Караганда 2003

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ОБМЕН. СИНТЕЗ АТФ

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

Караганда 2003

Авторы: зав. кафедрой проф. Л.Е. Муравлева, доцент Т.С. Омаров, доцент С.А. Искакова, преподаватели Д.А. Клюев, О.А. Понамарева, Л.Б. Айтишева

Рецензент: доцент Н.У. Танкибаева

Утверждена на заседании кафедры пр.№ _____ от _______________2003 г.

Утверждена зав. кафедрой ________________________________________

Утверждена на МК медико-биологического и фармацевтического факультетов пр.№ _____ от _______________2003 г.

Председатель _______________________________________________________________

Обмен веществ - совокупность химических реакций в организме, которые обеспечивают его веществами и энергией, необходимыми для жизнедеятельности. В обмене веществ выделяют 3 этапа: 1 - поступление веществ в организм, 2- промежуточный обмен или метаболизм; 3 - выделение конечных продуктов.

Поступление веществ в организм происходит в результате дыхания (кислород), питания и пищеварения. Поступающие в пищей белки, жиры, углеводы под действием ферментов пищеварительного тракта распадаются на более простые составные части (аминокислоты, жирные кислоты и моносахариды), которые легко всасываются в кровь.

Соединения, поступающие с пищей, называются субстратами метаболизма

Метаболизм - совокупность химических реакций в организме, которые обеспечивают его веществами и энергией, необходимыми для жизнедеятельности. Метаболизм состоит из 2-х фаз: катаболизма и анаболизма.

Процесс распада сложных веществ на более простые называется катаболизмом. В процессе катаболизма сложные органические молекулы распадаются до углекислого газа, воды и мочевины. Реакции катаболизма являются экзергоническими, т.е. протекают с высвобождением энергии. Обратный процесс, т. е. синтез сложных соединений из более простых называется анаболизмом. Он идет с затратой энергии, представляет собой эндергонические реакции.

Существует понятие амфиболизм, когда одно соединение разрушается, но при этом синтезируется другое.

Метаболический цикл - это метаболический путь, один из конечных продуктов которого идентичен одному из соединений, вовлеченных в этот процесс.

Метаболический путь - это характер и последовательность химических превращений конкретного вещества в организме. Промежуточные продукты, образовавшиеся в процессе метаболизма называются метаболитами, а последнее соединение метаболического пути - конечный продукт.

Интенсивность метаболизма определяется потребностью клетки в тех или иных веществах или энергии, регуляция осуществляется четырьмя путями:

1) Суммарная скорость реакций определенного метаболического пути определяется концентрацией каждого из ферментов этого пути, значением рН среды, внутриклеточной концентрацией каждого из промежуточных продуктов, концентрацией кофакторов и коферментов.

2) Активностью регуляторных (аллостерических) ферментов, которые обычно катализируют начальные этапы метаболических путей.

3) Генетический контроль, определяющий скорость синтеза того или иного фермента.

4) Гормональная регуляция. Ряд гормонов способны активировать или ингибировать многие ферменты метаболических путей.

Центральную роль в энергетическом обмене выполняет цикл АТФ - АДФ. Молекула АТФ содержит в себе три макроэргических связи. Макроэргической или богатой энергией называют химическую связь, при разрыве которой высвобождается более 4 ккал/моль. При гидролитическом расщеплении АТФ до АДФ и фосфорной кислоты высвобождается 7,3 ккал/моль. Ровно столько же тратится для образования АТФ из АДФ и остатка фосфорной кислоты и это один из основных путей запасания энергии в организме.

В макроэргических связях АТФ аккумулируется энергия, выделяемая в процессе катаболизма; Энергия АТФ используется в реакциях анаболизма и обеспечивает различные виды работы, включая сокращение мышц, активный транспорт, продукцию тепла.

В сутки человек потребляет в среднем 27 моль кислорода. Основное его количество (примерно 25 моль) используется в митохондриях в дыхательной цепи. Следовательно, ежесуточно синтезируется 125 моль ATP или 62 кг Масса всей АТР, содержащейся в организме, составляет примерно 20-30 г. Следовательно, можно сделать вывод, что каждая молекула АТР за сутки 2500 раз проходит процесс гидролиза и синтеза, что и характеризует интенсивность обмена цикла АТР - АДФ.

ОСНОВНЫЕ ПРОЦЕССЫ, ДЛЯ КОТОРЫХ ИСПОЛЬЗУЕТСЯ ЭНЕРГИЯ АТФ: