Kluczowa różnica między ścieżkami biosyntezy i degradacji polega na tym, że ścieżka biosyntezy syntetyzuje złożone cząsteczki z prostszych cząsteczek, podczas gdy ścieżka degradacji rozkłada złożone i większe cząsteczki na prostsze cząsteczki.
Ścieżka metaboliczna to seria katalizowanych enzymami reakcji biochemicznych, które zachodzą w komórce. Istnieją dwa rodzaje szlaków metabolicznych: szlak biosyntetyczny lub anaboliczny oraz szlak degradacyjny lub kataboliczny. Te dwa szlaki metaboliczne współpracują ze sobą, ponieważ energia uwalniana z jednego szlaku jest wykorzystywana przez drugi szlak. Szlaki metaboliczne są niezbędne do utrzymania homeostazy w organizmie. Utrzymują również i regulują przepływ metabolitów w zależności od dostępności substratów. Końcowe produkty tych szlaków metabolicznych są albo zużywane natychmiast, inicjują inny szlak, albo są przechowywane do wykorzystania w razie potrzeby. Każdy z tych szlaków metabolicznych składa się z reakcji chemicznych, które są połączone przez ich produkty pośrednie. Szlaki metaboliczne są zwykle jednokierunkowe, ale reakcje chemiczne są odwracalne.
Czym są ścieżki biosyntezy?
Ścieżka biosyntezy to seria reakcji chemicznych i metabolicznych katalizowanych przez enzymy w syntezie określonego produktu końcowego w żywym organizmie. W tej ścieżce proste związki są modyfikowane i przekształcane w różne inne związki lub tworzą makrocząsteczki. Szlak biosyntezy jest również znany jako szlak anaboliczny, ponieważ obejmuje tworzenie makrocząsteczek. Do pierwiastków niezbędnych do procesu biosyntezy należą związki prekursorowe, cząsteczki energii chemicznej, takie jak ATP oraz enzymy katalityczne wraz z koenzymami, takimi jak NADH. Pierwiastki te tworzą monomery, które tworzą makrocząsteczki.
Rysunek 01: Ścieżka biosyntezy
Ścieżki biosyntezy składają się z szeregu reakcji chemicznych. Aby te reakcje zaszły, koniecznych jest kilka elementów. Są to związki prekursorowe, energia chemiczna, enzymy katalityczne oraz koenzymy lub kofaktory. Związki prekursorowe są znane jako substrat lub cząsteczka wyjściowa w reakcji. Innymi słowy, nazywa się je reagentami. Enzymy katalityczne to specjalne białka, które zwiększają szybkość reakcji poprzez obniżenie energii aktywacji. Koenzymy lub kofaktory wspomagają reakcję chemiczną. Jony metali i pochodne witamin, takie jak NADH lub acetylo-co-A oraz inne cząsteczki, takie jak ATP, działają jako koenzymy lub kofaktory. Wreszcie energia chemiczna występuje w postaci cząsteczek o wysokiej energii, takich jak ATP. Energia chemiczna jest niezbędna do budowy makrocząsteczek, takich jak polipeptydy, białka, polisacharydy, kwasy nukleinowe i lipidy. Dlatego szlak biosyntezy jest szlakiem endergonicznym, ponieważ energia jest absorbowana lub zużywana. W żywym organizmie hormony biorące udział w szlaku biosyntezy to estrogen, testosteron, insulina i hormon wzrostu.
Czym są ścieżki degradacyjne?
Ścieżka degradacji to seria katalizowanych enzymami reakcji biochemicznych, które prowadzą do rozpadu dużych cząsteczek lub polimerów. Szlak degradacyjny jest również znany jako szlak kataboliczny, ponieważ obejmuje rozpad większych cząsteczek na mniejsze jednostki. W szlaku degradacyjnym energia uwalniana w postaci wysokoenergetycznych wiązań fosforanowych z nośnikami energii, takimi jak ADP i GDP, w celu wytworzenia odpowiednio ATP i GTP. Skutkuje to niższą energią swobodną w produktach końcowych. W związku z tym szlak degradacji jest ścieżką egzergiczną, gdy uwalniana jest wolna energia. Wytwarza energię chemiczną w postaci ATP, GTP, NADPH, NADH i FADH2 ze złożonych źródeł, takich jak węglowodany, lipidy i białka. Produktami końcowymi takich reakcji chemicznych są zwykle dwutlenek węgla, woda i amoniak.
Rysunek 02: Ścieżka degradacyjna
W procesie degradacji monomery uwalniane z rozpadu polimerów są wykorzystywane do dalszego rozkładu prostych produktów odpadowych poprzez uwalnianie energii. Te odpady komórkowe to kwas mlekowy, dwutlenek węgla, kwas octowy, amoniak i mocznik. Proces ten jest zwykle procesem utleniania. Ścieżka degradacyjna dostarcza zatem energii chemicznej do utrzymania i wzrostu komórek. W żywym organizmie hormony biorące udział w procesie degradacji to adrenalina, kortyzol, glukagon i cytokiny.
Podobieństwa między ścieżkami biosyntezy i degradacji
- Te szlaki to szlaki metaboliczne.
- Obie ścieżki angażują energię.
- Składają się z reakcji chemicznych katalizowanych przez enzymy.
Różnica między ścieżkami biosyntezy i degradacji
Ścieżka biosyntezy obejmuje anabolizm, w którym prostsze cząsteczki lub substraty przekształcają się w większe złożone cząsteczki, takie jak polisacharydy, białka, lipidy i kwasy nukleinowe. Szlak degradacji obejmuje katabolizm, w którym większe złożone cząsteczki rozkładają się na prostsze cząsteczki, takie jak monosacharydy, aminokwasy, kwasy tłuszczowe i nukleotydy. Jest to więc kluczowa różnica między szlakami biosyntezy i degradacji. Co więcej, szlaki biosyntetyczne zużywają energię, podczas gdy szlaki degradacyjne uwalniają energię.
Poniższa infografika przedstawia różnice między szlakami biosyntezy i degradacji w formie tabelarycznej do porównania.
Podsumowanie – Ścieżki biosyntetyczne a degradacyjne
Ścieżka biosyntezy i ścieżka degradacji są zaangażowane w metabolizm. Te szlaki metaboliczne to szereg katalizowanych enzymatycznie reakcji biochemicznych zachodzących w komórce. Szlak biosyntezy to szereg reakcji biochemicznych zaangażowanych w syntezę złożonych cząsteczek z mniejszych i prostych cząsteczek zużywających energię chemiczną. Szlak degradacyjny to szereg reakcji biochemicznych zaangażowanych w rozpad złożonych cząsteczek na prostsze cząsteczki uwalniające energię chemiczną. Szlaki metaboliczne są zwykle jednokierunkowe, ale reakcje chemiczne są odwracalne. Tak więc podsumowuje to różnicę między szlakami biosyntezy i degradacji.
