Metabolik yolak

Biyokimyada metabolik yolak veya metabolik patika (İngilizce: metabolic pathway), hücre içinde meydana gelen bir dizi kimyasal tepkimedir; Bunlar toplu olarak metabolizmayı oluştururlar. Her bir yolakta belli bir kimyasal bileşik, enzimler tarafından değişime uğrar. Bazı metabolik yolaklarda pek çok bileşik ve enzim yer aldığı için bunlar çok karmaşık olabilir. Hücrelerde pek çok yolak bulunur, bunlar ortak bileşiklerde kesiştikleri için karmaşık ağlar oluşturabilirler, bunlara metabolik ağ denir. Metabolik yolaklar organizmalarda homeostaz sağlamakta rol oynar.

Etimoloji

Genel anlamıyla patika veya yolak, özellikle planlanıp inşa edilmemiş, üzerinde sürekli yürünmek sonucu oluşan bir yoldur. Biyokimyada bir molekülün değişime uğraya uğraya izlediği reaksiyonlar dizisi de soyut düzeyde bir yolağa benzetilmiştir.

Genel bakış

Her bir metabolik yolak, araürünleri ile birbirine bağlanmış bir biyokimyasal reaksiyonlar dizisidir: Bir reaksiyonun ürünleri bir sonrakinin reaktanlarıdır. Metabolik yolaklar genelde tek yönlü olarak değerlendirilir, çünkü her kimyasal tepkime teorik olarak tersinir olsa da hücre içindeki şartlar, reaksiyon akısının pratikte tek yönlü ilerlemesini sağlar.

• Glikoliz ilk keşfedilen metabolik yolak olmuştur.

1. Glukoz hücre içine girince, bu yolağın tersinmez ilk adımında ATP ile reaksiyona girerek glukoz 6-fosfata dönüşür.
2. Yeterince enerji kaynağı bulunması halinde glikoliz tersine işleyip glikoneojenez yoluyla glukoz üretilir, bu da hücre içinde glikojen veya nişasta olarak depolanır.

• Metabolik yolaklar çoğu zaman geri beslemeli inhibisyon ile denetlenir. Bazen bir döngünün ürünü aynı döngüyü yeniden başlatır, Krebs döngüsünde olduğu gibi.
• Ökaryotlarda anabolik ve katabolik yolaklar, ya organeller sayesinde veya farklı enzim ve kofaktörler sayesinde birbirlerinden ayrı tutulurlar.

Başlıca metabolik yolaklar

Glukuronat metabolizması

Pentoz dönüşümleri

Inositol metabolisması

Selüloz ve sükroz
metabolizması

Nişasta ve glikojen
metabolizması

Diğer şeker
metabolism

Pentoz fosfat yolağı

Glikoliz ve Glukoneogenez

Amino şeker metabolizması

Küçük amino asit sentezi

Dallı amino asit
sentezi

Pürin biyosentezi

Histidin metabolizması

Aromatik amino
asit sentezi

Piruvat
dekarboksilasyonu

Fermantasyon

Yağ asidi
metabolizması

Üre döngüsü

Aspartat amino asit
grup sentezi

Porfirin ve
korrinoidler
metabolism

Krebs döngüsü

Glutamat amino
asit grubu
sentezi

Pirimidin biyosentezi

Bu resimdeki yolak yazıları birer bağlantıdır, ilgili maddeleri okumak için üzerlerine tıklayabilirsiniz.

Hücresel solunum

Ana madde: Hücresel solunum

Yakıt moleküllerinin parçalanmasıyla açığa çıkan enerjinin ATP'ye dönüşmesi için birkaç farklı ama birbiriyle ilişkili metabolik yolak vardır. Bunlar hemen her hücrede bir biçimde mevcuttur:

1. Glikoliz
2. Anaerobik solunum
3. Krebs döngüsü / Sitrik asit döngüsü
4. Oksidatif fosforilasyon

Hemen her canlıda bulunan diğer yolaklar:

• Yağ asidi oksidasyonu (β-oksidasyon)
• Glukoneogenez
• HMG-KoA redüktaz yolağı (izopren prenilasyon zincileri için bakınız kolesterol)
• Pentose phosphate pathway (heksoz monofosfat şantı)
• Porfirin sentezi (veya hem sentezi) yolağı
• Üre döngüsü

Cansız maddelerden enerjetik bileşikler elde edilmesi:

• Fotosentez (bitkiler, algler, siyanobakteriler)
• Kemosentez (bazı bakteriler)

Veritabanları

Her organizmadaki enzimler belli bir yolakları mümkün kılar. Canlı genomlarının dizilenmesi sonucu her canlıda hangi enzimlerin var olduğunu onların dizilerinden kestirmek mümkündür. Bu kestirmelerin bir kısmı deneysel verilerle teyit edilmiştir. Bu tür çalışmalara dayalı olarak her canlı için metabolik yolak veritabanları oluşturulmuştur. MetaCyc 600'den fazla organizmaya özgü yolak veritabanlarını içerir. Bu veritabanlarından en kapsamlı olanı KEGG pek çok organizmanın enzimleri, genleri, reaksiyonları ve yolakları hakkında ayrıntılı bilgiler içerir. Bu tür veritabanları kullanılarak metabolizma modellemeleri yapmak mümkündür.

Dış bağlantılar

• Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) [1]
• EcoCyc [2] 9 Mayıs 2006 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
• BioCyc [3] 27 Kasım 2020 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi..