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
Введение в молекулярную биологию В книге обобщаются современные достижения сравнительно новой отрасли знания, ...
Микроэлементы в окружающей среде. Биогеохимия, биотехнология и биоремедиация Книга посвящена анализу роли микроэлементов (металлов и металлоидов) в ...
Microbiology with Diseases by Taxonomy with MasteringMicrobiology (3rd Edition) The Third Edition of Microbiology with Diseases by Taxonomy is the most cutting-edge microbiology book available, offering unparalleled currency, ...