Билет №15

1. Общие принципы организации клеточного метаболизма. Две фазы метаболизма: катаболизм, анаболизм и принципы их регуляции.

Метаболизм (обмен веществ) – совокупность химических процессов, которым подвергаются различные соединения с момента их поступления в организм до момента их выделения из организма. В результате метаболизма организм получает пластические вещества для построения специфических полимеров, клеточных структур и, расщепляя биополимеры, выполнявшие свою функцию в организме, получает энергию, необходимую как для биосинтеза, так и для выполнения различных видов работ в клетке (ионный насосы, мышечное сокращение).

В метаболизме различают:

1. Катаболизм – процесс расщепления сложных молекул до более простых, идущий с выделением энергии.

2. Анаболизм – процесс биосинтеза сложных веществ из более простых, идущий с затратой энергии в виде АТФ.

Питательные вещества, поступающие в организм, служат не только строительным материалом, но и источником энергии, необходимой для нормальной жизнедеятельности организма. К анаболическим процессам относятся биологический синтез белков, жиров, липоидов, нуклеиновых кислот. За счет этих реакций простые вещества, поступая в клетки, с участием ферментов вступают в реакции обмена веществ и становятся веществами самого организма. Анаболизм создает основу для непрерывного обновления износившихся структур. Конечными продуктами катаболизма являются вода, углекислый газ, аммиак, мочевина, мочевая кислота и др. Эти вещества недоступны для дальнейшего биологического окисления в клетке и удаляются из организма. Процессы анаболизма и катаболизма неразрывно связаны. Катаболические процессы поставляют для анаболизма энергию и исходные вещества. Анаболические процессы обеспечивают построение структур, идущих на восстановление отмирающих клеток, формирование новых тканей в связи с процессами роста организма; обеспечивают синтез гормонов, ферментов и других соединений, необходимых для жизнедеятельности клетки; поставляют для реакций катаболизма подлежащие расщеплению макромолекулы.

Первый этап катаболизма происходит в желудочно-кишечном тракте, где сложные вещества пищи расщепляются до более простых. Химическая энергия рассеивается в виде тепла. Макромолекулы распадаются на строительные блоки;

Второй этап (внутриклеточный катаболизм) происходит в цитоплазме и митохондриях. Химическая энергия рассеивается в виде тепла, накапливается в виде восстановленных коферментных форм, частично запасается в макроэргичесчких связях АТФ. Продукты, образующиеся на первой стадии катаболизма превращаются в еще более простые соединения.

Третий этап: протекает в митохондриях и сводится к образованию конечных продуктов обмена CO₂ и H₂O из ацетил КоА (он вступает в цикл лимонной кислоты). Химическая энергия частично рассеивается в виде тепла, 40-45% ее запасается в виде АТФ (окислительное фосфорилирование).

Катаболические пути сходятся, вливаясь на 3 стадии в общий путь – цикл лимонной кислоты. Биосинтетические пути расходятся – образуется много разных продуктов. Анаболизм начинается с малых молекул – предшественников, протекает так же в 3 стадии. Например, синтез белков начинается с образования альфа – кетокислот и других предшественников. На второй стадии происходит аминирование альфа – кетокислот в результате образуются альфа – аминокислоты. На третей стадии из аминокислот строятся полипептидные цепи и образуются различные белки. На центральных путях метаболизма имеется много ответвлений, что дает в результате сотни различных клеточных компонентов.