stringtranslate.com

Метаболизм

Упрощенный взгляд на клеточный метаболизм
Структура аденозинтрифосфата (АТФ), центрального промежуточного продукта в энергетическом обмене

Метаболизм ( / mə ˈ t æ bə l ɪ zə m / , от греч . μεταβολή metabolē , «изменение») — это набор химических реакций, поддерживающих жизнь в организмах . Три основные функции метаболизма: преобразование энергии пищи в энергию , доступную для запуска клеточных процессов; преобразование пищи в строительные блоки белков , липидов , нуклеиновых кислот и некоторых углеводов ; и устранение метаболических отходов . Эти катализируемые ферментами реакции позволяют организмам расти и размножаться, поддерживать свои структуры и реагировать на окружающую среду. Слово метаболизм может также относиться к сумме всех химических реакций, которые происходят в живых организмах, включая пищеварение и транспортировку веществ в различные клетки и между ними, и в этом случае описанный выше набор реакций внутри клеток называется промежуточным (или промежуточным) метаболизмом.

Метаболические реакции можно разделить на катаболические — расщепление соединений (например, глюкозы до пирувата путем клеточного дыхания ); или анаболические — создание ( синтез ) соединений (таких как белки, углеводы, липиды и нуклеиновые кислоты). Обычно катаболизм высвобождает энергию, а анаболизм потребляет ее.

Химические реакции метаболизма организованы в метаболические пути , в которых одно химическое вещество преобразуется через ряд шагов в другое химическое вещество, каждый шаг обеспечивается определенным ферментом . Ферменты имеют решающее значение для метаболизма, поскольку они позволяют организмам управлять желаемыми реакциями, требующими энергии и не происходящими сами по себе, связывая их со спонтанными реакциями , которые высвобождают энергию. Ферменты действуют как катализаторы — они позволяют реакции протекать быстрее — и они также позволяют регулировать скорость метаболической реакции, например, в ответ на изменения в среде клетки или на сигналы от других клеток.

Метаболическая система конкретного организма определяет, какие вещества он сочтет питательными , а какие — ядовитыми . Например, некоторые прокариоты используют сероводород в качестве питательного вещества, однако этот газ ядовит для животных. [1] Базовая скорость метаболизма организма — это мера количества энергии, потребляемой всеми этими химическими реакциями.

Поразительной особенностью метаболизма является сходство основных метаболических путей среди совершенно разных видов. [2] Например, набор карбоновых кислот , которые лучше всего известны как промежуточные продукты в цикле лимонной кислоты, присутствует во всех известных организмах, будучи обнаруженным у таких разнообразных видов, как одноклеточная бактерия Escherichia coli и огромные многоклеточные организмы, такие как слоны . [3] Эти сходства в метаболических путях, вероятно, обусловлены их ранним появлением в эволюционной истории , а их сохранение, вероятно, обусловлено их эффективностью . [4] [5] При различных заболеваниях, таких как диабет II типа , метаболический синдром и рак , нормальный метаболизм нарушается. [6] Метаболизм раковых клеток также отличается от метаболизма нормальных клеток, и эти различия можно использовать для поиска мишеней для терапевтического вмешательства при раке. [7]

Ключевые биохимические вещества

Структура триацилглицеринового липида
Это диаграмма, изображающая большой набор метаболических путей человека. [ необходима ссылка на изображение ]

Большинство структур, из которых состоят животные, растения и микробы, состоят из четырех основных классов молекул : аминокислот , углеводов , нуклеиновых кислот и липидов (часто называемых жирами ). Поскольку эти молекулы жизненно важны для жизни, метаболические реакции либо фокусируются на создании этих молекул во время построения клеток и тканей, либо на их расщеплении и использовании для получения энергии путем их переваривания. Эти биохимические вещества могут быть объединены для создания полимеров, таких как ДНК и белки , важных макромолекул жизни. [8]

Аминокислоты и белки

Белки состоят из аминокислот, расположенных в линейной цепи, соединенных пептидными связями . Многие белки являются ферментами , катализирующими химические реакции в метаболизме. Другие белки имеют структурные или механические функции, например, те, которые формируют цитоскелет , систему каркаса , которая поддерживает форму клетки. [9] Белки также важны для передачи сигналов клетками , иммунных реакций , клеточной адгезии , активного транспорта через мембраны и клеточного цикла . [10] Аминокислоты также способствуют клеточному энергетическому метаболизму, предоставляя источник углерода для входа в цикл лимонной кислоты ( цикл трикарбоновых кислот ), [11] особенно, когда первичный источник энергии, такой как глюкоза , дефицитен, или когда клетки подвергаются метаболическому стрессу. [12]

Липиды

Липиды являются наиболее разнообразной группой биохимических веществ. Их основное структурное использование заключается в том, что они являются частью внутренних и внешних биологических мембран , таких как клеточная мембрана . [10] Их химическая энергия также может быть использована. Липиды содержат длинную неполярную углеводородную цепь с небольшой полярной областью, содержащей кислород. Липиды обычно определяются как гидрофобные или амфипатические биологические молекулы, но растворяются в органических растворителях, таких как этанол , бензол или хлороформ . [13] Жиры представляют собой большую группу соединений, которые содержат жирные кислоты и глицерин ; молекула глицерина, присоединенная к трем жирным кислотам сложноэфирными связями, называется триацилглицеридом . [14] Существует несколько вариаций базовой структуры, включая основные цепи, такие как сфингозин в сфингомиелине , и гидрофильные группы, такие как фосфат в фосфолипидах . Стероиды, такие как стерин, являются еще одним основным классом липидов. [15]

Углеводы

Глюкоза может существовать как в форме прямой цепи, так и в форме кольца.

Углеводы — это альдегиды или кетоны , с множеством присоединенных гидроксильных групп, которые могут существовать в виде прямых цепей или колец. Углеводы — самые распространенные биологические молекулы, и выполняют многочисленные функции, такие как хранение и транспортировка энергии ( крахмал , гликоген ) и структурные компоненты ( целлюлоза в растениях, хитин в животных). [10] Основные углеводные единицы называются моносахаридами и включают галактозу , фруктозу и, что наиболее важно, глюкозу . Моносахариды могут быть связаны друг с другом, образуя полисахариды практически безграничным количеством способов. [16]

Нуклеотиды

Две нуклеиновые кислоты, ДНК и РНК , являются полимерами нуклеотидов . Каждый нуклеотид состоит из фосфата, присоединенного к группе сахара рибозы или дезоксирибозы , которая присоединена к азотистому основанию . Нуклеиновые кислоты имеют решающее значение для хранения и использования генетической информации, а также ее интерпретации посредством процессов транскрипции и биосинтеза белка . [10] Эта информация защищена механизмами репарации ДНК и распространяется посредством репликации ДНК . Многие вирусы имеют геном РНК , например ВИЧ , который использует обратную транскрипцию для создания шаблона ДНК из своего вирусного генома РНК. [17] РНК в рибозимах , таких как сплайсосомы и рибосомы, похожа на ферменты, поскольку она может катализировать химические реакции. Отдельные нуклеозиды производятся путем присоединения азотистого основания к сахару рибозы . Эти основания представляют собой гетероциклические кольца, содержащие азот, классифицируемые как пурины или пиримидины . Нуклеотиды также действуют как коферменты в реакциях переноса метаболических групп. [18]

Коферменты

Структура кофермента ацетил -КоА . Переносимая ацетильная группа связана с атомом серы в крайнем левом положении.

Метаболизм включает в себя широкий спектр химических реакций, но большинство из них подпадают под несколько основных типов реакций, которые включают перенос функциональных групп атомов и их связей внутри молекул. [19] Эта общая химия позволяет клеткам использовать небольшой набор метаболических промежуточных продуктов для переноса химических групп между различными реакциями. [18] Эти промежуточные продукты переноса групп называются коферментами . Каждый класс реакций переноса групп осуществляется определенным коферментом, который является субстратом для набора ферментов, которые его производят, и набора ферментов, которые его потребляют. Таким образом, эти коферменты непрерывно производятся, потребляются и затем перерабатываются. [20]

Одним из центральных коферментов является аденозинтрифосфат (АТФ), энергетическая валюта клеток. Этот нуклеотид используется для передачи химической энергии между различными химическими реакциями. В клетках содержится лишь небольшое количество АТФ, но поскольку он постоянно регенерируется, человеческое тело может использовать около собственного веса АТФ в день. [20] АТФ действует как мост между катаболизмом и анаболизмом . Катаболизм разрушает молекулы, а анаболизм собирает их вместе. Катаболические реакции генерируют АТФ, а анаболические реакции потребляют его. Он также служит переносчиком фосфатных групп в реакциях фосфорилирования . [21]

Витамин — это органическое соединение, необходимое в небольших количествах, которое не может быть произведено в клетках. В питании человека большинство витаминов функционируют как коферменты после модификации; например, все водорастворимые витамины фосфорилируются или связываются с нуклеотидами, когда они используются в клетках. [22] Никотинамидадениндинуклеотид (НАД + ), производное витамина B 3 ( ниацина ), является важным коферментом, который действует как акцептор водорода. Сотни отдельных типов дегидрогеназ удаляют электроны из своих субстратов и восстанавливают НАД + в НАДН. Эта восстановленная форма кофермента затем является субстратом для любой из редуктаз в клетке, которым необходимо переносить атомы водорода на свои субстраты. [23] Никотинамидадениндинуклеотид существует в клетке в двух родственных формах: НАДН и НАДФН. Форма НАД + /НАДН более важна в катаболических реакциях, в то время как НАДФ + /НАДФН используется в анаболических реакциях. [24]

Структура железосодержащего гемоглобина . Белковые субъединицы показаны красным и синим цветом, а железосодержащие гемовые группы — зеленым. Из PDB : 1GZX ​.

Минералы и кофакторы

Неорганические элементы играют важную роль в метаболизме; некоторые из них широко распространены (например, натрий и калий ), в то время как другие функционируют в ничтожно малых концентрациях. Около 99% веса тела человека состоит из элементов углерода , азота , кальция , натрия , хлора, калия , водорода , фосфора , кислорода и серы . Органические соединения (белки, липиды и углеводы) содержат большую часть углерода и азота; большая часть кислорода и водорода присутствует в виде воды. [ 25 ]

Обильные неорганические элементы действуют как электролиты . Наиболее важными ионами являются натрий , калий , кальций , магний , хлорид , фосфат и органический ион бикарбонат . Поддержание точных ионных градиентов через клеточные мембраны поддерживает осмотическое давление и pH . [26] Ионы также имеют решающее значение для нервной и мышечной функции, поскольку потенциалы действия в этих тканях производятся путем обмена электролитами между внеклеточной жидкостью и клеточной жидкостью, цитозолем . [27] Электролиты входят в клетки и выходят из них через белки в клеточной мембране, называемые ионными каналами . Например, сокращение мышц зависит от движения кальция, натрия и калия через ионные каналы в клеточной мембране и Т-трубочках . [28]

Переходные металлы обычно присутствуют в организмах в качестве следовых элементов , причем цинк и железо являются наиболее распространенными из них. [29] Металлические кофакторы тесно связаны с определенными участками в белках; хотя ферментные кофакторы могут быть изменены во время катализа, они всегда возвращаются в свое исходное состояние к концу катализируемой реакции. Металлические микроэлементы попадают в организмы с помощью определенных транспортеров и связываются с запасными белками, такими как ферритин или металлотионеин, когда не используются. [30] [31]

Катаболизм

Катаболизм — это набор метаболических процессов, которые расщепляют большие молекулы. Они включают в себя расщепление и окисление молекул пищи. Целью катаболических реакций является обеспечение энергией и компонентами, необходимыми для анаболических реакций, которые строят молекулы. [32] Точная природа этих катаболических реакций различается от организма к организму, и организмы можно классифицировать на основе их источников энергии, водорода и углерода (их основных питательных групп ), как показано в таблице ниже. Органические молекулы используются в качестве источника атомов водорода или электронов органотрофами , в то время как литотрофы используют неорганические субстраты. В то время как фототрофы преобразуют солнечный свет в химическую энергию , [33] хемотрофы зависят от окислительно-восстановительных реакций, которые включают перенос электронов от восстановленных донорных молекул, таких как органические молекулы , водород , сероводород или ионы железа , к кислороду , нитрату или сульфату . У животных эти реакции включают сложные органические молекулы , которые расщепляются до более простых молекул, таких как углекислый газ и вода. Фотосинтетические организмы, такие как растения и цианобактерии , используют схожие реакции переноса электронов для хранения энергии, поглощенной из солнечного света. [34]

Наиболее распространенный набор катаболических реакций у животных можно разделить на три основных этапа. На первом этапе крупные органические молекулы, такие как белки , полисахариды или липиды , расщепляются на более мелкие компоненты вне клеток. Затем эти более мелкие молекулы поглощаются клетками и преобразуются в более мелкие молекулы, обычно ацетилкофермент А (ацетил-КоА), который высвобождает некоторое количество энергии. Наконец, ацетильная группа на ацетил-КоА окисляется до воды и углекислого газа в цикле лимонной кислоты и цепи переноса электронов , высвобождая больше энергии при одновременном восстановлении кофермента никотинамидадениндинуклеотида (НАД + ) в НАДН. [32]

Пищеварение

Макромолекулы не могут быть напрямую обработаны клетками. Макромолекулы должны быть разбиты на более мелкие единицы, прежде чем они могут быть использованы в клеточном метаболизме. Для переваривания этих полимеров используются различные классы ферментов. Эти пищеварительные ферменты включают протеазы , которые переваривают белки до аминокислот, а также гликозидгидролазы , которые переваривают полисахариды до простых сахаров, известных как моносахариды . [36]

Микробы просто выделяют пищеварительные ферменты в окружающую среду, [37] [38] в то время как животные выделяют эти ферменты только из специализированных клеток в своих кишечниках , включая желудок и поджелудочную железу , а также в слюнных железах . [39] Аминокислоты или сахара, высвобождаемые этими внеклеточными ферментами, затем закачиваются в клетки активными транспортными белками. [40] [41]

Упрощенная схема катаболизма белков , углеводов и жиров [ необходима ссылка на изображение ]

Энергия из органических соединений

Катаболизм углеводов — это расщепление углеводов на более мелкие единицы. Углеводы обычно попадают в клетки после того, как они были переварены в моносахариды, такие как глюкоза и фруктоза . [42] После попадания внутрь основным путем расщепления является гликолиз , в котором глюкоза превращается в пируват . Этот процесс генерирует молекулу, передающую энергию , НАДН из НАД + , и генерирует АТФ из АДФ для использования в качестве источника энергии для многих процессов внутри клетки. [43] Пируват является промежуточным продуктом в нескольких метаболических путях, но большая часть преобразуется в ацетил-КоА и поступает в цикл лимонной кислоты , что обеспечивает большее производство АТФ посредством окислительного фосфорилирования . Это окисление потребляет молекулярный кислород и выделяет воду и отходы — углекислый газ. При недостатке кислорода или когда пируват временно вырабатывается быстрее, чем он может быть потреблен циклом лимонной кислоты (как при интенсивной мышечной нагрузке), пируват преобразуется в лактат ферментом лактатдегидрогеназой , процесс, который также окисляет НАДН обратно в НАД + для повторного использования в дальнейшем гликолизе, позволяя продолжать производство энергии. [44] Лактат позже преобразуется обратно в пируват для производства АТФ, где необходима энергия, или обратно в глюкозу в цикле Кори . Альтернативным путем расщепления глюкозы является пентозофосфатный путь , который производит меньше энергии, но поддерживает анаболизм (синтез биомолекул). Этот путь восстанавливает кофермент НАДФ + до НАДФН и производит пентозные соединения, такие как рибозо-5-фосфат для синтеза многих биомолекул, таких как нуклеотиды и ароматические аминокислоты . [45]

Карта путей катаболизма углерода для получения свободной энергии, включая углеводные и липидные источники энергии

Жиры катаболизируются путем гидролиза до свободных жирных кислот и глицерина. Глицерин вступает в гликолиз, а жирные кислоты расщепляются путем бета-окисления с высвобождением ацетил-КоА, который затем поступает в цикл лимонной кислоты. Жирные кислоты высвобождают больше энергии при окислении, чем углеводы. Стероиды также расщепляются некоторыми бактериями в процессе, похожем на бета-окисление, и этот процесс распада включает в себя высвобождение значительных количеств ацетил-КоА, пропионил-КоА и пирувата, которые все могут использоваться клеткой для получения энергии. M. tuberculosis также может расти на липидном холестерине как единственном источнике углерода, и гены, участвующие в пути(ах) использования холестерина, были подтверждены как важные на различных стадиях жизненного цикла инфекции M. tuberculosis . [46]

Аминокислоты либо используются для синтеза белков и других биомолекул, либо окисляются до мочевины и углекислого газа для получения энергии. [47] Путь окисления начинается с удаления аминогруппы трансаминазой . Аминогруппа поступает в цикл мочевины , оставляя дезаминированный углеродный скелет в форме кетокислоты . Некоторые из этих кетокислот являются промежуточными продуктами в цикле лимонной кислоты, например, α- кетоглутарат, образующийся при дезаминировании глутамата . [48] Глюкогенные аминокислоты также могут быть преобразованы в глюкозу посредством глюконеогенеза . [49]

Преобразования энергии

Окислительное фосфорилирование

При окислительном фосфорилировании электроны, удаленные из органических молекул в таких областях, как цикл лимонной кислоты, переносятся на кислород, а высвобождаемая энергия используется для производства АТФ. Это делается у эукариот серией белков в мембранах митохондрий, называемых цепью переноса электронов . У прокариот эти белки находятся во внутренней мембране клетки . [50] Эти белки используют энергию восстановленных молекул, таких как НАДН, для перекачки протонов через мембрану. [51]

Механизм АТФ-синтазы . АТФ показан красным, АДФ и фосфат — розовым, а вращающаяся субъединица стебля — черным.

Выкачка протонов из митохондрий создает разницу в концентрации протонов по всей мембране и генерирует электрохимический градиент . [52] Эта сила возвращает протоны обратно в митохондрию через основание фермента, называемого АТФ-синтазой . Поток протонов заставляет субъединицу стебля вращаться, заставляя активный участок домена синтазы изменять форму и фосфорилировать аденозиндифосфат — превращая его в АТФ. [20]

Энергия из неорганических соединений

Хемолитотрофия — это тип метаболизма, обнаруженный у прокариот , где энергия получается путем окисления неорганических соединений . Эти организмы могут использовать водород , [53] восстановленные соединения серы (такие как сульфид , сероводород и тиосульфат ), [1] двухвалентное железо (Fe(II)) [54] или аммиак [55] в качестве источников восстановительной энергии, и они получают энергию от окисления этих соединений. [56] Эти микробные процессы важны в глобальных биогеохимических циклах, таких как ацетогенез , нитрификация и денитрификация , и имеют решающее значение для плодородия почвы . [57] [58]

Энергия из света

Энергия солнечного света улавливается растениями , цианобактериями , пурпурными бактериями , зелеными серными бактериями и некоторыми простейшими . Этот процесс часто связан с преобразованием углекислого газа в органические соединения в рамках фотосинтеза, который обсуждается ниже. Однако системы улавливания энергии и фиксации углерода могут работать отдельно у прокариот, поскольку пурпурные бактерии и зеленые серные бактерии могут использовать солнечный свет в качестве источника энергии, переключаясь между фиксацией углерода и ферментацией органических соединений. [59] [60]

Во многих организмах захват солнечной энергии в принципе аналогичен окислительному фосфорилированию, поскольку он включает в себя хранение энергии в виде градиента концентрации протонов. Эта движущая сила протонов затем управляет синтезом АТФ. [61] Электроны, необходимые для управления этой цепью переноса электронов, поступают из собирающих свет белков, называемых фотосинтетическими реакционными центрами . Реакционные центры подразделяются на два типа в зависимости от природы присутствующего фотосинтетического пигмента , причем большинство фотосинтетических бактерий имеют только один тип, в то время как растения и цианобактерии имеют два. [62]

В растениях, водорослях и цианобактериях фотосистема II использует энергию света для удаления электронов из воды, выделяя кислород в качестве отходов. Затем электроны поступают в комплекс цитохрома b6f , который использует их энергию для перекачки протонов через тилакоидную мембрану в хлоропласте . [34] Эти протоны возвращаются через мембрану, поскольку они приводят в действие АТФ-синтазу, как и прежде. Затем электроны проходят через фотосистему I и могут быть использованы для восстановления кофермента НАДФ + . [63] Этот кофермент может войти в цикл Кальвина или быть повторно использован для дальнейшего образования АТФ. [ требуется цитата ]

Анаболизм

Анаболизм — это набор конструктивных метаболических процессов, в которых энергия, высвобождаемая катаболизмом, используется для синтеза сложных молекул. В общем, сложные молекулы, составляющие клеточные структуры, строятся шаг за шагом из более мелких и простых предшественников. Анаболизм включает три основных этапа. Во-первых, производство предшественников, таких как аминокислоты , моносахариды , изопреноиды и нуклеотиды , во-вторых, их активация в реактивные формы с использованием энергии АТФ, и, в-третьих, сборка этих предшественников в сложные молекулы, такие как белки , полисахариды , липиды и нуклеиновые кислоты . [64]

Анаболизм в организмах может быть разным в зависимости от источника построенных молекул в их клетках. Автотрофы, такие как растения, могут строить сложные органические молекулы в своих клетках, такие как полисахариды и белки, из простых молекул, таких как углекислый газ и вода. Гетеротрофам , с другой стороны, требуется источник более сложных веществ, таких как моносахариды и аминокислоты, для производства этих сложных молекул. Организмы можно дополнительно классифицировать по конечному источнику их энергии: фотоавтотрофы и фотогетеротрофы получают энергию из света, тогда как хемоавтотрофы и хемогетеротрофы получают энергию из реакций окисления. [64]

Фиксация углерода

Растительные клетки (ограниченные фиолетовыми стенками), заполненные хлоропластами (зелеными), которые являются местом фотосинтеза.

Фотосинтез — это синтез углеводов из солнечного света и углекислого газа (CO 2 ). У растений, цианобактерий и водорослей оксигенный фотосинтез расщепляет воду, при этом кислород вырабатывается в качестве побочного продукта. Этот процесс использует АТФ и НАДФН, вырабатываемые фотосинтетическими реакционными центрами , как описано выше, для преобразования CO 2 в глицерат-3-фосфат , который затем может быть преобразован в глюкозу. Эта реакция фиксации углерода осуществляется ферментом RuBisCO как часть цикла Кальвина-Бенсона . [65] У растений происходит три типа фотосинтеза: фиксация углерода C3 , фиксация углерода C4 и фотосинтез CAM . Они различаются по пути, по которому углекислый газ попадает в цикл Кальвина, причем растения C3 фиксируют CO 2 напрямую, в то время как фотосинтез C4 и CAM сначала включает CO 2 в другие соединения, как адаптация к интенсивному солнечному свету и сухим условиям. [66]

У фотосинтетических прокариот механизмы фиксации углерода более разнообразны. Здесь углекислый газ может быть зафиксирован циклом Кальвина-Бенсона, обратным циклом лимонной кислоты [67] или карбоксилированием ацетил-КоА. [68] [69] Прокариотические хемоавтотрофы также фиксируют CO2 через цикл Кальвина-Бенсона, но используют энергию неорганических соединений для проведения реакции. [70]

Углеводы и гликаны

В углеводном анаболизме простые органические кислоты могут быть преобразованы в моносахариды , такие как глюкоза , а затем использованы для сборки полисахаридов, таких как крахмал . Образование глюкозы из таких соединений, как пируват , лактат , глицерин , глицерат-3-фосфат и аминокислоты, называется глюконеогенезом . Глюконеогенез преобразует пируват в глюкозо-6-фосфат через ряд промежуточных продуктов, многие из которых являются общими с гликолизом . [43] Однако этот путь - это не просто гликолиз, запущенный в обратном направлении, поскольку несколько этапов катализируются негликолитическими ферментами. Это важно, поскольку позволяет регулировать образование и расщепление глюкозы по отдельности и предотвращает одновременную работу обоих путей в бесполезном цикле . [71] [72]

Хотя жир является распространенным способом хранения энергии, у позвоночных , таких как люди, жирные кислоты в этих хранилищах не могут быть преобразованы в глюкозу посредством глюконеогенеза , поскольку эти организмы не могут преобразовывать ацетил-КоА в пируват ; растения могут, но у животных нет необходимого ферментативного аппарата. [73] В результате после длительного голодания позвоночным необходимо производить кетоновые тела из жирных кислот, чтобы заменить глюкозу в тканях, таких как мозг, которые не могут метаболизировать жирные кислоты. [74] У других организмов, таких как растения и бактерии, эта метаболическая проблема решается с помощью глиоксилатного цикла , который обходит стадию декарбоксилирования в цикле лимонной кислоты и позволяет преобразовывать ацетил-КоА в оксалоацетат , где он может быть использован для производства глюкозы. [73] [75] Помимо жира, глюкоза хранится в большинстве тканей как энергетический ресурс, доступный внутри ткани посредством гликогенеза, который обычно использовался для поддержания уровня глюкозы в крови. [76]

Полисахариды и гликаны производятся путем последовательного добавления моносахаридов гликозилтрансферазой из реактивного донора сахарофосфата, такого как уридиндифосфатглюкоза (UDP-Glc), к акцепторной гидроксильной группе на растущем полисахариде. Поскольку любая из гидроксильных групп на кольце субстрата может быть акцептором, полученные полисахариды могут иметь прямые или разветвленные структуры. [77] Полученные полисахариды могут иметь структурные или метаболические функции сами по себе или могут быть перенесены в липиды и белки ферментами олигосахарилтрансферазами . [78] [79]

Жирные кислоты, изопреноиды и стерины

Упрощенная версия пути синтеза стероидов с показанными промежуточными продуктами изопентенилпирофосфат (ИПП), диметилаллилпирофосфат (ДМПП), геранилпирофосфат (ГПФ) и сквален . Некоторые промежуточные продукты опущены для ясности.

Жирные кислоты производятся синтазы жирных кислот , которые полимеризуют и затем восстанавливают единицы ацетил-КоА. Ацильные цепи в жирных кислотах удлиняются циклом реакций, которые добавляют ацильную группу, восстанавливают ее до спирта, дегидратируют ее до алкеновой группы, а затем снова восстанавливают ее до алкановой группы. Ферменты биосинтеза жирных кислот делятся на две группы: у животных и грибов все эти реакции синтазы жирных кислот осуществляются одним многофункциональным белком типа I, [80] тогда как в растительных пластидах и бактериях отдельные ферменты типа II выполняют каждый шаг в пути. [81] [82]

Терпены и изопреноиды представляют собой большой класс липидов, которые включают каротиноиды и образуют самый большой класс растительных природных продуктов . [83] Эти соединения производятся путем сборки и модификации изопреновых единиц, полученных из реакционноспособных предшественников изопентенилпирофосфата и диметилаллилпирофосфата . [84] Эти предшественники могут быть получены разными способами. У животных и архей мевалонатный путь производит эти соединения из ацетил-КоА, [85] тогда как у растений и бактерий немевалонатный путь использует пируват и глицеральдегид-3-фосфат в качестве субстратов. [84] [86] Одной из важных реакций, в которой используются эти активированные доноры изопрена, является биосинтез стеринов . Здесь изопреновые единицы соединяются, образуя сквален , а затем складываются и формируются в набор колец, образуя ланостерол . [87] Ланостерол затем может быть преобразован в другие стеролы, такие как холестерин и эргостерол . [87] [88]

Белки

Организмы различаются по своей способности синтезировать 20 распространенных аминокислот. Большинство бактерий и растений могут синтезировать все двадцать, но млекопитающие могут синтезировать только одиннадцать заменимых аминокислот, поэтому девять незаменимых аминокислот должны быть получены из пищи. [10] Некоторые простые паразиты , такие как бактерии Mycoplasma pneumoniae , не синтезируют все аминокислоты и берут свои аминокислоты непосредственно от своих хозяев. [89] Все аминокислоты синтезируются из промежуточных продуктов в гликолизе, цикле лимонной кислоты или пентозофосфатном пути. Азот обеспечивается глутаматом и глутамином . Синтез заменимых аминокислот зависит от образования соответствующей альфа-кетокислоты, которая затем трансаминируется с образованием аминокислоты. [90]

Аминокислоты превращаются в белки, соединяясь в цепочку пептидных связей . Каждый отдельный белок имеет уникальную последовательность аминокислотных остатков: это его первичная структура . Так же, как буквы алфавита могут быть объединены, чтобы сформировать почти бесконечное множество слов, аминокислоты могут быть связаны в различных последовательностях, чтобы сформировать огромное множество белков. Белки производятся из аминокислот, которые были активированы путем присоединения к молекуле транспортной РНК через эфирную связь. Этот предшественник аминоацил-тРНК производится в АТФ -зависимой реакции, осуществляемой аминоацил-тРНК-синтетазой . [91] Затем эта аминоацил-тРНК является субстратом для рибосомы , которая присоединяет аминокислоту к удлиняющейся белковой цепи, используя информацию о последовательности в матричной РНК . [92]

Синтез и утилизация нуклеотидов

Нуклеотиды производятся из аминокислот, углекислого газа и муравьиной кислоты в путях, которые требуют большого количества метаболической энергии. [93] Следовательно, большинство организмов имеют эффективные системы для утилизации предварительно сформированных нуклеотидов. [93] [94] Пурины синтезируются как нуклеозиды (основания, присоединенные к рибозе ). [95] И аденин , и гуанин производятся из предшественника нуклеозида инозинмонофосфата , который синтезируется с использованием атомов из аминокислот глицина , глутамина и аспарагиновой кислоты , а также формиата, перенесенного из кофермента тетрагидрофолата . Пиримидины , с другой стороны, синтезируются из основания оротата , которое образуется из глутамина и аспартата. [96]

Ксенобиотики и окислительно-восстановительный метаболизм

Все организмы постоянно подвергаются воздействию соединений, которые они не могут использовать в качестве пищи и которые были бы вредны, если бы они накапливались в клетках, поскольку у них нет метаболической функции. Эти потенциально опасные соединения называются ксенобиотиками . [97] Ксенобиотики, такие как синтетические препараты , природные яды и антибиотики, детоксифицируются набором ферментов, метаболизирующих ксенобиотики. У людей к ним относятся цитохром P450 оксидазы , [98] UDP-глюкуронозилтрансферазы , [99] и глутатион S -трансферазы . [100] Эта система ферментов действует в три этапа: сначала окисляет ксенобиотик (фаза I), а затем связывает водорастворимые группы с молекулой (фаза II). Затем модифицированный водорастворимый ксенобиотик может быть выкачан из клеток, а в многоклеточных организмах может дополнительно метаболизироваться перед выведением (фаза III). В экологии эти реакции особенно важны для микробной биодеградации загрязняющих веществ и биоремедиации загрязненных земель и разливов нефти. [101] Многие из этих микробных реакций свойственны многоклеточным организмам, но из-за невероятного разнообразия типов микробов эти организмы способны справляться с гораздо более широким спектром ксенобиотиков, чем многоклеточные организмы, и могут разлагать даже стойкие органические загрязнители, такие как хлорорганические соединения. [102]

Связанной проблемой для аэробных организмов является окислительный стресс . [103] Здесь процессы, включающие окислительное фосфорилирование и образование дисульфидных связей во время сворачивания белка, производят активные формы кислорода, такие как перекись водорода . [104] Эти повреждающие окислители удаляются антиоксидантными метаболитами, такими как глутатион , и ферментами, такими как каталазы и пероксидазы . [105] [106]

Термодинамика живых организмов

Живые организмы должны подчиняться законам термодинамики , которые описывают передачу тепла и работы . Второй закон термодинамики гласит, что в любой изолированной системе количество энтропии (беспорядка) не может уменьшаться. Хотя удивительная сложность живых организмов, по-видимому, противоречит этому закону, жизнь возможна, поскольку все организмы являются открытыми системами , которые обмениваются материей и энергией со своим окружением. Живые системы не находятся в равновесии , а вместо этого являются диссипативными системами , которые поддерживают свое состояние высокой сложности, вызывая большее увеличение энтропии своего окружения. [107] Метаболизм клетки достигает этого, связывая спонтанные процессы катаболизма с неспонтаннными процессами анаболизма. В термодинамических терминах метаболизм поддерживает порядок, создавая беспорядок. [108]

Регулирование и контроль

Поскольку среда большинства организмов постоянно меняется, реакции метаболизма должны тонко регулироваться для поддержания постоянного набора условий внутри клеток, состояния, называемого гомеостазом . [109] [110] Метаболическая регуляция также позволяет организмам реагировать на сигналы и активно взаимодействовать с окружающей средой. [111] Для понимания того, как контролируются метаболические пути, важны две тесно связанные концепции. Во-первых, регуляция фермента в пути заключается в том, как его активность увеличивается и уменьшается в ответ на сигналы. Во-вторых, контроль, осуществляемый этим ферментом, заключается в том, как эти изменения его активности влияют на общую скорость пути ( поток через путь). [112] Например, фермент может демонстрировать большие изменения активности (т. е. он сильно регулируется), но если эти изменения оказывают незначительное влияние на поток метаболического пути, то этот фермент не участвует в контроле пути. [113]

Влияние инсулина на усвоение и метаболизм глюкозы. Инсулин связывается со своим рецептором (1), который в свою очередь запускает множество каскадов активации белков (2). К ним относятся: транслокация транспортера Glut-4 к плазматической мембране и приток глюкозы (3), синтез гликогена (4), гликолиз (5) и синтез жирных кислот (6). [ необходима ссылка на изображение ]

Существует несколько уровней метаболической регуляции. При внутренней регуляции метаболический путь саморегулируется в ответ на изменения уровней субстратов или продуктов; например, уменьшение количества продукта может увеличить поток через путь для компенсации. [112] Этот тип регуляции часто включает аллостерическую регуляцию активности нескольких ферментов в пути. [114] Внешний контроль включает клетку в многоклеточном организме, изменяющую свой метаболизм в ответ на сигналы от других клеток. Эти сигналы обычно имеют форму водорастворимых мессенджеров, таких как гормоны и факторы роста , и обнаруживаются специфическими рецепторами на поверхности клетки. [115] Затем эти сигналы передаются внутрь клетки с помощью систем вторичных мессенджеров , которые часто включают фосфорилирование белков. [116]

Очень хорошо понятным примером внешнего контроля является регуляция метаболизма глюкозы гормоном инсулином . [117] Инсулин вырабатывается в ответ на повышение уровня глюкозы в крови . Связывание гормона с рецепторами инсулина на клетках затем активирует каскад протеинкиназ , которые заставляют клетки поглощать глюкозу и преобразовывать ее в молекулы хранения, такие как жирные кислоты и гликоген . [118] Метаболизм гликогена контролируется активностью фосфорилазы , фермента, который расщепляет гликоген, и гликогенсинтазы , фермента, который его производит. Эти ферменты регулируются реципрокным образом, при этом фосфорилирование ингибирует гликогенсинтазу, но активирует фосфорилазу. Инсулин вызывает синтез гликогена, активируя протеинфосфатазы и вызывая снижение фосфорилирования этих ферментов. [119]

Эволюция

Эволюционное дерево, показывающее общее происхождение организмов из всех трех доменов жизни. Бактерии окрашены в синий цвет, эукариоты — в красный, а археи — в зеленый. Относительное положение некоторых из включенных типов показано вокруг дерева.

Центральные пути метаболизма, описанные выше, такие как гликолиз и цикл лимонной кислоты, присутствуют во всех трех доменах живых существ и присутствовали у последнего универсального общего предка . [3] [120] Эта универсальная предковая клетка была прокариотической и, вероятно, метаногеном, имевшим обширный метаболизм аминокислот, нуклеотидов, углеводов и липидов. [121] [122] Сохранение этих древних путей в ходе более поздней эволюции может быть результатом того, что эти реакции были оптимальным решением их конкретных метаболических проблем, при этом такие пути, как гликолиз и цикл лимонной кислоты, производили свои конечные продукты высокоэффективно и за минимальное количество этапов. [4] [5] Первые пути метаболизма на основе ферментов, возможно, были частями метаболизма пуриновых нуклеотидов, в то время как предыдущие метаболические пути были частью древнего мира РНК . [123]

Было предложено много моделей для описания механизмов, посредством которых развиваются новые метаболические пути. Они включают последовательное добавление новых ферментов к короткому предковому пути, дублирование и затем расхождение целых путей, а также набор уже существующих ферментов и их сборку в новый путь реакции. [124] Относительная важность этих механизмов неясна, но геномные исследования показали, что ферменты в пути, вероятно, имеют общее происхождение, что предполагает, что многие пути развивались поэтапно с новыми функциями, созданными из уже существующих шагов в пути. [125] Альтернативная модель исходит из исследований, которые прослеживают эволюцию структур белков в метаболических сетях, это предполагает, что ферменты повсеместно набираются, заимствуя ферменты для выполнения аналогичных функций в различных метаболических путях (очевидно в базе данных MANET ) [126] Эти процессы набора приводят к эволюционной ферментативной мозаике. [127] Третья возможность заключается в том, что некоторые части метаболизма могут существовать как «модули», которые могут повторно использоваться в различных путях и выполнять схожие функции на различных молекулах. [128]

Помимо эволюции новых метаболических путей, эволюция может также вызывать потерю метаболических функций. Например, у некоторых паразитов метаболические процессы, которые не являются необходимыми для выживания, теряются, и вместо этого готовые аминокислоты, нуклеотиды и углеводы могут быть извлечены из хозяина . [ 129] Аналогичное снижение метаболических возможностей наблюдается у эндосимбиотических организмов. [130]

Расследование и манипуляция

Метаболическая сеть цикла лимонной кислоты Arabidopsis thaliana . Ферменты и метаболиты показаны красными квадратами, а взаимодействия между ними — черными линиями.

Классически метаболизм изучается редукционистским подходом, который фокусируется на одном метаболическом пути. Особенно ценным является использование радиоактивных индикаторов на уровне всего организма, ткани и клетки, которые определяют пути от предшественников к конечным продуктам путем идентификации радиоактивно меченых промежуточных продуктов и продуктов. [131] Ферменты, которые катализируют эти химические реакции, затем могут быть очищены , а их кинетика и реакции на ингибиторы исследованы. Параллельный подход заключается в идентификации малых молекул в клетке или ткани; полный набор этих молекул называется метаболомом . В целом, эти исследования дают хорошее представление о структуре и функции простых метаболических путей, но неадекватны при применении к более сложным системам, таким как метаболизм всей клетки. [132]

Представление о сложности метаболических сетей в клетках, содержащих тысячи различных ферментов, дает рисунок справа, показывающий взаимодействия всего лишь между 43 белками и 40 метаболитами: последовательности геномов предоставляют списки, содержащие до 26 500 генов. [133] Однако теперь можно использовать эти геномные данные для реконструкции полных сетей биохимических реакций и создания более целостных математических моделей, которые могут объяснить и предсказать их поведение. [134] Эти модели особенно эффективны, когда используются для интеграции данных о путях и метаболитах, полученных с помощью классических методов, с данными об экспрессии генов из протеомных и ДНК-микрочиповых исследований. [135] Используя эти методы, теперь была создана модель человеческого метаболизма, которая будет направлять будущие открытия лекарств и биохимические исследования. [136] Эти модели теперь используются в сетевом анализе для классификации заболеваний человека по группам, которые разделяют общие белки или метаболиты. [137] [138]

Бактериальные метаболические сети являются ярким примером организации типа «галстук-бабочка» [139] [140] [141] , архитектуры, способной вводить широкий спектр питательных веществ и производить большое разнообразие продуктов и сложных макромолекул, используя относительно небольшое количество промежуточных общих валют. [142]

Основным технологическим применением этой информации является метаболическая инженерия . Здесь организмы, такие как дрожжи , растения или бактерии, генетически модифицируются, чтобы сделать их более полезными в биотехнологии и способствовать производству лекарств, таких как антибиотики , или промышленных химикатов, таких как 1,3-пропандиол и шикимовая кислота . [143] [144] [145] Эти генетические модификации обычно направлены на снижение количества энергии, используемой для производства продукта, увеличение урожайности и сокращение производства отходов. [146]

История

Термин метаболизм происходит от древнегреческого слова μεταβολή — «метабол» для «изменения», которое, в свою очередь, происходит от μεταβάλλειν — «метабаллейн», что означает «изменять» [147]

Метаболизм Аристотеля как модель открытого потока

греческая философия

В работе Аристотеля «Части животных» изложено достаточно подробностей его взглядов на метаболизм , чтобы можно было построить модель открытого потока. Он считал, что на каждой стадии процесса материалы из пищи трансформируются, при этом выделяется тепло в виде классического элемента огня, а остаточные материалы выводятся в виде мочи, желчи или фекалий. [148]

Ибн ан-Нафис описал метаболизм в своем труде 1260 года нашей эры под названием « Аль-Рисала аль-Камилийя филь Сиера ан-Набавийя» («Трактат Камила о биографии Пророка»), в котором была следующая фраза: «Как тело, так и его части находятся в непрерывном состоянии растворения и питания, поэтому они неизбежно претерпевают постоянные изменения». [149]

Применение научного метода и современных теорий метаболизма

История научного изучения метаболизма охватывает несколько столетий и прошла путь от изучения целых животных в ранних исследованиях до изучения отдельных метаболических реакций в современной биохимии. Первые контролируемые эксперименты по человеческому метаболизму были опубликованы Санторио Санторио в 1614 году в его книге Ars de statica medicina . [150] Он описал, как он взвешивал себя до и после еды, сна , работы, секса, голодания, питья и испражнения. Он обнаружил, что большая часть пищи, которую он принимал, терялась через то, что он назвал « неощутимым потоотделением ».

Санторио Санторио в своих весах на безмене из «Искусства статической медицины» , впервые опубликованного в 1614 году

В этих ранних исследованиях механизмы этих метаболических процессов не были идентифицированы, и считалось, что жизненная сила оживляет живую ткань. [151] В 19 веке, изучая ферментацию сахара в спирт дрожжами , Луи Пастер пришел к выводу, что ферментация катализируется веществами внутри дрожжевых клеток, которые он назвал «ферментами». Он писал, что «спиртовое брожение — это акт, коррелирующий с жизнью и организацией дрожжевых клеток, а не со смертью или гниением клеток». [152] Это открытие, наряду с публикацией Фридрихом Вёлером в 1828 году статьи о химическом синтезе мочевины , [153] примечательно тем, что является первым органическим соединением, полученным из полностью неорганических предшественников. Это доказало, что органические соединения и химические реакции, обнаруженные в клетках, в принципе ничем не отличаются от любой другой части химии.

Именно открытие ферментов в начале 20-го века Эдуардом Бухнером отделило изучение химических реакций метаболизма от биологического изучения клеток и ознаменовало начало биохимии . [154] Масса биохимических знаний быстро росла в течение начала 20-го века. Одним из самых плодовитых из этих современных биохимиков был Ганс Кребс , который внес огромный вклад в изучение метаболизма. [155] Он открыл цикл мочевины, а позже, работая с Гансом Корнбергом , цикл лимонной кислоты и глиоксилатный цикл. [156] [157] [75] Современным биохимическим исследованиям в значительной степени способствовала разработка новых методов, таких как хроматография , рентгеновская дифракция , ЯМР-спектроскопия , радиоизотопная маркировка , электронная микроскопия и моделирование молекулярной динамики . Эти методы позволили обнаружить и детально проанализировать множество молекул и метаболических путей в клетках. [ необходима цитата ]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ab Фридрих, К. Г. (1997). Физиология и генетика сероокисляющих бактерий . Достижения в микробной физиологии. Т. 39. С. 235–89. doi :10.1016/S0065-2911(08)60018-1. ISBN 978-0-12-027739-1. PMID  9328649.
  2. ^ Pace NR (январь 2001 г.). «Универсальная природа биохимии». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 98 (3): 805–8. Bibcode :2001PNAS...98..805P. doi : 10.1073 /pnas.98.3.805 . PMC 33372. PMID  11158550. 
  3. ^ ab Smith E, Morowitz HJ (сентябрь 2004 г.). «Универсальность в промежуточном метаболизме». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 101 (36): 13168–73. Bibcode :2004PNAS..10113168S. doi : 10.1073/pnas.0404922101 . PMC 516543 . PMID  15340153. 
  4. ^ ab Ebenhöh O, Heinrich R (январь 2001 г.). «Эволюционная оптимизация метаболических путей. Теоретическая реконструкция стехиометрии систем, производящих АТФ и НАДН». Бюллетень математической биологии . 63 (1): 21–55. doi :10.1006/bulm.2000.0197. PMID  11146883. S2CID  44260374.
  5. ^ ab Meléndez-Hevia E, Waddell TG, Cascante M (сентябрь 1996 г.). «Загадка цикла лимонной кислоты Кребса: сборка частей химически возможных реакций и оппортунизм в проектировании метаболических путей в ходе эволюции». Journal of Molecular Evolution . 43 (3): 293–303. Bibcode : 1996JMolE..43..293M. doi : 10.1007/BF02338838. PMID  8703096. S2CID  19107073.
  6. ^ Смит Р. Л., Соетерс М. Р., Вюст Р. К., Хауткупер Р. Х. (август 2018 г.). «Метаболическая гибкость как адаптация к энергетическим ресурсам и потребностям в здоровье и болезни». Endocrine Reviews . 39 (4): 489–517. doi :10.1210/er.2017-00211. PMC 6093334. PMID  29697773 . 
  7. ^ Вандер Хайден МГ, ДеБерардинис РДЖ (февраль 2017 г.). «Понимание пересечений между метаболизмом и биологией рака». Cell . 168 (4): 657–669. doi :10.1016/j.cell.2016.12.039. PMC 5329766 . PMID  28187287. 
  8. ^ Cooper GM (2000). «Молекулярный состав клеток». The Cell: A Molecular Approach (2nd ed.). Архивировано из оригинала 27 августа 2020 года . Получено 25 июня 2020 года .
  9. ^ Michie KA, Löwe J (2006). «Динамические филаменты бактериального цитоскелета». Annual Review of Biochemistry . 75 : 467–92. doi :10.1146/annurev.biochem.75.103004.142452. PMID  16756499. S2CID  4550126.
  10. ^ abcde Нельсон DL, Кокс MM (2005). Lehninger Principles of Biochemistry . Нью-Йорк: WH Freeman and company. стр. 841. ISBN 978-0-7167-4339-2.
  11. ^ Kelleher JK, Bryan BM, Mallet RT, Holleran AL, Murphy AN, Fiskum G (сентябрь 1987 г.). «Анализ метаболизма цикла трикарбоновых кислот клеток гепатомы путем сравнения соотношений 14CO2». The Biochemical Journal . 246 (3): 633–9. doi :10.1042/bj2460633. PMC 1148327. PMID  3120698 . 
  12. ^ Хотерсолл Дж. С., Ахмед А. (2013). «Метаболическая судьба повышенного поглощения аминокислот дрожжами после катаболитной дерепрессии». Журнал аминокислот . 2013 : 461901. doi : 10.1155/2013/461901 . PMC 3575661. PMID  23431419 . 
  13. ^ Fahy E, Subramaniam S, Brown HA, Glass CK, Merrill AH, Murphy RC и др. (май 2005 г.). «Комплексная система классификации липидов». Journal of Lipid Research . 46 (5): 839–61. doi : 10.1194/jlr.E400004-JLR200 . PMID  15722563.
  14. ^ "Lipid nomenclature Lip-1 & Lip-2". qmul.ac.uk . Архивировано из оригинала 6 июня 2020 г. . Получено 6 июня 2020 г. .
  15. ^ Berg JM, Tymoczko JL, Gatto Jr GJ, Stryer L (8 апреля 2015 г.). Биохимия (8-е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman. стр. 362. ISBN 978-1-4641-2610-9. OCLC  913469736.
  16. ^ Раман Р., Рагурам С., Венкатараман Г., Полсон Дж. К., Сасисекхаран Р. (ноябрь 2005 г.). «Гликомика: комплексный системный подход к структурно-функциональным связям гликанов». Nature Methods . 2 (11): 817–24. doi :10.1038/nmeth807. PMID  16278650. S2CID  4644919.
  17. ^ Sierra S, Kupfer B, Kaiser R (декабрь 2005 г.). «Основы вирусологии ВИЧ-1 и его репликации». Журнал клинической вирусологии . 34 (4): 233–44. doi :10.1016/j.jcv.2005.09.004. PMID  16198625.
  18. ^ ab Wimmer MJ, Rose IA (1978). «Механизмы реакций переноса групп, катализируемых ферментами». Annual Review of Biochemistry . 47 : 1031–78. doi : 10.1146/annurev.bi.47.070178.005123. PMID  354490.
  19. ^ Mitchell P (март 1979). «Девятая лекция сэра Ганса Кребса. Компартментация и коммуникация в живых системах. Лигандная проводимость: общий каталитический принцип в химических, осмотических и хемиосмотических реакционных системах». European Journal of Biochemistry . 95 (1): 1–20. doi : 10.1111/j.1432-1033.1979.tb12934.x . PMID  378655.
  20. ^ abc Dimroth P, von Ballmoos C, Meier T (март 2006 г.). «Каталитические и механические циклы в F-АТФ-синтазах. Четвертый в серии обзоров циклов». EMBO Reports . 7 (3): 276–82. doi :10.1038/sj.embor.7400646. PMC 1456893. PMID  16607397 . 
  21. ^ Bonora M, Patergnani S, Rimessi A, De Marchi E, Suski JM, Bononi A и др. (сентябрь 2012 г.). «Синтез и хранение АТФ». Purinergic Signalling . 8 (3): 343–57. doi :10.1007/s11302-012-9305-8. PMC 3360099. PMID  22528680 . 
  22. ^ Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L (2002). «Витамины часто являются предшественниками коферментов». Биохимия. 5-е издание . Архивировано из оригинала 15 декабря 2020 г. Получено 9 июня 2020 г.
  23. ^ Pollak N, Dölle C, Ziegler M (март 2007). «Сила восстановления: пиридиновые нуклеотиды — малые молекулы со множеством функций». The Biochemical Journal . 402 (2): 205–18. doi :10.1042/BJ20061638. PMC 1798440. PMID 17295611  . 
  24. ^ Фатих Y (2009). Достижения в области биохимии пищевых продуктов . Boca Raton: CRC Press. стр. 228. ISBN 978-1-4200-0769-5. OCLC  607553259.
  25. ^ Heymsfield SB, Waki ​​M, Kehayias J, Lichtman S, Dilmanian FA, Kamen Y, et al. (Август 1991). "Химический и элементный анализ людей in vivo с использованием улучшенных моделей состава тела". The American Journal of Physiology . 261 (2 Pt 1): E190-8. doi :10.1152/ajpendo.1991.261.2.E190. PMID  1872381.
  26. ^ "Электролитный баланс". Анатомия и физиология . OpenStax. Архивировано из оригинала 2 июня 2020 г. Получено 23 июня 2020 г.
  27. ^ Lodish H, Berk A, Zipursky SL, Matsudaira P, Baltimore D, Darnell J (2000). «Потенциал действия и проводимость электрических импульсов». Molecular Cell Biology (4-е изд.). Архивировано из оригинала 30 мая 2020 г. Получено 23 июня 2020 г. – через NCBI.
  28. ^ Dulhunty AF (сентябрь 2006 г.). «Сцепление возбуждения и сокращения с 1950-х годов в новое тысячелетие». Clinical and Experimental Pharmacology & Physiology . 33 (9): 763–72. doi :10.1111/j.1440-1681.2006.04441.x. PMID  16922804. S2CID  37462321.
  29. ^ Torres-Romero JC, Alvarez-Sánchez ME, Fernández-Martín K, Alvarez-Sánchez LC, Arana-Argáez V, Ramírez-Camacho M, Lara-Riegos J (2018). "Отток цинка у Trichomonas vaginalis: идентификация in silico и анализ экспрессии генов, подобных CDF". В Olivares-Quiroz L, Resendis-Antonio O (ред.). Количественные модели для микроскопических и макроскопических биологических макромолекул и тканей . Cham: Springer International Publishing. стр. 149–168. doi :10.1007/978-3-319-73975-5_8. ISBN 978-3-319-73975-5.
  30. ^ Cousins ​​RJ, Liuzzi JP, Lichten LA (август 2006 г.). «Транспорт, торговля и сигналы цинка у млекопитающих». Журнал биологической химии . 281 (34): 24085–9. doi : 10.1074/jbc.R600011200 . PMID  16793761. Архивировано из оригинала 25 июня 2020 г. Получено 24 июня 2020 г.
  31. ^ Dunn LL, Suryo Rahmanto Y, Richardson DR (февраль 2007 г.). «Поглощение железа и метаболизм в новом тысячелетии». Trends in Cell Biology . 17 (2): 93–100. doi :10.1016/j.tcb.2006.12.003. PMID  17194590.
  32. ^ ab Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P (2002). «Как клетки получают энергию из пищи». Молекулярная биология клетки (4-е изд.). Архивировано из оригинала 5 июля 2021 г. Получено 25 июня 2020 г. – через NCBI.
  33. ^ Raven J (3 сентября 2009 г.). «Вклад аноксигенной и оксигенной фототрофии и хемолитотрофии в потоки углерода и кислорода в водной среде». Aquatic Microbial Ecology . 56 : 177–192. doi : 10.3354/ame01315 . ISSN  0948-3055. Архивировано из оригинала 25 июня 2020 г. Получено 25 июня 2020 г.
  34. ^ ab Nelson N, Ben-Shem A (декабрь 2004 г.). «Сложная архитектура оксигенного фотосинтеза». Nature Reviews. Молекулярная клеточная биология . 5 (12): 971–82. doi :10.1038/nrm1525. PMID  15573135. S2CID  5686066.
  35. ^ Мэдиган М.Т., Мартинко Дж.М. (2006). Брок Микробиология (11., überarb. Aufl ed.). Мюнхен: Pearson Studium. стр. 604, 621. ISBN. 3-8273-7187-2. OCLC  162303067.
  36. ^ Демирель Y (2016). Энергия: производство, преобразование, хранение, сохранение и соединение (Второе издание). Линкольн: Springer. стр. 431. ISBN 978-3-319-29650-0. OCLC  945435943.
  37. ^ Häse CC, Finkelstein RA (декабрь 1993 г.). «Бактериальные внеклеточные цинксодержащие металлопротеазы». Microbiological Reviews . 57 (4): 823–37. doi :10.1128/MMBR.57.4.823-837.1993. PMC 372940 . PMID  8302217. 
  38. ^ Gupta R, Gupta N, Rathi P (июнь 2004 г.). «Бактериальные липазы: обзор производства, очистки и биохимических свойств». Прикладная микробиология и биотехнология . 64 (6): 763–81. doi :10.1007/s00253-004-1568-8. PMID  14966663. S2CID  206934353.
  39. ^ Хойл Т (1997). «Пищеварительная система: связь теории и практики». British Journal of Nursing . 6 (22): 1285–91. doi :10.12968/bjon.1997.6.22.1285. PMID  9470654.
  40. ^ Souba WW, Pacitti AJ (1992). «Как аминокислоты попадают в клетки: механизмы, модели, меню и медиаторы». Журнал парентерального и энтерального питания . 16 (6): 569–78. doi :10.1177/0148607192016006569. PMID  1494216.
  41. ^ Barrett MP, Walmsley AR, Gould GW (август 1999). «Структура и функция фасилитационных транспортеров сахара». Current Opinion in Cell Biology . 11 (4): 496–502. doi :10.1016/S0955-0674(99)80072-6. PMID  10449337.
  42. ^ Bell GI, Burant CF, Takeda J, Gould GW (сентябрь 1993 г.). «Структура и функция млекопитающих фасилитационных транспортеров сахара». Журнал биологической химии . 268 (26): 19161–4. doi : 10.1016/S0021-9258(19)36489-0 . PMID  8366068.
  43. ^ ab Bouché C, Serdy S, Kahn CR, Goldfine AB (октябрь 2004 г.). «Клеточная судьба глюкозы и ее значение при диабете 2 типа». Endocrine Reviews . 25 (5): 807–30. doi : 10.1210/er.2003-0026 . PMID  15466941.
  44. ^ Alfarouk KO, Verduzco D, Rauch C, Muddathir AK, Adil HH, Elhassan GO и др. (18 декабря 2014 г.). «Гликолиз, метаболизм опухоли, рост и распространение рака. Новая этиопатогенетическая перспектива на основе pH и терапевтический подход к старому вопросу рака». Oncoscience . 1 (12): 777–802. doi : 10.18632/oncoscience.109 . PMC 4303887 . PMID  25621294. 
  45. ^ Kruger, Nicholas J; von Schaewen, Antje (2003). "The oxidative pentose phosphate pathway: structure and organisation". Current Opinion in Plant Biology. 6 (3): 236–246. Bibcode:2003COPB....6..236K. doi:10.1016/S1369-5266(03)00039-6. PMID 12753973.
  46. ^ Wipperman MF, Sampson NS, Thomas ST (2014). "Pathogen roid rage: cholesterol utilization by Mycobacterium tuberculosis". Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology. 49 (4): 269–93. doi:10.3109/10409238.2014.895700. PMC 4255906. PMID 24611808.
  47. ^ Sakami W, Harrington H (1963). "Amino Acid Metabolism". Annual Review of Biochemistry. 32: 355–98. doi:10.1146/annurev.bi.32.070163.002035. PMID 14144484.
  48. ^ Brosnan JT (April 2000). "Glutamate, at the interface between amino acid and carbohydrate metabolism". The Journal of Nutrition. 130 (4S Suppl): 988S–90S. doi:10.1093/jn/130.4.988S. PMID 10736367.
  49. ^ Young VR, Ajami AM (September 2001). "Glutamine: the emperor or his clothes?". The Journal of Nutrition. 131 (9 Suppl): 2449S–59S, discussion 2486S–7S. doi:10.1093/jn/131.9.2449S. PMID 11533293.
  50. ^ Hosler JP, Ferguson-Miller S, Mills DA (2006). "Energy transduction: proton transfer through the respiratory complexes". Annual Review of Biochemistry. 75: 165–87. doi:10.1146/annurev.biochem.75.062003.101730. PMC 2659341. PMID 16756489.
  51. ^ Schultz BE, Chan SI (2001). "Structures and proton-pumping strategies of mitochondrial respiratory enzymes" (PDF). Annual Review of Biophysics and Biomolecular Structure. 30: 23–65. doi:10.1146/annurev.biophys.30.1.23. PMID 11340051. Archived (PDF) from the original on 22 January 2020. Retrieved 11 November 2019.
  52. ^ Capaldi RA, Aggeler R (March 2002). "Mechanism of the F(1)F(0)-type ATP synthase, a biological rotary motor". Trends in Biochemical Sciences. 27 (3): 154–60. doi:10.1016/S0968-0004(01)02051-5. PMID 11893513.
  53. ^ Friedrich B, Schwartz E (1993). "Molecular biology of hydrogen utilization in aerobic chemolithotrophs". Annual Review of Microbiology. 47: 351–83. doi:10.1146/annurev.mi.47.100193.002031. PMID 8257102.
  54. ^ Weber KA, Achenbach LA, Coates JD (October 2006). "Microorganisms pumping iron: anaerobic microbial iron oxidation and reduction". Nature Reviews. Microbiology. 4 (10): 752–64. doi:10.1038/nrmicro1490. PMID 16980937. S2CID 8528196. Archived from the original on 2 May 2019. Retrieved 6 October 2019.
  55. ^ Jetten MS, Strous M, van de Pas-Schoonen KT, Schalk J, van Dongen UG, van de Graaf AA, et al. (December 1998). "The anaerobic oxidation of ammonium". FEMS Microbiology Reviews. 22 (5): 421–37. doi:10.1111/j.1574-6976.1998.tb00379.x. PMID 9990725.
  56. ^ Simon J (August 2002). "Enzymology and bioenergetics of respiratory nitrite ammonification". FEMS Microbiology Reviews. 26 (3): 285–309. doi:10.1111/j.1574-6976.2002.tb00616.x. PMID 12165429.
  57. ^ Conrad R (December 1996). "Soil microorganisms as controllers of atmospheric trace gases (H2, CO, CH4, OCS, N2O, and NO)". Microbiological Reviews. 60 (4): 609–40. doi:10.1128/MMBR.60.4.609-640.1996. PMC 239458. PMID 8987358.
  58. ^ Barea JM, Pozo MJ, Azcón R, Azcón-Aguilar C (July 2005). "Microbial co-operation in the rhizosphere". Journal of Experimental Botany. 56 (417): 1761–78. doi:10.1093/jxb/eri197. PMID 15911555.
  59. ^ van der Meer MT, Schouten S, Bateson MM, Nübel U, Wieland A, Kühl M, et al. (July 2005). "Diel variations in carbon metabolism by green nonsulfur-like bacteria in alkaline siliceous hot spring microbial mats from Yellowstone National Park". Applied and Environmental Microbiology. 71 (7): 3978–86. Bibcode:2005ApEnM..71.3978V. doi:10.1128/AEM.71.7.3978-3986.2005. PMC 1168979. PMID 16000812.
  60. ^ Tichi MA, Tabita FR (November 2001). "Interactive control of Rhodobacter capsulatus redox-balancing systems during phototrophic metabolism". Journal of Bacteriology. 183 (21): 6344–54. doi:10.1128/JB.183.21.6344-6354.2001. PMC 100130. PMID 11591679.
  61. ^ Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P (2002). "Energy Conversion: Mitochondria and Chloroplasts". Molecular Biology of the Cell (4th ed.). Archived from the original on 15 December 2020. Retrieved 3 July 2020.
  62. ^ Allen JP, Williams JC (October 1998). "Photosynthetic reaction centers". FEBS Letters. 438 (1–2): 5–9. Bibcode:1998FEBSL.438....5A. doi:10.1016/S0014-5793(98)01245-9. PMID 9821949. S2CID 21596537.
  63. ^ Munekage Y, Hashimoto M, Miyake C, Tomizawa K, Endo T, Tasaka M, Shikanai T (June 2004). "Cyclic electron flow around photosystem I is essential for photosynthesis". Nature. 429 (6991): 579–82. Bibcode:2004Natur.429..579M. doi:10.1038/nature02598. PMID 15175756. S2CID 4421776.
  64. ^ a b Mandal A (26 November 2009). "What is Anabolism?". News-Medical.net. Archived from the original on 5 July 2020. Retrieved 4 July 2020.
  65. ^ Miziorko HM, Lorimer GH (1983). "Ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase-oxygenase". Annual Review of Biochemistry. 52: 507–35. doi:10.1146/annurev.bi.52.070183.002451. PMID 6351728.
  66. ^ Dodd AN, Borland AM, Haslam RP, Griffiths H, Maxwell K (April 2002). "Crassulacean acid metabolism: plastic, fantastic". Journal of Experimental Botany. 53 (369): 569–80. doi:10.1093/jexbot/53.369.569. PMID 11886877.
  67. ^ Hügler M, Wirsen CO, Fuchs G, Taylor CD, Sievert SM (May 2005). "Evidence for autotrophic CO2 fixation via the reductive tricarboxylic acid cycle by members of the epsilon subdivision of proteobacteria". Journal of Bacteriology. 187 (9): 3020–7. doi:10.1128/JB.187.9.3020-3027.2005. PMC 1082812. PMID 15838028.
  68. ^ Strauss G, Fuchs G (August 1993). "Enzymes of a novel autotrophic CO2 fixation pathway in the phototrophic bacterium Chloroflexus aurantiacus, the 3-hydroxypropionate cycle". European Journal of Biochemistry. 215 (3): 633–43. doi:10.1111/j.1432-1033.1993.tb18074.x. PMID 8354269.
  69. ^ Wood HG (February 1991). "Life with CO or CO2 and H2 as a source of carbon and energy". FASEB Journal. 5 (2): 156–63. doi:10.1096/fasebj.5.2.1900793. PMID 1900793. S2CID 45967404.
  70. ^ Shively JM, van Keulen G, Meijer WG (1998). "Something from almost nothing: carbon dioxide fixation in chemoautotrophs". Annual Review of Microbiology. 52: 191–230. doi:10.1146/annurev.micro.52.1.191. PMID 9891798.
  71. ^ Boiteux A, Hess B (June 1981). "Design of glycolysis". Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences. 293 (1063): 5–22. Bibcode:1981RSPTB.293....5B. doi:10.1098/rstb.1981.0056. PMID 6115423.
  72. ^ Pilkis SJ, el-Maghrabi MR, Claus TH (June 1990). "Fructose-2,6-bisphosphate in control of hepatic gluconeogenesis. From metabolites to molecular genetics". Diabetes Care. 13 (6): 582–99. doi:10.2337/diacare.13.6.582. PMID 2162755. S2CID 44741368.
  73. ^ a b Ensign SA (July 2006). "Revisiting the glyoxylate cycle: alternate pathways for microbial acetate assimilation". Molecular Microbiology. 61 (2): 274–6. doi:10.1111/j.1365-2958.2006.05247.x. PMID 16856935. S2CID 39986630.
  74. ^ Finn PF, Dice JF (2006). «Протеолитические и липолитические реакции на голодание». Nutrition . 22 (7–8): 830–44. doi :10.1016/j.nut.2006.04.008. PMID  16815497.
  75. ^ ab Kornberg HL, Krebs HA (май 1957). "Синтез клеточных компонентов из C2-единиц с помощью модифицированного цикла трикарбоновых кислот". Nature . 179 (4568): 988–91. Bibcode :1957Natur.179..988K. doi :10.1038/179988a0. PMID  13430766. S2CID  40858130.
  76. ^ Evans RD, Heather LC (июнь 2016 г.). «Метаболические пути и аномалии». Хирургия (Оксфорд) . 34 (6): 266–272. doi :10.1016/j.mpsur.2016.03.010. ISSN  0263-9319. S2CID  87884121. Архивировано из оригинала 31 октября 2020 г. Получено 28 августа 2020 г.
  77. ^ Freeze HH, Hart GW, Schnaar RL (2015). "Предшественники гликозилирования". В Varki A, Cummings RD, Esko JD, Stanley P (ред.). Essentials of Glycobiology (3-е изд.). Cold Spring Harbor (NY): Cold Spring Harbor Laboratory Press. doi : 10.1101/glycobiology.3e.005 (неактивен 11 сентября 2024 г.). PMID  28876856. Архивировано из оригинала 24 февраля 2022 г. Получено 8 июля 2020 г.{{cite book}}: CS1 maint: DOI inactive as of September 2024 (link)
  78. ^ Opdenakker G, Rudd PM, Ponting CP, Dwek RA (ноябрь 1993 г.). «Концепции и принципы гликобиологии». FASEB Journal . 7 (14): 1330–7. doi : 10.1096/fasebj.7.14.8224606 . PMID  8224606. S2CID  10388991.
  79. ^ McConville MJ, Menon AK (2000). «Последние разработки в области клеточной биологии и биохимии липидов гликозилфосфатидилинозитола (обзор)». Молекулярная мембранная биология . 17 (1): 1–16. doi : 10.1080/096876800294443 . PMID  10824734.
  80. ^ Chirala SS, Wakil SJ (ноябрь 2004 г.). «Структура и функция синтазы жирных кислот животных». Липиды . 39 (11): 1045–53. doi :10.1007/s11745-004-1329-9. PMID  15726818. S2CID  4043407.
  81. ^ White SW, Zheng J, Zhang YM (2005). «Структурная биология биосинтеза жирных кислот типа II». Annual Review of Biochemistry . 74 : 791–831. doi :10.1146/annurev.biochem.74.082803.133524. PMID  15952903.
  82. ^ Ohlrogge JB, Jaworski JG (июнь 1997 г.). «Регуляция синтеза жирных кислот». Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology . 48 : 109–136. doi :10.1146/annurev.arplant.48.1.109. PMID  15012259. S2CID  46348092.
  83. ^ Dubey VS, Bhalla R, Luthra R (сентябрь 2003 г.). "Обзор не-мевалонатного пути биосинтеза терпеноидов в растениях" (PDF) . Journal of Biosciences . 28 (5): 637–46. doi :10.1007/BF02703339. PMID  14517367. S2CID  27523830. Архивировано из оригинала (PDF) 15 апреля 2007 г.
  84. ^ ab Kuzuyama T, Seto H (апрель 2003 г.). «Разнообразие биосинтеза изопреновых единиц». Natural Product Reports . 20 (2): 171–83. doi :10.1039/b109860h. PMID  12735695.
  85. ^ Grochowski LL, Xu H, White RH (май 2006 г.). «Methanocaldococcus jannaschii использует модифицированный мевалонатный путь для биосинтеза изопентенилдифосфата». Журнал бактериологии . 188 (9): 3192–8. doi :10.1128/JB.188.9.3192-3198.2006. PMC 1447442. PMID  16621811 . 
  86. ^ Lichtenthaler HK (июнь 1999). «1-дезокси-D-ксилулоза-5-фосфатный путь биосинтеза изопреноидов в растениях». Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology . 50 : 47–65. doi :10.1146/annurev.arplant.50.1.47. PMID  15012203.
  87. ^ ab Schroepfer GJ (1981). «Биосинтез стеролов». Annual Review of Biochemistry . 50 : 585–621. doi :10.1146/annurev.bi.50.070181.003101. PMID  7023367.
  88. ^ Lees ND, Skaggs B, Kirsch DR, Bard M (март 1995). «Клонирование поздних генов в пути биосинтеза эргостерола Saccharomyces cerevisiae — обзор». Lipids . 30 (3): 221–6. doi :10.1007/BF02537824. PMID  7791529. S2CID  4019443.
  89. ^ Himmelreich R, Hilbert H, Plagens H, Pirkl E, Li BC, Herrmann R (ноябрь 1996 г.). «Полный анализ последовательности генома бактерии Mycoplasma pneumoniae». Nucleic Acids Research . 24 (22): 4420–49. doi :10.1093/nar/24.22.4420. PMC 146264. PMID  8948633 . 
  90. ^ Guyton AC, Hall JE (2006). Учебник медицинской физиологии . Филадельфия: Elsevier. стр. 855–6. ISBN 978-0-7216-0240-0.
  91. ^ Ibba M, Söll D (май 2001). «Возрождение синтеза аминоацил-тРНК». EMBO Reports . 2 (5): 382–7. doi :10.1093/embo-reports/kve095. PMC 1083889. PMID 11375928.  Архивировано из оригинала 1 мая 2011 г. 
  92. ^ Lengyel P, Söll D (июнь 1969). «Механизм биосинтеза белка». Bacteriological Reviews . 33 (2): 264–301. doi :10.1128/MMBR.33.2.264-301.1969. PMC 378322. PMID  4896351 . 
  93. ^ ab Rudolph FB (январь 1994). «Биохимия и физиология нуклеотидов». Журнал питания . 124 (1 Suppl): 124S–127S. doi : 10.1093/jn/124.suppl_1.124S . PMID  8283301. Zrenner R, Stitt M, Sonnewald U, Boldt R (2006). «Биосинтез и деградация пиримидинов и пуринов в растениях». Annual Review of Plant Biology . 57 : 805–36. doi :10.1146/annurev.arplant.57.032905.105421. PMID  16669783.
  94. ^ Stasolla C, Katahira R, Thorpe TA, Ashihara H (ноябрь 2003 г.). «Обмен нуклеотидов пуринов и пиримидинов у высших растений». Журнал физиологии растений . 160 (11): 1271–95. Bibcode : 2003JPPhy.160.1271S. doi : 10.1078/0176-1617-01169. PMID  14658380.
  95. ^ Davies O, Mendes P, Smallbone K, Malys N (апрель 2012 г.). «Характеристика множественной субстрат-специфической (d)ITP/(d)XTPase и моделирование метаболизма дезаминированных пуриновых нуклеотидов» (PDF) . BMB Reports . 45 (4): 259–64. doi : 10.5483/BMBRep.2012.45.4.259 . PMID  22531138. Архивировано (PDF) из оригинала 24 октября 2020 г. . Получено 18 сентября 2019 г. .
  96. ^ Смит Дж. Л. (декабрь 1995 г.). «Ферменты синтеза нуклеотидов». Current Opinion in Structural Biology . 5 (6): 752–7. doi :10.1016/0959-440X(95)80007-7. PMID  8749362.
  97. ^ Теста Б, Кремер SD (октябрь 2006 г.). «Биохимия метаболизма лекарств — введение: часть 1. Принципы и обзор». Химия и биоразнообразие . 3 (10): 1053–101. doi :10.1002/cbdv.200690111. PMID  17193224. S2CID  28872968.
  98. ^ Danielson PB (декабрь 2002 г.). «Суперсемейство цитохрома P450: биохимия, эволюция и метаболизм лекарств у людей». Current Drug Metabolism . 3 (6): 561–97. doi :10.2174/1389200023337054. PMID  12369887.
  99. ^ King CD, Rios GR, Green MD, Tephly TR (сентябрь 2000 г.). «UDP-глюкуронозилтрансферазы». Current Drug Metabolism . 1 (2): 143–61. doi :10.2174/1389200003339171. PMID  11465080.
  100. ^ Sheehan D, Meade G, Foley VM, Dowd CA (ноябрь 2001 г.). «Структура, функция и эволюция глутатионтрансфераз: значение для классификации не млекопитающих членов древнего суперсемейства ферментов». The Biochemical Journal . 360 (Pt 1): 1–16. doi :10.1042/0264-6021:3600001. PMC 1222196 . PMID  11695986. 
  101. ^ Galvão TC, Mohn WW, de Lorenzo V (октябрь 2005 г.). «Изучение генофонда микробной биодеградации и биотрансформации». Тенденции в биотехнологии . 23 (10): 497–506. doi :10.1016/j.tibtech.2005.08.002. PMID  16125262.
  102. ^ Janssen DB, Dinkla IJ, Poelarends GJ, Terpstra P (декабрь 2005 г.). «Бактериальная деградация ксенобиотических соединений: эволюция и распределение новых ферментных активностей» (PDF) . Environmental Microbiology . 7 (12): 1868–82. Bibcode :2005EnvMi...7.1868J. doi : 10.1111/j.1462-2920.2005.00966.x . PMID  16309386. Архивировано (PDF) из оригинала 11 ноября 2019 г. . Получено 11 ноября 2019 г. .
  103. ^ Дэвис К.Дж. (1995). «Окислительный стресс: парадокс аэробной жизни». Симпозиум Биохимического общества . 61 : 1–31. doi :10.1042/bss0610001. PMID  8660387.
  104. ^ Tu BP, Weissman JS (февраль 2004 г.). «Окислительное сворачивание белков у эукариот: механизмы и последствия». Журнал клеточной биологии . 164 (3): 341–6. doi :10.1083/jcb.200311055. PMC 2172237. PMID  14757749 . 
  105. ^ Sies H (март 1997). «Окислительный стресс: окислители и антиоксиданты». Experimental Physiology . 82 (2): 291–5. doi : 10.1113/expphysiol.1997.sp004024 . PMID  9129943. S2CID  20240552.
  106. ^ Vertuani S, Angusti A, Manfredini S (2004). «Сеть антиоксидантов и проантиоксидантов: обзор». Current Pharmaceutical Design . 10 (14): 1677–94. doi :10.2174/1381612043384655. PMID  15134565. S2CID  43713549.
  107. ^ фон Stockar U, Liu J (август 1999). «Всегда ли микробная жизнь питается отрицательной энтропией? Термодинамический анализ микробного роста». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Биоэнергетика . 1412 (3): 191–211. doi : 10.1016/S0005-2728(99)00065-1 . PMID  10482783.
  108. ^ Demirel Y, Sandler SI (июнь 2002 г.). «Термодинамика и биоэнергетика». Biophysical Chemistry . 97 (2–3): 87–111. doi :10.1016/S0301-4622(02)00069-8. PMID  12050002. S2CID  3754065. Архивировано из оригинала 4 августа 2020 г. Получено 22 сентября 2019 г.
  109. ^ Альберт Р. (ноябрь 2005 г.). «Безмасштабные сети в клеточной биологии». Журнал клеточной науки . 118 (ч. 21): 4947–57. arXiv : q-bio/0510054 . Bibcode : 2005q.bio....10054A. doi : 10.1242/jcs.02714. PMID  16254242. S2CID  3001195.
  110. ↑ Brand MD (январь 1997 г.). «Анализ регуляции энергетического метаболизма». The Journal of Experimental Biology . 200 (Pt 2): 193–202. doi :10.1242/jeb.200.2.193. PMID  9050227. Архивировано из оригинала 29 марта 2007 г. Получено 12 марта 2007 г.
  111. ^ Soyer OS, Salathé M, Bonhoeffer S (январь 2006). «Сети передачи сигналов: топология, реакция и биохимические процессы». Журнал теоретической биологии . 238 (2): 416–25. Bibcode : 2006JThBi.238..416S. doi : 10.1016/j.jtbi.2005.05.030. PMID  16045939.
  112. ^ ab Salter M, Knowles RG, Pogson CI (1994). «Метаболический контроль». Очерки по биохимии . 28 : 1–12. PMID  7925313.
  113. ^ Westerhoff HV, Groen AK, Wanders RJ (январь 1984). «Современные теории метаболического контроля и их применение (обзор)». Bioscience Reports . 4 (1): 1–22. doi :10.1007/BF01120819. PMID  6365197. S2CID  27791605.
  114. ^ Fell DA, Thomas S (октябрь 1995 г.). «Физиологический контроль метаболического потока: требование многосайтовой модуляции». The Biochemical Journal . 311 (Pt 1): 35–9. doi : 10.1042/bj3110035. PMC 1136115. PMID  7575476. 
  115. ^ Hendrickson WA (ноябрь 2005 г.). «Передача биохимических сигналов через клеточные мембраны». Quarterly Reviews of Biophysics . 38 (4): 321–30. doi :10.1017/S0033583506004136. PMID  16600054. S2CID  39154236.
  116. ^ Cohen P (декабрь 2000 г.). «Регуляция функции белка с помощью многосайтового фосфорилирования — обновление за 25 лет». Trends in Biochemical Sciences . 25 (12): 596–601. doi :10.1016/S0968-0004(00)01712-6. PMID  11116185.
  117. ^ Lienhard GE, Slot JW, James DE, Mueckler MM (январь 1992). «Как клетки поглощают глюкозу». Scientific American . 266 (1): 86–91. Bibcode : 1992SciAm.266a..86L. doi : 10.1038/scientificamerican0192-86. PMID  1734513.
  118. ^ Roach PJ (март 2002). «Гликоген и его метаболизм». Current Molecular Medicine . 2 (2): 101–20. doi :10.2174/1566524024605761. PMID  11949930.
  119. ^ Newgard CB, Brady MJ, O'Doherty RM, Saltiel AR (декабрь 2000 г.). "Организация утилизации глюкозы: новые роли субъединиц гликогеновой направленности протеинфосфатазы-1" (PDF) . Диабет . 49 (12): 1967–77. doi : 10.2337/diabetes.49.12.1967 . PMID  11117996. Архивировано (PDF) из оригинала 19 июня 2007 г. . Получено 25 марта 2007 г. .
  120. ^ Романо AH, Конвей T (1996). «Эволюция путей метаболизма углеводов». Исследования в области микробиологии . 147 (6–7): 448–55. doi : 10.1016/0923-2508(96)83998-2 . PMID  9084754.
  121. ^ Кох А. (1998). Как появились бактерии?. Достижения в микробной физиологии. Т. 40. С. 353–99. doi :10.1016/S0065-2911(08)60135-6. ISBN 978-0-12-027740-7. PMID  9889982. {{cite book}}: |journal=проигнорировано ( помощь )
  122. ^ Ouzounis C, Kyrpides N (июль 1996 г.). «Возникновение основных клеточных процессов в эволюции». FEBS Letters . 390 (2): 119–23. Bibcode : 1996FEBSL.390..119O. doi : 10.1016/0014-5793(96)00631-X . PMID  8706840. S2CID  39128865.
  123. ^ Caetano-Anollés G, Kim HS, Mittenthal JE (май 2007 г.). «Происхождение современных метаболических сетей, выведенное из филогеномного анализа архитектуры белков». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 104 (22): 9358–63. Bibcode : 2007PNAS..104.9358C. doi : 10.1073/pnas.0701214104 . PMC 1890499. PMID  17517598 . 
  124. ^ Шмидт С., Сюняев С., Борк П., Дандекар Т. (июнь 2003 г.). «Метаболиты: помощь в эволюции пути?». Тенденции в биохимических науках . 28 (6): 336–41. doi :10.1016/S0968-0004(03)00114-2. PMID  12826406.
  125. ^ Лайт С., Краулис П. (февраль 2004 г.). «Сетевой анализ эволюции метаболических ферментов в Escherichia coli». BMC Bioinformatics . 5 : 15. doi : 10.1186/1471-2105-5-15 . PMC 394313. PMID  15113413 .  Alves R, Chaleil RA, Sternberg MJ (July 2002). "Evolution of enzymes in metabolism: a network perspective". Journal of Molecular Biology. 320 (4): 751–70. doi:10.1016/S0022-2836(02)00546-6. PMID 12095253.
  126. ^ Kim HS, Mittenthal JE, Caetano-Anollés G (July 2006). "MANET: tracing evolution of protein architecture in metabolic networks". BMC Bioinformatics. 7: 351. doi:10.1186/1471-2105-7-351. PMC 1559654. PMID 16854231.
  127. ^ Teichmann SA, Rison SC, Thornton JM, Riley M, Gough J, Chothia C (December 2001). "Small-molecule metabolism: an enzyme mosaic". Trends in Biotechnology. 19 (12): 482–6. doi:10.1016/S0167-7799(01)01813-3. PMID 11711174.
  128. ^ Spirin V, Gelfand MS, Mironov AA, Mirny LA (June 2006). "A metabolic network in the evolutionary context: multiscale structure and modularity". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 103 (23): 8774–9. Bibcode:2006PNAS..103.8774S. doi:10.1073/pnas.0510258103. PMC 1482654. PMID 16731630.
  129. ^ Lawrence JG (December 2005). "Common themes in the genome strategies of pathogens". Current Opinion in Genetics & Development. 15 (6): 584–8. doi:10.1016/j.gde.2005.09.007. PMID 16188434. Wernegreen JJ (December 2005). "For better or worse: genomic consequences of intracellular mutualism and parasitism". Current Opinion in Genetics & Development. 15 (6): 572–83. doi:10.1016/j.gde.2005.09.013. PMID 16230003.
  130. ^ Pál C, Papp B, Lercher MJ, Csermely P, Oliver SG, Hurst LD (March 2006). "Chance and necessity in the evolution of minimal metabolic networks". Nature. 440 (7084): 667–70. Bibcode:2006Natur.440..667P. doi:10.1038/nature04568. PMID 16572170. S2CID 4424895.
  131. ^ Rennie MJ (November 1999). "An introduction to the use of tracers in nutrition and metabolism". The Proceedings of the Nutrition Society. 58 (4): 935–44. doi:10.1017/S002966519900124X. PMID 10817161.
  132. ^ Phair RD (December 1997). "Development of kinetic models in the nonlinear world of molecular cell biology". Metabolism. 46 (12): 1489–95. doi:10.1016/S0026-0495(97)90154-2. PMID 9439549.
  133. ^ Sterck L, Rombauts S, Vandepoele K, Rouzé P, Van de Peer Y (April 2007). "How many genes are there in plants (... and why are they there)?". Current Opinion in Plant Biology. 10 (2): 199–203. doi:10.1016/j.pbi.2007.01.004. PMID 17289424.
  134. ^ Borodina I, Nielsen J (June 2005). "From genomes to in silico cells via metabolic networks". Current Opinion in Biotechnology. 16 (3): 350–5. doi:10.1016/j.copbio.2005.04.008. PMID 15961036.
  135. ^ Gianchandani EP, Brautigan DL, Papin JA (May 2006). "Systems analyses characterize integrated functions of biochemical networks". Trends in Biochemical Sciences. 31 (5): 284–91. doi:10.1016/j.tibs.2006.03.007. PMID 16616498.
  136. ^ Duarte NC, Becker SA, Jamshidi N, Thiele I, Mo ML, Vo TD, et al. (February 2007). "Global reconstruction of the human metabolic network based on genomic and bibliomic data". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 104 (6): 1777–82. Bibcode:2007PNAS..104.1777D. doi:10.1073/pnas.0610772104. PMC 1794290. PMID 17267599.
  137. ^ Goh KI, Cusick ME, Valle D, Childs B, Vidal M, Barabási AL (May 2007). "The human disease network". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 104 (21): 8685–90. Bibcode:2007PNAS..104.8685G. doi:10.1073/pnas.0701361104. PMC 1885563. PMID 17502601.
  138. ^ Lee DS, Park J, Kay KA, Christakis NA, Oltvai ZN, Barabási AL (July 2008). "The implications of human metabolic network topology for disease comorbidity". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 105 (29): 9880–5. Bibcode:2008PNAS..105.9880L. doi:10.1073/pnas.0802208105. PMC 2481357. PMID 18599447.
  139. ^ Csete M, Doyle J (September 2004). "Bow ties, metabolism and disease". Trends in Biotechnology. 22 (9): 446–50. doi:10.1016/j.tibtech.2004.07.007. PMID 15331224.
  140. ^ Ma HW, Zeng AP (July 2003). "The connectivity structure, giant strong component and centrality of metabolic networks". Bioinformatics. 19 (11): 1423–30. CiteSeerX 10.1.1.605.8964. doi:10.1093/bioinformatics/btg177. PMID 12874056.
  141. ^ Zhao J, Yu H, Luo JH, Cao ZW, Li YX (August 2006). "Hierarchical modularity of nested bow-ties in metabolic networks". BMC Bioinformatics. 7: 386. arXiv:q-bio/0605003. Bibcode:2006q.bio.....5003Z. doi:10.1186/1471-2105-7-386. PMC 1560398. PMID 16916470.
  142. ^ "Macromolecules: Nutrients, Metabolism, and Digestive Processes | Virtual High School - KeepNotes". keepnotes.com. Archived from the original on 29 December 2023. Retrieved 29 December 2023.
  143. ^ Thykaer J, Nielsen J (January 2003). "Metabolic engineering of beta-lactam production". Metabolic Engineering. 5 (1): 56–69. doi:10.1016/S1096-7176(03)00003-X. PMID 12749845.
  144. ^ González-Pajuelo M, Meynial-Salles I, Mendes F, Andrade JC, Vasconcelos I, Soucaille P (2005). "Metabolic engineering of Clostridium acetobutylicum for the industrial production of 1,3-propanediol from glycerol". Metabolic Engineering. 7 (5–6): 329–36. doi:10.1016/j.ymben.2005.06.001. hdl:10400.14/3388. PMID 16095939.
  145. ^ Krämer M, Bongaerts J, Bovenberg R, Kremer S, Müller U, Orf S, et al. (October 2003). "Metabolic engineering for microbial production of shikimic acid". Metabolic Engineering. 5 (4): 277–83. doi:10.1016/j.ymben.2003.09.001. PMID 14642355.
  146. ^ Koffas M, Roberge C, Lee K, Stephanopoulos G (1999). "Metabolic engineering". Annual Review of Biomedical Engineering. 1: 535–57. doi:10.1146/annurev.bioeng.1.1.535. PMID 11701499. S2CID 11814282.
  147. ^ "metabolism | Origin and meaning of metabolism by Online Etymology Dictionary". www.etymonline.com. Archived from the original on 21 September 2017. Retrieved 23 July 2020.
  148. ^ Leroi, Armand Marie (2014). The Lagoon: How Aristotle Invented Science. Bloomsbury. pp. 400–401. ISBN 978-1-4088-3622-4.
  149. ^ Al-Roubi AS (1982). Ibn Al-Nafis as a philosopher. Symposium on Ibn al-Nafis, Second International Conference on Islamic Medicine. Kuwait: Islamic Medical Organization.
  150. ^ Eknoyan G (1999). "Santorio Sanctorius (1561-1636) - founding father of metabolic balance studies". American Journal of Nephrology. 19 (2): 226–33. doi:10.1159/000013455. PMID 10213823. S2CID 32900603.
  151. ^ Williams HA (1904). Modern Development of the Chemical and Biological Sciences. A History of Science: in Five Volumes. Vol. IV. New York: Harper and Brothers. pp. 184–185. Retrieved 26 March 2007.
  152. ^ Manchester KL (December 1995). "Louis Pasteur (1822-1895)--chance and the prepared mind". Trends in Biotechnology. 13 (12): 511–5. doi:10.1016/S0167-7799(00)89014-9. PMID 8595136.
  153. ^ Kinne-Saffran E, Kinne RK (1999). "Vitalism and synthesis of urea. From Friedrich Wöhler to Hans A. Krebs". American Journal of Nephrology. 19 (2): 290–4. doi:10.1159/000013463. PMID 10213830. S2CID 71727190.
  154. ^ Eduard Buchner's 1907 Nobel lecture Archived 8 July 2017 at the Wayback Machine at http://nobelprize.org Archived 5 April 2006 at the Wayback Machine Accessed 20 March 2007
  155. ^ Kornberg H (December 2000). "Krebs and his trinity of cycles". Nature Reviews. Molecular Cell Biology. 1 (3): 225–8. doi:10.1038/35043073. PMID 11252898. S2CID 28092593.
  156. ^ Krebs HA, Henseleit K (1932). "Untersuchungen über die Harnstoffbildung im tierkorper". Z. Physiol. Chem. 210 (1–2): 33–66. doi:10.1515/bchm2.1932.210.1-2.33.
  157. ^ Krebs HA, Johnson WA (April 1937). "Metabolism of ketonic acids in animal tissues". The Biochemical Journal. 31 (4): 645–60. doi:10.1042/bj0310645. PMC 1266984. PMID 16746382.

Further reading

Library resources about
Metabolism
  • Online books
  • Resources in your library
  • Resources in other libraries

Introductory

Advanced

External links

Wikiversity has learning resources about Topic:Biochemistry
Wikibooks has more on the topic of: Metabolism
Look up metabolism in Wiktionary, the free dictionary.
Wikimedia Commons has media related to Metabolism.

General information

Human metabolism

Databases

Metabolic pathways

  1. ^ Биби, Джейн А.; Фрей, Перри А. (1 октября 1998 г.). «Галактозомутаза: очистка, характеристика и исследования двух важных остатков гистидина». Биохимия . 37 (42): 14989–14997. doi :10.1021/bi9816047. ISSN  0006-2960.