代谢途径：类型和主要途径 - 生物学 - 2025

甲代谢途径是一组化学反应由酶催化的。在此过程中，分子X通过中间代谢物转化为分子Y。代谢途径发生在细胞环境中。

在单元外部，这些反应将花费很长时间，有些可能不会发生。因此，每个步骤都需要存在称为酶的催化剂蛋白。这些分子的作用是将通路中每个反应的速度加快几个数量级。

主要的代谢途径

来源：Chakazul（谈话·贡献），通过Wikimedia Commons获得。

在生理上，代谢途径相互连接。即，它们不是在单元内隔离的。许多最重要的途径共有代谢产物。

因此，细胞中发生的所有化学反应的集合称为新陈代谢。每个细胞的特征在于表现出特定的代谢性能，该代谢性能由其中的酶的含量定义，而该酶的含量又是遗传决定的。

代谢途径的一般特征

在细胞环境中，发生大量化学反应。这些反应的集合是新陈代谢，该过程的主要功能是在正常条件下以及在压力条件下维持人体的体内平衡。

因此，这些代谢物的通量必须保持平衡。在代谢途径的主要特征中，我们具有以下特征：

反应由酶催化

环氧合酶催化的反应（来源：Pancrat通过Wikimedia Commons）

代谢途径的主角是酶。他们负责整合和分析有关代谢状态的信息，并能够根据当下的细胞需求调节其活动。

代谢受激素调节

考虑到身体的需要和性能，新陈代谢由一系列激素指导，这些激素能够协调新陈代谢反应。

隔室化

代谢途径存在间隔。也就是说，每种途径都发生在特定的亚细胞区室中，称为细胞质，线粒体等。其他路线可能同时在多个车厢中发生。

途径的分隔有助于合成代谢和分解代谢途径的调节（见下文）。

代谢流的协调

通过所涉及酶的活性的稳定性来实现代谢的协调。应当指出，合成代谢途径及其分解代谢途径并非完全独立。相反，它们是协调的。

代谢途径中有关键的酶促点。通过这些酶的转化率，可以调节通路的整个流量。

代谢途径的类型

在生物化学中，区分了三种主要的代谢途径。该划分按照生物能标准进行：分解代谢，合成代谢和闪石途径。

分解代谢路线

分解代谢途径包括氧化降解反应。进行这些处理是为了获得能量并降低功率，这些能量随后将被电池用于其他反应。

大多数有机分子不是由人体合成的。相反，我们必须通过食物消费它。在分解代谢反应中，这些分子被降解成组成它们的单体，细胞可以使用它们。

合成代谢路线

合成代谢途径包括合成的化学反应，吸收小的简单分子并将其转化为更大，更复杂的元素。

为了进行这些反应，需要能量。这种能量从何而来？来自分解代谢途径，主要是ATP形式。

通过这种方式，分解代谢途径产生的代谢产物（统称为“代谢产物池”）可用于合成代谢途径，以合成当时人体所需的更复杂的分子。

在这一代谢产物库中，该过程涉及三个关键分子：丙酮酸，乙酰辅酶A和甘油。这些代谢物负责连接不同生物分子的代谢，例如脂质，碳水化合物等。

两栖路线

闪石途径充当合成代谢途径或分解代谢途径。也就是说，这是一条混合路线。

最著名的闪石路线是克雷布斯循环。该途径在碳水化合物，脂质和氨基酸的降解中具有基本作用。但是，它也参与合成路线的前体的生产。

例如，克雷布斯循环代谢物是用于构建蛋白质的一半氨基酸的前体。

主要代谢途径

在生物的所有细胞中，都有一系列的代谢途径。其中一些是大多数生物共有的。

这些代谢途径包括生命关键代谢产物的合成，降解和转化。这整个过程称为中间代谢。

细胞永久需要有机和无机化合物以及化学能，这主要是从ATP分子获得的。

ATP（三磷酸腺苷）是所有细胞中最重要的能量存储形式。代谢途径的能量获取和投资通常以ATP分子表示。

下文将讨论绝大多数生物中存在的最重要途径。

糖酵解或糖酵解

图1：糖酵解与糖异生。涉及反应和酶。

糖酵解是一种途径，涉及将葡萄糖降解为最多两个丙酮酸分子，从而获得两个分子的ATP作为净增益。它几乎存在于所有活生物体中，被认为是获取能量的快速途径。

通常，它通常分为两个阶段。第一个涉及使葡萄糖分子通过两个甘油醛分子，从而使两个ATP分子转化。在第二阶段，生成高能化合物，并获得4个ATP分子和2个丙酮酸分子作为最终产物。

该路线可以两种不同的方式继续。如果有氧气，分子将在呼吸链中完成其氧化。或者，如果没有这种情况，就会发生发酵。

糖异生

AngelHerraez / CC BY-SA（https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0）

糖异生是从氨基酸（亮氨酸和赖氨酸除外），乳酸，甘油或克雷布斯循环的任何中间体开始的葡萄糖合成途径。

葡萄糖是某些组织（例如大脑，红细胞和肌肉）的重要底物。葡萄糖供应可以通过糖原储存获得。

但是，当这些物质耗尽时，人体必须开始合成葡萄糖，以满足主要是神经组织等组织的需求。

该途径主要发生在肝脏中。这是至关重要的，因为在禁食的情况下，身体可以继续获取葡萄糖。

途径的激活与否与人体的营养有关。食用碳水化合物含量高的饮食的动物的糖异生率低，而葡萄糖含量低的饮食则需要显着的糖异生活性。

乙醛酸循环

摘自并编辑：原始上传者是英语维基百科的Adenosine。/ CC BY-SA（https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5）

该循环对于植物和某些类型的细菌是唯一的。该途径实现了将二碳乙酰基单元转化为四碳单元-称为琥珀酸酯。最后一种化合物可以产生能量，也可以用于合成葡萄糖。

例如，在人类中，仅靠醋酸盐是不可能存在的。在我们的代谢过程中，乙酰辅酶A无法转化为丙酮酸，而丙酮酸是糖异生途径的前体，因为丙酮酸脱氢酶的反应是不可逆的。

除了两个脱羧阶段外，该循环的生化逻辑与柠檬酸循环相似。它发生在称为乙醛酸体的植物的非常特定的细胞器中，在某些植物（如向日葵）的种子中尤为重要。

克雷布斯循环

三羧酸循环（克雷布斯循环）。摘自和编辑：Narayanese，WikiUserPedia，YassineMrabet，TotoBaggins（由Alejandro Porto译成西班牙语）。

这是有机物新陈代谢的重要途径之一，因为它统一了包括蛋白质，脂肪和碳水化合物在内的最重要分子的新陈代谢。

它是细胞呼吸的一个组成部分，旨在释放储存在乙酰辅酶A分子（克雷布斯循环的主要前体）中的能量。它由十个酶促步骤组成，并且如上所述，该循环在合成代谢和分解代谢途径中均起作用。

在真核生物中，周期发生在线粒体的基质中。在缺乏真正的亚细胞区室的原核生物中，该循环发生在细胞质区域。

电子运输链

用户：Rozzychan / CC BY-SA（https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5）

电子传输链由锚定在膜中的一系列转运蛋白组成。该链旨在以ATP的形式产生能量。

由于电子的流动，链能够产生电化学梯度，这是能量合成的关键过程。

脂肪酸合成

脂肪酸是在细胞中起非常重要作用的分子，它们主要被发现是所有生物膜的结构成分。因此，脂肪酸的合成是必不可少的。

整个合成过程发生在细胞的细胞质中。该过程的中心分子称为丙二酰辅酶A。它负责提供形成脂肪酸的碳骨架的原子。

脂肪酸的β氧化

β氧化是脂肪酸降解的过程。这可通过四个步骤完成：FAD氧化，水合，NAD +氧化和硫解。以前，需要通过整合辅酶A来激活脂肪酸。

所述反应的产物是由一对以乙酰辅酶A形式的碳形成的单元。该分子可以进入克雷布斯循环。

该途径的能量效率取决于脂肪酸链的长度。例如，对于具有16个碳原子的棕榈酸，净产率为106个ATP分子。

该途径发生在真核生物的线粒体中。在隔室中还有另一种替代途径，称为过氧化物酶体。

由于大多数脂肪酸位于细胞质中，因此必须将其运输到将被氧化的隔室中。转运依赖于软骨素，并允许这些分子进入线粒体。

核苷酸代谢

核苷酸的合成是细胞代谢的关键事件，因为它们是构成遗传物质，DNA和RNA以及重要能量分子（如ATP和GTP）一部分的分子的前体。

核苷酸合成的前体包括不同的氨基酸，核糖5磷酸酯，二氧化碳和NH ₃。回收途径负责回收从核酸分解中释放的游离碱和核苷。

嘌呤环的形成是由5磷酸核糖发生的，它成为嘌呤核，最后获得了核苷酸。

嘧啶环合成为乳清酸。接着结合到核糖5磷酸，它被转化成嘧啶核苷酸。

发酵

原始版本的作者是User：Norro。/ CC BY-SA（https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0）

发酵是不依赖氧的代谢过程。它们是分解代谢型的，该方法的最终产物是仍然具有氧化潜力的代谢产物。发酵的类型不同，但是乳酸发酵是在我们体内发生的。

乳酸发酵发生在细胞质中。它包括葡萄糖的部分降解以获得代谢能。产生乳酸作为废料。

经过激烈的无氧运动之后，肌肉中没有足够的氧气，乳酸发酵就会发生。

体内某些细胞缺乏线粒体，因此被迫发酵，红细胞就是这种情况。

在工业中，发酵过程被频繁使用以生产一系列供人类消费的产品，例如面包，酒精饮料，酸奶等。

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