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 энергию.

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 с помощью эфирных связей, 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 пищевых 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 через гликогенез, 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 ацетил-КоА-единицы. 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 целой 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 жизнеописании 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 дерепрессии катаболитов». 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. ^ Кругер, Николас Дж.; фон Шавен, Антье (2003). «Окислительный пентозофосфатный путь: структура и организация». 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: использование холестерина Mycobacterium tuberculosis». Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology . 49 (4): 269–93. doi :10.3109/10409238.2014.895700. PMC 4255906. PMID  24611808 . 
  47. ^ Саками В., Харрингтон Х. (1963). «Метаболизм аминокислот». Annual Review of Biochemistry . 32 : 355–98. doi : 10.1146/annurev.bi.32.070163.002035. PMID  14144484.
  48. ^ Brosnan JT (апрель 2000 г.). «Глутамат на стыке метаболизма аминокислот и углеводов». Журнал питания . 130 (4S Suppl): 988S–90S. doi : 10.1093/jn/130.4.988S . PMID  10736367.
  49. ^ Young VR, Ajami AM (сентябрь 2001 г.). «Глютамин: император или его одежда?». Журнал питания . 131 (9 Suppl): 2449S–59S, обсуждение 2486S–7S. doi : 10.1093/jn/131.9.2449S . PMID  11533293.
  50. ^ Hosler JP, Ferguson-Miller S, Mills DA (2006). «Трансдукция энергии: перенос протонов через дыхательные комплексы». 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). «Структуры и стратегии протонной перекачки митохондриальных дыхательных ферментов» (PDF) . Annual Review of Biophysics and Biomolecular Structure . 30 : 23–65. doi :10.1146/annurev.biophys.30.1.23. PMID  11340051. Архивировано (PDF) из оригинала 22 января 2020 г. . Получено 11 ноября 2019 г. .
  52. ^ Capaldi RA, Aggeler R (март 2002). «Механизм синтазы АТФ типа F(1)F(0), биологического роторного двигателя». Trends in Biochemical Sciences . 27 (3): 154–60. doi :10.1016/S0968-0004(01)02051-5. PMID  11893513.
  53. ^ Фридрих Б., Шварц Э. (1993). «Молекулярная биология использования водорода аэробными хемолитотрофами». Annual Review of Microbiology . 47 : 351–83. doi :10.1146/annurev.mi.47.100193.002031. PMID  8257102.
  54. ^ Weber KA, Achenbach LA, Coates JD (октябрь 2006 г.). «Микроорганизмы, перекачивающие железо: анаэробное микробное окисление и восстановление железа». Nature Reviews. Microbiology . 4 (10): 752–64. doi :10.1038/nrmicro1490. PMID  16980937. S2CID  8528196. Архивировано из оригинала 2 мая 2019 г. Получено 6 октября 2019 г.
  55. ^ Джеттен М.С., Строус М., ван де Пас-Шоонен К.Т., Шалк Дж., ван Донген У.Г., ван де Грааф А.А. и др. (декабрь 1998 г.). «Анаэробное окисление аммония». Обзоры микробиологии FEMS . 22 (5): 421–37. дои : 10.1111/j.1574-6976.1998.tb00379.x . ПМИД  9990725.
  56. ^ Simon J (август 2002 г.). «Энзимология и биоэнергетика респираторной аммонификации нитрита». FEMS Microbiology Reviews . 26 (3): 285–309. doi : 10.1111/j.1574-6976.2002.tb00616.x . PMID  12165429.
  57. ^ Conrad R (декабрь 1996 г.). «Почвенные микроорганизмы как регуляторы газовых примесей в атмосфере (H2, CO, CH4, OCS, N2O и 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 (июль 2005 г.). «Микробное сотрудничество в ризосфере». Журнал экспериментальной ботаники . 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 и др. (июль 2005 г.). «Дневные изменения метаболизма углерода зелеными несерными бактериями в щелочных кремнистых микробных матах горячих источников из Йеллоустонского национального парка». 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 (ноябрь 2001 г.). «Интерактивный контроль систем окислительно-восстановительного баланса Rhodobacter capsulatus во время фототрофного метаболизма». Журнал бактериологии . 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). «Преобразование энергии: митохондрии и хлоропласты». Молекулярная биология клетки (4-е изд.). Архивировано из оригинала 15 декабря 2020 г. Получено 3 июля 2020 г.
  62. ^ Allen JP, Williams JC (октябрь 1998). "Фотосинтетические реакционные центры". 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 (июнь 2004 г.). «Циклический поток электронов вокруг фотосистемы I необходим для фотосинтеза». Nature . 429 (6991): 579–82. Bibcode :2004Natur.429..579M. doi :10.1038/nature02598. PMID  15175756. S2CID  4421776.
  64. ^ ab Mandal A (26 ноября 2009 г.). "Что такое анаболизм?". News-Medical.net . Архивировано из оригинала 5 июля 2020 г. . Получено 4 июля 2020 г. .
  65. ^ Miziorko HM, Lorimer GH (1983). «Рибулозо-1,5-бисфосфаткарбоксилаза-оксигеназа». 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 (апрель 2002 г.). «Метаболизм толстянковых кислот: пластичный, фантастический». Журнал экспериментальной ботаники . 53 (369): 569–80. doi : 10.1093/jexbot/53.369.569 . PMID  11886877.
  67. ^ Hügler M, Wirsen CO, Fuchs G, Taylor CD, Sievert SM (май 2005 г.). «Доказательства автотрофной фиксации CO2 через восстановительный цикл трикарбоновых кислот членами эпсилон-подразделения протеобактерий». Журнал бактериологии . 187 (9): 3020–7. doi :10.1128/JB.187.9.3020-3027.2005. PMC 1082812. PMID  15838028 . 
  68. ^ Штраус Г., Фукс Г. (август 1993 г.). «Ферменты нового пути автотрофной фиксации CO2 в фототрофной бактерии Chloroflexus aurantiacus, цикл 3-гидроксипропионата». European Journal of Biochemistry . 215 (3): 633–43. doi : 10.1111/j.1432-1033.1993.tb18074.x . PMID  8354269.
  69. ^ Wood HG (февраль 1991 г.). «Жизнь с CO или CO2 и H2 как источник углерода и энергии». 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). «Что-то из почти ничего: фиксация углекислого газа хемоавтотрофами». Annual Review of Microbiology . 52 : 191–230. doi :10.1146/annurev.micro.52.1.191. PMID  9891798.
  71. ^ Boiteux A, Hess B (июнь 1981). «Проектирование гликолиза». Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Серия B, Биологические науки . 293 (1063): 5–22. Bibcode : 1981RSPTB.293....5B. doi : 10.1098/rstb.1981.0056 . PMID  6115423.
  72. ^ Pilkis SJ, el-Maghrabi MR, Claus TH (июнь 1990 г.). «Фруктозо-2,6-бисфосфат в контроле печеночного глюконеогенеза. От метаболитов к молекулярной генетике». Diabetes Care . 13 (6): 582–99. doi :10.2337/diacare.13.6.582. PMID  2162755. S2CID  44741368.
  73. ^ ab Ensign SA (июль 2006 г.). «Возвращаясь к циклу глиоксилата: альтернативные пути микробной ассимиляции ацетата». Молекулярная микробиология . 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 г.). «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 (июль 2002 г.). «Эволюция ферментов в метаболизме: сетевая перспектива». Журнал молекулярной биологии . 320 (4): 751–70. doi :10.1016/S0022-2836(02)00546-6. PMID  12095253.
  126. ^ Kim HS, Mittenthal JE, Caetano-Anollés G (июль 2006 г.). "MANET: отслеживание эволюции архитектуры белков в метаболических сетях". 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 (декабрь 2001 г.). «Маломолекулярный метаболизм: мозаика ферментов». Trends in Biotechnology . 19 (12): 482–6. doi :10.1016/S0167-7799(01)01813-3. PMID  11711174.
  128. ^ Спирин В, Гельфанд М.С., Миронов А.А., Мирный ЛА (июнь 2006 г.). «Метаболическая сеть в эволюционном контексте: многомасштабная структура и модульность». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 103 (23): 8774–9. Bibcode :2006PNAS..103.8774S. doi : 10.1073/pnas.0510258103 . PMC 1482654 . PMID  16731630. 
  129. ^ Lawrence JG (декабрь 2005 г.). «Общие темы в геномных стратегиях патогенов». Current Opinion in Genetics & Development . 15 (6): 584–8. doi :10.1016/j.gde.2005.09.007. PMID  16188434. Wernegreen JJ (декабрь 2005 г.). «К лучшему или к худшему: геномные последствия внутриклеточного мутуализма и паразитизма». 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 (март 2006 г.). «Случайность и необходимость в эволюции минимальных метаболических сетей». Nature . 440 (7084): 667–70. Bibcode :2006Natur.440..667P. doi :10.1038/nature04568. PMID  16572170. S2CID  4424895.
  131. ^ Rennie MJ (ноябрь 1999 г.). «Введение в использование трассеров в питании и метаболизме». Труды Общества питания . 58 (4): 935–44. doi : 10.1017/S002966519900124X . PMID  10817161.
  132. ^ Phair RD (декабрь 1997 г.). «Разработка кинетических моделей в нелинейном мире молекулярной клеточной биологии». Метаболизм . 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 (апрель 2007 г.). «Сколько генов у растений (... и почему они там)?». Current Opinion in Plant Biology . 10 (2): 199–203. doi :10.1016/j.pbi.2007.01.004. PMID  17289424.
  134. ^ Бородина И, Нильсен Дж (июнь 2005 г.). «От геномов к in silico клеткам через метаболические сети». 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 (май 2006). «Системный анализ характеризует интегрированные функции биохимических сетей». 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 и др. (февраль 2007 г.). «Глобальная реконструкция метаболической сети человека на основе геномных и библиомных данных». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 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 (май 2007 г.). «Сеть заболеваний человека». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 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 (июль 2008 г.). «Влияние топологии метаболической сети человека на сопутствующие заболевания». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 105 (29): 9880–5. Bibcode : 2008PNAS..105.9880L. doi : 10.1073/pnas.0802208105 . PMC 2481357. PMID  18599447 . 
  139. ^ Csete M, Doyle J (сентябрь 2004 г.). «Галстуки-бабочки, метаболизм и болезни». Тенденции в биотехнологии . 22 (9): 446–50. doi :10.1016/j.tibtech.2004.07.007. PMID  15331224.
  140. ^ Ma HW, Zeng AP (июль 2003 г.). «Структура связности, гигантский сильный компонент и центральность метаболических сетей». Биоинформатика . 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 (август 2006 г.). "Иерархическая модульность вложенных галстуков-бабочек в метаболических сетях". BMC Bioinformatics . 7 : 386. arXiv : q-bio/0605003 . Bibcode : 2006q.bio.....5003Z. doi : 10.1186 /1471-2105-7-386 . PMC 1560398. PMID  16916470. 
  142. ^ "Макромолекулы: питательные вещества, метаболизм и пищеварительные процессы | Виртуальная средняя школа - KeepNotes". keepnotes.com . Архивировано из оригинала 29 декабря 2023 г. . Получено 29 декабря 2023 г. .
  143. ^ Thykaer J, Nielsen J (январь 2003 г.). «Метаболическая инженерия производства бета-лактамов». 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). "Метаболическая инженерия Clostridium acetobutylicum для промышленного производства 1,3-пропандиола из глицерина". 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. (Октябрь 2003). «Метаболическая инженерия для микробного производства шикимовой кислоты». Metabolic Engineering . 5 (4): 277–83. doi :10.1016/j.ymben.2003.09.001. PMID  14642355.
  146. ^ Коффас М., Роберж С., Ли К., Стефанопулос Г. (1999). «Метаболическая инженерия». Ежегодный обзор биомедицинской инженерии . 1 : 535–57. doi :10.1146/annurev.bioeng.1.1.535. PMID  11701499. S2CID  11814282.
  147. ^ "метаболизм | Происхождение и значение термина метаболизм по данным словаря этимологии онлайн". www.etymonline.com . Архивировано из оригинала 21 сентября 2017 г. Получено 23 июля 2020 г.
  148. ^ Леруа, Арман Мари (2014). Лагуна: как Аристотель изобрел науку. Bloomsbury. С. 400–401. ISBN 978-1-4088-3622-4.
  149. ^ Аль-Руби АС (1982). Ибн ан-Нафис как философ . Симпозиум по Ибн ан-Нафису, Вторая международная конференция по исламской медицине. Кувейт: Исламская медицинская организация.
  150. ^ Экноян Г (1999). «Санторио Санкториус (1561-1636) — отец-основатель исследований метаболического баланса». Американский журнал нефрологии . 19 (2): 226–33. doi :10.1159/000013455. PMID  10213823. S2CID  32900603.
  151. ^ Уильямс HA (1904). Современное развитие химических и биологических наук. История науки: в пяти томах. Том IV. Нью-Йорк: Harper and Brothers. С. 184–185 . Получено 26 марта 2007 г.
  152. ^ Manchester KL (декабрь 1995 г.). «Луи Пастер (1822-1895) — случайность и подготовленный разум». Тенденции в биотехнологии . 13 (12): 511–5. doi :10.1016/S0167-7799(00)89014-9. PMID  8595136.
  153. ^ Кинне-Саффран Э., Кинне РК (1999). «Витализм и синтез мочевины. От Фридриха Вёлера до Ганса А. Кребса». Американский журнал нефрологии . 19 (2): 290–4. doi :10.1159/000013463. PMID  10213830. S2CID  71727190.
  154. ↑ Нобелевская лекция Эдуарда Бухнера 1907 года Архивировано 8 июля 2017 года на Wayback Machine по адресу http://nobelprize.org Архивировано 5 апреля 2006 года на Wayback Machine Доступно 20 марта 2007 года
  155. ^ Корнберг Х. (декабрь 2000 г.). «Кребс и его триада циклов». Nature Reviews. Молекулярная клеточная биология . 1 (3): 225–8. doi :10.1038/35043073. PMID  11252898. S2CID  28092593.
  156. ^ Кребс Х.А., Хензелейт К. (1932). «Untersuchungen über die Harnstoffbildung im tierkorper». З. Физиол. Хим . 210 (1–2): 33–66. дои : 10.1515/bchm2.1932.210.1-2.33.
  157. ^ Krebs HA, Johnson WA (апрель 1937). «Метаболизм кетоновых кислот в тканях животных». The Biochemical Journal . 31 (4): 645–60. doi :10.1042/bj0310645. PMC 1266984. PMID  16746382 . 

Дальнейшее чтение

Библиотечные ресурсы о
метаболизме
  • Онлайн книги
  • Ресурсы в вашей библиотеке
  • Ресурсы в других библиотеках

Вводный

Передовой

Внешние ссылки

Викиверситет имеет обучающие ресурсы по теме: Биохимия
В Wikibooks есть больше информации по теме: Метаболизм
Найдите информацию о метаболизме в Викисловаре, бесплатном словаре.
На Викискладе есть медиафайлы по теме «Обмен веществ» .

Общая информация

Метаболизм человека

Базы данных

Метаболические пути

  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.