Ряд основных метаболических путей является общим для большинства клеток и организмов. Эти пути, в результате которых осуществляются синтез, разрушение и взаимопревращение наиболее важных метаболитов, а также накопление химической энергии, называются промежуточным метаболизмом. Здесь приводится сильно упрощённая схема этих процессов.
Живые клетки постоянно нуждаются в органических и неорганических веществах, а также в химической энергии, которую они получают преимущественно из АТФ (АТР). По способу удовлетворения этих потребностей организмы подразделяются на автотрофные и гетеротрофные. Автотрофные организмы, к которым принадлежат растения и многие микроорганизмы, могут синтезировать органические молекулы из неорганических предшественников (CO2), к примеру, за счёт фотосинтеза (см. Кровь: состав и функции).
Гетеротрофы, например животные и грибы, зависят от получения органических веществ с пищей. Так как большая часть этих питательных веществ (белки, углеводы, нуклеиновые кислоты и липиды) не могут утилизироваться непосредственно, они сначала разрушаются до более мелких фрагментов катаболическим путём (на схеме красные стрелки). Возникающие метаболиты (в совокупности их называют иногда «пулом метаболитов») затем катаболизируются с высвобождением свободной энергии или используются в анаболических путях (голубые стрелки) для синтеза более сложных молекул. Из многочисленных метаболитов здесь представлены только три наиболее важных представителя — пируват, ацетил-КоА и глицерин. Эти три соединения являются связующим звеном между метаболизмом белков, углеводов и липидов. К метаболическому пулу принадлежат также промежуточные метаболиты цитратного цикла (6). Этот циклический путь играет как катаболическую, так и анаболическую роль, то есть является амфиболическим (см. Антитела). Конечными продуктами разрушения органических веществ у животных являются диоксид углерода (CO2), вода (H2O) и аммиак (NH3). Аммиак превращается в мочевину и в такой форме выводится из организма (см. Эйкозаноиды).
Наиболее важной формой запасания химической энергии в клетках является аденозинтрифосфат (АТФ, см. Секвенирование ДНК). На образование АТФ должна расходоваться энергия, то есть реакция является эндоэргической. В то же время при расщеплении АТФ на АДФ и фосфат высвобождается свободная энергия. За счёт экзоэргического гидролиза АТФ обеспечивает энергетическое сопряжение (см. Липиды) для осуществления энергозависимых (эндоэргических) процессов. Энергозависимыми являются, например, большинство анаболических путей, а также процессы движения и переноса.
Наиболее важный путь синтеза АТФ — окислительное фосфорилирование (см. Белки главного комплекса гисто-совместимости). В этом процессе электроны переносятся с восстановленных коферментов, возникающих в процессах катаболизма, на атом кислорода. Такие экзоэргические процессы катаболизма косвенным образом используются для синтеза АТФ. Большинство организмов могут в анаэробных условиях, то есть в отсутствие кислорода, получать АТФ за счёт гликолиза (3). Этот менее эффективный способ синтеза АТФ называют брожением (см. Метаболизм липидов).
В окислительном фосфорилировании используется только НАДН (NADH), а химически очень похожий кофермент НАДФН + Н+ (NADPH) служит восстановителем в анаболических путях. НАДФН + Н+ образуется преимущественно в гексозомонофосфатном пути (1, см. Гексозомонофосфатный путь).
Живые клетки постоянно нуждаются в органических и неорганических веществах, а также в химической энергии, которую они получают преимущественно из АТФ (АТР). По способу удовлетворения этих потребностей организмы подразделяются на автотрофные и гетеротрофные. Автотрофные организмы, к которым принадлежат растения и многие микроорганизмы, могут синтезировать органические молекулы из неорганических предшественников (CO2), к примеру, за счёт фотосинтеза (см. Кровь: состав и функции).
Гетеротрофы, например животные и грибы, зависят от получения органических веществ с пищей. Так как большая часть этих питательных веществ (белки, углеводы, нуклеиновые кислоты и липиды) не могут утилизироваться непосредственно, они сначала разрушаются до более мелких фрагментов катаболическим путём (на схеме красные стрелки). Возникающие метаболиты (в совокупности их называют иногда «пулом метаболитов») затем катаболизируются с высвобождением свободной энергии или используются в анаболических путях (голубые стрелки) для синтеза более сложных молекул. Из многочисленных метаболитов здесь представлены только три наиболее важных представителя — пируват, ацетил-КоА и глицерин. Эти три соединения являются связующим звеном между метаболизмом белков, углеводов и липидов. К метаболическому пулу принадлежат также промежуточные метаболиты цитратного цикла (6). Этот циклический путь играет как катаболическую, так и анаболическую роль, то есть является амфиболическим (см. Антитела). Конечными продуктами разрушения органических веществ у животных являются диоксид углерода (CO2), вода (H2O) и аммиак (NH3). Аммиак превращается в мочевину и в такой форме выводится из организма (см. Эйкозаноиды).
Наиболее важной формой запасания химической энергии в клетках является аденозинтрифосфат (АТФ, см. Секвенирование ДНК). На образование АТФ должна расходоваться энергия, то есть реакция является эндоэргической. В то же время при расщеплении АТФ на АДФ и фосфат высвобождается свободная энергия. За счёт экзоэргического гидролиза АТФ обеспечивает энергетическое сопряжение (см. Липиды) для осуществления энергозависимых (эндоэргических) процессов. Энергозависимыми являются, например, большинство анаболических путей, а также процессы движения и переноса.
Наиболее важный путь синтеза АТФ — окислительное фосфорилирование (см. Белки главного комплекса гисто-совместимости). В этом процессе электроны переносятся с восстановленных коферментов, возникающих в процессах катаболизма, на атом кислорода. Такие экзоэргические процессы катаболизма косвенным образом используются для синтеза АТФ. Большинство организмов могут в анаэробных условиях, то есть в отсутствие кислорода, получать АТФ за счёт гликолиза (3). Этот менее эффективный способ синтеза АТФ называют брожением (см. Метаболизм липидов).
В окислительном фосфорилировании используется только НАДН (NADH), а химически очень похожий кофермент НАДФН + Н+ (NADPH) служит восстановителем в анаболических путях. НАДФН + Н+ образуется преимущественно в гексозомонофосфатном пути (1, см. Гексозомонофосфатный путь).
Статьи раздела «Промежуточный метаболизм»:
- Промежуточный метаболизм
- А. Промежуточный метаболизм: общие сведения
Структура:
Списки:
Сложность материала:
Величины и единицы:
Книги Список книг
История биологической химии. Истоки науки Книга посвящена первым шагам взаимодействия химии с биологией и медициной. В ней ...
NMR Studies of Structural Motifs: Protein Folding and Ligand Binding NMR of Structural Motifs: The agrin G3 domain is critical in development and maintenance of the neuromuscular junction. G3 binds -dystroglycan and ...
Asphaltenes: Chemical Transformation during Hydroprocessing of Heavy Oils (Chemical Industries) During the upgrading of heavy petroleum, asphaltene is the most problematic impurity since it is the main cause of catalyst deactivation and sediments ...