12. Взаимосвязь процессов обмена веществ

Обмен веществ в организме протекает как единое целое. Взаимопереходы между отдельными классами органических соединений – естественное, неизбежное и крупномасштабное явление в живой природе. Эти взаимопереходы осуществляются через ключевые метаболиты промежуточного обмена – ПВК, -кетоглутаровая кислота, ЩУК и ацетил-КоА.

Рассмотрим некоторые примеры взаимопереходов органических веществ.

12.1. Взаимосвязь обменов нуклеиновых кислот и белков

1. Новообразование нуклеозидтрифосфатов и нуклеиновых кислот зависит от наличия в клетке соответствующего набора белков-ферментов.

2. Аминокислоты (асп, гли, глн) – основные исходные соединения для синтеза пиримидиновых и пуриновых азотистых оснований.

3. В синтезе белка участвуют ДНК и все виды РНК.

12.2. Взаимосвязь обменов нуклеиновых кислот и углеводов

1. Р-5-Ф, возникающий при апотомическом пути распада Г-6-Ф, участвует в биосинтезе нуклеотидов.

2. Возникающая при распаде нуклеиновых кислот рибоза, включаясь в общий круговорот углеводов в организме, может переходить в Р-5-Ф, из которого образуются Г-6-Ф и другие фосфорные эфиры углеводов:

3. Распад углеводов обеспечивает синтез АТФ, участвующей в образовании нуклеозидтрифосфатов, необходимых для синтеза РНК и ДНК.

4. Биосинтез углеводов зависит от обмена нуклеиновых кислот. Например, УТФ используется для синтеза УДФ-глюкозы, участвующей в синтезе олиго- и полисахаридов.

12.3. Взаимосвязь обмена белков и углеводов

Связующее звено – ПВК (дихотомический путь распада углеводов).

Углеводы – источники аминокислот (у автотрофов, у гетеротрофов – не все аминокислоты):

1. 

– ПВК  ала, вал¹, лей.

– ПВК ЩУК  асп, тре, мет, иле, лиз.

Например:

ПВК + СО₂ + Н₂О + АТФ  ЩУК + АДФ + Н₃РО₄

Фермент пируваткарбоксилаза

ЩУК + ала  ПВК + асп

Фермент трансаминаза (аминотрансфераза)

– ПВК -кетоглутарат  глу, про, арг²

Например:

-кетоглутарат + NH₃ + НАДН₂ ⇄ глу + НАД + Н₂О

Фермент глутаматдегидрогеназа

Глу + АТФ + НАДФН₂ ⇄ НООС–СН(NH₂)–(СН₂)₂–СНО

полуальдегид глутаминовой кислоты

Фермент глутаматполуальдегиддегидрогеназа

2.

3-ФГК  сер, гли, цис:

3. Р-5-Ф  гис.

4. Э-4-Ф, ФЕП  фен, тир, три.

5. Аминокислоты – источники углеводов:

– ала, фен, тир, гис, три, сер, цис (см. обмен белков)  ПВК и ее производные.

Например:

– глу, асп  -кетоглутаровая кислота, ЩУК  ПВК (переаминирование с ПВК)

– про ⇄ глу (обращение процесса, представленного выше)  ПВК

От ПВК возможен переход к углеводам посредством обращения реакций дихотомического пути.

6. В обмене углеводов участвуют белки-ферменты.

7. Распад углеводов обеспечивает энергией синтез белка.

12.4. Взаимосвязь обмена белков и липидов

1. При распаде липидов  ацетил-КоА, включающийся:

– в ЦТК  -кетоглутаровая кислота  аминокислоты;

– в глиоксилатный цикл  ЩУК  ПВК  аминокислоты.

2. Глицерин  углеводы  гис, фен, тир и три.

Глицерин  3-ФГА  Г-6-Ф

3-ФГА  ПВК  аминокислоты

3. Ряд аминокислот  ПВК  ацетил-КоА  в.ж.к., стеролы и др.

 фосфоглицерин  липиды

4. При окислении липидов образуется АТФ, энергетически обеспечивающая синтез белка.

5. Рибосомальный синтез белка протекает во много раз энергичнее, если рибосомы связаны с липопротеиновыми мембранами.

6. Белки-ферменты участвуют в синтезе липидов.