dauka karbono dioxidoarekin alderatuta, karbono-atomoek hidrogeno eta elektroi gehiago dituztelako. CO₂ guztiz oxidatua dagoenez, energia gutxiago dauka.

Metabolismoaren III. Fasearen Izaera Anfibolikoa

Metabolismoaren III. fasea anfibolikoa da, hau da, bai katabolismoan (molekulak degradatuz energia askatzen du) bai anabolismoan (molekula konplexuak eraikitzeko erabiltzen da) parte hartzen du.

Adibidez, Krebs zikloan gertatzen diren erreakzio batzuk bi prozesuetan erabil daitezke, energia askatu edo konposatu berriak sintetizatzeko.

Fosforilazio Oxidatiboa eta Substratu-Mailakoa: Desberdintasunak

• Fosforilazio Oxidatiboa: Elektroi-garraio katearen bidez ATP sortzen da, mitokondrietan. Oxigenoa elektroi-hartzaile gisa erabiltzen da, eta energia kantitate handia lortzen da (36-38 ATP glukosa bakoitzeko).
• Substratu-Mailako Fosforilazioa: Erreakzio metaboliko baten bidez zuzenean ADP-ra fosfato bat transferitzen da. Energia gutxiago lortzen da (2 ATP glukolisian eta 2 ATP Krebs zikloan).

Arnasketa eta Hartzidura: Desberdintasunak

• Arnasketa: Oxigenoa erabiltzen du (aerobioa) edo beste elektroi-hartzaile bat (anaerobioa). 36-38 ATP ekoizten ditu.
• Hartzidura: Oxigenorik gabe gertatzen da eta azken produktuak konposatu organikoak dira (etanola, laktatoa...). 2 ATP ekoizten ditu.

Bide Metaboliko Nagusiak: Glukolisia eta Krebs Zikloa

• A Bidea: Glukolisia
  • Kokapena: Zitosolean gertatzen da.
  • Hasierako Molekula: Glukosa.
  • Amaierako Produktua: Pirubatoa.
  • Balantze Energetikoa: 2 ATP garbi eta 2 NADH molekula glukosa bakoitzeko.
  • Azalpena: Glukolisia glukosaren degradazio-prozesua da. Hainbat erreakzio entzimatikoren bidez, glukosa bi pirubato molekulatan banatzen da, ATP eta NADH sortuz.
• B Bidea: Krebs Zikloa (Azido Zitrikoaren Zikloa)
  • Kokapena: Mitokondrioaren matrizean gertatzen da.
  • Hasierako Molekula: Azetil-CoA.
  • Amaierako Produktua: CO₂, NADH eta FADH₂.
  • Balantze Energetikoa: Azetil-CoA molekula bakoitzeko, 3 NADH, 1 FADH₂ eta 1 GTP (ATP baliokidea) sortzen dira.
  • Azalpena: Krebs zikloa arnasketa zelularreko funtsezko prozesua da. Azetil-CoA guztiz oxidatzen da, eta NADH eta FADH₂ lortzen dira. Molekula hauek elektroi-garraio katean erabiliko dira ATP gehiago ekoizteko.

Metabolitoen Identifikazioa

• 1 → CO₂
• 2 → NAD⁺
• 3 → ADP + Pi
• 4 → ATP
• 5 → O₂
• 6 → H₂O

Bide Metabolikoen Kokapena Zelulan

• Glukolisia (A): Zitosolean gertatzen da.
• Krebs zikloa (B): Mitokondrioaren matrizean gertatzen da.

Metabolismoa Landare-Zeluletan

Bai, landare-zeluletan ere gertatzen dira prozesu hauek. Landareek argia erabiliz fotosintesia egiten dute, baina energia behar dutenean, arnasketa zelularra erabiltzen dute ATP lortzeko.

• Arrazoia: Fotosintesiaren bidez, landareek glukosa eta oxigenoa sortzen dituzte. Molekula horiek glukolisian, Krebs zikloan eta elektroi-garraio katean erabiliko dira ATP ekoizteko.

Hartzidura Alkoholikoa eta Abantailak

Legamiak (Saccharomyces cerevisiae) eta bakterio anaerobio batzuk glukosatik abiatuta etanola sor dezakete hartzidura alkoholikoaren bidez.

Prozesuak abantaila metabolikoak eskaintzen dizkie:

1. Oxigenorik gabeko baldintzetan energia lortzea.
2. NAD+ birsortzea, glukolisia jarraitzeko aukera emanez.
3. Anaerobioetan bizirautea ahalbidetzen die.

Hartzidura Alkoholikoaren Kokapena eta Prozesua

Hartzidura hialoplasman gertatzen da, mitokondriak parte hartu gabe.

Etapak:

1. Glukolisia: Glukosa azido pirubiko bihurtzen da (2 ATP ekoiztuz).
2. Hartzidura Alkoholikoa:
   • Azido pirubikoa CO₂ askatuz azetaldehido bihurtzen da.
   • Azetaldehidoa NADH-ren bidez etanol bihurtzen da.
   • ATP gehiago ez da sortzen, baina NAD+ berreskuratzen da.

Hartzidura Alkoholikoaren Balantze Energetikoa

1. Glukolisia:
   • Glukosa → 2 azido pirubiko
   • +2 ATP eta +2 NADH
2. Hartzidura Alkoholikoa:
   • 2 azido pirubiko → 2 azetaldehido + 2 CO₂
   • 2 azetaldehido → 2 etanol (NADH → NAD+)
   • ATP gehiagorik ez da sortzen.

GUZTIRA: +2 ATP (energia errentagarritasun baxua).

Oxigenoarekin Kontaktuan: Ondorioak

• Etanola oxidatzen da:
  C₂H₆O + O₂ → CO₂ + H₂O + energia (ATP asko!)
• Arnasketa aerobikoa gertatuko da, eta 36-38 ATP lortuko lirateke.

Hartzidura Laktikoa eta Agujetak

• Oxigeno faltan, giharrak hartzidura laktikoa egiten dute.
• Glukosa → Azido pirubikoa → Azido laktikoa (laktatoa).
• Laktatoa metatzen bada, mina eta nekearen sentsazioa eragiten du.
• Izena: Hartzidura laktikoa.
• Arintzeko modua: Luzaketak egitea eta oxigeno gehiago hartzea.