12. Общее понятие об обмене веществ в организме

Основные вопросы

Общие представления об обмене веществ. Современные представления о сущности жизни.

Обмен веществ и энергии – неотъемлемое свойство живого. Обмен веществ как закономерный, самосовершающийся процесс превращения материи в живых телах.

Анаболизм и катаболизм. Масштабы обмена веществ на Земле. Биосфера и ее геохимическая роль. Работы А.А. Вернадского. Промежуточный обмен веществ.

Энергетика обмена веществ. Понятие об уровне свободной энергии в органическом соединении и его изменении в процессе преобразования веществ. Макроэргические соединения и макроэргические связи. Различия в понятиях "энергия связи" и "макроэргическая связь". Важнейшие представители макроэргических соединений: глюкозо-1-фосфат, уридиндифосфоглюкоза, сахароза, ацетилкоэнзим А, креатинфосфат, аденозинтрифосфорная кислота, 1,3-дифосфоглицериновая кислота. Особая роль атомов Р и S в образовании макроэргических связей. Роль АТФ в энергетическом обмене. АТФ как аккумулятор, трансформатор и проводник энергии в процессе ее запасания и расходования в организме. Принципиальное отличие энергетики химических реакций в живой природе от таковой в неживой. Трансформация энергии в живых объектах. Общие принципы организации структур, ответственных за трансформацию энергии.

Обмен углеводов

Статическая часть биохимии углеводов рассматривается в курсе органической химии.

Обмен углеводов. Пути распада полисахаридов и олигосахаридов. Ферменты гидролиза полисахаридов: α-, β- и γ- амилазы, амило-1,6-глюкозидаза, целлюлаза. Гликозидазы. Фосфоролиз сложных углеводов. Метаболизм моносахаридов. Роль реакции фосфорилирования в активировании моносахаридов. Изомеразы фосфорных эфиров моносахаридов и нуклеозиддифосфатсахаров. Обмен глюкозо-6-фосфата (дихотомический и апотомический пути, их соотношение в организме). Обмен пировиноградной кислоты. Гликолиз и гликогенолиз. Химизм спиртового брожения. Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты. Цикл Кребса.

Биосинтез углеводов. Механизм первичного биосинтеза углеводов в процессе фотосинтеза и хемосинтеза. Его энергетическое обеспечение. Роль никотинамидадениндинуклеотидфосфата восстановленного (НАДФ·Н₂).

Рибулозо-1,5-дифосфат как акцептор углекислоты и источник 3‑фосфоглицериновой кислоты. Схема превращения 3-фосфоглицериновой кислоты во фруктозо-6-фосфат. Особенности биосинтеза простых углеводов у гетеротрофов.

Особая роль нуклеозиддифосфатсахаров в гликозилтрансферазных реакциях, обеспечение специфического биосинтеза олиго- и полисахаридов при их посредстве.

Липиды и их обмен

Общая характеристика класса липидов. Классификация липидов: простые липиды – жиры, воски и стериды; сложные липиды – фосфолипиды и гликолипиды. Локализация липидов в клетке и их биологическое значение.

Жиры (триглицериды). Простые и смешанные триглицериды. Высшие жирные кислоты, входящие в состав триглицеридов (насыщенные – пальмитиновая, стеариновая; ненасыщенные – олеиновая, линолевая, линоленовая ). Физические и химические свойства триглицеридов.

Обмен жиров. Гидролиз их при участии липазы и алиэстеразы. Обмен глицерина. Механизмы α- и β- окисления высших жирных кислот, их локализация в клетке и соотношение в животном и растительном царстве. Обмен ацетил-КоА. Глиоксилевый цикл. Механизм биосинтеза высших жирных кислот; малонил-КоА как акцептор ацильных остатков. Локализация биосинтеза высших жирных кислот в клетке. Механизм биосинтеза триглицеридов, роль ацилтрансфераз (моно- и диглицеридтрансацилаз) в этом процессе. Фосфатидные кислоты – промежуточные продукты в биосинтезе триглицеридов.

Воски. Их состав (перечень высших жирных кислот и высших спиртов) и строение. Биологическая роль восков. Представители: спермацет, пчелиный, карнаубский, монтанный воск. Распространение, локализация в организме и функция восков.

Стериды. Их состав и строение, физические и химические свойства. Стеролы, их структура, изомерия (конформации), представители (холестерол, эргостерол, стигмастерол, ситостерол, фукостерол). Характеристика высших жирных кислот, входящих в состав стеридов. Видовая специфичность стеролов и стеридов. Обмен стеридов. Образование стеридов (холевые кислоты, стероидные гормоны и др.).

Фосфолипиды: структура молекулы, характеристика высших жирных кислот, азотистых оснований и многоатомных спиртов, входящих в их состав. Фосфатиды, их физиче­ские и химические свойства. Распространение фосфолипидов в природе, их биологическая роль. Обмен холина.

Гликолипиды, их состав и строение. Функции гликолипидов в тканях и органах.