 |
Катаболизм и анаболизм в организме уравновешены.
|
|
|
|
Тема «Взаимосвязь обменов веществ»
План изложения.
1) Понятие метаболизма веществ. Стадии метаболизма.
2) Основные этапы катаболизма и анаболизма.
3) Изменения в равновесии катаболизма и анаболизма при норме и патологии.
4) Взаимосвязь обменов углеводов и липидов.
5) Взаимосвязь обменов углеводов и аминокислот
6) Взаимосвязь обменов аминокислот и липидов.
Организм человека представляет собой открытую термодинамическую систему, обменивающуюся, с окружающей внешней средой веществами и энергией. Эти два признака (из четырех) – обмен веществ и энергии – являются проявлением жизнедеятельности организма человека.
Обмен веществ – совокупность химических реакций, протекающих в организме, начиная с поступления веществ в организме, переваривания, всасывания их, межуточного обмена, образования и выведения конечных продуктов обмена.
Метаболизмом называют совокупность химических процессов, которым подвергаются различные соединения с момента их поступления в организм до момента их выделения из организма.
Метаболизм состоит из 2 процессов:
Анаболизма
Катаболизма
Эти процессы протекают в организме одновременно и сбалансировано.
В метаболизме выделяют несколько стадий:
1. Поступление веществ извне – питание.
2. Переваривание – происходит в желудочно-кишечном тракте, в ходе которого чужеродные биополимеры лишаются своей тканевой и видовой специфичности, распадаясь до мономеров.
3. Всасывание – прохождение мономеров через слизистую желудочно-кишечного тракта во внутреннюю среду организма.
4. Промежуточный (межуточный) обмен – ферментативно-обусловленные и регулируемые гормонально и аллостерически внутриклеточные процессы синтеза и распада.
|
|
|
5. Выделение конечных продуктов обмена.
По метаболизму различаются не только клетки тканей одного и того же организма, но в клетке различные органеллы имеет специфические метаболические пути, т.е. органеллы в клетке выполняют различные функции.
Анаболизм –
процессы синтеза веществ из менее сложных в более сложные.
- цикл Кребса
- образование мономеров
- образование полимеров.
Катаболизм –
процессы распада веществ в организме.
Катаболизм белков, углеводов, липидов осуществляется в 3 этапа:
1) переваривание и всасывание (1% энергии)
2) межуточный обмен (29% энергии)
3) общий конечный путь распада – терминальное окисление (70% энергии).
Межуточный обмен включает в себя: гликолиз, b- окисление ВЖК, дезаминирование, переаминирование и декарбоксилирование аминокислот (специфический путь катаболизма).
Общий конечный путь распада включает в себя:
- окислительное декарбоксилирование ПВК
- цикл Кребса
Катаболизм и анаболизм в организме уравновешены.
Исключение – преобладание анаболизма над катаболизмом – у растущего организма, беременность; патология – ожирение, опухоли; в период выздоровления – реконвалесценция.
Катаболизм преобладает над анаболизмом в N – при старении организма.
В патологии: - голодание, лихорадка, инфекционно-воспалительные заболевания и другие деструктивные изменения.
Таким образом, сложные молекулы в организме постоянно распадаются до маленьких и простых, а из них вновь синтезируются сложные молекулы, которые заменяют собой разрушенные.
Молекулы в организме живут ограниченный период времени. Половина белков печени человека обновляется за 10 дней, белки мышц обновляются наполовину за полгода, а с сахаром крови это происходит за 1 час. Следовательно, при исчезновении какого-то количества старых молекул появляется равное количество новых, а общее количество остается постоянным.
|
|
|
В обмене веществ различают центральные метаболические пути (пути распада веществ часто заканчиваются одним промежуточным продуктом). С него начинается общая цепь дальнейших реакций распада, но с другой стороны часто одно соединение служит исходным материалом для синтеза различных веществ – при этом образуется перекресток центрального пути обмена с другими путями. В местах перекреста находятся общие продукты обмена.
Взаимосвязь различных обменов можно проследить на примере использования организмом конечных продуктов всех обменных процессов – воды, углекислого газа и аммиака. Каждое из этих веществ независимо от источника образования активно включается в дальнейший метаболизм. Так, вода необходима для жизнедеятельности каждой клетки и большинства идущих в ней реакций: цикла Кребса, окисления жирных кислот, синтеза нуклеиновых кислот, образования глюкозы и т.д. Углекислый газ, образующийся при декарбоксилировании аминокислот, липидов и углеводов, широко используется для синтеза холестерина, нуклеиновых и желчных кислот, входит в состав карбонатной буферной системы и наконец, выводится из организма лёгкими или мочой в составе мочевины. Аммиак, накапливающийся в организме при дезаминировании аминокислот, также активно метаболизируется и используется как источник азотсодержащих веществ (заменимых аминокислот, креатина, холина и др.). Неиспользованный аммиак выводится мочой в виде мочевины и аммонийных солей.
Следующий фактор, связывающий воедино обмены различных веществ – это энергия.
Независимо от структуры распадающегося вещества она накапливается одинаково – в форме молекулы АТФ. Различия между обменами связаны только с её количеством: так, липиды дают в 2 раза больше энергии, чем углеводы и белки.
Взаимосвязь обменов различных веществ наиболее выражена на уровне промежуточных продуктов, среди которых ключевое значение принадлежит ацетил-КоА. Глюкозо-6-фосфату и ПВК.
М
А + В С + Д Е + F ……
 |
N
Ацетил-КоА образуется при распаде белков (распад кетогенных аминокислот), липидов (окисление жирных кислот) и углеводов (окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты). Затем он используется для образования энергии (окисление в цикле Кребса), а также служит исходным субстратом для синтеза жирных кислот, ацетоновых тел, холестерина, стероидных гормонов, желчных кислот. (рис1.)
|
|
|
РИС.1. МЕТАБОЛИЗМ АЦЕТИЛ-КоА
Ещё одним веществом, характеризующим взаимосвязь обменов в организме, является активированная форма глюкозы - Глюкозо-6-фосфат. (РИС.2).
Он может быть образован из различных питательных веществ: гликогена и глюкозы, белков, содержащих гликогенные аминокислоты, глицерина. Весь глюкозо-5-фосфат, образовавшийся из разных источников, создаёт общий резерв в клетке и по мере необходимости расходуется.
Во-первых, Г-6-Ф имеет энергетическое значение: в ходе его распада образуются две молекулы ацетил-КоА, которые окисляются до углекислого газа и воды с выделением 36-38 молекул АТФ.
Во-вторых, Г-6-Ф имеет важное значение в синтезе гликогена, для которого он – основной субстрат.
В-третьих, Г-6-Ф в ходе своих превращений образует вещества, которые являются стартовыми для синтеза многих заменимых аминокислот (аланина, серина, цистеина и др.).
Кроме того, он поставляет ацетил-КоА, из которого образуются жирные кислоты. Таким образом, Г-6-Ф является основой для образования липидов (ТАГ и глицерофосфатидов). Именно таким путём при избытке Г-6-Ф происходит синтез липидов, накопление которых приводит к ожирению.
РИС.2 МЕТАБОЛИЗМ ГЛЮКОЗО-6-ФОСФАТА.
Пировиноградная кислота является промежуточным продуктом распада углеводов, липидов и заменимых аминокислот (аланина, цистеина, глицина). В свою очередь, ПВК используется в организме для синтеза углеводов(глюкозы),липидов и заменимых аминокислот, имеет значение при образовании ацетил-КоА. Рис.3.
|
Рис.3 Метаболизм пировиноградной кислоты.
Таким образом, рассмотренные три соединения (ацетил-КоА, Г-6-Ф и ПВК) объединяют обмены различных веществ в организме и поэтому названы ключевыми субстратами.
|
|
|
