2.9.4. Внутриклеточный распад белков
Наряду с синтезом белков постоянно идет их распад. В организме человека массой 70 кг при обычном режиме питания ежедневно распадается и вновь синтезируется около 400 г белка. Распад может происходить двумя способами – гидролитическим (с образованием аминокислот) с помощью катепсинов, находящихся в лизосомах, и нуклеопептидным, реализующимся в разрушении тканевых белков при взаимодействии их с АТФ (ГТФ, УТФ, ЦТФ), в результате чего образуются фосфорилированные пептиды.
2.9.5. Пути выведения аммиака из организма
В результате распада белков и нуклеотидов образуется свободный аммиак. Даже в небольших количествах он ядовит для клеток. В организме существует несколько механизмов его детоксикации. Одни из них служат для временного связывания, транспорта аммиака из одного органа в другой, другие – для образования конечных продуктов, которые выводятся из организма. Временное связывание происходит в реакциях образования амидов аспарагиновой и глутаминовой кислот – аспарагина и глутамина. Эти реакции идут с затратой энергии АТФ. Аспарагин и глутамин транспортируют аммиак из различных тканей в печень, где он обезвреживается.
Другой способ временного связывания аммиака – восстановительное аминирование щавелевоуксусной кислоты с образованием аспарагиновой кислоты. Она принимает участие в окончательном устранении аммиака – синтезе мочевины в печени. Синтез мочевины – ферментативный процесс, идущий с затратой АТФ. Мочевина в физиологических концентрациях – безвредное для организма вещество. Процесс образования ее начинается с синтеза карбомаилфосфатат при взаимодействии аммиака с углекислым газом и АТФ.
Суммарное уравнение цикла имеет вид:
2NH3 +CO2 + 3ATФ → NH2-CО-NH2 + 2AДФ +2H3PO4 + АМФ + H4P2O7
Многие ферменты, обеспечивающие синтез мочевины, находятся в митохондриях клеток, где интенсивно протекают окислительные реакции. Мочевина выделяется из клеток печени в кровь, переносится в почки и выделяется с мочой.
Тема 10. Интеграция клеточного обмена
Все протекающие в организмы процессы взаимосвязаны. Существует связь между обменом воды и обменом практически всех химических соединений. Вода – это та среда, где осуществляются химические превращения в организме, она является участником или продуктом многих химических реакций. Существенное влияние на протекание процессов обмена веществ оказывают минеральные соединения. Некоторые ионы входят в состав ферментов, выполняют роль активаторов ферментов. Особенно ярко проявляется взаимосвязь обмена углеводов, липидов, белков.
2.10.1. Взаимосвязь процессов обмена углеводов, липидов, белков
Взаимосвязь процессов обмена углеводов, липидов, белков проявляется в наличии единых промежуточных продуктов обмена и общих путей превращений, а также во взаимопревращениях углеводов, липидов и белков. В обмене этих веществ можно выделить три основные стадии: 1) подготовительную, 2) стадию универсализации, 3) стадию окисления в цикле трикарбоновых кислот.
Жирные
кислоты
В подготовительной стадии происходит гидролиз полимеров до мономеров. Ди- и полисахариды преобразуются до моносахридов, жиры расщепляются на глицерин и жирные кислоты, белки – на аминокислоты. В стадии универсализации из углеводов, глицерина, жирных кислот, аминокислот образуется ацетил-КоА.
Особое значение взаимосвязь обмена жиров, белков и углеводов имеет для обеспечения их взаимопревращений. Большинство реакций обмена веществ обратимы. Направление их зависит от условий протекания, концентрации субстратов и продуктов. Обратимыми являются многие этапы процессов обмена углеводов, липидов, белков.
Наиболее просто происходит взаимопревращение углеводов и липидов. В условиях истощения углеводных ресурсов организма липиды начинают использоваться в качестве источника энергии. Жирные кислоты используются тканями или в печени превращаются в кетоновые тела, которые используются тканями как энергетические субстраты. Из глицерина образуется глюкоза, которая, поступая в кровь, обеспечивает энергетическим сырьем некоторые ткани.
Очень сложно протекает образование аминокислот из продуктов углеводного и липидного обмена. Часть аминокислот (незаменимых) организм не способен образовывать, другие (заменимые) могут быть синтезированы, но для этого в их состав должна входить аминогруппа. Источником аминогруппы могут служить другие аминокислоты или свободный аммиак.