Тема 5 Обмен веществ и энергии

5.1 Обмен веществ

5.2 Обмен энергии

5.3 Биологические механизмы окисления в митохондриях

5.1 Обмен веществ

Метаболизм, или обмен веществ – совокупность химических реакций в организме, которые обеспечивают его веществами  и энергией, необходимыми для жизнедеятельности. В обмене веществ можно выделить два основных этапа: подготовительный – когда поступившее алиментарным путем вещество подвергается химическим превращениям, в результате которых оно может поступить в кровь и далее проникнуть в клетки, и собственно метаболизм, т. е. химические превращения соединений, проникнувших внутрь клеток.

Метаболический путь – это характер и последовательность химических превращений конкретного вещества в организме. Промежуточные продукты, образовавшиеся в процессе метаболизма, называются метаболитами, а последнее соединение метаболического пути – конечный продукт.

Процесс распада сложных веществ на более простые называется катаболизмом. Так, поступающие с пищей белки, жиры,  углеводы под действием ферментов пищеварительного тракта распадаются на более простые составные части (аминокислоты, жирные кислоты и моносахариды). При этом высвобождается энергия. Обратный процесс, т. е.  синтез сложных соединений из более простых называется анаболизмом. Он идет с затратой энергии. Из образовавшихся в результате пищеварения аминокислот, жирных кислот и моносахаридов в клетках синтезируются новые клеточные белки, фосфолипиды мембран и полисахариды.

Существует понятие амфиболизм, когда одно соединение разрушается, но при этом синтезируется другое.

Метаболический цикл – это метаболический путь, один из конечных продуктов которого идентичен одному из соединений, вовлеченных в этот процесс.

Частный путь метаболизма – совокупность превращений одного определенного соединения (углеводы или белки). Общий путь метаболизма – когда вовлекаются два и более вида соединений (углеводы, липиды и частично белки вовлечены в энергетический метаболизм).

Субстраты метаболизма – соединения, поступающие с пищей. Среди них выделяют основные пищевые вещества (белки, углеводы, липиды) и минорные, которые поступают в малых количествах (витамины, минеральные вещества).

Интенсивность метаболизма определяется потребностью клетки в тех или иных веществах или энергии,  регуляция осуществляется четырьмя путями:

1)  суммарная скорость реакций определенного метаболического пути определяется концентрацией каждого из ферментов этого пути, значением рН среды, внутриклеточной концентрацией каждого из промежуточных продуктов, концентрацией кофакторов и коферментов;

2)  активностью регуляторных (аллостерических) ферментов, которые обычно катализируют начальные этапы метаболических путей. Большинство из них ингибируется конечным продуктом данного пути и этот вид ингибирования называется «по принципу обратной связи»;

3)  генетический контроль, определяющий скорость синтеза того или иного фермента. Яркий пример – появление в клетке индуцибельных ферментов в ответ на поступление соответствующего субстрата;

4) гормональная регуляция. Ряд гормонов способны активировать или ингибировать многие ферменты метаболических путей.