23. Обмен веществ и энергии. Этапы обмена веществ. Общий путь катаболизма. Окислительное декарбоксилирование пирувата.
Обмен веществ - необходимое условие жизни, но он протекает и вне живой природы. Обмен веществ всегда связан с обменом энергии. Системы, обменивающиеся с окружающей средой веществом и энергией, называются открытыми (живой организм). Закрытые системы обмениваются только энергией. В соответствии со 2 законом термодинамики, открытые системы являются более устойчивыми. Отличительной особенностью обмена веществ в живой природе от обмена веществ в неживой системе является способность образовывать дочерние структуры из поступивших веществ.
Обмен веществ - это процессы взаимоотношения организма с внешней средой, представляющие совокупность химических реакций, которым подвергаются различные вещества с момента их поступления в организм до момента их выделения в виде конечных продуктов. Основные компоненты живых систем - белки, жиры, углеводы. В организм человека должно поступать: Белков - 100 г. в сутки, Жиров - 100 г. в сутки, Углеводов - 400 г. в сутки.
За сутки при обмене этих веществ образуется 2000-3000 ккал энергии.
ЭТАПЫ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ.
1.Поступление веществ из внешней среды посредством питания и дыхания.
2.Превращение веществ в организме – метаболизм (анаболизм и катаболизм)
3.Выделение конечных продуктов.
Анаболизм – совокупность реакций синтеза сложных полимеров, необходимых для организма. Эти реакции проходят с затратой энергии – эндотермические.
Катаболизм – реакции превращения сложных веществ в конечные продукты (СО2,Н2О, мочевина). Эти реакции проходят с образованием энергии и выделения тепла – экзотермические.
Начальные этапы катаболизма основных веществ (БЖУ) происходят при и участии специфических ферментов и завершаются образованием ПВК и ацетилКоА – эти пути специфические.
После образования пирувата дальнейший путь распада веществ до СО2 и Н2О,независимо от того, из каких субстратов образуется пируват, проходит через общие пути катаболизма. Он включает:
Реакцию окислительного декарбоксилирования ПВК
Цикл трикарбоновых кислот (цитратный цикл, цикл Кребса, ЦТК)
Реакции общего пути катаболизма происходят в матриксе митохондрий и сопровождаются транспортом протонов и электронов на компоненты цепи переноса электронов.
Окислительное декарбоксилирование пвк
Пируват подвергается реакции окислительного декабоксилирования. Этот процесс катализируется комплексом ферментов - пируватдекарбоксилазным комплексом (ПДК) – 3 фермента, с участием в процессе 5 коферментов:
1 .Декарбоксилаза (ДК) (кофермент - ТДФ).
2.Ацетилтрансфераза (АТ) (включают коферменты - ЛК, HSKоA).
3.Дегидрогеназа (ДГ) (включают коферменты - НАД, ФАД).
Все ферменты этого комплекса располагаются в пространстве, поэтому промежуточные метаболиты передаются от одного активного центра к другому и все вместе формируют мультиферментный комплекс. Образующийся ацетилКоА далее вступает в цитратный цикл.