Metabolički put

U biohemiji, **metabolički put** je povezani niz hemijskih reakcija koji se javljaju u ćelijama. Reaktant, proizvodi i međuprodukte enzimske reakcije poznati su kao metaboliti, koji se modificiraju nizom kataliziranih hemijskih reakcija d pomoću enzima. U većini slučajeva metaboličkog puta, proizvod jednog enzima djeluje kao supstrat za sljedeći. Međutim, nusproizvodi se smatraju otpadom i uklanjaju se iz ćelije. Ovi enzimi često trebaju hranjive minerale, vitamine i druge kofaktore da bi funkcionisali.

Različiti metabolički putovi funkcioniraju na osnovu položaja unutar eukariotske ćelija i značaja puta u njenom datom odjeljku. Naprimjer, lanac transporta elektrona i oksidativna fosforilacija odvijaju se u membrani mitohondrija. Suprotno tome, glikoliza, put pentozo-fosfata i biosinteze masnih kiselina  odvijaju se u citosolu  ćelije.

Postoje dvije vrste metaboličkih puteva koje karakterizira njihova sposobnost da sintetiziraju molekule uz upotrebu energije (anabolički put) ili da razlažu složene molekule oslobađajući energiju u tom procesu (katabolički put). Dva puta se nadopunjuju u tome što energiju oslobođenu od jednog troši drugi. Proces razgradnje kataboličkog puta daje energiju potrebnu za provođenje biosinteze anaboličkog puta.

Putevi su potrebni za održavanje homeostaze unutar organizama, a fluks metabolita u putu regulira se ovisno o potrebama ćelije i dostupnosti podloga. Krajnji produkt puta može se odmah upotrijebiti, pokrenuti drugi metabolički put ili se skladištiti za kasniju upotrebu. Metabolizam ćelije sastoji se od složenih mreža međusobno povezanih puteva koji omogućavaju sintezu i razgradnju molekula (anabolizam i katabolizam).

## Pregled 
Svaki metabolički put sastoji se od niza biohemijskih reakcija koje su povezane njihovim intermedijerima: proizvodi jedne reakcije su supstrati za naknadne reakcije, i tako dalje. Često se smatra da metabolički putevi teku u jednom smjeru. Iako su sve hemijske reakcije tehnički reverzibilne, uslovi u ćeliji su često takvi da je termodinamički povoljnije da se fluks odvija u jednom smjeru reakcije. Naprimjer, jedan put može biti odgovoran za sintezu određene aminokiseline, ali razgradnja te aminokiseline može se dogoditi zasebnim i različitim putem. Jedan od primjera izuzetka od ovog "pravila" je metabolizam glukoze. Glikoliza rezultira razgradnjom glukoze, ali nekoliko reakcija na putu glikolize je reverzibilno i učestvuje u ponovnoj sintezi glukoze (glukoneogeneza). 
* Glikoliza je prvi otkriveni metabolički put:
#Kada glukoza uđe u ćeliju, odmah, u nepovratnom prvom koraku, fosforilira ATP u glukoza 6-fosfat.
# U uslovima viška lipidnih ili proteinskih izvora energije, određene reakcije na putu glikolize mogu se odvijati obrnuto da bi se proizveo glukoza 6-fosfat, koji se zatim koristi za skladištenje kao glikogen ili škrob. 
* Metaboličke puteve često su regulirani pomoću inhibicija povratne sprege.
* Neki metabolički putevi teku u 'ciklusu', pri čemu je svaka komponenta ciklusa supstrat za naknadnu reakciju u ciklusu, kao što je Krebsov ciklus (vidi dolje).
* Anabolički i katabolički putevi u eukariotima često se javljaju neovisno jedan od drugog, odvojeni ili fizički razdvajanjem unutar organela ili biohemijski odvojeni zahtjevima različitih enzima i kofaktora.

## Glavni metabolički putevi
### Katabolički put – katabolizam 
**Katabolički put** je niz reakcija koje dovode do oslobađanja neto energije u obliku visokoenergetske fosfatne veze stvorene sa nosačima energije adenozin difosfatom (ADP) i gvanozin-difosfatom (BDP)  za proizvodnju adenozin-trifosfata (ATP), odnosno gvanozin-trifosfata (GTP)
. Katabolički put je egzergonski sistem koji proizvodi hemijsku energiju u obliku ATP, GTP, NADH, NADPH, FADH2 itd. Iz izvora koji sadrže energiju poput ugljikohidrata, masti i proteina. Krajnji proizvodi su često ugljik-dioksid, voda i amonijak. Zajedno s endergonom reakcijom anabolizma, ćelija može sintetizirati nove makromolekule, koristeći originalne preteče anaboličkog puta. Primjer spregnute reakcije je fosforilacija fruktoza-6-fosfata da bi se enzimom fruktaza-1,6-bisfosfat dobio međuprodukt fosfofruktokinaza praćena hidrolizom ATP na putu glikolize. Rezultirajuća hemijska reakcija unutar metaboličkog puta vrlo je termodinamički povoljna i kao rezultat toga nepovratna u ćeliji.

Fruktoza-6-fosfat + ATP -> Fruktoza-1,6-Bisfosfat + ADP

#### Ćelijsko disanje 
Ključni skup kataboličkih puteva za proizvodnju energije javlja se u svim živim organizmima u nekom obliku. Ovi putevi prenose energiju oslobođenu razgradnjom hranjivih sastojaka u ATP i druge male molekule, koji se koriste za skladištenje energije (npr. GTP, NADPH, FADH). Sve ćelije mogu vršiti anaerobno disanje putem glikolize. Pored toga, većina organizama može vršiti efikasnije aerobno disanje kroz ciklus limunske kiseline i oksidativne fosforilacije. Pored toga, biljke, alge i cijanobakterije mogu koristiti sunčevu svjetlost da anabolički simbionti sintetišu spojeve iz nežive materije pomoću fotosinteze.
 |557x557px]]

### Anabolički put – anabolizam 
Za razliku od kataboličkih puteva, **anabolički putevi** zahtijevaju unos energije za izgradnju makromolekula kao što su polipeptidi, nukleinske kiseline, proteini, polisaharidi i lipidi. Izolirana reakcija anabolizma je nepovoljna u ćeliji zbog pozitivne Gibbsove slobodne energije (+Δ*G*). Stoga je neophodan unos hemijske energije kroz spregu sa egzergoničnom reakcijom. Primjer puta za glukoneogenezu prikazan je na  gornjoj slici sa naslovom "Gluconeogenesis Mechanism".

### Amfibolični put
**Amfibolički put** je onaj koji može biti katabolički ili anabolički, na osnovu dostupnosti ili potrebe za energijom.

## Regulacija
Tok čitavog puta reguliran je koracima koji određuju brzinu. Metabolički put u ćeliji reguliran je kovalentnim ili nekovalentnim modifikacijama. Kovalentna modifikacija uključuje dodavanje ili uklanjanje hemijske veze, dok je nekovalentna (poznata i kao alosterna regulacija) vezanje regulatora za enzim putem vodikovih veza, elektrostatskim interakcijama i Van der Waalsovih sila.

Stopa prometa u metaboličkom putu, poznatom i kao metabolički tok, regulira se na osnovu modela stehiometrijske reakcije, brzine iskorišćenja metabolita i brzine translokacije molekula kroz lipidni dvosloj. Načini regulacije zasnivaju se na eksperimentima koji uključuju 13C-označavanje, koji se zatim analiziraju pomoću nuklearna magnetne rezonance (NMR) ili  izvedeni masenih sastava gasne hromatografije-masene spektrometrije (GC-MS). Spomenute tehnike sintetiziraju statističku interpretaciju raspodjele mase kod proteinogenih aminokiselina s katalitičkim aktivnostima enzima u ćeliji.

## Također pogledajte
*Metabolizam
* Metabolička mreža
* Modeliranje metaboličke mreže
* Metaboličko inženjerstvo

## Reference
## Vanjski linkovi
*Full map of metabolic pathways 
*Overview Map from BRENDA
*BioCyc: Metabolic network models for thousands of sequenced organisms
*KEGG: Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes
*Reactome, a database of reactions, pathways and biological processes
*MetaCyc: A database of experimentally elucidated metabolic pathways (2,200+ pathways from more than 2,500 organisms).
*MetaboMAPS: A platform for pathway sharing and data visualization on metabolic pathways
*The Pathway Localization database (PathLocdb)
*DAVID: Visualize genes on pathway maps 
*Wikipathways: pathways for the people
*ConsensusPathDB 
**metpath*: Integrated interactive metabolic chart 

*
Kategorija:Biohemija