Метаболизм

—это совокупность химических реакций, протекающих в организме

—представляет собой высоко координированную и целенаправленную клеточную активность, обеспеченную участием многих взаимосвязанных ферментативных систем, и включает два неразрывных процесса анаболизм и катаболизм

—процессы, происходящие в просвете желудочно-кишечного тракта, не входят в понятие метаболизма, поскольку полость желудочно-кишечного тракта рассматривается как часть внешней среды

—включает в себя более чем 100 000 разнообразных реакций, но существуют основные метаболические пути, построенные по единому плану. Такие пути могут быть линейными и разветвленными. Ферменты, катализирующие реакции, протекающие на этих путях, в организме объединены в мультиферментные системы. В мультиферментных системах продукт предыдущей реакции является субстратом для последующей.

—это двуединый процесс, складывающийся из 2-х частей: катаболизма и анаболизма. В ходе катаболизма происходит разрушение, расщепление сложных веществ до более простых. В процессе анаболизма организм синтезирует собственные сложные из простых.

—Оба процесса связаны между собой большим числом реакций, хотя в клетке часто бывают пространственно разделены.

—существуют химические реакции из числа обратимых, которые в равной степени можно отнести как к катаболизму, так и анаболизму. Принадлежность той или иной реакции к одному из этих процессов определяется -в какую сторону сдвинуто ее равновесие в данный момент времени.

Анаболизм

— это биосинтез белков, полисахаридов, липидов, нуклеиновых кислот и других макромолекул из простых молекул

—сопровождается усложнением структуры, то требует затрат энергии. Источник-энергия АТФ.

—используется энергия, освобождающаяся при катаболизме (эндергонические реакции)

Катаболизм

—расщепление и окисление сложных органических молекул до простых конечных продуктов

—сопровождается высвобождением энергии, заключенной в химических связях веществ

—Большая часть энергии рассеивается в виде тепла, а часть используется для синтеза АТФ.

—Конечные продукты превращений органических веществ у животных и человека - СО₂, Н₂О и мочевина

—сопровождаются выделением энергии (экзергонические реакции).

Направление химической реакции определяется значением ΔG.

Экзергоническая реакция=величина отрицательна-реакция протекает самопроизвольно и сопровождается уменьшением свободной энергии

• Если при этом абсолютное значение ΔG велико, то реакция идёт практически до конца, и её можно рассматривать как необратимую.

Эндергоническая реакция= ΔG положительно, то реакция будет протекать только при поступлении свободной энергии извне

• Если абсолютное значение ΔG велико, то система устойчива, и реакция в таком случае практически не осуществляется

• При ΔG, равном нулю, система находится в равновесии.

Энергетически сопряжённые реакции- в биологических системах термодинамически невыгодные (эндергонические) реакции могут протекать лишь за счёт энергии экзергонических реакций

—Многие происходят при участии аденозинтрифосфата (АТФ), играющего роль сопрягающего фактора.

Реакция фосфорилирования глюкозы свободным фосфатом с образованием глюкозо-6-фосфата является эндергонической:

(1) Глюкоза + Н₃РО₄ → Глюкозо-6-фосфат + Н₂О (ΔG = +13,8 кДж/моль).

Для протекания такой реакции в сторону образования глюкозо-6-фосфата необходимо её сопряжение с другой реакцией, величина свободной энергии которой больше, чем требуется для фосфорилирования глюкозы.

(2) АТФ → АДФ + Н₃РО₄ (ΔG = -30,5 кДж/моль).

При сопряжении процессов (1) и (2) в реакции, катализируемой гексокиназой, фосфорилирование глюкозы легко протекает в физиологических условиях; равновесие реакции сильно сдвинуто вправо, и она практически необратима:

(3) Глюкоза + АТФ → Глюкозо-6-фосфат + АДФ (ΔG = -16,7 кДж/моль).

Высокоэнергетические фосфаты (макроэргические соединения)— группа органических фосфатов, гидролиз которых приводит к освобождению большого количества свободной энергии. Такие соединения называют