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.

 

 

Ацетоновые тела

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.