Обмінречовин - одна з основних властивостей живих організмів. Надходження поживнихречовин і кисню, перетворення їх в організмі і виділення кінцевих продуктіву зовнішнє середовище визначається як обмін речовин, або метаболізм, якийскладається з двох процесів - катаболізму (дисиміляції) і анаболізму(Асиміляції).
Підкатаболізмом розуміють процеси розпаду поживних речовин, якісупроводжуються звільненням енергії, укладеної в хімічних зв'язках цихз'єднань. Процес дисиміляції можна розділити на три послідовні етапи.
Першийетап підготовчий. На цьому етапі великі молекули вуглеводів, жирів, білків,нуклеїнових кислот розпадаються на дрібні молекули: з крохмалю утворюєтьсяглюкоза, з жирів - жирні кислоти і гліцерин, з білків - амінокислоти, знуклеїнових кислот - нуклеотиди. Розпад речовин на цьому етапі супроводжуєтьсянезначним енергетичним ефектом. Вся звільнилася енергія розсіюєтьсяу вигляді тепла.
Другийетап дисиміляції називається бескислородним або неповним. Речовини, що утворилисяв підготовчому етапі, вступають на шлях подальшого розпаду. Це складний, багатоступінчастийпроцес. Він складається з ряду наступних одна за одною ферментативних реакцій.Ферменти, що обслуговують цей процес, розташовуються на внутрішньоклітиннихмембранах правильними рядами. Речовина, потрапивши на перший фермент цього ряду, пересувається,як на конвеєрі, на другий фермент, далі - на третій. Це забезпечуєшвидке та ефективне перебіг процесу. Розберемо це на прикладі гліколізу.Гліколіз являє собою ряд послідовних ферментативних реакцій. Йогообслуговує 13 ферментів, і в ході його утворюється більше десятка проміжнихречовин. Сумарне рівняння гліколізу можна записати так:
С6Н12О6+ 2Н3РО4 + 2АДФ = 2С3Н6О3 + 2АТФ + 2Н2О
Знаведеного рівняння гліколізу видно, що в цьому процесі не бере участь кисень,тому його називають бескислородним або неповним розщепленням. Нарешті, і цеособливо важливо, з рівняння випливає, що при розпаді однієї молекули глюкози вході гліколізу утворюються дві молекули АТФ.
Такяк синтез АТФ являє ендотермічний процес, то, очевидно, енергія длясинтезу АТФ черпається за рахунок енергії реакцій безкисневого розщепленняглюкози. Отже, енергія, що звільняється в ході реакцій гліколізу, невся переходить в тепло. Частина її йде на синтез двох багатих енергією фосфатнихзв'язків.
Третійетап енергетичного обміну - стадія кисневого, або повного розщеплення, абодихання. Продукти, що виникли в попередній стадії, окислюються до кінця.
Основнеумова здійснення цього процесу - наявність кисню. Стадія кисневогорозщеплення, як і попередня стадія, являє собою ряд послідовнихферментативних реакцій. Його обслуговує кілька ферментів.
Весьферментативний ряд кисневого розщеплення зосереджений в мітохондріях, деферменти розташовані на мембранах правильними рядами. Всі проміжні реакціїкисневого розщеплення йдуть із звільненням енергії. Кількість енергії, що звільняєтьсяна кожному ступені при кисневому розщепленні, становить 2600 кДж, врезультаті утворюється 36 молекул АТФ.
2С3Н6О3+ 6О2 + 36Н3РО4 + 36АДФ = 6СО2 + 42Н2О + 36АТФ
Анаболізм- Пластичний обмін - дисиміляція - одна із сторін обміну речовин. Включаєпроцеси синтезу амінокислот, моносахаридів, жирних кислот, нуклеотидів, атакож макромолекул білків, полісахаридів, жирів, нуклеїнових кислот, АТФ.Процес відбувається в три етапи:
синтезпроміжних сполук з низькомолекулярних речовин (органічних кислот, альдегідів);
синтезВ«Будівельних блоківВ» з проміжних сполук (амінокислот, жирних кислот, моносахаридів);
синтезмакромолекул білків, нуклеїнових кислот, полісахаридів, жирів.
Цейпроцес йде з поглинанням енергії і участю ферментів.
Пластичнийта енергетичний обміни знаходяться в нерозривному зв'язку між собою. З одногобоку, реакції біосинтезу потребують затрати енергії. З іншого боку, дляздійснення реакцій енергетичного обміну необхідний постійний біосинтезобслуговуючих ці реакції ферментів. Складні системи реакцій асиміляції ідисиміляції пов'язані не тільки між собою, але й зовнішнім середовищем. З зовнішньоїсередовища в клітину надходять речовини, в зовнішнє середовище виділяються речовини, якікліткою більше не можуть бути використані.
Асиміляціяі дисиміляція у здорової людини перебувають у стані строгозбалансованого рівноваги. При голодуванні, недостатньому та неповноцінномухарчуванні, при гарячкових станах переважають процеси катаболізму, прияких організм використовує свої запасні речовини, що може призвести довиснаження і загибелі. В період одужання, росту і розвитку організмупереважає анаболізм. Патологічно виражене переважання анаболізму можепривести до ожиріння, гігантизму.
Інтенсивністьобміну речовин залежить від віку людини, характеру виконуваної роботи.Обмін речовин регулюється нервовою системою, гормонами. Так, на білковий обмінвпливає гормон щитовидної залози - тироксин, на жировій - гормонипідшлункової та щитовидної залоз, надниркових залоз і гіпофіза, на вуглеводний - гормонипідшлункової залози (інсулін) і наднирників (адреналін). Крім того, всіпроцеси протікають за участю ферментів.
Білковий обмін.
Білкиє постачальниками будівельного матеріалу - амінокислот - для синтезувидоспецифичность клітинних структур. Білковий обмін починається з надходження поворітної системі в печінку крові, що несе амінокислоти з кишечника. Необхідніамінокислоти повертаються в кров і надходять в органи і тканини, де вонинеобхідні для біосинтезу білка, оскільки білки дуже швидко синтезуються ішвидко витрачаються і синтезуються заново. Так, білки печінки обновляються черезчотири доби, білки м'язів через 24 дні, шкіри - через 300 днів. Надлишковіамінокислоти піддаються у печінці дезамінуванню, при якому за допомогоюферментів відщеплюється аминогруппа. Залишки амінокислот перетворюються або вглюкозу, або в глікоген, або в запасний жир. Білки в запас не відкладаються.
Вскладу білків входять амінокислоти, їх підрозділяють на замінні і незамінні.Замінні можуть синтезуватися в організмі, незамінні надходять з їжею.Амінокислотний склад харчових білків неоднаковий. Якщо в них немає незаміннихамінокислот (лейцин, лізин, Валін та ін), то в організмі порушується білковийсинтез, з'являються розлади життєдіяльності.
Замінніамінокислоти синтезуються в організмі з продуктів розщеплення білка і томуможуть в їжі відсутнім. В залежності від амінокислотного складу змінюється ібіологічна цінність білка. Найбільш цінні білки тваринного походження.Низькою біологічною цінністю володіють білки пшениці, ячменю, кукурудзи, т. к.в них відсутні багато незамінні амінокислоти.
Жировий обмін.
Великачастина жирів в організмі використовується як джерело енергії. Жир надходить ворганізм з їжею. У кишечнику жири під впливом ферментів розпадається нагліцерин і жирні кислоти. В епітелії тонкого кишечника починається синтезвласних людських жирів. Отримана жирова емульсія надходить улімфатичну систему, яка приносить її в печінку, де жири різногопоходження розподіляються на нейтральні (тригліцериди), що йдуть в жирове депо(10-20% маси тіла), половина з них йде в підшкірну жирову клітковину, іншіна жировій сальник (на животі) і т. д. і пластичні жири. Це фосфоліпіди.Вони стають компонентами клітинних мембран, ліпопротеїдів та ін Ці жиримістять більше ненасичених жирних кислот і синтезуються в організмі збілків і вуглеводів. До цієї групи речовин належать стероїди тканин мозку, коринаднирників, зокрема холестерин - жироподібна речовина з групистероїдів, а також є вихідним для синтезу статевих гормонів. Порушенняжирового обміну починається з порушення вуглеводного обме, вследствии чого нетільки накопичується надлишок жиру, але і в крові з'являються проміжніпродукти - В«ацетоновій тілаВ», їх норма по ацетону 1 - 2 мг, а при її підвищенні,особливо у хворих на цукровий діабет, відбувається отруєння.
Вуглеводнийобмін починається з всмоктування глюкози ...
