Общая схема катаболизма питательных веществ

Все катаболические процессы можно разделить на 3 этапа (фазы)

В 1 фазе происходит распад полимерных молекул на мономеры (белки до амк и тд) Эта фаза локализуется в желудочно-кишечном тракте это так называемый распад экзогенных полимеров и распад эндогенных полимеров локализующихся в клетках т е распад резервных углеводов, липидов, обновление белков Объем распадающихся эндогенных полимеров ни чуть не меньше экзогенных Например белков мы потребляем примерно 100 гр, а эндогенных белков расщепляется еще 400 гр В этой фазе нет окислительных процессов Основные процессами химическими является гидролиз, фосфоролиз и при этом выделяется 1-2% энергии от общего запаса в пнтат вещ-ах Вся энергия рассеивается в виде теплоты В этой фазе происходит важное событие Это резкое уменьшение числа соединений, которые затем вступают во вторую фазу катаболизма Огромное разнообразие пищевых соединений вступающих в первую фазу на выходе дает около 50 соединений, что значительно упрощает дальнейшую переработку

Во второй фазе примерно этих ЭД соединений подвергаются дальнейшему- расщеплению и на входе из этой фазы остается в основном 5 соединекий(Ацетил-Ко А, (ЩУК, Пировинограт,) Оксалоацетат Фумарат, 2-оксоглуторкг, сукцинил-КоА) Иначе говоря, дальнейшая переработка соединений во второй фазе сопровождается еще большей унификацией промежуточных продуктов В отношении характера химических процессов вторая фаза носит смешанный характер Здесь как и в первой фазе встречаются реакции гидролиза, фосфоролиза, тиолиза, лиазного расщепления и в отличии от первой фазы - окислительные процессы Благодаря окислительным процессам и другим процессам, на этой стадии выделяется 1/3 часть энергии заключенной в питательных веществах Причем часть этой энергии уже аккумулируется в виде макроэргов. В третей фазе все 5 соединений вступают в единый метаболический путь получивший название Цикла Кребса В котором они и расщепляются до конечных продуктов, а из Цикла Кребса выходят атомы водорода, которые проходя через цепь дыхательных ферментов соединяются с кислородом с образованием воды Эта фаза носит исключительно окислительный характер В ней выделяется 2/3 энергии питат вещ-в и аккумуляция энергии достигает 40% Внутренняя логика такой организации катаболических процессов заключается в том, что по мере углубления распада питательных веществ, количество промежуточных продуктов уменьшается Такой принцип построения катаболических процессов получил название - принципа конвергениции. таболические процессы 1 и 2 фаз катаболизма обычно индивидуальны для каждого соединения или узкой группы соединения одного класса, поэтому они получили названия специфических путей катаболизма Метаболические процессы 3 фазы в независимости от того какое исходное вещество расщепилось является общим отсюда название -общие метаболические пути (цикл КреОса, цепь дыхательных ферментов) Наличие общим метаболических путей в 3 фазе метаболизма несомненно повышает адаптационные возможности живых организмов, поскольку позволяет сравнительно легко переключатся с одного типа питательных веществ на другой.ПИТАТЕЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВАПластический материал для биосинтеза и они же источник энергии Белки норма - 100 гр Калорический коэфнцент 4,1 Часть продукта распада белков выводится в неокисленном виде (мочевина, креатинин) При рачсщеплении питательных веществ и процессе всасывания часть энергии превращается в теплоту - специфический и динамический действия пищиПища человека содержит множество химических соединений как органических, так и минеральных Главную долю органических веществ пищи составляют основные пищевые вещества — углеводы, жиры, белки Часть органических веществ — это минорные пищевые вещества, требующиеся в малых количествах К ним принадлежат, в частности, витамины.Пищевые вещества могут быть заменимыми и незаменимыми Заменимые — это те, которые могут образоваться в организме из других веществ Например, жиры могут образ из углеводов, углеводы – из аминокислот, некоторые аминокислоты образ из других аминокислот или га углеводов Незаменимые пищевые вещества не синтезируются из других веществ и поэтому должны содержаться в пище в готовом виде.

Основные пищевые вещества большей частью представляют собой полимеры В желудочно-кишечном тракте они гидролизуются при участии ферментов класса гидролаз на мономеры в этом заключается суть пищеварения В процессе пищеварения происходит уменьшение разнообразия веществ из бесчисленного количества белков разного строения, полисахаридов, жиров получается 20 разных аминокислот, небольшое число моносахаридов (главным образом глюкоза, фруктоза, галактоза), глицерин, жирные кислоты (главным образом олеиновая, стеариновая, пальмитиновая) Мономеры как низкомолекулярные вещества значительно легче проникают через клеточные мембраны кишечного эпителия (полимеры практически не всасываются) С кровью мономеры транспортируются во

ЦИКЛ КРЕБСА

Это высокоорганизованная циклическая система взаимопревращений ди- и трикарбоновых кислот, катализируемых мультиферментным комплексом Он составляет основу клеточного метаболизма Несмотря на то, что этот метаболический путь является замкнутым его началом считается цитратсинтазная реакция в ходе которой конденсация Ацетия-КоА и оксалоацитата дает цитрат Далее следует реакция отщепление воды катализируемая ферментом аконитазой продуктом реакции является цис- Этот же фермент (аконитаза или аконитатгитротаза) катализирует реакцию гидротации в итоге образуется изомер -изолимонная кислота Окислительная реакция кот катализируется ферментом изоцитратдегидрогина за (она еще и карбоксилирующая) а-кетоггаотаровая кислота В ходе реакции отщепляется СО2, энергия окислительного превращения аккумулируется в восстановленном НАД а-кетоглютаровая кислота под действием а-кетоглюторатдегидр огина зного комплекса (3 типа ферментов, 2 кофермента НАД, КоА и 3 простетических группы тиаминпирофосфат, липоевую кислоту и Флавинадениндннуклео тид) Это тоже реакция окисления идущая путем дегидрирования В данном случае часть энергии запасается еще и в макроэргической связи Образуется сукценил-КоА Сукцешга-КоА Фермент катализирует очень интересную реакцию в ходе которой из ГДФ и фосфорной кислоты образуется ГТФ Отщепляется КоА фермент - сукценил-КоА-синтаза (сукцинаттиокиназа) В итоге образуется янтарная кислота - сукцинат Эта реакция субстратно-окислител ьного фосфорноирования Сукцинат далее вступает вновь в реакцию окисления с участием фермент» сукцинатдегидрогиназ ы Это ФАД зависимый фермент остальные дегидрогиназы НАД зависимые ФАД восстанавливается а сукцинат окисляется с образованием фумаровой кислоты Происходит немедленное присоединение воды с участием фермента фумаразы и образуется малат (яблочная кислота) Малат, с участием малатдегидрогиназы содержащий НАД, окисляется в итоге образуется ЩУК т е происходит регенерация первого продукта ЩУК может снова вступать в реакцию конденсации с ацетил-КоА с образованием лимонной

Что происходит в цикле Кребса?СНЗ-С + ЗНАД + ФАД + ГДФ + НЗРО4 + 2Н₂О -> 2СО_г + ЗНАДН+Н* + ФАДН₂ + ГТФ + HSKoA

Как регулируется цикл Кребса?Термодинамический контроль работы цикла

Пусковой реакцией цикла является цитратсиктазная реакция она сопровождается большой потерей энергии Д G = - 7,7 ккал/моль В условиях клетки эта реакция практически необратима Большой потерей энергии сопровождается <х-кетоглюторатде гидро гиназная реакция ДО = -8 ккал/моль В условиях клетки эта реакция абсолютна необратима За счет пусковой стадии и особенно а-кетст люторатдегидрогиназн ой реакции движение метаболитов возможно лишь в одном направлении т е в направлении деградации (ращипления) ацетип-КоА т е здесь мы имеем дело с двойным термодинамическим контролем направления процесса Кинетический контроль скорости потока метаболитов. Обеспеченность клетки энергией можно характеризовать величиной энергетического ее заряда Он равен отношению концентрации АТФ и половины концентрации АДФ к концентрация АДФ, АТФ и АМФ Когда клетка хорошо обеспечена энергией большая часть ее адениловых нуклеотидов находится в форме АТФ и величина энергетического заряда приближается к 1 Высокая концентрация АДФ и АМФ признак нехватки энергии Отсюда работа цикла Кребса должна тормозиться высокой концентрацией АТФ Цикл Кребса должен стимулироваться высокой концентрацией АДФ и АМФ, энергии не хватает - пора включать цикл Аналогичную роль может играть отношение восстановленно! о НАД к окисленному Скорость работы цикла контролируется прежде всего на пусковой стадии, которая определяется в значительной мере концентрацией ЩУК в клетке Кроме того цитратсинтаза аллостерически угентается высокими концентрациями АТФ, восстав НАД, и сукцинил-КоА Угнетение активности ферментов высокими концентрациями АТФ вполне понятно - клетка обеспеченна энергией и цикл Кребса выключается Второе регуляторное звено - изоцитратдегидрогина зная реакция Изоцитратдегндрогина за аллостерически ингибируется высокими концентрациями АТФ и восстановленного НАД В то же время АДФ выступает в качестве аллостерического активатора Аллостерическим активатором по некоторым данным является так же изоцитрат

Третьим уровнем регуляции является а-кетоглюторатдегидр опшаз ная реакция Здесь восстановленный НАД и АТФ явл аллостер ингибиторами работы этого комплекса Активатором выступает АМФ Высокие концентрации сукцинил-КоА угнетает работу комплекса

Активность фермента сукцинатдегидрогиназ ы ингибируется по конкурентному механизму высокими концентрациями ЩУК и малоновой кислоты.

Поиск по сайту: