Co to jest ścieżka biosyntezy?

Szlak biosyntezy lub szlak biosyntezy to opis etapów reakcji chemicznych, które zachodzą, gdy żywy organizm tworzy nową złożoną cząsteczkę z prostszych, mniejszych prekursorów. Słowo „biosynteza” pochodzi od dwóch podstawowych słów: „bio”, co oznacza, że ​​reakcja zachodzi w żywym organizmie, a nie w laboratorium; oraz „synteza”, która wskazuje, że proste materiały wyjściowe są łączone w celu utworzenia większych produktów. Ścieżka biosyntezy jest podsumowaniem tych reakcji chemicznych, podzielonych na poszczególne etapy. Aby w pełni opisać szlak, często dołącza się dodatkowe istotne informacje, takie jak to, które enzymy, koenzymy i kofaktory są używane w każdej reakcji.

Nie wszystkie cząsteczki używane przez żywy organizm muszą być bezpośrednio syntetyzowane przez sam organizm. Często te niezbędne cząsteczki są pozyskiwane z otoczenia. Na przykład ludzie nie są w stanie syntetyzować niezbędnych aminokwasów, takich jak lizyna; te składniki odżywcze pochodzą zamiast tego z żywności bogatej w białko, takiej jak fasola i orzechy. Komórki na ogół syntetyzują tylko te cząsteczki, które są albo nieliczne, albo których nie można łatwo uzyskać z ich środowiska.

Szlak biosyntezy często zaczyna się od łatwo dostępnej cząsteczki prekursora, która jest podobna do produktu. Komórka łączy następnie ten prekursor z innymi małymi cząsteczkami, po drodze modyfikując chemicznie produkt. Na każdym etapie podłoże będzie stopniowo przypominać produkt końcowy. Wieloetapowy szlak biosyntezy może składać się z dziesiątek etapów po drodze, ulegając ciągłej modyfikacji przez enzymy, aż do utworzenia końcowego związku.

Badanie biosyntezy może dostarczyć wielu praktycznych informacji na temat sposobów leczenia ludzkich chorób. Zrozumienie chemii ludzkiego ciała wyraźnie pomaga, gdy choroba wynika z nieprawidłowej biosyntezy. Czasami jednak badanie szlaków biosyntezy innych organizmów może również dostarczyć cennych wskazówek dotyczących opracowywania nowych leków.

Wielu badaczy zwróciło uwagę na badanie biosyntezy roślin, zwłaszcza produktów naturalnych. Ekstrakty z niektórych roślin mogą mieć silne działanie farmakologiczne, które można wykorzystać w tworzeniu nowych, potężnych leków. Na przykład naparstnica, związek aktywny wyekstrahowany z naparstnicy, jest stosowany w leczeniu chorób serca. Dzięki poznaniu szlaku biosyntezy produktu naturalnego chemicy mogą uzyskać wgląd w sposób syntezy leku i potencjalnie naśladować jego syntezę w laboratorium. Ostatecznie biolodzy chcieliby móc sklonować te geny w celu wytworzenia organizmów transgenicznych, które zostałyby zaprojektowane tak, aby wytwarzać naturalne produkty o większej koncentracji i czystości za ułamek ceny.

Ścieżki biosyntezy zostały wyjaśnione dla wielu powszechnych cząsteczek, takich jak kwasy tłuszczowe, aminokwasy i nukleotydy. Jednak wiele ścieżek nie zostało jeszcze odkrytych. Być może leki przyszłości znajdą swój początek w szlakach biosyntezy, które są obecnie badane.