Обмен веществ и энергии - закономерный порядок превращения вещества и энергии в живых организмах, направленный на их сохранение и самовоспроизведение. Обмен веществ и обмен энергии тесно связаны и представляют собой диалектическое единство.
Вся совокупность химических реакций, протекающих в живых органихмах, включая усвояемость веществ, поступающих извне (ассимиляция) и их расщепление (диссимиляция) вплоть до образования конечных продуктов, подлежащих выделению, составляет сущность и содержание обмена веществ.
Ассимиляция - одна из сторон обмена веществ.
Ассимиляция включает огромное количество химических превращений, приводящих к использованию органических и неорганических веществ, поступающих из внешней среды для построения специфических для данного организма белков, НК, липидов, углеводов. Процесс ассимиляции обеспечивает рост, развитие, обновление организма и накопление запасов, используемых в качестве источника энергии.
Диссимиляция - противоположная ассимиляции сторона обмена веществ: разрушение органических соединений с превращением их в простые вещества (в основном H2O, CO2, NH3).
Промежуточный обмен - превращение веществ в организме с момента поступления их в клетки до образования конечных продуктов.
Попав внутрь клетки, питательное вещество метаболизируется - претерпевают ряд химических изменений, катализируемых ферментами. Определенная последовательность таких химических изменений называется метаболическим путем, а образующиеся прмежуточные продукты - метаболитами.
Различают 2 стороны промежуточного обмена - анаболизм и катоболизм. Анаболические реакции направлены на образование и обновление структурных элементов клеток и тканей. Эти реакции преимущественно восстановительные, соправаждаются затратой свободной энергии.
Катоболические превращения - процессы расщепления сложных молекул, как поступивших с пищей, так и входящих в состав клетки до простых компонентов. Эти реакции обычно окислительные, сопроваждаются выделением свободной энергии.
Обе стороны промежуточного обмена тесно взаимосвязаны во времени и пространстве.
Боилогическое окисление - это совокупность биохимических реакций, приводящих к образованию полезной энергии за счет деградации компонентов пищи.
Принципиальной особенностью БО или тканевого дыхания является то, что оно протекает постепенно, через многочисленные промежуточные стадии, т. е. происходит многократная передача протонов и электронов от донора к акцептору.
Субстраты биологического окисления.
Субстратом БО является любое вещество, способное поставлять электроны и протоны, энергия которых трансформируется в полезную конвертируемую форму.
Субстраты БО: метаболиты восстанавливающие НАД, ФАД, служащие предшественниками субстратов, зависящие от дегидрогеназ Гл, АК.
Схема энергетического обмена.
Основные компоненты пищи - белки, липиды и углеводы проходят 3 этапа энергетического обмена:
1. ЖКТ - происходит деполимеризация сложных соединений: крахмал и гликоген -----> Гл
дисахариды и олиго -----> до моносахаридов
белки -----> до пептидов и АК.
2. С момента поступления мономеров в клетку начинается цитозольный этап: происходит дальнейший распад мономеров и унификация субстратов, превращение их в общие соединения:
Углеводы все идут в Гл.
Липиды ----> Гн и ЖК.
3. Митохондриальный - унификация субстратов продолжается в митохондриальном матриксе, тут субстраты подвергаются окислению путем вовлечения в цикл Кребса, который снимает с них электроны и протоны и трансформирует их энергию в конвертируемую форму АТФ.
Схема образования субстратов биологического окисления.
БЕЛКИ УГЛЕВОДЫ ЛИПИДЫ Энергия
| | | | |
АК Гл Гн ЖК |1; 0,5%
| ЩУК | | 3ФГА | | ПВК --- | | АцКоА | > | лактат | | | | |2; 2,5% | | | | | |
| Цикл Кребса NAD 1/2O2 -------- АДФ + Фн | | Цитрат NAD.H2 -> H2O АТФ работа | ----------------- | | | | | | 3; 97% | | | ---------- |
