Этапы катаболизма

1-й этап. На этом этапе макромолекулы расщепляются до своих мономеров (или строительных блоков). Так, пролисахариды распадаются до моносахаридов (гексоз и пентоз); жиры - до глицерина и жирных кислот; белки - до аминокислот. Этот этап является специфическим, так как каждая макромолекула (полимер) своим набором ферментов расщепляется до моно­меров. 1-й этап катализируется ферментами класса гидролаз. Он локализован в пищеваритель­ном тракте для пищевых (экзогенных) макромолекул, а для эндогенных (находящихся в клетках организма) - в основном лизосомах. Этот этап энергетической ценности не имеет (в нем выделяется менее 1% энергии), вся образован­ная энергия рассеивается в виде тепла.

2-й этап. Является специфическим путем катаболизма. На этом этапе каждый из мономеров своим собственным путем превращается в одну из карбоновых кислот. Моносахариды, глицерин и некоторые аминокис­лоты превра­щаются в пируват. Жирные кислоты и часть аминокислот - в ацетил-КоА (активную уксусную кислоту). Некоторые аминокислоты превращаются в оксалоацетат или 2-оксоглутарат. 2-й этап происходит в митохондриях и цитозоле клеток. Образую­щаяся при этом энергия выделяется в виде тепла и АТФ.

3-этап. Являетсяобщим для разных классов веществ. На этом этапе пируват в процессе окислительного декарбоксилирования превращается в ацетил-КоА.Ацетил-КоА, оксалоацетат и 2-оксоглутарат распадаются в цикле Кребсадо СО₂ и Н_2, , который окисляется в дыхательной цепи до воды, при этом выделяется энергия в виде тепла и АТФ. Все реакции этого этапа локализованы в митохондриях.

Таким образом, конечными продуктами расщепления веществ являются СО₂ и Н₂О, а так же АТФ и тепло.

Итоговое уравнение цикла Кребса:

Ацетил-КоА + 3НАД⁺ + ФАД + 2Н₂О + АДФ + Н₃РО₄ → 2СО₂ + 3НАДН + ФАДН₂ + АТФ

Конечные продукты цикла Кребса и пути их использования:

- СО₂ выдыхается с воздухом, небольшая часть используется в реак­циях карбоксилирования.

- НАДН и ФАДН₂ окисляются в дыхательной цепи.

- АТФ используется на различные виды работы:

1) механическая работа (сокращение мышц, движение сперматозоидов, лейкоцитов);

2) осмотическая работа или активный транспорт, то есть движение против градиента концентрации;

3) химическая работа, когда энергия АТФ используется в биосинте­тических процессах и на активацию субстратов;

4) электрическая работа (генерация биотоков);

5) при передаче гормонального сигнала (для работы аденилатциклазы и протеинкиназы).

Регуляция цикла Кребса:

осуществляется путем влияния на ключевые ферменты: цитратсинтазу (начинает процесс), изоцитратдегидрогеназу (лимитирующий фермент), 2-оксоглутаратдегидрогеназу (фермент, стоящий на развилке).

Значение цикла Кребса:

- поставляет водород в дыхательную цепь в виде НАДН и ФАДН₂

- катаболическое и энергетическое

- анаболическое или биосинтетическое

- регуляторное.

Возрастные особенности энергетического обмена:

Особенности и возрастные изменения энергетического обмена связаны с ростом ребенка и дифференцировкой тканей, формированием механизмов терморегуляции, развитием скелетной мускулатуры и двигательной активности, зрелостью нейроэндокринного аппарата и т.д.

Потребность в продуктах питания и кислороде меняется с возрастом. У детей при сниженном общем количестве питательных веществ в суточной диете потребность на 1 кг веса значительно превышает уровень взрослых, что свидетельствует о высокой интенсивности обменных процессов. Об этом также свидетельствует высокое потребление кислорода. Наибольшие величины приходятся на период 1 год.

Установлено, что концентрация АТФ в крови у новорожденных выше, чем у детей старше 1 года. Уровень АТФ на 31% выше, чем у взрослых.

Об интенсивном обмене макроэргических соединений в эритроцитах у детей раннего возраста свидетельствует высокая активность АТФазы. В норме активность этого фермента наиболее высокая у трехдневных новорожденных, а затем она снижается и к 14-16 годам достигает уровня взрослых.

5.3. Самостоятельная работа по теме:

Лабораторная работа: