Метаболизм представляет собой высоко координированную и целенаправленную клеточную активность, обеспеченную участием многих взаимосвязанных ферментативных систем, и включает два неразрывных процесса анаболизм и катаболизм.
Он выполняет три специализированные функции:
Анаболизм – это биосинтез белков, полисахаридов, липидов, нуклеиновых кислот и других макромолекул из малых молекул-предшественников. Поскольку он сопровождается усложнением структуры, то требует затрат энергии. Источником такой энергии является энергия АТФ.
Цикл НАДФ-НАДФНТакже для биосинтеза некоторых веществ (жирные кислоты, холестерол) требуются богатые энергией атомы водорода – их источником является НАДФН. Молекулы НАДФН образуются в реакциях окисления глюкозо-6-фосфата в пентозном пути и оксалоацетата малик-ферментом. В реакциях анаболизма НАДФН передает свои атомы водорода на синтетические реакции и окисляется до НАДФ. Так формируется НАДФ-НАДФН-цикл.
Катаболизм – расщепление и окисление сложных органических молекул до более простых конечных продуктов. Оно сопровождается высвобождением энергии, заключенной в сложной структуре веществ. Большая часть высвобожденной энергии рассеивается в виде тепла. Меньшая часть этой энергии "перехватывается" коферментами окислительных реакций НАД и ФАД, некоторая часть сразу используется для синтеза АТФ.
Атомы водорода, высвобождаемые в реакциях окисления веществ, в основном используются клеткой по двум направлениям:
Происходит в кишечнике (переваривание пищи) или в лизосомах (самообновление клеток) при расщеплении уже ненужных или лишних молекул. При этом освобождается около 1% энергии, заключенной в молекуле. Она рассеивается в виде тепла.
Вещества, образованные при внутриклеточном гидролизе или проникающие в клетку из крови, на втором этапе обычно превращаются
Локализация второго этапа – цитозоль и митохондрии. Часть полученной энергии рассеивается в виде тепла и примерно 13% энергии вещества усваивается, т.е. запасается в виде макроэргических связей АТФ.
Схема общих и специфичных путей катаболизма Под специфичными путями катаболизма понимают реакции, осуществляемые специфичными ферментами в специфичных, для разных классов веществ, реакциях 1 и 2 этапов. После того, как эти процессы закончатся, образуются пируват и ацетил-SКоА (в основном) и начинаются общие пути превращений. Подразумевается, что независимо от источника происхождения пирувата и ацетил-SKoA (из аминокислот, жирных кислот или моносахаридов) они попадают в общий путь катаболизма – 3 этап биологического окисления.
Все реакции этого этапа идут в митохондриях. Ацетил-SКоА (и кетокислоты) включается в реакции цикла трикарбоновых кислот, где углероды веществ окисляются до углекислого газа.
Выделенные атомы водорода соединяются с НАД и ФАД и восстанавливают их. После этого НАДН и ФАДН2 переносят водород в цепь ферментов дыхательной цепи, расположенную на внутренней мембране митохондрий. Здесь в результате процесса под названием "окислительное фосфорилирование" образуется вода и главный продукт биологического окисления – АТФ.
Часть выделенной на этом этапе энергии молекулы рассеивается в виде тепла и около 46% энергии исходного вещества усваивается, т.е. запасается в связях АТФ и ГТФ.
Все молекулы АТФ в клетке непрерывно участвуют в каких-либо реакциях, постоянно расщепляются до АДФ и вновь регенерируют.
Существует три основных способа использования АТФ
Эти процессы вкупе с процессом образования АТФ получили название АТФ-цикл:
Кругооборот АТФ в жизни клеткиВы можете спросить или оставить свое мнение.
biokhimija.ru
Катаболизм – расщепление крупных молекул с выделением энергии, заключенной в их структуре и запасание ее в форме АТФ. Полный распад крупных молекул осуществляется в 3 этапа:
1) Подготовительный (распад сложных молекул до их составных компонентов): белки → аминокислоты; сложные углеводы → моносахариды; липиды → спирты и высшие жирные кислоты; полинуклеотиды → мононуклеотиды.
Этот процесс осуществляется без участия кислорода, и АТФ здесь не образуется. Он происходит либо в желудочно-кишечном тракте (если речь идет о расщеплении сложных веществ, поступающих с пищей), либо в клетках организма (при распаде собственных, или тканевых сложных молекул).
Расщепление сложных веществ, поступающих с пищей, всегда происходит путем гидролиза при участии соответствующих гидролитических ферментов желудочно-кишечного тракта. Расщепление собственных белков, липидов и нуклеотидов также осуществляется путем гидролитического распада, а что касается углеводов – их распад в клетках организма может происходить как путем гидролиза, так и путем фосфоролиза.
2) Этап универсализации (высвободившиеся в результате подготовительного этапа низкомолекулярные органические соединения, такие как моносахариды, аминокислоты, глицерин, жирные кислоты, подвергаются дальнейшей метаболизации с образованием относительно небольшого круга веществ, чаще всего, это ПВК либо другие кетокислоты, ацетилкоэнзим А или сукцинилкоэнзим А.
Этот этап также осуществляется в клетках организма без участия кислорода (например, гликолиз, β-окисление жирных кислот). АТФ при этом может образовываться, но относительно немного.
3) Этап полного распада (происходит в митохондриях клеток, причем, исключительно в аэробных условиях).
В основе этого процесса лежат такие этапы аэробного дыхания как цикл Кребса и окислительное фосфорилирование, в результате которых промежуточные метаболиты, образовавшиеся на этапе универсализации, полностью окисляются до воды и углекислого газа с высвобождением энергии, которая аккумулируется в форме макроэргических химических связей АТФ.
Анаболизм – синтез крупных молекул из мелких, идущий с затратой энергии. В клетках животных и растений протекает множество анаболических реакций, в ходе которых из мелких молекул строятся более крупные.
Каждая клетка обычно сама синтезирует для себя необходимые белки, нуклеотиды, липиды, полисахариды и другие сложные вещества, а не получает их готовыми из других клеток (к примеру, гликоген, находящийся в мышцах, синтезируется в мышечных волокнах, а не приносится кровью из печени).
Исходным сырьем для процессов биосинтеза являются сравнительно немногие вещества, в том числе ацетилкоэнзим А, глицин, сукцинилкоэнзим А, рибоза, ПВК и глицерин.
Можно выделить следующие этапы анаболизма:
1) Образование промежуточных метаболитов (ПВК, ацетилкоэнзима А, фосфоглицеринового альдегида и др.), необходимых для прохождения дальнейших этапов биосинтеза.
2) Образование структурных блоков (аминокислот, моносахаридов, высших жирных кислот и др.), необходимых для синтеза сложных органических молекул.
3) Биосинтез сложных (и в том числе высокомолекулярных) соединений: белков и пептидов, сложных углеводов, липидов, полинуклеотидов.
Каждый этап биосинтеза катализируется отдельным ферментом.
Некоторые реакции в биосинтетических процессах не требуют доставки энергии извне, хотя в целом происходящие в клетках процессы синтеза нуждаются в поступлении энергии.
Синтез сложных молекул и их расщепление регулируется при помощи различных, обособленных друг от друга механизмов.
studfiles.net
Основными метаболическими процессами являются анаболизм (ассимиляция) и катаболизм (диссимиляция).
Анаболизм, или ассимиляция (от лат. assimilatio — уподобление), представляет собой эндотермический процесс уподобления поступающих в клетку веществ веществам самой клетки. Она является «созидательным» метаболизмом.
Важнейшим моментом ассимиляции является синтез белков и нуклеиновых кислот. Частным случаем анаболизма является фотосинтез, который представляет собой биологический процесс, при котором органическое вещество синтезируется из воды, двуокиси углерода и неорганических солей под влиянием лучистой энергии Солнца. Фотосинтез в зеленых растениях является автотрофным типом обмена.
Катаболизм, или диссимиляция (от лат. dissimilis — расподобление), является экзотермическим процессом, при котором происходит распад веществ с освобождением энергии. Этот распад происходит в результате переваривания и дыхания. Переваривание представляет собой процесс распада крупных молекул на более мелкие молекулы, тогда как дыхание является процессом окислительного катаболизма простых Сахаров, глицерина, жирных кислот и дезаминированных аминокислот, в результате которого происходит освобождение жизненно необходимой химической энергии. Эта энергия используется для пополнения запасов аденозинтри-фосфата (АТФ), который является непосредственным донором (источником) клеточной энергии, универсальной энергетической «валютой» в биологических системах. Пополнение запасов АТФ обеспечивается реакцией фосфата (Ф) с аденозиндифосфатом (АДФ), а именно:
АДФ + Ф + энергия ® АТФ
Когда АТФ разлагается на АДФ и фосфат, энергия клетки освобождается и используется для работы в клетке. АТФ представляет собой нуклеотид, состоящий из остатков аденина, рибозы и трифосфата (трифосфатных групп), тогда как аденозиндифосфат (АДФ) имеет лишь две фосфатные группы. Богатство АТФ энергией определяется тем, что его трифосфатный компонент содержит две фос-фоангидридные связи. Энергия АТФ превышает энергию АДФ на 7000 ккал/моль. Этой энергией обеспечиваются все биосинтетические реакции в клетке в результате гидролиза АТФ до АДФ и неорганического фосфата. Итак, цикл АТФ-АДФ является основным механизмом обмена энергии в живых системах.
К живым системам применимы два закона термодинамики.
В соответствии с первым законом термодинамики (законом сохранения энергии) энергия на протяжении химических и физических процессов не создается, не исчезает, а просто переходит из одной формы в другую, пригодную в той или иной мере для выполнения работы, т. е. использование энергии для выполнения какой-либо работы или переход энергии из одной формы в другую не сопровождается изменением (уменьшением или увеличением) общего количества энергии. Имея в виду глобальные категории, можно сказать, что вопреки любым физическим или химическим изменениям во Вселенной, количество энергии в ней останется неизменным.
В соответствии со вторым законом термодинамики физические и химические процессы протекают в направлении необратимого перехода полезной энергии в хаотическую, неупорядоченную форму и установления равновесия между упорядоченным состоянием и хаотическим, неупорядоченным. По мере приближения к установлению равновесия между упорядоченностью и неупорядоченностью и к остановке процесса происходит уменьшение свободной энергии, т.е. той порции общей (полезной) энергии, которая способна производить работу при постоянной температуре и постоянном давлении. Когда количество свободной энергии уменьшается, то повышается та часть общей внутренней энергии системы, которая является мерой степени случайности и неупорядоченности (дезорганизации) и называется энтропией. Другими словами, энтропия есть мера необратимого перехода полезной энергии в неупорядоченную форму. Таким образом, естественная тенденция любой системы направлена на повышение энтропии и уменьшение свободной энергии, которая является самой полезной термодинамической функцией. Живые организмы являются высокоупорядоченными системами. Для них характерно содержание очень большого количества информации, но они бедны энтропией.
Если Вселенная представляет собой реакционные системы, под которыми понимают совокупность веществ, благодаря которым протекают физические и химические процессы, с одной стороны, и окружающую среду, с которой реакционные системы обмениваются информацией, с другой стороны, то в соответствии со вторым законом термодинамики в ходе физических процессов или химических реакций энтропия Вселенной увеличивается. Метаболизм живых организмов не сопровождается возрастанием внутренней неупорядоченности, т. е. для живых организмов не характерны возрастные энтропии. В любых условиях все организмы, начиная от бактерий и заканчивая млекопитающими, сохраняют упорядоченный характер своего строения. Однако для самой энтропии характерно то, что она возрастает в окружающей среде, причем непрерывное возрастание энтропии в окружающей среде обеспечивается существующими в среде живыми организмами. Например, для извлечения свободной энергии анаэробные организмы используют глюкозу, которую они получают из окружающей среды и окисляют молекулярным кислородом, проникающим тоже из среды. При этом конечные продукты окислительного метаболизма (СО2 и h3O) поступают в среду, что и сопровождается возрастанием энтропии среды, которое частично происходит из-за рассеивания тепла. Возрастание энтропии в этом случае повышается, кроме того за счет возрастания количества молекул после окисления (C6h22O6 + 6O2 ® 6СО2 + 6Н2О), т. е. образование из 7 молекул 12 молекул. Как видно, молекулярная неупорядоченность ведет к энтропии.
Для живых существ первичным источником энергии является солнечная радиация, в частности видимый свет, который состоит из электромагнитных волн, встречающихся в виде дискретных единиц, называемых фотонами или квантами света. В живом мире одни живые существа способны улавливать световую энергию, другие получают энергию в результате окисления пищевых веществ.
Энергия видимого света улавливается зелеными растениями в процессе фотосинтеза, который осуществляется в хлоропластах их клеток. Благодаря фотосинтезу живые существа создают упорядоченность из неупорядоченности, а световая энергия превращается в химическую энергию, запасаемую в углеводах, являющихся продуктами фотосинтеза. Таким образом, фотосинтезирующие организмы извлекают свободную энергию из солнечного света. В результате этого клетки зеленых растении обладают высоким содержанием свободной энергии.
Получение энергии в результате окисления неорганических веществ происходит при хемосинтезе.
Животные организмы получают энергию, уже запасенную в углеводах, через пищу. Следовательно, они способствуют увеличению энтропии среды. В митохондриях клеток этих организмов энергия, запасенная в углеводах, переводится в форму свободной энергии, подходящей для синтеза молекул других веществ, а также для обеспечения механической, электрической и осмотической работы клеток. Освобождение энергии, запасенной в углеводах, осуществляется в результате дыхания — аэробного и анаэробного. При аэробном дыхании расщепление молекул, содержащих запасенную энергию, происходит путем гликолиза и в цикле Кребса. При анаэробном дыхании действует только гликолиз. Таким образом, жизнедеятельность клеток животных организмов обеспечивается в основном энергией, источником которой служат реакции окисления-восстановления «топлива» (глюкозы и жирных кислот), в процессе которых происходит перенос электронов от одного соединения (окисление) к другому (восстановление). С окислительно-восстановительными реакциями сопряжено фосфорилирование. Эти реакции протекают как при фотосинтезе, так и дыхании.
Организм — открытая саморегулирующая система, она поддерживает и реплицирует себя посредством использования энергии, заключенной в пище, либо генерируемой Солнцем. Непрерывно поглощая энергию и вещества, жизнь не «стремится» к равновесию между упорядоченностью и неупорядоченностью, между высокой молекулярной оранизацией и дезорганизацией. Напротив, для живых существ характерна упорядоченность как в их структуре и функциях, так и в превращении и использовании энергии. Таким образом, сохраняя внутреннюю упорядоченность, но получая свободную энергию с солнечным светом или пищей, живые оранизмы возвращают в среду эквивалентное количество энергии, но в менее полезной форме, в основном в виде тепла, которое, рассеиваясь, уходит во Вселенную.
Процессы обмена веществ и энергии подвержены регуляции, причем существует множество регулирующих механизмов. Главнейшим механизмом регуляции метаболизма является контроль количества ферментов. К числу регулирующих механизмов относят также контроль скорости расщепления субстрата ферментами, а также контроль каталитической активности ферментов. Метаболизм подвержен так называемому обратному аллостерическому контролю, заключающемуся в том, что во многих биосинтетических путях первая реакция может быть ингибирована (подавлена) конечным продуктом. Можно сказать, что такое ингибирование происходит по принципу обратной связи. В регуляции обмена веществ и энергии имеет значение и то, что метаболические пути синтеза и распада почти всегда разобщены, причем у эукариотов это разобщение усиливается компартментализацией клеток. Например, местом окисления жирных кислот в клетках являются митохондрии, тогда как их синтез происходит в цитозоле. Многие реакции метаболизма подвержены некоторой регуляции со стороны так называемого энергетического статуса клетки, показателем которого является энергетический заряд, определяемый суммой молярных фракций АТФ и АДФ. Энергетический заряд в клетке всегда постоянен. Синтез АТФ ингибируется высоким зарядом, тогда как использование АТФ стимулируется таким же зарядом.
poznayka.org
В процессе анаболизма в живых организмах наблюдается образование, то есть синтез веществ, при этом организм поглощает из внешней среды различные вещества и усваивает их. Например, установлено, что человек в результате своей жизнедеятельности усваивает в год примерно 1,5 т кислорода и пищи, что составляет в среднем за день 0,86 кг кислорода, 2,1 кг воды, 0,81 кг органических веществ и 0,1 кг минеральных солей. Энергия потребляемой человеком за день пищи равна 3 000 ккал.
В процессе катаболизма наблюдается расщепление или распад веществ и освобождение накопленной в них энергии. Расщепление веществ осуществляется путем окисления при участии кислорода и путем брожения — в бескислородной среде. Выделившаяся в результате этого энергия расходуется не только на выполнение жизненных функций организма в активном состоянии, но и на удовлетворение его потребностей в состоянии покоя. С помощью ферментов из простых веществ с малой молекулой образуются сложные высокомолекулярные соединения: из аминокислот — белки, из моносахаридов — сложные углеводы. При участии азотистых оснований образуются нуклеотиды, из которых формируются нуклеиновые кислоты. Точно в таком же порядке из простых ацетатных кислот возникают сложные жирные кислоты. Последние, вступая в реакцию с глицерином, образуют жиры и масла. Биосинтетические реакции различаются на основе индивидуальных и видовых особенностей. В конечном счете структура крупных органических молекул, синтезируемых с помощью белковых ферментов, определяется последовательностью нуклеотидов в ДНК. Это в свою очередь связано с совокупностью генов данной клетки, то есть с генотипом.
Синтезированные вещества используются в процессе роста для построения клеток и их органоидов и для замены израсходованных или разрушенных молекул. Все реакции синтеза идут с поглощением энергии, а реакции расщепления, напротив, протекают с выделением энергии.
← Обмен веществ Промышленная микробиология →biologylife.ru
|
|
АДФ+НРО42-
НАД+
НАДФ+
АТФ
НАДН
|
|
|
Существует три типа обмена веществ:
а. сходящийся катаболический,
б. расходящийся анаболический,
в. циклический.
Гликолиз
D-Глюкоза является наиболее распространенным источником химической энергии, поэтому она занимает центральное положение в метаболизме. Она относительно богата потенциальной энергией, при ее окислении до углекислого газа выделяется значительное количество энергии.
В организме глюкоза хранится в форме полисахарида, который быстро превращается в глюкозу, в случае потребности организма в энергии.
В высших растениях и животных глюкоза выполняет три назначения: она может быть запасенным источником химической энергии, она может окисляться до трехуглеродных соединений (пуриват) в процессе гликолиза, или окисляться до пентоз.
гликолиз (10 реакций)
|
анаэробные анаэробные
условия условия
|
|
условия
СО2
|
Ферментация до
Спиртовая до молочной кислоты
ферментация
в дрожжах О2 цикл превращений
лимонной кислоты
Вопросы для самоконтроля
1. Изменения энтропии в процессе формирования цыпленка из яйца?
2. Утилизация АТФ организмом человека.
3. Роль митохондрий в биоэнегетике и метаболизме?
4. Роль гликоген фосфорилазы.
5. Клинические симптомы дефицита ферментов в процессе гликолиза.
Тестовые вопросы
1. Назовите основное вещество с которого начинается процесс гликолиза?
а) углеводы;
б) жиры;
в) белки;
г) витамины.
2. Какое количество энергии выделяется при окислении глюкоза?
а) 628 ккал;
б) 100 ккал;
в) 50 ккал;
г) 25 ккал.
3. Что общего в процессах аэробного и анаэробного окисления глюкоза?
а) оба процесса начинаются с окислением глюкозы до пировиноградной кислоты;
б) не требуется для реакции кислорода;
в) требуется избыток кислорода.
4. Какие конечные продукты аэробного окисления глюкозы?
а) СО2 и Н2О;
б) С6Н12О6;
в) С2Н5ОН;
г) пировиноградная кислота.
5. Какие продукты образуются при декарбоксилировании пировиноградной кислоты?
а) СО2 и Н2О;
б) С2Н5ОН;
в) уксусный альдегид.
ТЕМА 13. МЕТАБОЛИЗМ ЛИПИДОВ
Липиды - большая группа веществ с разной химической структурой, но общим свойством - они не растворимы в воде, а растворимы в различных органических растворителях. Пути превращения различных липидов (жиры, фосфолипиды, гликолипиды), их распад и синтез не являются одинаковыми.
Гидролитическое расщепление жиров (как наиболее распространенного веществ в классе липидов) катализируется ферментами липазами. В ротовой полости переваривания жиров не происходит, т.к. в слюне липазы отсутствуют. В желудочном соке содержится липаза в незначительном количестве, которая катализирует распад жиров, находящихся в эмульгированном состоянии (молоко). В основном переваривание жиров происходит в тонких кишках. В двенадцатиперстную кишку поступает сок поджелудочной железы и желчь. В соке поджелудочной железы содержится липаза, в желчи - желчные кислоты, соли которых являются эмульгаторами жиров, благодаря им образуется тонкая устойчивая эмульсия жиров с диаметром частиц 0,5 мкм и меньше. В тонких кишках после переваривания пищи, богатой жирами, можно обнаружить жирные кислоты, их соли и смесь моно-, ди- и триацилглицеролов в виде тонкой эмульсии. Глицерин, хорошо растворимый в воде, всасывается стенками кишок. Всасывание жирных кислот идет в форме комплексов с желчными кислотами. Некоторое количество жира в виде капелек диаметром менее 0,5 мкм может всосаться стенкой кишок в форме эмульсии моноглицеридов (хиломикроны).
Распад жиров в организме происходит с образованием конечных продуктов СО2 и Н2О. Распад жиров начинается с их гидролиза под действием липаз до глицерина и жирных кислот, пути распада последних различны. Превращение глицерина (подобно превращению углеводов) начинается с его фосфорилирования под действием фермента фосфоферазы, катализирующей перенос фосфатного остатка от молекулы АТФ на молекулу глицерина.
АТФ АДФ
Глицерофосфорная кислота затем подвергается окислению с образованием фосфоглицероальдегида.
-2е- , -2Н+
оксидаза
Далее возможны два пути: а. синтез гликогена, б. Последующий распад до молочной кислоты и ее аэробное окисление с образованием СО2 и Н2О.
lektsia.com
Обмен веществ и энергии - это совокупность физических, химических и физиологических процессов превращения веществ и энергии в живых организмах, а также обмен веществами и энергией между организмом и окружающей средой.
На клеточном уровне эти преобразования осуществляются через сложные последовательности реакций, называемые путями метаболизма, и могут включать тысячи разнообразных реакций. Метаболизм можно разделить на два взаимосвязанных, но разнонаправленных процесса: анаболизм (ассимиляция) и катаболизм (диссимиляция).
Анаболизм - это совокупность процессов биосинтеза органических веществ (компонентов клетки и других структур органов и тканей). Он обеспечивает рост, развитие, обновление биологических структур, а также накопление энергии (синтез макроэргов).
Катаболизм - это совокупность процессов расщепления сложных молекул до более простых веществ с использованием части из них в качестве субстратов для биосинтеза и расщеплением другой части до конечных продуктов метаболизма с образованием энергии. Процессы анаболизма и катаболизма находятся в организме в состоянии динамического равновесия. Преобладание анаболических процессов над катаболическими приводит к росту, накоплению массы тканей, а преобладание катаболических процессов ведет к частичному разрушению тканевых структур. Состояние равновесного или неравновесного соотношения анаболизма и катаболизма зависит от возраста (в детском возрасте преобладает анаболизм, у взрослых обычно наблюдается равновесие, в старческом возрасте преобладает катаболизм), состояния здоровья, выполняемой организмом физической или психоэмоциональной нагрузки.
Основным обменом называется количество энергии, которое тратит организм при полном мышечном покое, через 12—14 часов после приема пищи и при окружающей температуре 20—22 °С. Основной обмен поддерживает жизнь организма на самом низком уровне деятельности нервной системы, сердца, дыхательного аппарата, пищеварения, желез внутренней секреции, выделительных процессов, покоя скелетных мышц. Ведущая роль в обмене веществ принадлежит функциональному состоянию нервной системы, регулированию ею уровня обмена веществ в органах и тканях, поддерживающему относительное постоянство состава белков, химического состава крови, температуры и т. д. относительно независимо от изменений внешней среды, при разных условиях жизни. Существенно влияет на основной обмен также деятельность желез внутренней секреции
Общий обмен веществ— происходит в обычных условиях жизни. Он значительно выше основного обмена и зависит главным образом от деятельности скелетных мышц, а также увеличения деятельности внутренних органов. Килокалории, расходуемые при этом сверх основного обмена, называются моторными калориями. Чем интенсивнее мышечная деятельность, тем больше моторных калорий и тем выше общий обмен веществ. При умственном труде общий обмен веществ увеличивается незначительно — на 2—3 %, а если умственный труд сопровождается мышечной деятельностью — на 10—20 %.
2. Белковый обмен и его регуляция.
Обмен белков в организме может существенно изменяться под влиянием различных структур центральной нервной системы, включая кору больших полушарий. Однако ведущая роль в регуляции белкового обмена принадлежит гуморальным факторам — анаболическим гормонам (гормону роста, инсулину, тироксину, стероидным гормонам).
Гормон роста — полипептид, выделяемый передней долей гипофиза. Он стимулирует синтез РНК и белка практически во всех тканях организма. Однако характер его действия и мишени меняются по мере роста организма.
Инсулин, помимо углеводного обмена, регулирует и обмен белков. При повышении содержания аминокислот в крови он стимулирует их поступление в клетки, усиливает анаболизм тканевых белков и подавляет катаболизм аминокислот.
Тироксин— гормон щитовидной железы. Его действие проявляется в периоды, когда организм нуждается в повышении процессов синтеза белка. Он также стимулирует рост и дифференцировку тканей, обладает специфическим усиливающим действием на синтез окислительных митохондриальных ферментов.
Эстрогены— стероидные гормоны, образующиеся в женском организме (в яичниках) и стимулирующие синтез РНК и белка в клетках матки. Андрогены — мужские стероидные гормоны, образующиеся в яичках. По сравнению с женскими стероидами мужские оказывают более широкое влияние, так как стимулируют синтез РНК и белков во многих тканях организма, включая клетки поперечно-полосатых мышц.
Из ряда катаболических гормонов влияние на обмен белков оказывают глюкокортикоиды, вырабатывающиеся корой надпочечников. Эти гормоны усиливают расщепление белков в клетках различных тканей и тормозят синтез белка. В то же время они стимулируют синтез белка в печени
poznayka.org
07.12.2014
Конечно процессы метаболизма делят на процессы катаболизма и анаболизма. Сравним основные особенности этих процессов.
Таким образом, катаболизм и анаболизм – это связано, взаимодополняемые процессы, объединяются через систему АТФ-АДФ, восстановлены и окисленные формы коферментов (НАДН + и НАД +), субстраты и продукты.Путь катаболизма определенного вещества и противоположный путь синтеза этого же вещества обычно несколько отличаются. Например, распад глюкозы до молочной кислоты в мышцах состоит из 11 последовательных стадий, катализируемых специфическими ферментами. Обратный путь (синтез глюкозы из молочной кислоты) осуществляется в печени и включает 8 ферментативных стадий, общих с катаболическим путем, и 3 стадии, отличные от него. Аналогичное наблюдается при синтезе и распада жирных кислот, белков, нуклеиновых кислот. Благодаря неидентичности катаболический и анаболический пути регулируются независимо друг от друга. Противоположно направленные катаболические и анаболические пути отличаются своей локализацией в клетке, что дает им возможность проходить одновременно и использовать энергию, которая освобождается при распаде веществ, для биосинтеза в других местах клетки. Например, окисление жирных кислот происходит в митохондриях, а синтез – в цитоплазме.Рассмотрим катаболизм подробнее. В нем можно выделить три главные стадии.На первой стадии макромолекулы белков, жиров и углеводов распадаются в своих мономеров (гексозы, пентозы, жирные кислоты, глицерин, аминокислоты). На второй стадии эти метаболиты 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 СО2 и Н2О. Преобразование пировиноградной кислоты в ацетил-КоА, цикл лимонной кислоты и цепь 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.Анаболизм также происходит в несколько стадий, но различия между животными, растениями и бактериями в отношении тех веществ, из которых начинаются анаболические пути. Фотосинтезирующие организмы строят углеводы с СО2 и Н2О. В организме животных и человека анаболизм начинается с пировиноградной кислоты, ацетил-КоА, из промежуточных продуктов цикла лимонной кислоты. Со сравнительно небольшого количества простых молекул-предшественников образуется широкий набор различных макромолекул.Преобразование белков, липидов и углеводов составляют центральные метаболические пути: потоки метаболитов на этих путях довольно крупные (сотни или десятки грамм). В организме есть еще другие метаболические пути с гораздо меньшим потоком метаболитов (суточный синтез или распад измеряется миллиграммами). Эти пути составляют вторичный метаболизм. Роль его заключается в образовании таких разных биологически активных веществ, как коферменты, гормоны, медиаторы, пигменты.Итак, метаболизм выполняет четыре специфические функции:
moyaosvita.com.ua
