Катаболизм

Метаболизм – это важная составляющая жизнедеятельности любого живого организма. Для поддержания стабильности внутренней среды (гомеостаз) непрерывно происходит множество биохимических процессов. Все они направлены на продукцию энергии и новых молекул, которые являются «строительным материалом» для наших клеток. Но для получения новых молекул организм постоянно превращает разные питательные вещества (углеводы, жиры, белки) в более простые соединения. Этот процесс называется катаболизмом, или диссимиляцией. В результате ряда реакций крупные и сложные органические вещества, которые мы получаем вместе с продуктами питания, поддаются многоэтапному распаду. Полученные молекулы в дальнейшем используются организмом для анаболизма – синтеза необходимых веществ. Для человеческого организма (а также для животных) можно использовать термин «энергетический обмен», что будет синонимом катаболизма. Это объясняется тем, что в результате данного пути метаболизма накапливается энергия в виде химических связей. Использовать термин «энергетический обмен» в случае растений некорректно, поскольку у них процесс накопления энергии не имеет отношения к распаду сложных органических вещества.

Катаболизм органических веществ происходит в несколько этапов:

  1. Пищеварение – внеклеточный распад сложных органических молекул. Данный процесс происходит в полости желудочно-кишечного тракта с помощью пищеварительных ферментов. Жиры распадаются на жирные кислоты и глицерин под влиянием липаз. Белки распадаются на аминокислоты в результате действия протеаз. Из сложных углеводов (полисахариды) под действием гидролаз образуются олиго- и моносахариды (например, глюкоза, фруктоза). Пищеварение сопровождается освобождением только тепловой энергии.
  2. Бескислородная стадия, которая происходит внутри клетки, а именно в ее цитоплазме. Все продукты катаболизма, которые образовались на предыдущей стадии, являются субстратом для формирования Ацетил-КоА и энергии. Глюкоза и фруктоза подвергаются действию клеточных ферментов (гидролаз), после чего синтезируется пируват (промежуточный продукт) и АТФ (аналог энергии в виде химических связей). Далее пируват превращается в ацетил-КоА и вступает в цикл трикарбоновых кислот (цикл Кребса). Жирные кислоты также являются субстратом для синтеза ацетил-КоА. Аминокислоты – основный компонент белков. Некоторые молекулы окисляются до мочевины, углекислого газа.
  3. Кислотозависимая стадия, или дыхательная цепь митохондрий. Основные метаболиты этих реакций – углекислый газ и энергия в виде АТФ.

Следовательно, основные цели катаболизма:

  • использование питательных веществ для синтеза макроэргических соединений, обладающих химической энергией;
  • продукция низкомолекулярных метаболитов, которые играют роль «строительных блоков» и используются клеткой для синтеза сложных макромолекул.

 

Show More