Entzimen Funtzionamendua, Katabolismoa eta Glukolisia: Prozesu Metabolikoak

Entzimen Funtzionamendua eta Erreakzio Entzimatikoak

Faktore nagusiek entzimen jarduera mugatzen dute. Substratu gehiegi badago, erreakzioaren abiadura entzimen kontzentrazioarekiko proportzioan handitzen da. Entzima asko berehala degradatzen dira eta behar direnean bakarrik sintetizatzen dira, edo entzima ez-aktiboak jariatu eta behar direnean aktibatzen dira. Erreakzio entzimatikoetan, abiadura bikoiztu egiten da tenperatura handitzean, eta gero bat-batean jaisten da. Tenperatura igoerarekin substratu molekula gehiago daudelako, eta tenperatura jaistean entzimak desnaturalizatzen direlako gertatzen da hau. pH-ak eragina du entzimen lanean; izan ere, proteinen konformazioa aldatu egiten da pH-a aldatzean. Entzima guztiak ez dira pH berdinean aritzen.

Inhibizioa

Inhibitzaileak entzimek katalizatutako erreakzioen abiadura txikitzen duten substantziak dira. Bi mota bereizten dira:

• Inhibizio konpetitiboa: Konposatu batzuk entzimen gune aktiboan aldi baterako sartzen dira; inhibitzailea eta substratua konpetitzen dute gune aktiboarekin elkartzeko. Inhibizio hau itzulgarria da.
• Inhibizio ez-konpetitiboa: Hemen inhibitzaileak ez du substratuaren antzekoa izan behar, eta gune aktibotik kanpo lotzen da. Hau ere itzulgarria da.
• Inhibizio itzulezina: Substantzia batzuk entzimen gune aktiboko talde funtzionalarekin betirako elkartzen direnean edo proteinak erabat desnaturalizatzean ematen da.

Katabolismo Faseak

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

1. Digestioa: Makromolekulak monomerotan hidrolizatzen dira. Fase honi digestioa deritzo, zeluletatik kanpo gertatzen da eta arnasketarako prestaketa da.
2. Monomeroen degradazioa: Monomeroak zelulen zitosolean sartu, degradatu eta konposatu gutxi batzuk eratzen dira. Produktu nagusiena azetil-CoA da, baita ATP eta NADH + H⁺ pixka bat ere.
3. Azetil-CoA-ren oxidazioa: Mitokondrioetan gertatzen da. Azetil-CoA oxidatzean CO₂ eta H₂O eratu, eta askatutako energia ATP moduan metatzen da. Fase hau bi bide metabolikok osatzen dute: Krebsen 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 energia-iturri nagusia da.

Glukosaren Katabolismoa

Hiru prozesu nagusi daude glukosaren oxidazioan:

• Glukolisia: Glukosa pirubato bihurtzea.
• Zelulen arnasketa: Pirubatoa CO₂ eta H₂O bilakatzea.
• Hartzidura: Pirubatoa etanol bihurtzea.

Glukolisia zelula guztietan ematen da; ondoren, O₂ badago, arnasketa gertatzen da; bestela, hartzidura. Arnasketa prozesu konplexua da eta hiru fasetan banatzen da: pirubatoaren oxidazioa, Krebsen zikloa eta arnas katea. Glukolisia eta hartzidura zitosolean gertatzen dira, eta arnasketaren faseak mitokondrioetan.

Glukolisia

Glukolisian, 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 batzuek 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, pirubatoa anaerobikoki metabolizatzen da. 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 oxidatzen da, eta hidrogeno hartzaile bat egoten da energia pixka bat sortuz. Prozesu honi hartzidura deritzo. Organismo bakoitza hartzidura mota jakin batean espezializatua dago; adibidez, hartzidura laktikoan pirubatoa erreduzitu eta laktatoa eratzen da, eta hartzidura alkoholikoan pirubatoa etanol eta CO₂ bilakatzen da.

Zelulen Arnasketa

Zelulek oxigenoa badute, azido pirubikoa oxidatzen jarrai dezakete, erabat degradatu arte, eta konposatu energetiko egonkorragoak lortuz. Hiru prozesu bereizten dira: pirubatoaren oxidazioa, Krebsen zikloa eta fosforilazio oxidatiboa. Prozesu hauek mitokondrioetan gertatzen dira.

Pirubatoaren Oxidazioa

Pirubatoaren oxidazioak glukolisia eta Krebsen zikloa lotzen ditu. Erreakzio bat baino gehiago izaten dira; pirubatoak 2 H atomo eta CO₂ molekula bat galtzen ditu. Hemendik azetil-CoA eratzen da.

Krebsen Zikloa

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

Arnas Katea eta Fosforilazio Oxidatiboa

Arnas katea eta fosforilazio oxidatiboa zelulen arnasketaren azken fasea dira; 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 osatzen dituzte mitokondrioen barneko mintzean, 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.