Параграф 20 3. Три этапа катаболизма

Автор текста – Анисимова Елена Сергеевна.
Авторские права защищены. Продавать текст нельзя.
Курсив не зубрить.

Замечания можно присылать по почте: exam_bch@mail.ru
https://vk.com/bch_5

Параграф учебника по биохимии 20 3.
«Т Р И  Э Т А П А  катаболизма».

Т Р И  Э Т А П А превращения органических веществ
и освобождения энергии.

Три этапа выделяют в процессах распада полимеров и жиров
до СО2, Н2О и NН3.

(Конечно, аммиак может образоваться только из веществ, содержащих азот.
Поэтому при катаболизме углеводов и жиров аммиак не образуется,
а при катаболизме белков, аминокислот, нуклеиновых кислот аммиак образуется).

Речь идет о таких полимерах, как
гликоген, крахмал, белки.

Распад (катаболизм) нуклеиновых кислот отличается от катаболизма остальных полимеров – п.71.

Все три этапа катаболизма сопровождаются выделением энергии,
часть которой может и должна запасаться в виде АТФ,
а остальная энергия рассеивается в виде тепла, за счет которого поддерживается температура тела (37 градусов).

Самая большая доля энергии выделяется на третьем этапе (2/3),
на втором выделяется около трети (1/3),
а на первом этапе выделяется менее 1% всей энергии.

П Е Р В Ы Й  Э Т А П катаболизма

 – это превращение полимеров в мономеры (деполимеризация)
и жиров – в глицерин и жирные кислоты.

Превращение происходит, чаще всего,
путем гидролиза связей между мономерами
(в случае с жирами – между остатками глицерина и жирных кислот).

Продукты первого этапа:

Крахмал и гликоген превращаются в глюкозу,
а белки превращаются в аминокислоты.
Нуклеиновые кислоты распадаются до нуклеотидов (подробнее в вопросе об обмене нуклеотидов).

Эти процессы происходят в ЖКТ при переваривании полимеров пищи.

(После чего образовавшиеся мономеры всасываются;
в пищеварении жира есть особенности, о  которых сказано в соответствующем пункте п.43).

Кроме ЖКТ, распад полимеров происходит также в организме –
- гликоген распадается до глюкозы в печени
(но не только путем гидролиза;
есть также фосфоро/литический путь превращения гликогена в глюкозу – п.31),
- жиры гидролизуются в жировой ткани и в липопротеинах,
- белки гидролизуются во внеклеточном веществе
(см. о матриксных метало/протеиназах в п.122)
и в лизосомах
(в которых гидролизуются и другие вещества) – п.63.

В Т О Р О Й  Э Т А П  катаболизма
 – это превращение мономеров (а также глицерина и жирных кислот) в метаболиты ЦТК

что связано с уменьшением числа атомов углерода в продуктах по сравнению с субстратами процессов.
Например, в молекуле глюкозы 6 атомов углерода,
а в результате гликолиза глюкоза превращается в две 3-х углеродные молекулы пирувата,
которые далее могут превратиться в две 2-х углеродные молекулы ацетилКоА.

Углеводы и глицерин

Глюкоза превращается в пируват
(в результате процесса гликолиза – п.32),
который далее превращается либо в ацетилКоА (ПДГ),
либо в оксалоацетат (карбоксилирование).

Глицерин превращается в пируват
в результате процесса, который называется окислением глицерина.

Пируват далее превращается в такие метаболиты ЦТК,
как ацетилКоА и оксалоацетат.

Жирные кислоты

Жирные кислоты превращаются в ацетилКоА
(в результате процесса ;-окисления – п.45).

Аминокислоты превращаются в 6 метаболитов
(в пируват, ацетилКоА, оксалоацетат, кетоглутарат сукцинилКоА, фумарат)
в результате разных процессов,
основными из которых являются переаминирование (п.64)
и дезаминирование (п.65) –
эти процессы позволяют «избавить» аминокислоту от азота.

Нуклеотиды в метаболиты ЦТК не превращаются.

Из всех названных метаболитов
непосредственному катаболизму (превращению в СО2) подвергается ацетилКоА
на третьем этапе – см. далее.

Оксалоацетат может вступать в ЦТК многократно –
он вступает в первую реакцию цикла
и образуется в последней реакции,
после чего может снова вступать в первую реакцию нового оборота цикла;

кроме того, оксалоацетат может использоваться для синтеза аспартата,
а аспартат – для синтеза аспарагина, белка, мочевины, АМФ.

Все остальные перечисленные метаболиты (кетоглутарат, сукцинилКоа, фумарат)
превращаются в реакциях ЦТК в оксалоацетат (п.67).

Оксалоацетат может превратиться и в ацетилКоА –
через ФЕП и пируват.
При некоторых условиях оксалоацетат может превратиться в глюкозу (см. ГНГ п.33).

(Об образовании метаболитов ЦТК из мономеров).

АцетилКоА образуется из метаболитов всех классов –
из глюкозы, глицерина, жирных кислот, аминокислот.

При этом все мономеры, кроме жирных кислот,
превращаются в ацетилКоА через пируват,
а жирные кислоты (и некоторые аминокислоты) – минуя пируват.

Метаболиты кетоглутарат, сукцинилКоА и фумарат
образуются только из аминокислот –
если речь идет об образовании этих метаболитов не в реакциях ЦТК,
а в реакциях ЦТК эти метаболиты можно получить
из любого вещества,
которое может превратиться в метаболиты двух первых реакций ЦТК –
в ацетилКоА и оксалоацетат.

Т Р Е Т И Й  Э Т А П  катаболизма

– это процессы ЦТК и дыхательная цепь.

ЦТК называют 1-й фазой 3-го этапа катаболизма,
а ДЦ – 2-й фазой 3-го этапа.

В результате одного оборота ЦТК
одна молекула ацетилКоА превращается в две молекулы CО2 – одноуглеродные молекулы,
что считается завершением распада (катаболизма) углеродных скелетов органических соединений.

Атомы водорода отщепляются от метаболитов ЦТК (дегидрогеназами)
и переносятся на коферменты (на 3 НАД+ и на 1 ФАД).

Восстановленные коферменты
(получившие водород от метаболитов ЦТК)
НАДН и ФАДН2 переносят водород в ДЦ.
Смотрите параграф № 21.

В ДЦ водород (протоны и электроны) переносится
от восстановленных коферментов на кислород
в результате нескольких последовательных реакций
(ступенчатый характер реакции Н + О из п.20.1).

В результате переноса водорода на кислород
образуется вода (эндогенная),
но главное значение ДЦ в том, что
все реакции ДЦ сопровождаются выделением энергии,
часть которой запасается виде АТФ (см. ОФ),
а остальная энергия рассеивается в виде тепла.

Катаболизм лактозы и сахарозы (п.30):
первым этапом можно считать образование глюкозы.

Образование глюкозы из лактозы (п.30):
1) расщепление лактозы лактазой в ЖКТ на глюкозу и галактозу,
2) всасывание моносахаридов к кровь и транспорт в печень,
3) унификация галактозы.

Образование глюкозы из сахарозы (п.30):
1) расщепление сахарозы сахаразой в ЖКТ на глюкозу и галактозу,
2) всасывание моносахаридов к кровь и транспорт в печень,
3) унификация фруктозы.