Схема 1. Стадии катаболизма основных биополимеров

Составные части сложных липидов - азотистые основания и продукты гидролиза белков - аминокислоты - в своем составе содержат аминогруппу, что, естественно, обеспечивает им специфичность. Отсюда эти соединения, лишаясь NH₂ - группы, сохраняют углеродный скелет, который легко преобразуется в выше названные вещества (пируват, ацетил-КоА и метаболиты цикла трикарбоновых кислот).

Для большинства органических структур конечными продуктами распада являются углекислый газ, вода, а для азотсодержащих - ещё и аммиак, который обезвреживается, превращаясь в мочевину. Углекислый газ образуется путем обычного декарбоксилирования.

Рассмотрим синтез эндогенной воды. Дело в том, что кислород в принципе довольно токсичное соединение, поэтому фактически так называемый аэробный распад органических веществ осуществляется обычно не присоединением кислорода к субстрату, а отщеплением от последнего водорода. Электроны и протоны, проходя через ряд промежуточных переносчиков, достигают кислорода с последующим образованием воды (биологическое окисление). В этом процессе происходит ступенчатое высвобождение энергии (чаще три, реже два раза). Почти половина её используется для синтеза АТФ из АДФ и неорганического фосфата (окислительное фосфорилирование). Другая часть, выделяясь в виде тепла, обеспечивает постоянство температуры тела теплокровных животных, в том числе человека. В природе есть много веществ, в первую очередь, токсины патогенной микрофлоры, которые нарушают взаимодействие биологического окисления с окислительным фосфорилированием, в результате возрастает количество тепловой энергии (гипертермия) и снижается генез АТФ. Последний является универсальным макроэргом, который используется в мышечном сокращении, передаче нервного импульса, в биосинтезе различных соединений. Поэтому патология биоэнергетических процессов проявляется развитием мышечной слабости, общим недомоганием (симптоматика, характерная для большинства инфекционных заболеваний).

Следует отметить, главная реакция, ответственная за перенос водорода на кислород, обеспечивается следующими переносчиками: НАД⁺, ФАД или ФМН, витаминами Е или К, коэнзимом Q. Поэтому дефициты витаминов РР (компонент НАД⁺), В₂ (составная часть ФАД, ФМН), К, токоферолов провоцируют развитие патологических состояний.

Если сопоставлять обе фазы метаболизма - анаболическую и катаболическую, окажется, что они тесно взаимосвязаны между собой. Продукты расщепления используются в организме для синтеза различных веществ, кроме того, энергия, высвобождающаяся при распаде соединений, необходима для образования макромолекул. И третье связующее звено: в реакциях окисления, характерных для катаболизма, образуются так называемые восстановительные эквиваленты (например, НАД+Н⁺, НАДФН+Н⁺, ФАДН₂), водороды которых входят в состав органических соединений.

Таким образом, в анаболической фазе также можно выделить три стадии, причем первая - неспецифическая - общая для обеих фаз. Её продукты могут поставляться для генеза продуктов липидного, углеводного и азотистого происхождения. Вторая стадия анаболизма завершается образованием простейших специфических представителей разных классов (моносахаридов, высших жирных кислот, аминокислот и др.). Синтез биополимеров может идти двумя способами. Для получения гликогена или гетерополисахаридов (гиалуроновой кислоты, хондроитинсульфата, гепарина) требуются лишь активированные субстраты (УДФ-глюкоза, УДФ-галактоза и их производные), соответствующие ферменты. Генез же полипептидов (белков) называется матричным, так как для обеспечения специфичности протеина необходима матрица, роль которой выполняет информационная РНК, в свою очередь, для синтеза последней матрицей служит транскриптон ДНК.

Как мы ни стараемся разделить все протекающие в клетке процессы, сделать это невозможно. Все они тесно связаны между собой, жёстко зависят друг от друга. Поэтому повреждение хотя бы одного звена всегда приводит к глубоким нарушениям самых разных сторон метаболизма. Для иллюстрации данного суждения остановимся на характеристике взаимоотношений углеводного метаболизма с другими видами обменов.

Поиск по сайту: