Обмен веществ и энергии. Общие представления о метаболизме. Катаболические и анаболические пути
НАВИГАЦИЯ ПО СТРАНИЦЕ
легко понять и запомнить
Метаболизм — совокупность химических реакций, протекающих в клетках организма с момента поступления пищевых веществ в организм до образования конечных продуктов обмена.
Функции метаболизма:
cнабжение клеток химической энергией;
превращение молекул пищи в строительные блоки;
сборка из этих блоков компонентов клетки (белки, липиды, нуклеиновые кислоты);
синтез и разрушение специализированных биологических молекул (гем, холин).
Метаболический путь — последовательность химических превращений вещества.
Метаболические пути многоэтапны, взаимосвязаны, регулируемы, скоординированы в пространстве. Они бывают линейными (распад и синтез гликогена, гликолиз и др.) и циклическими (цикл трикарбоновых кислот, орнитиновый цикл).
Ферменты (фермент), которые определяют скорость всего процесса в целом, называются ключевыми, катализируют необратимые реакции, имеют четвертичную структуру и легко регулируются.
Основными поставщиками восстановленных субстратов являются центральные метаболические пути — окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты и цикл лимонной кислоты.
Оба локализованы в матриксе митохондрий, в ходе этих процессов происходят реакции декарбоксилирования (большая часть всей углекислоты, образующейся в клетках, образуется именно здесь). Кроме того, в ходе этих процессов происходят реакции дегидрирования субстратов, образуются восстановленные коферментные формы НАДН·Н+ и ФАДН2, водород которых поступает в дыхательную цепь внутренней мембраны митохондрий, где происходит его окисление кислородом до воды и синтез АТФ.
Катаболизм (диссимиляция) – расщепление крупных молекул до более простых веществ в результате окислительных процессов или процессов гидролиза и фосфоролиза, сопровождающееся разрывов ковалентных связей и высвобождением энергии.
Примеры: гликолиз, гликогенолиз, окисление жирных кислот.
Анаболизм (ассимиляция) – синтез сложных органических соединений из простых молекул в результате восстановительных процессов (как правило), сопровождающийся образованием связей между малыми молекулами в процессе синтеза более высокомолекулярных соединений и осуществляющийся с затратой энергии.
Примеры: глюконеогенез, синтез жирных кислот, фотосинтез у растений.
Отличия катаболизма от анаболизма
Отличительный признак | Катаболизм | Анаболизм |
|---|---|---|
Энергия | Высвобождается (экзергонический процесс) | Затрачивается (эндергонический процесс) |
Характер процесса | Окислительный | Восстановительный |
Локализация в клетке (компартментация метаболических процессов) | Цитоплазма, митохондрии, лизосомы | Цитоплазма клетки, рибосомы, ЭПС, КГ, ядро |
Обратимость реакций | Практически необратимы | В основном обратимы |
Также процессы катаболизма и анаболизма различаются по механизмам регуляции.
Уровни взаимосвязи между ката– и анаболизмом:
На уровне источников углерода (субстратов).
Продукты катаболизма – исходные субстраты для продуктов анаболизма. Важнейшие метаболиты, на уровне которых происходит пересечение метаболических путей: глюкозо-6-фосфат, пируват, ацетил-КоА.
На уровне восстановленных коферментов.
В процессе катаболизма происходит восстановление кофермента, который затем используется для анаболических процессов. НАДФН – основной донор электронов в восстановительных реакциях биосинтеза. НАДН и ФАДН2 – основные акцепторы и переносчики электронов при окислении «топливных молекул».
На энергетическом уровне.
Катаболизм основных пищевых веществ сопровождается высвобождением энергии, которая может аккумулироваться в форме АТФ. При анаболических процессах происходит потребление АТФ с образованием АДФ и неорганического фосфата, используемых в реакциях диссимиляции для нового синтеза АТФ.
![Zaka-zaka [CPS] RU + CIS](/_nuxt/img/zaka-3.4c5f26a.png)
Полезные ссылки:
