ההבדל העיקרי בין מסלולים ביו-סינתטיים למסלולים הפירוקים הוא שמסלול ביו-סינתטי מסנתז מולקולות מורכבות ממולקולות פשוטות יותר בעוד שמסלול השפלה מפרק מולקולות מורכבות וגדולות יותר למולקולות פשוטות יותר.
מסלול מטבולי הוא סדרה של תגובות ביוכימיות מזורזות באמצעות אנזים המתרחשות בתוך תא. ישנם שני סוגים של מסלולים מטבוליים: מסלול ביוסינתטי או אנבולי ומסלול הרסני או קטבולי. שני המסלולים המטבוליים הללו פועלים יחד כאשר האנרגיה המשתחררת ממסלול אחד משמשת את המסלול השני. מסלולים מטבוליים נחוצים כדי לשמור על הומאוסטזיס בתוך האורגניזם.הם גם שומרים ומווסתים את שטף המטבוליטים בהתאם לזמינותם של מצעים. התוצרים הסופיים של מסלולים מטבוליים אלה מנוצלים באופן מיידי, מתחילים מסלול אחר או מאוחסנים לשימוש בעת הצורך. כל אחד מהמסלולים המטבוליים הללו מורכב מתגובות כימיות המחוברות ביניהן על ידי תוצרי הביניים שלהן. מסלולים מטבוליים הם בדרך כלל חד-כיווניים, אבל התגובות הכימיות הפיכות.
מהם נתיבים ביו-סינתטיים?
מסלול ביוסינתטי הוא סדרה של תגובות כימיות ומטבוליות המזרזות על ידי אנזימים בסינתזה של תוצר סופי ספציפי באורגניזם חי. במסלול זה, תרכובות פשוטות משתנות ומומרות לתרכובות שונות אחרות או יוצרות מקרומולקולות. מסלול ביו-סינתטי ידוע גם כמסלול אנבולי מכיוון שהוא כרוך ביצירת מקרומולקולות. אלמנטים הדרושים לתהליך הביוסינתזה כוללים תרכובות מבשרות, מולקולות אנרגיה כימית כגון ATP ואנזימים קטליטיים יחד עם אנזימים קו-אנזימים כגון NADH.יסודות אלו יוצרים מונומרים היוצרים מקרומולקולות.
איור 01: נתיב ביו-סינתטי
מסלולים ביו-סינתטיים מורכבים מסדרה של תגובות כימיות. כדי שהתגובות הללו יתקיימו, יש צורך בכמה אלמנטים. הם תרכובות מקדימות, אנרגיה כימית, אנזימים קטליטיים וקו-אנזימים או קופקטורים. תרכובות מקדימות ידועות בתור המצע או המולקולה ההתחלתית בתגובה. במילים אחרות, הם נקראים מגיבים. אנזימים קטליטיים הם חלבונים מיוחדים המגבירים את קצב התגובה על ידי הורדת אנרגיית ההפעלה. קו-אנזימים או קו-פקטורים מסייעים לתגובה כימית. יוני מתכת ונגזרות של ויטמינים כגון NADH או אצטיל co-A ומולקולות אחרות כגון ATP פועלות כקו-אנזימים או קו-פקטורים. לבסוף, האנרגיה הכימית נמצאת כמולקולות אנרגיה גבוהה כגון ATP.האנרגיה הכימית הכרחית לבניית מקרומולקולות כגון פוליפפטידים, חלבונים, פוליסכרידים, חומצות גרעין ושומנים. לכן, המסלול הביוסינתטי הוא מסלול אנדרגוני כאשר האנרגיה נספגת או מנוצלת. באורגניזם חי, ההורמונים המעורבים במסלול הביוסינתטי הם אסטרוגן, טסטוסטרון, אינסולין והורמון גדילה.
מהם מסלולים משפילים?
מסלול השפל הוא סדרה של תגובות ביוכימיות מזורזות באנזים, שגורמות לפירוק של מולקולות או פולימרים גדולים. מסלול פירוק ידוע גם כמסלול קטבולי מכיוון שהוא כרוך בפירוק של מולקולות גדולות יותר ליחידות קטנות יותר. במסלול השפלה, האנרגיה המשתחררת בצורה של קשרי פוספט באנרגיה גבוהה עם נושאי אנרגיה כגון ADP ו-GDP לייצור ATP ו- GTP, בהתאמה. זה מביא לאנרגיה חופשית נמוכה יותר במוצרים הסופיים. לכן, המסלול השפל הוא מסלול אקסטרגוני כאשר אנרגיה חופשית משתחררת.הוא מייצר אנרגיה כימית בצורה של ATP, GTP, NADPH, NADH ו-FADH2 ממקורות מורכבים כמו פחמימות, שומנים וחלבונים. התוצרים הסופיים של תגובות כימיות כאלה הם בדרך כלל פחמן דו חמצני, מים ואמוניה.
איור 02: נתיב השפל
במסלול השפל, המונומרים המשתחררים מפירוק הפולימרים משמשים לפירוק נוסף של מוצרי פסולת פשוטים על ידי שחרור אנרגיה. פסולת סלולרית אלו היא חומצה לקטית, פחמן דו חמצני, חומצה אצטית, אמוניה ואוריאה. תהליך זה הוא בדרך כלל תהליך חמצון. מסלול השפל, לפיכך, מספק אנרגיה כימית לתחזוקה וצמיחה של תאים. באורגניזם חי, הורמונים המעורבים במסלול ההרס הם אדרנלין, קורטיזול, גלוקגון וציטוקינים.
דמיון בין נתיבים ביו-סינתטיים לדרכים השפלות
- מסלולים אלה הם מסלולים מטבוליים.
- שני המסלולים כוללים אנרגיה.
- הם מורכבים מתגובות כימיות המזרזות על ידי אנזימים.
הבדל בין נתיבים ביו-סינתטיים למסלולים השפלים
המסלול הביוסינתטי כרוך באנבוליזם שבו מולקולות או מצעים פשוטים יותר הופכים למולקולות מורכבות גדולות יותר כגון פוליסכרידים, חלבונים, שומנים וחומצות גרעין. המסלול ההרסני כרוך בקטבוליזם שבו מולקולות מורכבות גדולות יותר מתפרקות למולקולות פשוטות יותר כגון חד סוכרים, חומצות אמינו, חומצות שומן ונוקלאוטידים. אז זה ההבדל העיקרי בין מסלולים ביוסינתטיים למסלולים מדרדרים. יתר על כן, מסלולים ביו-סינתטיים צורכים אנרגיה בעוד שמסלולים מתכלים משחררים אנרגיה.
האינפוגרפיקה הבאה מפרטת את ההבדלים בין מסלולים ביוסינתטיים למסלולים מתכלים בצורת טבלה להשוואה זה לצד זה.
סיכום – נתיבים ביוסינתטיים לעומת מסלולים משפילים
מסלול ביו-סינתטי ומסלול הרס מעורבים בחילוף החומרים. מסלולים מטבוליים אלו הם סדרה של תגובות ביוכימיות בזרז אנזים המתרחשות בתוך תא. מסלול ביוסינתטי הוא סדרה של תגובות ביוכימיות המעורבות בסינתזה של מולקולות מורכבות ממולקולות קטנות ופשוטות תוך שימוש באנרגיה כימית. מסלול פירוק הוא סדרה של תגובות ביוכימיות המעורבות בפירוק של מולקולות מורכבות למולקולות פשוטות יותר המשחררות אנרגיה כימית. מסלולים מטבוליים הם בדרך כלל חד-כיווניים, אך התגובות הכימיות הפיכות. לפיכך, זה מסכם את ההבדל בין מסלולים ביוסינתטיים למסלולים מתכלים.
