| Головна |
| «« | ЗМІСТ | »» |
|---|
Сукупність ферментативних хімічних реакцій, які можуть протікати в клітці або в організмі, становить сутність метаболічних перетворень, т. Е. Обміну речовин. Для зручності викладу і засвоєння матеріалу окремо розглянуті обміни основних біомолекул - білків, нуклеїнових кислот, ліпідів, вуглеводів та інших класів сполук. Очевидно, що всі процеси обміну речовин в організмі взаємопов'язані в часі і в просторі, утворюючи єдине ціле.
Таким чином, створюється єдина система метаболічних процесів, що обумовлює формування певних закономірностей взаємодії між собою біомолекул, названих А. Ленинджер молекулярної логікою живих організмів, вивченням яких і займається біохімія.
Ці закономірності властиві всім живим організмам - як людини і тварин, так і мікроорганізмам і рослинам, - і в кінцевому рахунку саме вони визначають якісно нове утворення - життя. Однак обмін речовин навіть у простого одноклітинного організму не представляє собою щось незмінне. Функціонування живого організму знаходиться в постійній залежності від навколишнього середовища, і складна ланцюг метаболічних реакцій тонко регулюється і координується за допомогою системи взаємопов'язаних механізмів. Проблемі регуляції приділяється в сучасній біохімії велику увагу, і до теперішнього часу можна вважати доведеним, що весь обмін і його регуляцію можна прямо або побічно пояснити, виходячи з ферментативного статусу організму.
Обмін речовин живих організмів, що визначає його метаболічний статус (рис. 27.1), включає ряд рівнів:
надходження речовин в організм із середовища з споживаної їжею, їх ферментативний розпад (переважно гідроліз) до мономерів або простих органічних сполук, трансмембранний перенос цих речовин через мембрану кишкового епітелію в кров або лімфу (див. рис. 27.1; 1-3); це так званий зовнішній обмін;
транспорт метаболітів з циркулюючої рідиною по кровоносних і лімфатичних судинах в різні органи (див. рис. 27.1; 4, 8, 13, 15);
перетворення речовин в тканинах, в процесі якого відбувається зміна їх структури, т. е. хімічні процеси, сукупність яких зазвичай і називають метаболізмом imetabole- перетворення, зміна); це так званий проміжний обмін, що включає як катаболичні, так і анаболічні процеси;
утворення кінцевих продуктів - С02, Н20, сечовини, сечової кислоти і ряду інших невеликих органічних молекул (дуже обмежене число), які виводяться з організму.
вуглеводи їжі деградують в шлунково-кишковому тракті до моносахаридів (переважно глюкози), транспортуються кров'ю в тканини, де окислюються і використовуються як джерела енергії та вуглецю, необхідні для реакцій біосинтезу. У печінці і м'язах надлишок глюкози може резервуватися у вигляді глікогену (див. Рис. 27.1; 6, II). У печінці глюкоза може також перетворюватися в триацилгліцеролів, які упаковуються в ЛОНП і транспортуються кров'ю в адипоцити - клітини жирової тканини (див. Рис. 27.1; 7, 12). В адипоцитах жирні кислоти, що входять до цієї фракції, використовуються для синтезу ліпідів (27.1; 14).
ліпіди їжі представлені в основному триацилгліцеролів (ТАГ), які розщеплюються в шлунково-кишковому тракті до жирних кислот і 2-моноацілгліцеролов. В епітеліальних клітинах тонкого кишечника вони ресінтс- зіруются знову ло триацилгліцеролів, упаковуються в хиломікрони і сек- ретируються через лімфу в кров (див. Рис. 27.1; 2). Жирні кислоти, що входять до хиломікрони, можуть резервуватися в адипоцитах у вигляді триацилгліцеролів або, окислюючись, використовуватися як джерело енергії (див. Рис. 27.1; 12).
Харчові і тканинні білки розщеплюються до амінокислот, які транспортуються кров'ю в різні тканини, де використовуються або для біосинтезу білка і різних азотовмісних компонентів (пурини, гшрімідіни, гем, креатин, адреналін та ін.), або можуть окислюватися і служити джерелом енергії (див. рис. 27.1; 15).
На наведеному рис. 27.1 чітко видна метаболічна спеціалізація окремих органів, яка визначається в першу чергу наявністю в них специфічної метаболічної регуляції. Метаболізм в мозку, м'язах, жировій тканині й печінці сильно розрізняється. М'язи, наприклад, використовують як джерело енергії глюкозу, жирні кислоти, кетонові тіла і синтезують глікоген в якості енергетичного резерву, в той час як мозкова тканина в якості енергетичного джерела використовує виключно глюкозу. Спеціалізація жирової тканини - синтез, запасання і мобілізація триацилгліцеролів. Виключно велика роль печінки в обміні практично всіх органів. Це мобілізація глікогену і глюконсогснез, які обсс-
Мал. 27.1. Метаболічний статус організму: цифри в кружках вказують приблизну послідовність метаболічних перетворень; ТАГ - тріаіілглііерол: ЖК - жирні кислоти; АК - амінокислоти печивают потреби організму в глюкозі; синтез і естсріфікація жирних кислот, їх упаковка у вигляді ЛОНП і транспорт в жирову тканину. Печінка при голодуванні здатна забезпечити синтез кетонових тіл, які можуть служити джерелом енергії, в тому числі в мозковій тканині. Інтеграція метаболічних процесів у всіх цих органах здійснюється гормонами і в першу чергу інсуліном, глюкагоном і адреналіном.
Таким чином, саме в процесі метаболізму здійснюються такі специфічні функції живої клітини: