ВВЕДЕНИЕ В ОБМЕН
ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ МЕТАБОЛИЗМА ЭТАПЫ КАТАБОЛИЗМА ЦИТРАТНЫЙ ЦИКЛ, АМФИБОЛИЧЕСКАЯ РОЛЬ, РЕГУЛЯЦИЯ ПОНЯТИЕ О СУБСТРАТНОМ ФОСФОРИЛИРОВАНИИ
Метаболизм (обмен веществ) - совокупность всех химических превращений, происходящих в организме Катаболизм (энергетический обмен) - процесс разложение сложных веществ до более простых с выделением энергии Анаболизм (пластический обмен) - процесс биосинтеза сложных веществ из простых с затратой энергии К А Т А Б О Л И З м Источники энергии Восстановительные эквиваленты Общие метаболиты Анаболизм Ферменты, Некоторые субстраты
АНАБОЛИЗМ – так называются все процессы создания новых веществ, клеток и тканей организма в процессе реакций восстановления и протекающих с затратой энергии. Примеры анаболизма: синтез в организме белков и гормонов, создание новых клеток, накопление жиров, создание новых мышечных волокон. То есть, анаболизм совокупность всех процессов в организме при которых происходит создание любых новых веществ и тканей – называется анаболизм
КАТАБОЛИЗМ – является противоположностью анаболизма. Это расщепление сложных веществ на более простые, а так же распад старых частей клеток и тканей организма. Например, расщепление жиров и углеводов для получения энергии является процессом катаболизма. Полученная энергия может быть направлена на синтез необходимых веществ, на создание клеток и обновление организма, то есть на анаболизм. Анаболизм и катаболизм взаимосвязаны между собой. Их объединяют общие компоненты и такой процесс называется амфиболическим
И так, анаболизм – это процессы синтеза новых веществ, катаболизм – это процессы распада веществ. Совокупность катаболических, анаболических и амфиболических процессов называется промежуточный обмен. Все вместе это называется – МЕТАБОЛИЗМ. Обмен веществ – совокупность процессов метаболизма в живых организмах и обмен с окружающей средой. Хотя анаболизм и катаболизм – это противоположные процессы, но они являются двумя частями одного процесса – обмена веществ. Нормальное сочетание анаболизма и катаболизма обеспечивает сбалансированный обмен веществ и поддерживает нормальное функционирование всего организма.
Катаболизм Анаболизм Амфиболизм Амфиболизм - это этап метаболизма, на котором образуются общие метаболиты, которые могут использоваться в процессе анаболизма
На первой стадии макромолекулы белков, жиров и углеводов распадаются до мономеров (гексозы, пентозы, жирные кислоты, глицерол, аминокислоты). На второй стадии эти метаболиты подвергаются реакциям окисления и превращаются в один общий продукт — ацетил-КоА. Эти две стадии составляют специфические пути катаболизма, то есть разные для белков, углеводов и липидов. На третьей стадии ацетил-КоА попадает в циклический процесс, который называется циклом лимонной кислоты или циклом Кребса и окисляется до СО 2 и, в дальнейших процессах, до Н 2 О.
Этапы катаболизма
Преобразование пировиноградной кислоты в ацетил-КоА, с последующим циклом лимонной кислоты и цепью тканевого дыхания относят к общему пути катаболизма, который завершает специфические этапы распада углеводов, липидов и белков. Таким образом, во время катаболизма из различных исходных веществ образуются одинаковые конечные продукты.
Окислительное декарбоксилирование пирувата Пируватдегидрогеназный комплекс включает: 3 фермента: пируватдегидрогеназа дигидролипоилтрансацетилаза дигидролипоилдегидрогеназа 5 коферментов: Кофермент А НАД +, ФАД ТПФ Липоевая кислота
Регуляция пируватдегидрогеназного комплекса (ПДК)
Цикл трикарбоновых кислот (цикл Кребса, цитратный цикл)
Реакция субстратного фосфорилирования
Превращение 2-оксоглутарата в сукцинил-КоА: Аналогичный пируватдегидрогеназному комплексу: включающий 5 коферментов (тиаминпирофосфат, липоевая кислота, кофермент ФАД, НАД, кофактор А). В результате этой реакции появляется макроэргическая связь ( ~ ) тильда
Реакция субстратного фосфорилирования на уровне сукцинил-КоА, в ходе которого энергия, освобождающаяся при гидролизе тиоэфирной связи, запасается в форме молекулы ГТФ. Этот процесс протекает без образования электрохимического потенциала митохондриальной мембраны (в отличие от окислительного фосфорилирования в процессе ЦТД)
Реакция субстратного фосфорилирования
Скорость реакций ЦТК определяется соотношением количества АТФ / АДФ и НАДН / НАД + Регуляция ферментов: Цитратсинтаза – определяется доступностью оксалоацетата, АТФ и НАДН. Цитрат – ингибирует этот фермент, а АДФ – аллостерический активатор Изоцитратдегидрогеназа – аллостерическая активация АДФ и ионы Са 2+. Ингибитор - НАДН
Регуляция ЦТК
Анаболические функции цитратного цикла Некоторые метаболиты цикла Кребса могут использоваться для синтеза структурных блоков для построения сложных молекул. Так, оксалоацетат может превращаться в аминокислоту аспартат, а α–кетоглутарат – в аминокислоту глутамат (синтез НТ). Сукцинил-КоА принимает участие в синтезе гема – простетической группы гемоглобина. Таким образом, реакции цикла Кребса могут участвовать как в процессах катаболизма, так и анаболизма, то есть цикл Кребса выполняет амфиболическую функцию
Цитрат, 2-оксоглутарат, сукцинил-КоА, фумарат превращается в оксалоацетат, а из оксалоацетата может образоваться глюкоза Цитрат участвует в переносе ацетильных групп ацетил-КоА в цитоплазму для синтеза липидов Цитрат связывает ионы Са 2+ и участвовать в процессе минерализации Сукцинил-КоА участвует в синтезе порфиринов (гема) Из оксалоацетата образуется аспарагиновая кислота, а из 2-оксоглутарата – глутаминовая кислота (синтез азотистых оснований)
Анаболическая роль ЦТК цитрат Транспорт ацетилКоА из митохондрий в цитозоль для синтеза жирных кислот и стероидов 2 оксоглутарат глутамат глутамин нуклеотиды пролин сукцинилКоА гем оксалоацета т глюкоза аспартат нуклеотиды аспарагин
Образование конечного продукта катаболизма – углекислый газ СО 2 Образование восстановленных молекул коферментов НАД H + H + и ФАД H 2 +, поставляющие восстановительные эквиваленты ( протоны) в цепь тканевого дыхания (ЦТД или цепь переноса электронов)
Все клетки живого организма активно поглощают кислород и в них активны ферменты цикла трикарбоновых кислот. При воспалении количество поглощаемого кислорода в клетках уменьшается так как нарушается активность ферментов цикла Кребса. Это приводит к увеличению содержания пировиноградной кислоты (ПВК) и других органических кислот ( малат, сукцинат ) и снижается образование СО 2. Эти изменения сопровождаются нарушением кислотно-основного равновесия и развивается ацидоз (сдвиг рН среды в кислую сторону).
