Специфические пути катаболизма.

Начальные этапы катаболизма - специфические пути катаболизма основных питательных веществ (белков, жиров, углеводов) происходят при участии ферментов, специфических для каждого класса веществ, и завершаются образованием 2 метаболитов – пировиноградной кислоты и уксусной кислоты в форме ацетил-КоА. Следует отметить, что ацетил-КоА может образоваться из пирувата вследствие окислительного декарбоксилирования. Могут также образоваться другие соединения, непосредственно включающиеся в цитратный цикл.

Общий путь катаболизма включает:

Реакцию окислительного декарбоксилирования пирувата;

Процесс, начинающийся с пирувата, называется общим путем катаболизма. После образования пирувата дальнейший путь распада веществ до конечных продуктов СО₂и Н₂О происходит одинаково в общем пути катаболизма. Специфический (частный, свойственный только глюкозе) этап превращений, завершается образованием пирувата.

Цитратный цикл (ЦТК);

Реакции общего пути катаболизма происходят в матриксе митохондрий. В общем пути образуются первичные доноры водорода (восстановленные коферменты) для ЦПЭ (дыхательной цепи), которые окисляются до НАД+ - зависимых или ФАД+ - зависимых дегидрогеназ, передающими водород на компоненты дыхательной цепи, расположенные во внутренней мембране митохондрий. Именно в общем пути катаболизма образуется основная масса субстратов для реакций дегидрирования. Совместно с дыхательной цепью и окислительным фосфорилированием общий путь катаболизма является основным источником энергии в форме АТФ.

Основные этапы анаболизма

I этап – Цикл Кребса.

II этап – Образование мономеров.

III этап – Образование полимеров.

Метаболический путь – это характер и последовательность химических превращений конкретного вещества в организме. Промежуточные продукты, образующиеся в процессе превращения, называют метаболиты, а последнее соединение метаболического пути – конечный продукт. Метаболизм имеет частные и общие пути.

Частные пути – совокупность превращений, свойственная только определенному соединению (например, углеводам, липидам, аминокислотам). Например, аминокислоты в синтезе мононуклеотидов, гема, сложных липидов. Продукты гидролиза пищевых липидов участвуют в синтезе липопротеинов крови, а продукты гидролиза липопротеинов крови используются для синтеза клеточных липидов.

Общие пути – совокупность превращений, в которые вовлекаются два и более видов соединений (например, углеводы и липиды; или углеводы, липиды и аминокислоты).

Центральные метаболические пути. Пути распада различных веществ часто заканчиваются одним метаболитом, с которого начинается общая цепь реакций дальнейшего распада. Часто одно соединение служит исходным материалом для синтеза различных веществ. При этом образуется перекресток центрального пути с другими путями. В местах перекрестка находятся общие продукты обмена – ключевые метаболиты. Одному центральному пути может сопутствовать множество периферийных, которые могут быть достаточно сложными. Это сравнимо с сетью городских улиц. «Улицы» − это цепи химических реакций, в которых конечные продукты одних реакций являются исходными веществами для других.

КЛЮЧЕВЫЕ МЕТАБОЛИТЫ:

Ø Ацетил-КоА

Ø Глюкозо-6-фосфат

Ø Пируват

Ацетил-КоА – образуется при распаде белков (распад кетогенных аминокислот – фенилаланин, лейцин, тирозин), липидов (окисление жирных кислот) и углеводов (окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты). Затем он используется в цикле Кребса для образования энергии, а также служит исходным субстратом для синтеза жирных кислот, ацетоновых тел, холестерина и т.д.

Схема метаболизма ацетил-КоА БЕЛКИ ЛИПИДЫ УГЛЕВОДЫ NН3 ПИРУВАТ Энергия Ацетилхолин Синтез жирных кислот Синтез холестерина Синтез ацетоновых телВитамин D Стероидные гормоны

Глюкозо-6-фосфат – это активированная форма глюкозы образуется из гликогена и глюкозы, белков (содержащих гликогенные аминокислоты – аланин, глицин, цистеин), глицерина, имеет энергетическое значение. Глюкозо-6-фосфат, распадаясь в клетках печени под действием глюкозо-6-фосфатазы, поставляет в кровь свободную глюкозу, обеспечивая многие органы и ткани, в том числе и мозг. В ходе его распада образуются 2 молекулы ацетил-КоА, которые окисляются до СО2 и Н2О с выделением АТФ, образует вещества, которые являются исходными для синтеза многих заменимых аминокислот (аланина, серина, цистеина). В процессе дихотомического распада из него образуются 2 молекулы 3-фосфоглицеринового альдегида, являющегося исходным субстратом для синтеза глицерина. Глюкозо-6-фосфат поставляет ацетил-КоА, из которого образуются жирные кислоты, что является основой для образования ТАГ и глицерофосфатидов. При избытке глюкозо-6-фосфата именно таким путем происходит синтез жиров, накопление которых приводит к ожирению. Распад глюкозо-6-фосфата по пентозному пути сопровождается образованием пентоз, − компонентов нуклеиновых кислот. При этом имеет место накопление НАДФН₂, необходимого для многих синтезов (холестерина, нуклеиновых кислот, жирных кислот и т.д.).

Схема метаболизма глюкозо-6-фосфата БЕЛКИ УГЛЕВОДЫ ЛИПИДЫ Аминокислоты Глюкоза Глицерин Глюкоза Заменимые крови аминокислоты     Гликоген Ацетил-КоА Глицерин

Пируват - является промежуточным продуктом распада углеводов, жиров и некоторых аминокислот (аланина, цистеина, глицина). Пируват используется в организме для синтеза углеводов (глюкозы), липидов и заменимых аминокислот, имеет значение в процессе образования ацетил-КоА.

Схема метаболизма пировиноградной кислоты ЛИПИДЫ УГЛЕВОДЫ БЕЛКИ Заменимые Глицерин аминокислоты   Глюкоза Ацетоновые тела Лактат, Ацетил-КоА