Общие принципы организации катаболизма в организме человека

Источником свободной энергии для человека является распад питательных в-в, иначе говоря, катаболические процессы, протекающие в к-ках и тканях.

Катаболизм включает 100-ни разнообразных хим р-ии и несколько десятков метаболических путей,

В организации катаболических процессов прослеживается определенная логика:

Весь катаболизм питательных в-в в организме человека делят на 3 фазы

1. Расщепление полимерных молекул на мономеры (белки на АК, липиды на ВЖК + спирты, углеводы на моносахариды), расщепление питательных в-в происходит в ЖКТ и одновременно точно такой же процесс протекает в к-ках

В данной фазе отсутствуют окислительные процессы, здесь преобладают р-ии гидролиза и фосфоролиза

Выделение энергии составляет от 1 до 3 %, причем вся эта энергия не аккумулируется в макроэргических связях соединений, а полностью рассеивается в виде тепла

Происходит резкое уменьшение кол-ва соединений, которые вступают во 2 фазу катаболизма.

В ЖКТ поступают миллионы различных белков, сотни различных липидов, десятки различных углеводов, все в дальнейшем расщепляются (белки до 25 АК, липиды до нескольких ВЖК и нескольких спиртов, а углероды до глюкозы и гексозы (в основном)). Таким образом, вместо миллионов соединений, которые вступают в 1 фазу, на выходе из нее образуется примерное полсотни различных соединений

2. 5 десятков соединений подвергаются дальнейшему расщеплению, причем расщепление весьма сильное, включает в себе множество стадий. И на выходе из этой фазы образуется 5 соединений – ШУК (щавелеуксусная кислота), фумарат, a-кетоглутарат, сукцинилКоА, ацетилКоА, (причем 4 из них (кроме ацитилКоА) это метаболиты цикла Кребса.

Катаболические процессы, которые идет во 2 фазе носят смешенный хар-р, здесь идут и фосфоролиз, и лиазное расщепление, и катеолиз, и уже окислительные р-ии

Кол-во свободной энергии составляет 1/3, причем часть энергии аккумулируется в пирофосфатных связях.

В этой же фазе образуется все азотсодержащие конечные продукты метаболизма, а так же часть СО2 и аммиака

3. Включает 2 метаболических пути

1.цикл трикарбоновых к-т Кребса

2.цепи дыхательных ферментов

Все 5 соединений, которые образуются на выходе из 2 фазы,  могут включаться в цикл трикарбоновых к-т, именно в цикле Кребса образуется значительная часть СО2, поскольку ацетил окисляется до 2 молекул СО2, а так же образуются атомы Н, которые из цикла Кребса с помощью переносчиков (восстановленных НАФ и ФАД) в цепи дыхательных ферментов, кроме них туда поступают и окисляются восстановленные НАД и ФАД, образовавшиеся во 2 фазе

В ходе работы главной цепи митохондрий и редуцированных цепей образуется вода (поскольку атомы водорода передаются на О2) - конечный продукт обмена

Именно за счет работы цепей дыхательных ферментов образуется основное кол-во метаболической воды. Кол-во воды, образующееся здесь, составляет 300-400 мл.

Способ разрыва связей носит окислительный характер, т.е. окисление путем дегидрирования, а в цикле Кребса имеются р-ии лиазного хар-ра

В этой фазу выделяется 2/3 энергии, заключенной в химических связях питательных в-в, причем значительная часть 33% аккумулируется в виде макроэргических связей АТФ

Внутренняя логика такой организации метаболических процессов заключается в том, что по мере углубления распада питательных в-в  кол-во промежуточных продуктов метаболизма уменьшается, а в цепи дыхательных ферментов поступают только электроны и протоны

Такой принцип построения катаболических процессов  получил название конвергенции, он позволяет организму достаточно легко переходить с одного типа питания на другой

Метаболические пути 1 и 2 фазы катаболизма обычно индивидуальны для отдельных соединений (20 АК-т – 20 метаболических путей) или групп родственных соединений (фруктоза, галактоза, глюкоза)

Поэтому метаболические пути 1 и 2 фазу получили название специфические пути катаболизма

А вот метаболические пути 3 фазы одинаковые, в независимости от того, какое соединение распадается, и получили название общие пути катаболизма