Внутриклеточный метаболизм и энергетический обмен

Метаболические процессы в изолированной клетке-организме являются саморегулирующимися. Основные закономерности этих процессов сохранились и во многоклеточных дифференцированных системах с определенными отличиями, обусловленными специализацией клеток. Наиболее отчетливо такая специализация проявляется в печеночных, мышечных, жировых и нервных клетках.

Основным метаболическим продуктом является глюкоза, так как она, с одной стороны, служит главным энергетическим субстратом и, с другой, является материалом, на основе которого синтезируются жиры, многие аминокислоты (заменимые) и биополимеры с углеводным скелетом.

Интересно отметить, что в высших организмах глюкоза в ряде случаев несет функцию гормона. Индукция в печени глюкокиназы и торможение глюкозой секреции гормона роста на уровне гипоталамуса являются двумя типичными гормональными эффектами.

Энергетический обмен

Большинство процессов, сопровождающихся передачей энергии в организме, связано с расщеплением аденозинтрифосфата (АТФ). АТФ представляет собой связующее звено между процессами, поставляющими энергию, и процессами, в которых происходит ее поглощение. АТФ является производным аденозин-5′-фосфата. При гидролитическом отщеплении терминального (крайнего) остатка фосфорной кислоты образуется аденозиндифосфат (АДФ), но в других условиях аналогичный процесс приводит к отщеплению пирофосфата с образованием аденозинмонофосфата (АМФ). Оба этих пути могут быть представлены следующим образом:

АТФ→АДФ+Ф или АТФ→АМФ+ФФ

При протекании обеих этих реакций происходит использование энергии, заключенной в АТФ, и, напротив, при обратном ходе реакции — накопление энергии в АТФ. Поэтому фосфатные связи АТФ, в которых атомы фосфора связаны между собой кислородным мостиком, являются макроэнергетическими (высокоэнергетическими) связями.

Процессы, производящие энергию за счет утилизации углеводов, т. е. процессы, которые ведут к синтезу макроэнергетических фосфатных связей, делят на окислительные (идущие при поглощении кислорода) и ферментационные (брожение).

Ферментация углеводов означает в первую очередь анаэробное расщепление глюкозы. При окислительных процессах используются глюкоза, жиры и белки. Однако какой бы энергетический субстрат ни использовался в окислительных процессах, различия касаются только начальных фаз, так как в конечном итоге возникают либо пировиноградная кислота (пируват), либо ацетилкоэнзим А (ацетил-КоА) — при окислении жиров, — являющийся производным уксусной кислоты, которая в свою очередь является продуктом окисления также и пировиноградной кислоты.

Читать также:  Ферментация глюкозы, или гликолиз в клетке

Уксусная кислота образуется в результате окислительного декарбоксилирования пировиноградной кислоты. Окисление этих общих субстратов происходит в так называемом цитратном цикле (цикле лимонной кислоты, или цикле Кребса).

Теги:

Оставить комментарий