Катаболические и анаболические пути метаболизма

Статьи по предмету «Биотехнология»
Информация о работе
  • Тема: Катаболические и анаболические пути метаболизма
  • Количество скачиваний: 19
  • Тип: Статьи
  • Предмет: Биотехнология
  • Количество страниц: 5
  • Язык работы: Русский язык
  • Дата загрузки: 2015-03-30 20:41:46
  • Размер файла: 48.98 кб
Помогла работа? Поделись ссылкой
Ссылка на страницу (выберите нужный вариант)
  • Катаболические и анаболические пути метаболизма [Электронный ресурс]. – URL: https://www.sesiya.ru/staty/biotehnologiya/1409-katabolicheskie-i-anabolicheskie-puti-metabolizma/ (дата обращения: 02.08.2021).
  • Катаболические и анаболические пути метаболизма // https://www.sesiya.ru/staty/biotehnologiya/1409-katabolicheskie-i-anabolicheskie-puti-metabolizma/.
Есть ненужная работа?

Добавь её на сайт, помоги студентам и школьникам выполнять работы самостоятельно

добавить работу
Обратиться за помощью в подготовке работы

Заполнение формы не обязывает Вас к заказу

Информация о документе

Документ предоставляется как есть, мы не несем ответственности, за правильность представленной в нём информации. Используя информацию для подготовки своей работы необходимо помнить, что текст работы может быть устаревшим, работа может не пройти проверку на заимствования.

Если Вы являетесь автором текста представленного на данной странице и не хотите чтобы он был размешён на нашем сайте напишите об этом перейдя по ссылке: «Правообладателям»

Можно ли скачать документ с работой

Да, скачать документ можно бесплатно, без регистрации перейдя по ссылке:

ОБМЕН ВЕЩЕСТВ. МЕТАБОЛИЗМ

Катаболические и анаболические пути метаболизма

Совокупность превращений веществ в процессе жизнедеятельности, отражающая взаимосвязь организма с внешней средой, называется метаболизмом или обменом веществ. Обмен веществ представляет собой сложный ансамбль многочисленных, тесно связанных друг с другом биохимических процессов (окисления, восстановления, расщепления, объединения молекул, межмолекулярный перенос групп и т.д.), соединяющий в единую систему представителей всех классов биологически активных природных соединений. Метаболизм представляет собой высоко интегрированный и целенаправленный процесс, в котором участвует целый ряд мультиферментных систем. Ведущая роль в этих превращениях принадлежит белкам. Благодаря каталитической функции белков-ферментов осуществляются процессы распада и биосинтеза. С помощью нуклеиновых кислот создается видовая специфичность при биосинтезе важнейших биополимеров. В результате метаболизма углеводов и липидов постоянно возобновляются запасы АТФ (аденозинтрифосфата) (рис 1.1) – универсального донора энергии для химических преобразований.

Вещества, образующиеся в клетках, тканях и органах растений и животных в процессе метаболизма, называются метаболитами. Метаболиты являются естественными, присущими организму веществами. Вещества природного и синтетического происхождения, близкие по строению к метаболитам и вступающие с ними в конкуренцию в биохимических процессах называются антиметаболитами.





10

H2N
N N
O O O
N
N CH2-O-
P-O- P-O- P-OH
O
H OH OH OH OH

OH
Рис.1.1. Аденозинтрифосфорная кислота (АТФ)

Метаболизм выполняет четыре специфические функции: а) извлечение энергии из окружающей среды (в форме химической энергии органических веществ или в форме энергии солнечного света); б) превращение экзогенных веществ в «строительные блоки», т.е. предшественники макромолекулярных компонентов клетки; в) сборку белков, нуклеиновых кислот, жиров и других клеточных компонентов из этих строительных блоков; г) разрушение тех биомолекул, которые «отработали» и перестали быть необходимыми для выполнения различных специфических функций данной клетки.

Взаимосвязь и взаимообусловленность биохимических превращений, возможность переходов от одного класса органических соединений к другому являются характерными чертами обмена веществ. Общий ход биохимических процессов в организме, регулируемый внутренними и внешними факторами, представляет собой единое неразрывное целое, а организм является саморегулирующейся системой, которая поддерживает свое существование с помощью обмена веществ.

Обмен веществ (метаболизм) живой клетки складывается в основном из двух потоков реакций: катаболические и анаболические.
Последовательности метаболических реакций сходны у всех живых форм.

Катаболические пути (катаболизм) – это процессы деградации,

диссимиляции. Это ферментативное расщепление сравнительно крупных пищевых молекул (углеводов, жиров и белков), которое осуществляется преимущественно за счет реакций окисления. В ходе окисления крупные молекулы расщепляются до более мелких молекул. При этом происходит выделение свободной энергии, которая запасается в форме энергии фосфатных связей аденозинтрифосфата (АТФ). Запасенная энергия способна затем использоваться в процессах жизнедеятельности.

Катаболизм большинства питательных веществ включает три главные стадии. На первой стадии высокомолекулярные компоненты расщепляются на составляющие их строительные блоки. Белки, например, расщепляются до аминокислот, полисахариды – до гексоз или пентоз, липиды – до жирных кислот, глицирина и других компонентов.


11

На второй стадии (начальная стадия промежуточного обмена) большое число продуктов, образовавшихся на первой стадии, превращаются в более простые молекулы, число типов которых сравнительно невелико. Так, гексозы, пентозы и глицерин, разрушаясь, превращаются сначала в глицеральдегид-3-фосфат, а затем расщепляются далее до ацетильной группы, входящей в состав кофермента ацетил-коэнзима А (ацетил-КоА ) – небелковой составляющей сложного фермента, отвечающего за катализ.
N NH2
O CH3 OH N
N
N

CH -C-


3 S-(CH2CH2NH-CO)2-CH-C-CH2-(O-P)2-O-CH2 O
HO CH3
O HH
H O H H
Ацетил-коэнзим А O P OH

OH
Двадцать различных аминокислот также дают при расщеплении лишь

несколько конечных продуктов, а именно ацетил-КоА, -кетоглутаровой, янтарной, фумаровой и щавелевоуксусной кислот.

На третьей стадии (конечная фаза промежуточного обмена) продукты, образовавшиеся на второй стадии, окисляются до диоксида углерода и воды.

Анаболические пути (анаболизм) – это процессы синтеза,

ассимиляции. Это ферментативный синтез сравнительно крупных клеточных компонентов (например, полисахаридов, нуклеиновых кислот, белков или жиров) из простых предшественников. В связи с тем, что анаболические процессы ведут к увеличению размеров молекул и к усложнению их структуры, эти процессы связаны с уменьшением энтропии и потреблением свободной энергии, которая поставляется в форме энергии фосфатных связей АТФ.

Анаболизм также состоит из трех стадий, причем соединения, образовавшиеся на третьей стадии катаболизма, являются исходными веществами в процессе анаболизма. То есть третья стадия катаболизма является в то же время первой, исходной, стадией анаболизма. Синтез

белка, например, начинается на этой стадии с -кетокислот, являющихся

предшественниками -аминокислот. На второй стадии анаболизма - кетокислоты аминируются другими аминокислотами до необходимых в
настоящее время для организма -аминокислот, а на третьей,



12

заключительной, стадии аминокислоты объединяются и образуют пептидные цепи, состоящие из большого числа различных аминокислот. Пути катаболизма и анаболизма обычно не совпадают. Известно, например, что в процессе расщепления гликогена до молочной кислоты принимают участие 12 ферментов, каждый из которых катализирует отдельный этап этого процесса. Соответствующий анаболический процесс, т.е. синтез гликогена из молочной кислоты, использует только 9 ферментативных этапов синтеза, представляющих собой обращение соответствующих этапов катаболизма; 3 недостающих этапа заменены совершенно иными ферментативными реакциями, которые используются только для биосинтеза.

Несмотря на то, что катаболический и анаболический пути неидентичны, их связывает общая третья стадия - так называемые
центральные или амфиболические пути (от греч. «амфи» – оба). И

катаболизм, и анаболизм слагаются из двух одновременно протекающих и взаимосвязанных процессов, каждый из которых можно рассматривать отдельно. Один из них – это та последовательность ферментативных реакций, в результате которой происходит соответственно разрушение или синтез ковалентного остова данной биомолекулы. При этом образуются метаболиты. Вся цепь превращений объединяется под названием промежуточного метаболизма. Второй процесс – это превращения энергии, сопутствующие каждой из ферментативных реакций промежуточного метаболизма. На некоторых этапах катаболизма химическая энергия метаболитов запасается (обычно в форме энергии фосфатных связей), а на определенных этапах анаболизма она расходуется. Эту сторону метаболизма принято называть сопряжением энергии. Промежуточный метаболизм и сопряжение энергии – взаимосвязанные и взаимозависимые понятия. Связь анаболизма и катаболизма осуществляется на трех уровнях:

1. на уровне источников энергии (продукты катаболизма могут быть исходными субстратами анаболических реакций);
2. на энергетическом уровне ( при катаболизме образуется АТФ и другие высокоэнергетические соединения; анаболические процессы потребляют их);

3. на уровне восстановительных эквивалентов (реакции катаболизма – окислительные, анаболизма – восстановительные)
Специфичным для обмена веществ живого организма является
скоординированность реакций во времени и пространстве, которая направлена на достижение одной цели – самовозобновление, самосохранение живой системы (организма, клетки).
Отдельные биохимические процессы локализованы в определенных участках клетки. Многочисленные мембраны делят клетку на отделы –


13

компартменты. В клетке одновременно, не мешая, друг другу, вследствие пространственного разделения (компартаментализации) идут разнообразные биохимические реакции, часто противоположного характера. Так, например, окисление жирных кислот до ацетата катализируется набором ферментов, локализованных в митохондриях, тогда как синтез жирных кислот из ацетата осуществляется с помощью другого набора ферментов, локализованных в цитоплазме. Благодаря разной локализации соответствующие катаболические и анаболические процессы могут протекать в клетке одновременно и независимо друг от друга. Это – пространственная скоординированность биохимических реакций.

Важна координация во времени. Отдельные биохимические процессы протекают в строго определенной временной последовательности, образуя длинные цепи взаимосвязанных реакций. Гликолиз углеводов протекает в 11 стадий, строго следующих одна за другой. При этом предыдущая стадия создает условия для осуществления последующей.

К тому же живой организм – саморегулирующаяся открытая стационарная система. Открытая система потому, что в организме постоянно и непрерывно происходит обмен питательными веществами и энергией с внешней средой. При этом скорость переноса веществ и энергии из среды в систему точно соответствует скорости переноса веществ и энергии из системы, то есть, это – стационарная система.

Отсюда характерный для живого организма гомеостаз – постоянство состава внутренней среды организма, устойчивость и стабильность биохимических параметров. Например, рН крови = 7.40 0.05,

содержание глюкозы около 5 мМ л ( 90 мг/ 100 мл). Если меняются условия среды, то меняется скорость отдельных реакций в организме и, соответственно, меняются стационарные концентрации веществ. Тогда вступают в действие чувствительные механизмы живой клетки, которые выявляют сдвиги концентраций и компенсируют их, возвращают к норме.
Происходит саморегуляция. Таким образом, постоянство

биохимических параметров живого организма не статическое, пассивное,

а динамическое.