1. Енергетичний обмін
– це фаза обміну речовин, в якій відбувається розщеплення складних сполук до більш простих: білки розщеплюються до амінокислот; жири – до гліцерину та жирних кислот …
І стадія енергетичного обміну: відбувається під дією гідролаз, при цьому енергія не виділяється і не запасається,
ІІ стадія енергетичного обміну: глюкоза та інші гексози, пентози та гліцерин розщеплюються до піровиноградної кислоти, яка далі перетворюється в ацетил-КоА (теж саме відбувається з жирами та амінокислотами),
ІІІ стадія енергетичного обміну: ацетил-КоА надалі поступає в цикл трикарбонових кислот, в якому білки, жири та вуглеводи окислюються до СО2 та води.
Друга та третя стадії супроводжуються вивільненням енергії, яка запасається у вигляді високоенергетичних сполук.
2. Конструктивний обмін.
– це фаза обміну речовин, в якій з молекул попередників синтезуються білки, жири, вуглеводи, нуклеїнові кислоти …
І стадія конструктивного обміну: в циклі трикарбонових кислот утворюються попередники – кетокислоти,
ІІ стадія конструктивного обміну: кетокислоти амінуються і перетворюються на амінокислоти,
ІІІ стадія конструктивного обміну: з амінокислот утворюються поліпептидні ланцюги білків.
В процесі життєдіяльності живих організмів одні й тіж речовини використовуються в якості джерел енергії, і в якості будівельного матеріалу. Так, гліцериновий альдегід може використовуватися для побудови вуглеводів:
Гліцериновий альдегід + Діоксиацетон Гексози Полісахариди
З органічних кислот, що грають головну роль в енергетиці, утворюються амінокислоти – складові частини білка:
Піровиноградна кислота Аланін
-Кетоглутарова кислота Глутамінова кислота
Янтарна, яблучна та фумарова кислоти Аспарагінова кислота
Амінокислоти легко перетворюються одна в одну, тому для утворення білка достатньо наявності амінокислот, що утворюються в процесі енергетичного обміну (в циклі Кребса).
Ацетил-КоА має важливу роль у енергетичному обміні, використовується для побудови жирних кислот та жирів.
Взаємозв'язок окремих ланок обміну речовин
Характерною особливістю обміну речовин у живій матерії є його єдність. Найрізноманітніші біохімічні реакції, що відбуваються в живому організмі, пов'язані між собою в певній послідовності і взаємозалежності.
Злагодженість і взаємозв'язок різних ланок обміну речовин є характерною особливістю всіх живих організмів. Ця єдність має місце як при біосинтезі органічних речовин, так і при їх розщепленні.
Так, якщо розглядати процеси первинного біосинтезу органічних речовин автотрофами, то можна побачити, що першою стабільною сполукою, що утворюється внаслідок фіксації вуглекислого газу на рибулозо-1,5-дифосфаті, є 3-фосфогліцеринова кислота. Вже з цієї сполуки починається ряд реакцій, що, прискорюється ферментами, внаслідок яких синтезуються вуглеводи, амінокислоти, гліцерин, вищі жирні кислоти та інші сполуки.
В якості вторинних продуктів утворюються (в основному з амінокислот) пуринові і піримідинові основи. Отже, прямим продовженням первинної фіксації СО2 і є процеси утворення мономерів, з яких будуються біополімери (полісахариди, білки, нуклеїнові кислоти тощо), ліпіди та інші органічні сполуки, що входять до складу рослин, тварин, мікроорганізмів.
Утворення вуглеводів з 3-фосфогліцеринової кислоти відбувається в основному як зворотний шлях дихотомічного розщеплення вуглеводів (гліколіз). Амінокислоти можуть безпосередньо утворюватися з 3-фосфогліцеринової кислоти (серин, цистеїн, цистін) або після її перетворення в піровиноградну кислоту, з якої утворюються аланін, валін і лейцин.
У циклі трикарбонових кислот синтезуються щавлево-оцтова і α-кетоглутарова кислоти, з яких можуть утворюватися інші амінокислоти, наприклад глутамінова.
Перехід від 3-фосфогліцеринової кислоти до вищих жирних кислот і деяких інших сполук відбувається через ацетил-КоА, що утворюється при окислювальному декарбоксилюванні піровиноградної кислоти.
Поряд з первинним біосинтезом органічних речовин вже у автотрофних організмів має місце новоутворення органічних сполук одних класів за рахунок інших.
Первинний синтез органічних сполук спрямований в основному в бік утворення вуглеводів, а саме полісахаридів. Під час синтезу полісахаридів в їх складі головним чином відкладається вуглець, що зв'язується у процесі фото- і хемосинтезу. Певною мірою це відноситься також і до ліпідів.
Вуглеводи, що утворюються при первинному біосинтезі і запасаються в процесі життєдіяльності організму, постійно використовуються. Вони розкладаються до фосфогліцеринової кислоти, а потім до піровиноградної і стають джерелом для біосинтезу амінокислот, ацетил-КоА тощо.
При розщепленні ліпідів, особливо триацилгліцеридів, утворюється ацетил-КоА, що вступає в гліоксалатний цикл і використовується для синтезу піровиноградної кислоти, з якої синтезуються амінокислоти і моносахариди. Розщеплення білків і нуклеїнових кислот приводить до утворення простих продуктів, таких як піровиноградна кислота, рибулозо-5-фосфат тощо, які при недостачі вуглеводів і ліпідів можуть синтезувати деяку кількість цих сполук.
Усі вищезазначені перетворення більш яскраво виражені у гетеротрофних організмів, що використовують готові органічні речовини для побудови свого організму. При цьому відбувається перетворення білків, вуглеводів, ліпідів, нуклеїнових кислот тощо, що входять до складу тіла гетеротрофів.
Оскільки хімічний склад їжі ніколи повністю не відповідає потребам гетеротрофного організму, то в процесі асиміляції відбувається перебудова одних класів органічних сполук в інші, тобто взаємоперетворення між окремими класами органічних сполук є природне і необхідне явище.
Центральне місце в обміні органічних сполук у клітинах займає цикл трикарбонових кислот, що пов'язано в перенесенням електронів при диханні.