代謝経路
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代謝経路（たいしゃけいろ、英: metabolic pathway）とは、生化学において細胞の中で起きる連鎖的な化学反応のことである。酵素反応の反応物、生成物、中間体は代謝産物と呼ばれ、酵素が触媒する一連の化学反応によって修飾される[1]:26。ほとんどの代謝経路では、ある酵素の生成物は次の酵素の基質として機能する。ただし、副産物は廃棄物とみなされて、細胞から除かれる[2]。これらの酵素が機能するためには、多くの場合、食事無機質、ビタミン、およびその他の補因子を必要とする[要出典]。
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代謝経路
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ビリルビンはヘムの分解中間体である。ヘムの分解は、脾臓中のマクロファージによって開始される。このマクロファージは、循環中の古くなったり損傷を受けた赤血球を取り除く。最初の段階で、ヘムは、ヘムオキシゲナーゼ（HMOX）によりビリベルジンに分解される。NADPHが還元剤として使われ、酸素分子が反応に加わり、一酸化炭素（CO）が生成され、鉄が鉄イオン（Fe3+）としてポルフィリン環から解放される。 ヘム分解は、DNAや脂質を損傷させる有害な酸化ストレスを速やかに解消するための反応で、種の保存のために進化の過程で獲得されたものと考えられる。つまり、細胞が遊離したヘムにより発生したフリーラジカルにさらされるとヘムを分解代謝するヘムオキシゲナーゼ1が極めて速やかに導入されることとなる（下図参照）。その理由は、細胞は遊離ヘムによる酸化ストレスを迅速に解消するためにヘムを分解する能力を指数的に増加させなければならないからである。これは、遊離ヘムによる悪影響を迅速に回避するための細胞の自衛反応であろう。 ヘム+H++NADPH--------------->(1/2HMOX(ヘムオキシゲナーゼ))ビリベルジン+Fe3++NADP++O2+CO 2番目の反応として、ビリベルジンがビリベルジン還元酵素（BVR）によりビリルビンに還元される。 ビリベルジン+H++NADPH------------------>(ビリベルジン還元酵素(BVR))ビリルビン+NADP+ ビリルビンは、血漿中のアルブミンであるタンパク質と結合して肝臓に運ばれる。肝臓では、ビリルビンがグルクロン酸と結合してより水に溶けやすいものとなる。この反応はウリジン二リン酸-グルクロン酸転移酵素(UDPGUTF)によって媒介される。 ビリルビン+ウリジン二リン酸グルクロン酸------------------------------------->(ウリジン二リン酸―グルクロン酸転移酵素(UDPGUTF))ジグルクロン酸ビリルビン+2ウリジル酸(UMP)+2リン酸(Pi) この形のビリルビンは肝臓から胆汁として分泌される。腸内細菌は、ジグルクロン酸ビリルビンのグルクロン酸を外し、さらにビリルビンをウロビリノーゲンへと還元させる。ある程度のウロビリノーゲンは、小腸に吸収され、体内で腎臓に運ばれ、尿として排泄される。残りのウロビリノーゲンは、大腸を経てウロビリノーゲンの両端のピロール環が還元されて無色のステルコビリノーゲンが生成され、さらにステルコビリノーゲンが酸化されて分子中央のメチレン基が二重結合化して共役して大便の茶色の元となるステルコビリンが生成されて大便とともに排泄される。 ビリルビン---------->（腸内細菌による還元）ウロビリノーゲン------>（小腸吸収）---->（酸化）ウロビリン(黄色)→尿中に排泄ウロビリノーゲン---->（還元）ステルコビリノーゲン---->（酸化）ステルコビリン(茶色)→大便中に排泄
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代謝経路
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トリプトファンの代謝は極めて多様であり、また複雑である。大まかには以下のように分類できる。 代謝経路組織説明キヌレニン経路 肝臓 インドールアミン酸素添加酵素 (IDO) によりL-キヌレニンを経てキヌレン酸へ至る経路。ヒトで約95%。 セロトニン経路 腸 脳 マスト細胞 セロトニン・メラトニンの合成に向かう経路。 グルタル酸経路 肝臓 (キヌレニン経路を経て2-アミノ-3-カルボキシムコン酸セミアルデヒドから) エネルギー源としてアセチルCoAへと代謝され完全分解にいたる経路。 (トリプトファンの代謝分解を参照) NAD 経路 肝臓 (キヌレニン経路を経てキノリン酸から) NAD の合成に向かう経路 トリプタミン経路 脱炭酸によりトリプタミンの合成に向かう経路。 インドール経路 脱アミノによりインドールピルビン酸の合成に向かう経路。 蛋白質合成 全細胞 タンパク質を構成するアミノ酸のひとつとして使用 その他 腸内細菌 腸内細菌や真菌によりインドールへと合成される経路。腸内微生物により代謝されたインドール類は腸管のAHR受容体等を経由し、キヌレニン経路のIDOとともに腸管の免疫恒常性の維持に利用される。
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代謝経路
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「アセトン-ブタノール-エタノール発酵」の記事における「代謝経路」の解説
アセトン-ブタノール-エタノール発酵の経路を右図に示す。 アセトン-ブタノール-エタノール生産菌は出発物質として糖を用いるが、酵母による糖発酵と異なり、デンプンやグルコースなどの食料としても利用されるもの以外の糖類も出発物質とすることができる。出発物質がヘキソースの場合はグルコースとして、ペントースの場合はフルクトース-6-リン酸あるいはグリセルアルデヒド-3-リン酸として、解糖経路を通じてピルビン酸に変換する。 ピルビン酸はピルビン酸シンターゼ(英: pyruvate synthase)によりアセチルCoAに、続いてチオラーゼ(英: thiolase)により二量化されてアセトアセチルCoAに変換される。アセトアセチルCoAは3-ヒドロキシブチリル-CoAデヒドロゲナーゼ(英: 3-hydroxybutyryl-CoA dehydrogenase)、クロトニルCoAヒドラターゼ(英: crotonyl-CoA hydratase)、ブチリルCoAデヒドロゲナーゼ(英: butyryl-CoA dehydrogenase)による一連の酵素反応でブチリルCoAに変換される。対数増殖期(酸生成期)にはアセチルCoAとブチリルCoAからそれぞれ酢酸、酪酸が産生され、増殖と代謝に必要なATPを獲得する。 定常期(ソルベント生成期)にはそれまでに生産した酢酸および酪酸はCoAトランスフェラーゼ(英: CoA transferase)によりそれぞれアセチルCoAおよびブチリルCoAに変換される。生じたアセチルCoAはアセトアルデヒドデヒドロゲナーゼ(英: acetaldehyde dehydrogenase)によりアセトアルデヒドとなり、これがエタノールデヒドロゲナーゼ(英: ethanol dehydrogenase)によりエタノールに変換される。一方、ブチリルCoAはブチルアルデヒドデヒドロゲナーゼ(英: butyraldehyde dehydrogenase)によりブチルアルデヒドとなり、これがブタノールデヒドロゲナーゼ(英: butanal dehydrogenase)によりブタノールに変換される。また、アセチルCoAとブチリルCoAの再生産によりアセト酢酸が生じるが、これはアセト酢酸デカルボキシラーゼ(英: acetoacetate decarboxylase)により脱炭酸されてアセトンとなる。こうして産生されたエタノール、ブタノール、アセトンは最終生産物として菌体外に放出される。
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代謝経路
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尿酸は、キサンチンやヒポキサンチンのようなオキシプリンからキサンチンオキシダーゼ（キサンチンデヒドロゲナーゼ）によって合成される。ヒトや他の霊長類の多くでは、尿酸はプリン代謝の酸化最終生成物である。その他のほとんどの哺乳動物では、尿酸オキシダーゼ（EC 1.7.3.3）によって尿酸はさらにアラントインまで酸化される。 尿酸は鳥類と爬虫類の多くの種で窒素代謝の最終生成物であり、それらの種では固体の尿として排出される。
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