Контрольные вопросы
1. Как классифицируют гормоны по их химической природе? Приведите примеры гормонов каждого из классов.
2. Каким образом гормоны могут влиять на протекание химических процессов в клетке?
3. Что понимают под первичными и вторичными мессенджерами?
4. Охарактеризуйте основные компоненты и механизм действия аденилатциклазной мессенджерной системы.
5. Какие белки являются компонентами аденилатциклазной мессенджерной системы?
6. Какие соединения являются вторичными мессенджерами в инозитолфосфатной системе?
7. Дайте сравнительную характеристику аденилатциклазной и инозитолфосфатной мессенджерной системам.
8. Каков механизм дейcтвия липофильных гормонов на процессы, протекающие внутри клетки?
9. Каким образом прекращается передача гормонального сигнала в клетку?
10. Какие химические соединения, кроме гормонов, могут участвовать в регуляции обменных процессов в клетках?
6. Введение в метаболизм
Метаболизм (от греч. «превращение, изменение») или обмен веществ - совокупность химических реакций, протекающих в живом организме, и обеспечивающих его жизнедеятельность.
Обмен веществ состоит из двух противоположных, одновременно протекающих процессов.
Катаболизм – совокупность процессов, связанных с распадом веществ, их окислением и выведением из организма продуктов распада (СО2, Н2О, мочевина), при этом выделяется энергия (экзергонические реакции).
Органоиды катаболической системы – митохондрии, лизосомы, пероксисомы.
Анаболизм – совокупность реакций синтеза необходимых для оранизма веществ, их использование для роста, развития и жизнедеятельности организма; при этом, как правило, затрачивается энергия (эндергонические реакции).
Органоиды анаболической системы – эндоплазматический ретикулум, комплекс Гольджи, рибосомы.
Метаболиты - продукты метаболизма каких-либо соединений.
Метаболические пути - последовательное превращений одних веществ в другие, одного метаболита - в другой.
В метаболическом пути обычно есть реакция, протекающая с меньшей скоростью, чем все остальные - это лимитирующая стадия (реакция). Она определяет общую скорость превращения исходного вещества в конечный продукт метаболической цепи.
Фермент, катализирующий лимитирующую реакцию, называется регуляторным.
Взаимопревращения веществ определяются физиологическими потребностями организма. Реакции метаболизма, в основном, обратимы - их направление определяется расходом или удалением продукта.
При неизменных условиях концентрация ряда метаболитов в клетках и внеклеточных жидкостях постоянна. При заболеваниях стационарные концентрации метаболитов специфически меняются. На этом основаны биохимические методы лабораторной диагностики болезней.
6.1. Общая схема катаболизма
Основными веществами, обеспечиващими организм человека энергией, являются углеводы и жиры. Меньшее значение имеют белки, однако при преимущественно белковом питании и при голодании их роль значительно возрастает. При расщеплении 1 г веществ выделяется энергии, кДж: углеводов – 17; жиров – 39; белков – 17.
I этап катаболизма – гидролитический. Под воздействием гидролаз в пищеварительном тракте белки, жиры, углеводы распадаются на соответствующие мономеры (рис. 32).
II этап – специфические пути катаболизма. Мономеры основных пищевых веществ при участии ферментов, специфичных для каждого метаболита, превращаются в основном в два метаболита - пировиноградную кислоту (ПВК) и ацетил-KоА. Ацетил-KоА (ацетилкоэнзим А) - макроэргический продукт конденсации коэнзима А с уксусной кислотой.
Реакции специфических путей катаболизма протекают внутри клеток. На этом этапе высвобождается 1/3 энергии питательных веществ.
III этап - общий путь катаболизма. После образования ПВК дальнейший путь распада веществ до СО2 и Н2О происходит одинаково в общем пути катаболизма. Он включает два процесса:
1) окислительное декарбоксилирование ПВК;
2) цикл Кребса (цикл трикарбоновых кислот (ЦТК), цитратный цикл).
В общем пути катаболизма образуются первичные доноры водорода для цепи переноса электронов (дыхательной цепи). Реакции общего пути катаболизма происходят в матриксе митохондрий, и восстановленные коферменты передают водород непосредственно на компоненты дыхательной цепи, расположенные во внутренней мембране митохондрий, где образуется АТФ.
На этом этапе высвобождается 2/3 энергии питательных веществ.
Рис. 32. Общая схема катаболизма