Если мой сайт помог вам в подготовке к экзаменам вы можете отправить ссылку своим друзьям биологам.  Это сделает ресурс лучше!

Vinaora Nivo Slider 3.xVinaora Nivo Slider 3.xVinaora Nivo Slider 3.xVinaora Nivo Slider 3.xVinaora Nivo Slider 3.xVinaora Nivo Slider 3.xVinaora Nivo Slider 3.xVinaora Nivo Slider 3.x

В живых клетках протекает множество ферментативных реакций. Всю совокупность этих реакций объединяют общим понятием метаболизм (обмен веществ). Он выполняет четыре специфические функции:

  1. снабжение химической энергией, которая добывается путем расщепления богатых энергией пищевых веществ, поступающих из среды, или путем преобра­зования улавливаемой энергии солнечного света;
  2. превращение молекул пищевых веществ в строительные блоки, которые в дальнейшем используются клеткой для построения макромолекул;
  3. сборка белков, нуклеиновых кислот, липидов, полисахаридов и прочих клеточных компонентов из этих строительных блоков;
  4. синтез и разрушение тех биомолекул, которые необходимы для выполнения каких-либо специфических функций.

Выделяют внешний и промежуточный обмен веществ. Внешний обмен веществ - внеклеточное переваривание веществ на путях их поступления и выделения из организма.

 Обмен веществ метаболизм

Промежуточный обмен веществ  - превращение веществ внутри клеток с момента их поступления до образования конечных продуктов. Попав внутрь клетки, питательное вещество метаболизируется, т.е. претерпевает ряд химических изменений, катализируемых ферментами. Определённая последовательность таких химических изменений называется метаболическим путём, а образующиеся промежуточные продукты - метаболитами. Большей частью метаболические пути линейны в результате четырех последовательных ферментативных реакций предшественник А превращается в продукт Е, а продукт одной ферментативной реакции служит субстратом следующей:

A El > B Д2 > C ЕЪ > D Д4 > E

Кроме линейных выделяют циклические метаболические пути. Обычно они имеют разветвления, в которых какие-нибудь продукты реакций выходят из цепи реакций данного метаболического пути или, наоборот, вливаются в нее.  Именно таким путем происходит окисление ацетильных групп до СО2 и Н2О в цикле лимонной кислоты.

Все метаболические пути делят на:

  • центральные
  • специальные (вто­ричные).

Центральные метаболические пути - пути превращения основных пищевых веществ в клетке (углеводов, жиров, белков и нуклеиновых кислот). На этих путях потоки метаболитов довольно внушительны. Например, в организме взрослого человека ежесуточно окисляется несколько сотен граммов глюкозы до СО2 и воды. Последовательности химических превращений на каждом из центральных метаболических путей, в принципе, у всех живых форм едины. Кроме центральных путей есть и другие метаболические пути со значительно меньшим потоком метаболитов (ежесуточный синтез или распад при этом измеряется миллиграммами).

Эти специальные метаболические пути составляют так называемый вторичный метаболизм, роль которого - в образовании различных специализированных веществ, требующихся клеткам в малых количествах. К вторичным метаболическим путям принадлежит, например, биосинтез коферментов и гормонов, потому что эти соединения вы­рабатываются и используются только в следовых количествах.

Промежуточный метаболизм складывается из двух фаз:

  • катаболизма,
  • анаболизма.

Катаболизм - это фаза, на которой происходит расщепление сложных органических молекул до более простых конечных продуктов. Углеводы, жиры и белки, поступившие извне с пищей или присутствующие в самой клетке в качестве запасных веществ, распадаются в серии последова­тельных реакций до таких соединений, как молочная кислота, СО2 и аммиак. Катаболические процессы сопровождаются высвобождением свободной энергии, заключенной в сложной структуре больших органических молекул. На определенных этапах соответствующих катаболических путей значитель­ная часть свободной энергии запасается в форме высокоэнергетического со­единения - АТФ (благодаря сопряженным ферментативным реакциям). Часть ее запасается также в богатых энергией водородных атомах кофермента КЛОН (КАОРН), находящегося в восстановленной форме катаболические пути поставляют химическую энергию в форме АТФ и НАДФH. Эта энергия используется на анаболических путях для биосинтеза макромолекул из небольших молекул - предшествен­ников.

Ферментативное расщепление тех главных питательных веществ, кото­рые служат клетке источником энергии, а именно углеводов, жиров и белков, совершается постепенно, т.е. через ряд последовательных ферментативных реакций. В аэробном катаболизме различают три главные стадии:

  1. На первой стадии макромолекулы клетки распадаются на свои основные «строительные блоки»: полисахариды до гексоз или пентоз, жиры □ до жирных кислот, глицерола и других компонентов, белки - до аминокислот.
  2. На второй стадии эти «строительные блоки» превращаются в один об­щий продукт - ацетильную группу ацетил-СоА.
  3. На третьей стадии различ­ные катаболические пути сливаются в один общий путь - цикл лимонной ки­слоты; в результате всех этих превращений образуются только три конечных продукта.

Все продукты, образовавшиеся на первой стадии катаболизма, на вто­рой стадии превращаются в еще более простые соединения, число которых сравнительно невелико. Гексозы, пентозы и глицерол расщепляются до одно­го и того же трехуглеродного промежуточного продукта (пирувата), а затем до единственной двухуглеродной формы ацетильной группы ацетилкофермента А (ацетил-СоА). Аналогичное превращение претерпевают жирные кислоты и углеродные скелеты большей части аминокислот: их рас­щепление также завершается образованием ацетильных групп в форме аце­тил-СоА. Таким образом, ацетил-СоА представляет собой общий конечный продукт второй стадии катаболизма.

На третьей стадии ацетильная группа ацетил-СоА вступает в цикл ли­монной кислоты - общий конечный путь, на котором почти все виды клеточ­ного «топлива» в конце концов, окисляются до двуокиси углерода. Конеч­ными продуктами метаболизма являются также вода и аммиак (или другие азотсодержащие соединения). Важно отметить, что катаболические пути сходятся, вливаясь на третьей стадии в общий путь - цикл лимонной кислоты.

Анаболизм, называемый также биосинтезом, - та фаза метаболизма, в которой из малых молекул-предшественников, или «строительных блоков», синтезируются белки, нуклеиновые кислоты и другие макромолекулярные компоненты клеток. Поскольку биосинтез - процесс, в результате которого увеличиваются размеры молекул и усложняется их структура, он требует за­траты свободной энергии. Источником энергии служит распад АТФ до АДФ и неорганического фосфата. Для биосинтеза некоторых клеточных компонен­тов требуются также богатые энергией водородные атомы, донором которых является НАДФH.

Анаболизм, или биосинтез, начинающийся с малых молекул - предшественников, протекает также в три стадии:

  1. Синтез белков, например, начинается с образования а-кетокислот и других предшественников.
  2. На вто­рой стадии происходит аминирование а-кетокислот в реакциях с донорами аминогрупп. Образуются а-аминокислоты.
  3. На последней, завершающей, ста­дии анаболизма из аминокислот строятся полипептидные цепи и образуются различные белки.

Сходным образом синтезируются липиды. Их синтез начи­нается с включения ацетильных групп в жирные кислоты и завершается сборкой различных липидных молекул из этих жирных кислот. В отличие от катаболизма для анаболизма характерно расхождение метаболических пу­тей.

Тесная связь между анаболизмом и катаболизмом протекает на уровнях:

  • источников атома углерода - продукты катаболизма являются исходными субстратами для анаболических реакций;
  • на энергетическом уровне - в процессах катаболизма образуется АТФ и другие макроэргические соединения, энергия которых затрачивается в анаболических процессах;
  • на уровне восстановленных эквивалентов - реакции катаболизма в основном окислительные, а анаболические реакции потребляют восстановленные эквиваленты.

Катаболизм сопровождается освобождением энергии, которая может аккумулироваться в виде АТФ. При анаболических процессах происходит потребление энергии, которая освобождается при распаде АТФ до АДФ и фосфорной кислоты или АМФ и пирофосфорной кислоты. Следовательно, АТФ является сопрягающим энергетическим звеном катаболизма и анаболизма. Кроме АТФ связующим звеном могут служить специфические метаболические пути или циклы. Связующий путь (цикл), объединяющий пути распада и синтеза веществ, называется амфиболическим. Примером амфиболического цикла может служить цикл Кребса. Амфиболические пути связаны, как правило, с окислением веществ до углекислого газа и воды.

Функции метаболизма:

  1. снабжение энергией, которая выделяется при распаде веществ корма;
  2. превращение молекул пищевых веществ в строительные блоки, которые используются клеткой для синтеза макромолекул;
  3. сборку собственных макромолекул из этих строительных блоков;
  4. синтез и разрушение биомолекул, необходимых для выполнения специфических функций клетки (гормонов).

Метаболические пути необратимы. Распад никогда не идет по пути, который являлся бы простым обращением реакций синтеза. В нем участвуют другие ферменты и другие промежуточные продукты. Нередко противоположно направленные процессы протекают в разных отсеках клетки. Так, жирные кислоты синтезируются в цитоплазме при участии одного набора ферментов, а окисляются в митохондриях при участии совсем другого набора.

Давайте вместе сделаем данный сайт лучше! Поделитесь ссылкой на этот сайт со своими одногрупниками. Это поможет развитию нашего сайта.

2015-2020 © Биология для студентов | При использовании материалов сайта - прямая ссылка на vseobiology.ru обязательна.

^ Наверх