Катаболизм что это такое: Метаболизм, катаболизм, анаболизм I Что это и как влиять?

Содержание

Катаболизм

Катаболизм


Катаболизм (от греч. katabole — сбрасывание, разрушение), совокупность химических процессов, составляющих противоположную анаболизму сторону обмена веществ.Катаболизм это первый враг спортсмена на пути сохранения приобретенных путем силовых тренировок мышц. В результате катаболизма происходит разрушение мышечной ткани: белки распадаются на исходные аминокислоты, которые частично идут на биосинтез, а частично просто выводятся из организма. Такие гормоны, как кортизол, глюкагон и адреналин сдвигают баланс обмена веществ в сторону преобладания катаболизма, и в том числе распада мышечной ткани. Стрессы, ограничительные диеты, чрезмерные нагрузки и недосыпания создают неблагоприятный гормональный фон, что негативно сказывается на состоянии мышечной ткани. На мышечную массу влияют два различных фактора: скорость анаболизма, увеличивающего мышцу, и скорость катаболизма, уменьшающего её. Два этих процесса происходят постоянно в мышцах. Если скорость анаболизма выше скорости катаболизма, то вы наращиваете массу. Если скорость катаболизма выше, вы теряете мышечную массу. По окончании тренировки повышенный фон кортизола так и остается на высоком уровне, продолжая во время отдыха «сжигать» ткани нашего организма, особенно мышцы, превращая аминокислоты мышечной ткани в глюкозу, хотя в это время нам нужно совсем другое, нам нужно восстанавливать потраченные во время тренировки ресурсы и восстанавливать, добиваясь прогресса в увеличении выносливости, мышечной массы и силы.Чем сильнее тренировочный стресс, тем больше мы расходуем энергии в единицу времени, тем ниже уровень глюкозы в крови и тем сильнее сигнал о необходимости секретировать как можно большее количество кортизола, что бы этот уровень глюкозы повысить, превратив аминокислоты мышечной ткани (преимущественно ВСАА, глютамин) в глюкозу. Этот процесс называется глюконеогенез – образование глюкозы из не углеводных источников.
Но катаболизм возникает не только после тренировки. Утро — вот настоящий ужас для спортсмена. Как только мы просыпаемся организму в огромных количествах нужны аминокислоты и глюкоза. И именно с этой повышенной секрецией кортизола нам и следует бороться принимая Протеин
, либо аминокислотные комплексы, либо BCAA они отлично восполнят запас аминокислот в организме. Можно ещё во время тренеровки добавлять глюкозу (чем ниже уровень глюкозы в крови и тем сильнее сигнал о необходимости секретировать как можно большее количество кортизола) в аминокислоты или ВСАА, в этом случае происходит выброс инсулина, который так же является антикатаболиком. Не следует добавлять глюкозу если вы находитесь на сбросе жира так как инсулин остановит движение жирных кислот на переработку в энергию, тут следует увеличить дозировку аминокислот,ВСАА что бы катаболизм не добрался до ваших мышц, по этой причине как ни странно бы это звучало белка нам нужно больше на сбросе жира, а не на наборе массы.

катаболизм - это... Что такое катаболизм?

  • КАТАБОЛИЗМ — (от греч. katabole сбрасывание, разрушение), диссимиляция, совокупность ферментативных реакций в живом организме, направленных на расщепление сложных органич. веществ белков, нуклеиновых к т, жиров, углеводов, поступающих с пищей или запасённых в …   Биологический энциклопедический словарь

  • КАТАБОЛИЗМ — (от греч. katabole низвержение, разрушение), термин для обозначения процессов распада веществ в организме вообще, т.е. процессов диссимиляции (см.), и в этом смысле противополагаемый анаболизму (см.). Т. о. анаболизм и К. в совокупности обнимают… …   Большая медицинская энциклопедия

  • КАТАБОЛИЗМ — (от греч. katabole сбрасывание разрушение) (диссимиляция), совокупность протекающих в живом организме ферментативных реакций расщепления сложных органических веществ (в т. ч. пищевых). В процессе катаболизма происходит освобождение энергии,… …   Большой Энциклопедический словарь

  • КАТАБОЛИЗМ — КАТАБОЛИЗМ, см. МЕТАБОЛИЗМ …   Научно-технический энциклопедический словарь

  • катаболизм — ДИССИМИЛЯЦИЯ – совокупность реакций метаболизма, приводящих к расщеплению сложных органических веществ. Сопровождается синтезом АТФ (по этой причине под К. понимают обычно энергетический обмен клетки), низкомолекулярных соединений,… …   Словарь микробиологии

  • катаболизм — сущ., кол во синонимов: 1 • диссимиляция (3) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 …   Словарь синонимов

  • катаболизм — катаболизм. См. диссимиляция. (Источник: «Англо русский толковый словарь генетических терминов». Арефьев В.А., Лисовенко Л.А., Москва: Изд во ВНИРО, 1995 г.) …   Молекулярная биология и генетика. Толковый словарь.

  • КАТАБОЛИЗМ — см. Диссимиляция. Экологический энциклопедический словарь. Кишинев: Главная редакция Молдавской советской энциклопедии. И.И. Дедю. 1989 …   Экологический словарь

  • катаболизм — а, м. catabolisme m. <гр. katabole сбрасывание вниз. биол. Вид метаболизма: совокупность реакций обмена веществ в организме, соответствующее диссимиляции и направленных на распад органических веществ составных частей клеток и тканей: противоп …   Исторический словарь галлицизмов русского языка

  • катаболизм — – совокупность реакций, направленных на распад сложных молекул, как поступивших с пищей, так и уже входящих в состав клеток организма, до более простых веществ (конечных продуктов обмена) …   Краткий словарь биохимических терминов

  • катаболизм — Процесс разложения органических веществ в живом организме с выделением энергии [http://www.dunwoodypress.com/148/PDF/Biotech Eng Rus.pdf] Тематики биотехнологии EN catabolism …   Справочник технического переводчика

  • как избежать — TITAN Race

    Катаболизм – одна из часто встречающихся проблем в среде бодибилдеров. В результате данных ферментных реакций происходит распад и деградация клеток мышц. Как избежать катаболизма? Давайте разберемся.

    Катаболическое состояние в основном вызвано чрезмерными тренировками в сочетании с отсутствием адекватного питания, особенно белка. Это приводит к многочисленным нежелательным побочным эффектам в организме, таким, как крайняя усталость, суставные и мышечные боли и бессонницы.


    Катаболическое состояние тесно связано с катаболическим гормоном кортизолом. Чем интенсивнее тренировки, тем больше кортизола выделяется надпочечниками, чтобы компенсировать потерю мышечной ткани.

    Многие атлеты ошибочно рассуждают, что именно многочасовые тренировки помогают им развивать мышцы, но на самом деле, в этот момент потери энергии, когда истощаются запасы организма, в нем начинает активно вырабатываться кортизол, который вместо того, чтобы обеспечивать рост мышц, наоборот, запускает катаболизм.

    Вот почему белок и потребление углеводов играют важную роль в строительстве мышц. Перетренированность также приводит к общему ослаблению тела и иммунной системы, тем самым вызывая грипп, простуды и другие болезни.
    Поэтому так важно знать, что для предотвращения катаболизма вам необходимо постоянно быть уверенным, что белковые и энергетические потребности организма удовлетворяются до и после физических упражнений.

    В борьбе с катаболизмом не менее важно помнить: что ваши мышцы растут не когда вы тренируетесь, а когда отдыхаете. И растут они только в случае, если организм получает возможность отдохнуть и восстановить силы.

    Кроме того, сон омолаживает организм и дет возможность подготовиться к новой деятельности. Ученые доказали, что именно во сне организм высвобождает наибольшее количество гормонов роста, что, несомненно, помогает в восстановлении анаболического состояния. Интенсивные тренировки неизменно вызывают огромное умственное и физическое напряжение, а недостаток сна просто загонит вас однажды в тупик.

    Как избежать катаболического состояния

    1. Если вы не уверены в том, что получаете достаточное количество белковой пищи, необходимо ввести в рацион дополнительный белок. Белковосодержащие коктейли следует принимать примерно за час до тренировки и после, спустя 60 минут. Существует целый ряд белковых напитков, эффективность которых доказа именно в борьбе с катаболизмом.
    2. Принимайте витамин С. Он является жизненно важным элементов для укрепления иммунной системы и вносит значительный вклад в поддержание анаболического состояния. Потребляя продукты или напитки, содержащие витамин С (например, апельсиновый сок) перед тренировкой, вы с точностью до 80% снижаете риск развития катаболического состояния.

    Что такое анаболизм и катаболизм? | Спорт

    Анаболизм и катаболизм одинаково нужные в организме процессы,и стоит узнать о них подробнее, чтобы не верить многочисленным мифам.

    Записавшись в спортзал, от тренера вы часто будете слышать такие термины, как анаболизм, катаболизм и обмен веществ.

    Слово “катаболизм” может вселять страх, ведь это распад мышц, как объяснил инструктор, а анаболизму, наоборот, воздаются оды и каждый тренирующийся должен к нему непременно стремиться, закрывая углеводное окно, или намешивая протеиновые коктейли прямо между подходами.

    Но не все так просто. И анаболизм, и катаболизм одинаково нужные в организме процессы, поэтому стоит узнать о них подробнее, чтобы не доверять многочисленным мифам на эту тему.

    Какая взаимосвязь между анаболизмом, анаболиками и анаболическим эффектом?

    Анаболизм – это биохимический процесс в организме человека, благодаря которому создаются новые соединения на молекулярном уровне. Простыми словами – это генерация клеток и синтез белков и гормонов, благодаря которым происходит рост мышечных волокон, чего добиваются все спортсмены.

    Анаболизм происходит под воздействием питательных веществ, минералов и витаминов, поступающих в организм в достаточном количестве.

    С анаболизмом связано несколько понятий в микробиологии и медицине, одно из них – анаболический эффект.

    Это взрывной рост клеток в организме, вследствие реакции на интенсивный тренинг, смену режима питания, спортивные добавки или анаболики.

    Анаболизм может быть не только у мышечной ткани, но и у жировой, в широком смысле слова это понятие означает рост и обновление любых клеток в организме человека.

    Но если говорить об анаболизме, как о процессе увеличения мышечных волокон, то он зависит от многих факторов:

    • Режим питания, сна и отдыха.

    2. Регулярность тренировок и смена тренировочных программ.

    3. Отсутствие стресса и полноценное восстановление.

    4. Конституция тела и индивидуальный метаболизм.

    Метаболизм или обмен веществ напрямую связан с анаболическим и катаболическим процессами, которые являются его составляющими. Скорость метаболизма отличается у людей разного телосложения, образа жизни и возраста.

    У детей метаболизм очень быстрый, поэтому они так любят сладкую пищу, изобилующую быстрыми углеводами, которые нужны для получения мгновенной энергии, которую растущий организм растрачивает полностью.

    У людей разного типа телосложения метаболические процессы различаются.

    Выделяют три типа телосложения:

    • Эктоморф

    • Мезоморф

    • Эндоморф

    Эктоморфы – худые от природы, у них быстрый метаболизм, и им требуется гораздо больше усилий для анаболизма мышц, так как катаболические процессы преобладают в их организме.

    Мезоморфы имеют от природы атлетическое телосложение, их мышцы легко отзываются на нагрузку, анаболизм и катаболизм находятся в балансе.

    Эндоморфы склонны к полноте, анаболизм превалирует над катаболизмом, они легко растят как мышечную, так и жировую ткань.

    В зависимости от типа телосложения следует подбирать режим тренировок и рацион питания.

    К примеру, эндоморфам нужно есть больше белковых продуктов и сокращать жиры и углеводы, а эктоморфам не следует бояться жиров и углеводов, ведь если их будет недостаточно в рационе, организм будет брать энергию из протеинов, и рост мышц будет очень медленным.

    Отдых между тренировками важен, так как во время полноценного отдых происходит полное восстановление организма, это время активного роста мышц, поэтому не стоит пренебрегать днями отдыха от спортзала.

    Особенно, если вы не занимаетесь спортом профессионально. Да, тренирующиеся спортсмены проводят до двух тренировок в один день и почти во все дни недели, умудряясь не только не терять массу, но и набирать ее.

    Это им удается благодаря бесчисленным спортивным добавкам, которые помогают быстрее восстанавливаться и тренироваться эффективнее, протеину и мегакалорийному рациону питания с большим количеством белка.

    Обычному любителю достаточно 3-4 тренировок в неделю на постоянной основе, чтобы видеть прогресс в развитии силы и выносливости, изменения в теле и прирост мышечной массы.

    Но, даже занимаясь регулярно, можно прийти к тому, что вы перестанете замечать собственную эволюцию в тренинге.

    Многие в этот период начинают принимать различные препараты и покупать спортивное питание.

    Но прежде всего, нужно обратить внимание на свою программу тренировок, которую желательно изменять или обновлять каждые три месяца. Не лишним будет изменить род физических нагрузок, например, заняться любым новым видом фитнесса.

    Рацион спортсмена должен быть богат белковой пищей. Чем больше мышечной массы вы имеете, тем больше белка должно быть в рационе. Белок нужен для недопущения процесса распада мышц, для их поддержания и роста.

    Сколько белка нужно именно вам, можно рассчитать по специальным формулам, которые легко найти в интернете, но не забывайте корректировать усредненные цифры, ориентируясь на индивидуальную конституцию тела.

    Время сна – это время восстановления и обновления всех функций организма на клеточном уровне.

    Для анаболизма мышц сон особенно важен, ведь во время сна затягиваются микротравмы мышечных волокон, полученные в результате тренинга, и, регенерируя, мышцы гипертрофируются.

    Стоит ли бояться катаболизма?

    Процесс, противоположный анаболическому – катаболизм. Это расщепление веществ на молекулярном уровне, распад сложных соединений на простые.

    Катаболическим называется процесс расщепления белков, жиров и углеводов, получаемых из пищи, чтобы организм мог нормально функционировать.

    Благодаря одному процессу происходит другой, процессы анаболизма и катаболизма взаимосвязаны и вместе они представляют собой метаболизм (обмен веществ) в организме.

    Без одного процесса невозможен второй, поэтому глупо бояться катаболизма и верить мифам о нем.

    Но если применять термины эмпирически, то понятно, что спортсмены боятся не катаболизма в целом, а потери мышечной массы, которую не так просто набрать, особенно эктоморфам.

    Как не допустить катаболизма мышц:

    • Тренироваться регулярно и периодически менять программу тренировок.

    2. Спать по 8-9 часов в сутки, регулярно отдыхать, отвлекаясь от забот и проблем.

    3. Избегать стресса и потрясений, расслабляться.

    4. Хорошо питаться, есть много белка или добирать его протеином.

    Хороший, быстрый обмен веществ – это признак здорового человека. Если у вас есть какие-либо проблемы с организмом, недомогания или заболевания, лучше пройти медобследование перед посещением зала.

    От уровня метаболизма зависит скорость его основных процессов, а значит, время и силы на постройку мышц.

    Теперь вы знаете значение анаболизма и катаболизма в процессе строительства собственного тела, а значит, сумеете грамотно применить полученные знания на практике, чтобы тренироваться максимально эффективно и получать регулярный и полноценный анаболизм.

    What is Metabolism? | Protocol (Translated to Russian)

    7.1: Что такое метаболизм?

    Обзор

    Метаболизм представляет всю химическую активность в клетке, включая реакции, которые строят молекулы (анаболизм) и те, которые разбивают молекулы вниз (катаболизм). Анаболические реакции требуют энергии, в то время как катаболические реакции обеспечивают его. Таким образом, метаболизм описывает, как клетки преобразуют энергию через различные химические реакции, которые часто становятся более эффективными с помощью ферментов.

    Метаболизм – это сумма всех химических реакций, которые происходят в организме

    Метаболизм является управление энергией в клетках и обеспечивает три ключевые функции:

    1. преобразование пищи в энергию для запуска различных клеточных процессов,
    2. производство энергии для создания клеточных компонентов, и
    3. удаление отходов.

    Для получения энергии макромолекулы из пищи должны быть разбиты на более мелкие молекулы – через катаболический путь. Это, в свою очередь, дает энергию для построения больших молекул из небольших строительных блоков через анаболический путь. Другими словами, потенциальная энергия в пище, состоящая из химической энергии, хранящейся в связях между атомами, может быть преобразована в кинетическую энергию, которая может быть использована для клеточных реакций. Ферменты являются важными молекулярными инструментами в метаболических путей, так как они значительно ускорить многие химические реакции за счет сокращения количества необходимой энергии.

    Катаболические пути разбиваются молекулы и высвобождают энергию

    Катаболизм является распад макромолекул для любых целей. Это включает в себя деградацию молекул пищи в меньшие молекулы, которые могут быть использованы в качестве строительных блоков, процесс, который высвобождает энергию, которая передается в АТФ. Переваривание белка является примером катаболизма. Для того, чтобы организм использует белок, который мы едим, он должен быть разбит из больших белковых молекул на более мелкие полипептиды, а затем на отдельные аминокислоты.

    Избыток аминокислот, которые разбиты для удаления релиз, азотсодержащих аммиака. Этот аммиак является токсичным на высоких уровнях, и, таким образом, должны быть преобразованы в более безопасную форму, что организмы могут обрабатывать и распоряжаться. У людей аммиак сочетается с углекислым газом и преобразуется в мочевину, прежде чем быть выведенным из организма в виде мочи. Другие организмы используют различные виды азотных отходов, таких как мочевая кислота у птиц и рептилий. По сравнению с мочевиной, мочевая кислота требует гораздо меньше воды, чтобы быть освобождены из организма и, следовательно, имеет адаптивное значение определенных условий.

    Анаболические пути синтезируют сложные молекулы

    Анаболические пути строят большие молекулы из небольших молекул строительного блока, используя энергию (в виде АТФ). Например, белковая анаболия включает в себя нанизывания аминокислот для формирования полипептидов. Синтезированные полипептиды затем складываются в трехмерные белковые структуры. Избыток аминокислот может быть использован для того чтобы сделать триглицериды и хранить как сало, или преобразован в глюкозу и использован для того чтобы сделать ATP. Таким образом, как анаболические, так и катаболические пути необходимы для поддержания энергетического баланса.

    Другим, менее известным примером анаболизма является производство конденсированных танинов в семенах. Семена, которые едят животные могут быть защищены от пищеварения, если их семена пальто содержат темного цвета, сгущенные дубильные вещества. Растения производят танины, связывая молекулы антоциана, используя те же реакции обезвоживания, используемые для создания полипептидов.


    Литература для дополнительного чтения

    Heindel, Jerrold J., Bruce Blumberg, Mathew Cave, Ronit Machtinger, Alberto Mantovani, Michelle A. Mendez, Angel Nadal, et al. “Metabolism Disrupting Chemicals and Metabolic Disorders.” Reproductive Toxicology (Elmsford, N.Y.) 68 (2017): 3–33. [Source]

    Lam, Yan Y., and Eric Ravussin. “Analysis of Energy Metabolism in Humans: A Review of Methodologies.” Molecular Metabolism 5, no. 11 (September 20, 2016): 1057–71. [Source]

    Обмен веществ

    Что такое метаболизм, он же обмен веществ? Это процесс химических реакций в организме человека, который состоит из катаболизма и анаболизма. В первом случае происходит расщепление сложных веществ (белки, жиры и углеводы) до простых, а также протекает окисление различных молекул — все это приводит к высвобождению энергии, которая необходима для существования, из калорий еды. Анаболизм же можно охарактеризовать, как синтез тканевых, клеточных, соединительных структур.

    Что приводит к нарушению обмена веществ?

    Для начала разберемся, что, с медицинской точки зрения, называется нарушением метаболизма. Это неправильная работа связей между биохимическими цепочками — например, замедление, ускорение или полное отсутствие процесса катаболизма или же анаболизма.

    К основным причинам, приводящим к сбоям в обмене веществ, относят следующие:

    • Генетические мутацию и врожденные патологии;
    • Неправильное питание: переедание, частые диеты;
    • Перенесенные вирусные болезни;
    • Гормональные нарушения;
    • Паразиты;
    • Стрессы, депрессия;
    • Сидячий образ жизни;
    • Послеродовые нарушения — у женщины сбивается гормональный фон;
    • Возраст;
    • Гормональные контрацептивы;
    • Курение, злоупотребление алкоголем.

    Все вышеперечисленные факторы могут спровоцировать серьезные болезни. Среди них сахарный диабет, так как организм человека утрачивает способность усваивать глюкозу. Нередко встречаются поражения сердца и суставов, развитие атеросклероза, избыточная масса тела, проблемы с костями и мышцами, анемия.

    Для того чтобы опровергнуть или подтвердить проблемы с обменом веществ, лечащий врач, как правило, назначает целый комплекс обследований. Это общий и биохимический анализы крови и мочи, тест на глюкозу, измерение холестерина в организме человека, КТ, ЭКГ, липидный профиль. Также при необходимости добавляют ультразвуковые исследования органов эндокринной системы.

    После того как пациент прошел обязательные обследования, доктор составляет для больного индивидуальный план лечения. Обычно в него входят активный образ жизни, соблюдение режима дня, сбалансированное и полезное питание, витаминные и лекарственные препараты.

    Кроме того, любой человек может заняться профилактикой сбоев метаболизма. Для этого необходимо не сидеть на «голодных» диетах, избегать переедания, сладкой и жирной пищи, употреблять продукты, насыщенные витаминами и минералами, тренировать стрессоустойчивость, избавиться от пагубных привычек.

    Помните, что профилактикой является и своевременное обращение к специалисту. Если вы обнаружили у себя несколько симптомов нарушения обмена веществ, то не откладывайте визит к врачу в дальний ящик.

    Анаболизм и катаболизм

    Анаболизм и катаболизм – это основные метаболические процессы.

    Катаболизм – это ферментативное расщепление сложных органических соединений, осуществляющееся внутри клетки за счет реакций окисления. Катаболизм сопровождается выделением энергии и запасанием ее в макроэргических фосфатных связях АТФ.

    Анаболизм – это синтез сложных органических соединений – белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов – из простых предшественников, поступающих в клетку из окружающей среды или образующихся в процессе катаболизма. Процессы синтеза связаны с потреблением свободной энергии, которая поставляется АТФ (рис. 31).

    Рис. 31 Схема путей метаболизма в бактериальной клетке

    В зависимости от биохимии процесса диссимиляции (катаболизма) различают дыхание и брожение.

    Дыхание– это сложный процесс биологического окисления различных соединений), сопряженный с образованием большого количества энергии, аккумулируемой в виде макроэргических связей в структуре АТФ (аденозинтрифосфат), УТФ (уридинтрифосфат) и т.д., и образованием углекислого газа и воды. Различают аэробное и анаэробное дыхание.

    Брожение– неполный распад органических соединений с образованием незначительного количества энергии и продуктов, богатых энергией.

    Анаболизм включает процессы синтеза, при которых используется энергия, вырабатываемая в процессе катаболизма. В живой клетке одновременно и непрерывно протекают процессы катаболизма и анаболизма. Многие реакции и промежуточные продукты являются для них общими.

    Живые организмы классифицируют в соответствии с тем, какой источник энергии или углерода они используют. Углерод – основной элемент живой материи. В конструктивном метаболизме ему принадлежит ведущая роль.

    В зависимости от источника клеточного углерода все организмы, включая прокариотные, делят на автотрофы и гетеротрофы.

    Автотрофыиспользуют CO2 в качестве единственного источника углерода, восстанавливая его водородом, который отщепляется от воды или другого вещества. Органические вещества они синтезируют из простых неорганических соединений в процессе фото- или хемосинтеза.

    Гетеротрофы получают углерод из органических соединений.

    Живые организмы могут использовать световую или химическую энергию. Организмы, живущие за счет энергии света, называют фототрофными.Органические вещества они синтезируют, поглощая электромагнитное излучение Солнца (свет). К ним относятся растения, сине-зеленые водоросли, зеленые и пурпурные серобактерии.

    Организмы, получающие энергию из субстратов, источников питания (энергия окисления неорганических веществ), называют хемотрофами.Кхемогетеротрофамотносятся большинство бактерий, а так же грибы и животные.

    Существует немногочисленная группа хемоавтотрофов. К таким хемосинтезирующим микроорганизмам относятся нитрифицирующие бактерии, которые, окисляя аммиак до азотистой кислоты, высвобождают необходимую для синтеза энергию. К хемосинтетикам относятся также водородные бактерии, получающие энергию в процессе окисления молекулярного водорода.

    Углеводы как источник энергии

    У большинства организмов расщепление органических веществ происходит в присутствии кислорода – аэробный обмен. В результате такого обмена остаются бедные энергией конечные продукты (СО2и Н2О), но высвобождается много энергии. Процесс аэробного обмена называется дыханием, анаэробного – брожением.

    Углеводы – основной энергетический материал, который клетки используют в первую очередь для получения химической энергии. Кроме того, при дыхании могут использоваться также белки и жиры, а при брожении – спирты и органические кислоты.

    Расщепление углеводов организмы осуществляют разными путями, в которых важнейшим промежуточным продуктом является пировиноградная кислота (пируват). Пируват занимает центральное место в метаболизме при дыхании и брожении. Выделяют три основных механизма образования ПВК.

    1.Фруктозодифосфатный (гликолиз) или путь Эмбдена-Мейергофа-Парнаса– универсальный путь.

    Процесс начинается с фосфорилирования (рис. 32). При участии фермента гексокиназы и АТФ глюкоза фосфорилируется по шестому углеродному атому с образованием глюкозо-6-фосфата. Это активная форма глюкозы. Она служит исходным продуктом при расщеплении углеводов любым из трех путей.

    При гликолизе глюкозо-6-фосфат изомеризуется во фруктозо-6-фосфат, а затем под действием 6-фосфофруктокиназы фосфорилируется по первому углеродному атому. Образовавшийся фруктозо-1,6-дифосфат под действием фермента альдолазы легко распадается на две триозы: фосфоглицериновый альдегид и дигидроксиацетонфосфат. Дальнейшее превращение С3-углеводов осуществляется за счет переноса водорода и фосфорных остатков через ряд органических кислот с участием специфических дегидрогеназ. Все реакции этого пути, за исключением трех, протекающих с участием гексокиназы, 6-фосфофруктокиназы и пируваткиназы, полностью обратимы. На стадии образования пировиноградной кислоты заканчивается анаэробная фаза превращения углеводов.

    Баланс:

    Максимальное количество энергии, получаемое клеткой при окислении одной молекулы углеводов гликолитическим путем, равно 2·105Дж.

    Рис.32. Фруктозодифосфатный путь расщепления глюкозы

    2.Пентозофосфатный (Варбурга-Дикенса-Хорекера)путь характерен также для большинства организмов (в большей степени для растений, а для микроорганизмов играет вспомогательную роль). В отличие от гликолиза ПФ путь не образует пируват.

    Глюкозо-6-фосфат превращается в 6-фосфоглюколактон, который декарбоксилируется (рис. 33). При этом образуется рибулозо-5-фосфат, на котором завершается процесс окисления. Последующие реакции рассматриваются как процессы превращения пентозофосфатов в гексозофосфаты и обратно, т.е. образуется цикл. Считают, что пентозофосфатный путь на одном из этапов переходит в гликолиз.

    При прохождении через ПФ путь каждых шести молекул глюкозы происходит полное окисление одной молекулы глюкозо-6-фосфата до CO2и восстановление 6 молекул НАДФ+до НАДФ·Н2. Как механизм получения энергии этот путь в два раза менее эффективен, чем гликолитический: на каждую молекулу глюкозы образуется 1 молекула АТФ.

    Рис. 33. Пентозофосфатный путь расщепления глюкозо-6-фосфата

    Основное назначение этого пути – поставлять пентозы, необходимые для синтеза нуклеиновых кислот, и обеспечивать образование большей части НАДФ·Н2, необходимого для синтеза жирных кислот, стероидов.

    3.Путь Энтнера-Дудорова (кетодезоксифосфоглюконатный или КДФГ-путь)встречается только у бактерий. Глюкоза фосфорилируется молекулой АТФ при участии фермента гексокиназы (рис. 34).

    Рис.34. Путь Энтнера-Дудорова расщепления глюкозы

    Продукт фосфорилирования – глюкозо-6-фосфат – дегидрируется до 6-фосфоглюконата. Под действием фермента фосфоглюконатдегидрогеназы от него отщепляется вода и образуется 2-кето-3-дезокси-6-фосфоглюконат (КДФГ). Последний расщепляется специфичной альдолазой на пируват и глицеральдегид-3-фосфат. Глицеральдегид далее подвергается действию ферментов гликолитического пути и трансформируется во вторую молекулу пирувата. Кроме того, этот путь поставляет клетке 1 молекулу АТФ и 2 молекулы НАД·Н2.

    Таким образом, основным промежуточным продуктом окислительного расщепления углеводов является пировиноградная кислота, которая при участии ферментов превращается в различные вещества. Образовавшаяся одним из путей ПВК в клетке подвергается дальнейшему окислению. Освобождающиеся углерод и водород удаляются из клетки. Углерод выделяется в форме CO2, водород передается на различные акцепторы. Причем может передаваться либо ион водорода, либо электрон, поэтому перенос водорода равноценен переносу электрона. В зависимости от конечного акцептора водорода (электрона) различают аэробное дыхание, анаэробное дыхание и брожение.

    Дыхание

    Дыхание – окислительно-восстановительный процесс, идущий с образованием АТФ; роль доноров водорода (электронов) в нем играют органические или неорганические соединения, акцепторами водорода (электронов) в большинстве случаев служат неорганические соединения.

    Если конечный акцептор электронов – молекулярный кислород, дыхательный процесс называют аэробным дыханием. У некоторых микроорганизмов конечным акцептором электронов служат такие соединения, как нитраты, сульфаты и карбонаты. Этот процесс называется анаэробным дыханием.

    Аэробное дыхание – процесс полного окисления субстратов до CO2 и Н2О с образованием большого количества энергии в форме АТФ.

    Полное окисление пировиноградной кислоты происходит в аэробных условиях в цикле трикарбоновых кислот (ЦТК или цикл Кребса) и дыхательной цепи.

    Аэробное дыхание состоит из двух фаз:

    1). Образующийся в процессе гликолиза пируват окисляется до ацетил-КоА, а затем до CO2, а освобождающиеся атомы водорода перемещаются к акцепторам. Так осуществляется ЦТК.

    2). Атомы водорода, отщепленные дегидрогеназами, акцептируются коферментами анаэробных и аэробных дегидрогеназ. Затем они переносятся по дыхательной цепи, на отдельных участках которой образуется значительное количество свободной энергии в виде высокоэнергетических фосфатов.

    Цикл трикарбоновых кислот (цикл Кребса, ЦТК)

    Пируват, образующийся в процессе гликолиза, при участии мультиферментного комплекса пируватдегидрогеназы декарбоксилируется до ацетальдегида. Ацетальдегид, соединяясь с коферментом одного из окислительных ферментов – коферментом А (КоА-SH), образует «активированную уксусную кислоту» - ацетил-КоА – высокоэнергетическое соединение.

    Ацетил-КоА под действием цитрат-синтетазы вступает в реакцию со щавелевоуксусной кислотой (оксалоацетат), образуя лимонную кислоту (цитрат С6), которая является основным звеном ЦТК (рис. 35). Цитрат после изомеризации превращается в изоцитрат. Затем следует окислительное (отщепление Н) декарбоксилирование (отщепление СО2) изоцитрата, продуктом которого является 2-оксоглутарат (С5). Под влиянием ферментного комплекса ɑ-кетоглутаратдегидрогеназы с активной группой НАД он превращается в сукцинат, теряя СО2 и два атома водорода. Сукцинат затем окисляется в фумарат (С4), а последний гидратируется (присоединение Н2О) в малат. В завершающей цикл Кребса реакции происходит окисление малата, что приводит к регенерации оксалоацетата (С4). Оксалоацетат взаимодействует с ацетил-КоА, и цикл повторяется снова. Каждая из 10 реакций ЦТК, за исключением одной, легко обратима. В цикл вступают два атома углерода в виде ацетил-КоА и такое же количество атомов углерода покидают этот цикл в виде СО2.

    Рис. 35. Цикл Кребса (по В.Л. Кретовичу):

    1, 6 – система окислительного декарбоксилирования; 2 – цитратсинтетаза, кофермент А; 3, 4 – аконитатгидратаза; 5 – изоцитратдегидрогеназа; 7 – сукцинатдегидрогеназа; 8 – фумаратгидратаза; 9 – малатдегидрогеназа; 10 – спонтанное превращение; 11 - пируваткарбоксилаза

    В результате четырех окислительно-восстановительных реакций цикла Кребса осуществляется перенос трех пар электронов на НАД и одной пары электронов на ФАД. Восстановленные таким путем переносчики электронов НАД и ФАД подвергаются затем окислению уже в цепи переноса электронов. В цикле образуется одна молекула АТФ, 2 молекулы СО2 и 8 атомов водорода.

    Биологическое значение цикла Кребса заключается в том, что он является мощным поставщиком энергии и «строительных блоков» для биосинтетических процессов. Цикл Кребса действует только в аэробных условиях, в анаэробных он разомкнут на уровне α-кетоглутаратдегидрогеназы.

    Дыхательная цепь

    Последней стадией катаболизма является окислительное фосфорилирование. В ходе этого процесса высвобождается большая часть метаболической энергии.

    Восстановленные в цикле Кребса переносчики электронов НАД и ФАД подвергаются окислению в дыхательной цепи или цепи транспорта электронов. Молекулы-переносчики – это дегидрогеназы, хиноны и цитохромы.

    Обе ферментные системы у прокариот находятся в плазматической мембране, а у эукариот – во внутренней мембране митохондрий. Электроны от атомов водорода (НАД, ФАД) по сложной цепи переносчиков переходят к молекулярному кислороду, восстанавливая его, при этом образуется вода.

    Баланс. Расчеты энергетического баланса показали, что при расщеплении глюкозы гликолитическим путем и через цикл Кребса с последующим окислением в дыхательной цепи до СО2 и Н2О на каждую молекулу глюкозы образуется 38 молекул АТФ. Причем максимальное количество АТФ образуется в дыхательной цепи – 34 молекулы, 2 молекулы - в ЭМП-пути и 2 молекулы – в ЦТК (рис. 36).

    Рис. 36. Схема ассимиляции глюкозы при аэробном дыхании

     

    Неполное окисление органических соединений

    Дыхание обычно связано с полным окислением органического субстрата, т.е. конечными продуктами распада являются СО2 и Н2О.

    Однако некоторые бактерии и ряд грибов не до конца окисляют углеводы. Конечными продуктами неполного окисления являются органические кислоты: уксусная, лимонная, фумаровая, глюконовая и др., которые аккумулируются в среде. Этот окислительный процесс используется микроорганизмами для получения энергии. Однако общий выход энергии при этом значительно меньший, чем при полном окислении. Часть энергии окисляемого исходного субстрата сохраняется в образующихся органических кислотах.

    Микроорганизмы, развивающиеся за счет энергии неполного окисления, используются в микробиологической промышленности для получения органических кислот и аминокислот.

    Определение катаболизма по Merriam-Webster

    cat · a · bol · ic | \ Ka-tə-bä-lik \ : , отмеченный или способствующий метаболической активности, связанной с расщеплением сложных молекул (таких как белки или липиды) и высвобождением энергии в организме. : , относящийся к катаболизму, характеризующийся им или стимулирующий его Если анаболические и катаболические процессы находятся в равновесии, ткань остается нетронутой и сохраняется хорошее здоровье.- Пол Клейтон. Дефицит энергии, который участники испытывали с первого дня, теперь догоняет их, и их тела стали катаболическими (преимущественно подпитываются собственными мышечными и жировыми запасами, чтобы подпитывать важные метаболические и клеточные процессы). - Алиса Парк

    Катаболизм - обзор | Темы ScienceDirect

    Некоторые косвенные индексы с использованием лимфоцитов и других факторов

    Индекс катаболизма / анаболизма: Он выражает относительную часть активности катаболизма организма по отношению к его анаболической активности.

    = генитально-тиреоидный индекс / GenitalratiocorrectedGenito-tyroidindex = нейтрофилы / лимфоциты = нейтрофилы / (генитальное соотношение × лимфоциты)

    индекс анаболизма: Он отражает уровень анаболической активности организма.

    = Индекс катаболизма / (Индекс катаболизма / анаболизма) = (Индекс катаболизма × Genitalratiocorrected × Лимфоциты) / Нейтрофилы

    Индекс анаболизма оценивает абсолютную скорость анаболизма как результат кортикотропной, гонадотропной и относительной тиреотропной активности .(см. индекс катаболизма-анаболизма в разделе «Косвенные индексы с использованием нейтрофилов» и индекс катаболизма в разделе «Косвенные индексы с использованием ЛДГ или КФК» для дальнейшего обсуждения). Низкая скорость катаболизма сама по себе не означает, что скорость анаболизма низкая. Каждый уровень активности может быть повышенным, низким или нормальным. Индекс анаболизма стремится оценить количественную скорость анаболизма. В числителе указан индекс катаболизма как количественная оценка катаболизма. Чем ниже абсолютный уровень катаболизма, тем выше может быть преобладание анаболизма.Однако относительная скорость катаболизма и анаболизма тем больше, чем выше преобладание анаболизма.

    Как отмечалось выше, чем выше уровень лимфоцитов, тем хуже адаптирована катаболическая активность щитовидной железы, и, следовательно, тем ниже будет скорость катаболизма. Чем больше скорректированное генитальное соотношение, тем больше преобладание андрогенов по сравнению с эстрогенами в адаптации, что способствует завершению анаболизма.

    Индекс апоптоза: Он выражает общий уровень апоптотической активности организма в целом.

    = индекс структурного расширения / индекс расширения мембраны Индекс структурного расширения = индекс анаболизма × индекс нуклеомембранной активности Расширение мембраны = индекс катаболизма × скорректированный индекс роста = (анаболизм × индекс нуклеомембранной активности) / (индекс катаболизма × скорректированный индекс роста)

    Впервые описан апоптоз в 1847 г. В течение 140 лет (1847–1987) изучение апоптоза носило морфологический характер. С 1988 года, с открытием белка bcl-2, генетические механизмы апоптоза были в центре внимания. 367 С эндобиогенной точки зрения, поскольку эндокринная система управляет скоростью метаболизма клетки, она опосредует жизнь клетки и время апоптоза или некроза или их отсутствия, например, в случае раковых клеток.

    Множество про- и антиапоптотических сигнальных факторов - это средства , регуляции апоптоза, и, хотя это интересно, не являются определяющим фактором того, когда и с какой степенью интенсивности апоптоз происходит (или не происходит). Обоснованность такого индекса позволит применить глобальный подход к лечению апоптоза, который согласуется с общей схемой факторов, связанных с ростом рака, и далек от бесконечных поисков «серебряных пуль» в фармакотерапии - естественных или синтетических - которые в высшей степени эффективны. нацелены на конкретные механизмы апоптоза, но несут риск потенциально более серьезных побочных эффектов.

    Числитель состоит из индекса анаболизма и индекса нуклеомембраны. Чем больше числитель, тем выше скорость апоптоза. Рост клеток происходит в результате анаболизма, который требует повышенной активности на уровне ядра в отношении транскрипции белка (представленной индексом нуклеомембраны) по сравнению с активностью мембраны. Чем выше анаболическая активность клетки, тем скорее она достигнет конца запрограммированного числа делений и, следовательно, умрет от апоптоза.

    Знаменатель состоит из индекса расширения мембраны, который сам состоит из произведения катаболизма и скорректированных индексов роста. При преобладании катаболизма 368, 369 и / или повышенной активности IGF 370, 371 мембрана расширяется. 372 Более высокая скорость расширения мембраны по сравнению со структурной активностью означает, что больше энергии тратится на клеточную гиперплазию, чем на клеточные деления, следовательно, тем больше времени требуется клетке, чтобы умереть из-за достижения запрограммированного времени смерти.

    Таким образом, эндокринная система является регулятором апоптоза, а проапоптотические белки - механизмом апоптотической гибели клеток. С эндобиогенной точки зрения эндокринный подход к оценке общей физиологической скорости апоптоза позволяет оценить причину апоптоза (или его недостаточности) и определить причинные факторы, и, таким образом, позволяет разработать клинический план устранения этих конкретных дисбалансов. . Напротив, простой подсчет количества активных про- или антиапоптозных факторов в настоящее время не предлагает пути клинического вмешательства.

    Определение и примеры катаболизма - онлайн-словарь биологии

    Катаболизм
    n., [Kəˈtæbəˌlɪzəm]
    Серия разлагающих химических реакций, которые расщепляют сложные молекулы на более мелкие единицы.
    Изображение предоставлено: Muessig, CC BY-SA 3.0.

    Определение катаболизма

    Катаболизм - это ветвь метаболического процесса, которая расщепляет сложные, большие молекулы на более мелкие с получением энергии. Это деструктивная ветвь метаболизма, которая приводит к выделению энергии .

    Каждая живая клетка зависит от энергии для своего существования. Метаболизм - это совокупность основных видов деятельности, которые происходят в живом существе для его существования. Катаболизм и анаболизм вместе образуют метаболизм.

    Возникает вопрос, что такое катаболизм и анаболизм?

    По сути, есть две основные ветви метаболизма: деструктивная или разрушающая ветвь, которая дает энергию, то есть катаболизм ) и конструктивная или , строящая ветвь метаболизма , которая использует высвобождаемую энергию, я.е. анаболизм.

    Каждая живая клетка проводит последовательный набор реакций, которые разрушают и производят молекулы. Эти последовательные реакции или пути известны как метаболические пути .

    Каждый этап этих последовательных реакций происходит под действием определенного фермента. Ферменты действуют на молекулы, называемые субстратами , тогда как молекула, образующаяся в химической реакции, известна как продукт . Большинство ферментов связываются с определенным субстратом.

    Важно понимать, что метаболические пути обычно разветвлены и не происходят изолированно. Обычно конечный продукт одного метаболического пути является исходным или главным субстратом другого пути. Таким образом, один метаболический путь влияет на второй.

    Вот некоторые общие черты всех метаболических реакций:

    • Все реакции катализируются ферментом.
    • Метаболические пути и реакции универсальны, и все организмы обнаруживают сходство основных путей.
    • Все метаболические пути используют очень мало химических реакций.
    • В метаболических реакциях участвует коферментов . Коферменты - это обычные субстраты, которые участвуют в ряде различных метаболических реакций, например, на НАДН или кофермент А.
    • Катаболические пути полностью отличаются от анаболических, что позволяет лучше контролировать метаболизм.
    • Ключевые регуляторные ферменты контролируют и модулируют эти метаболические реакции.
    • Большинство метаболических реакций происходит в определенных органеллах клетки.
    Катаболизм (определение биологии): процесс, включающий серию разрушающих химических реакций, которые расщепляют сложные молекулы на более мелкие единицы, обычно включает выделение энергии. Например, большие молекулы, такие как полисахариды, нуклеиновые кислоты и белки, разбиваются на более мелкие единицы, такие как моносахариды, нуклеотиды и аминокислоты, соответственно . Этимология: от греческого katabole («бросать вниз»), от kata, что означает «вниз» + ballein, что означает «бросать». Синонимы: деструктивный метаболизм. Вариант: катаболизм. Сравните: анаболизм.

    Этапы катаболизма

    Катаболизм - это не одностадийный процесс, происходящий в клетке. Важно понимать, где происходит катаболизм. Часть клетки, где в первую очередь происходит катаболизм, - это митохондрии. Это многоступенчатый процесс. Итак, давайте разберемся, каковы стадии катаболизма. Существует три основных стадии катаболизма:

    Стадия 1 - стадия переваривания

    Сложные органические молекулы, такие как белки, липиды и полисахариды, катаболизируются до более мелких компонентов или мономеров вне клеток. Эти сложные молекулы неабсорбируются в их сложном состоянии и, следовательно, для их поглощения важно, чтобы эти основные и важные молекулы распадались на легко усваиваемые и более мелкие мономеры. .

    Этап 2 - Высвобождение энергии

    Меньшие молекулы или мономеры являются абсорбируемой формой и поглощаются клетками, а затем превращаются в более мелкие молекулы, такие как ацетил-кофермент A (ацетил-КоА) и высвобождая энергию в процессе.

    Этап 3 - Сохраненная энергия

    Наконец, ацетильная группа КоА окисляется до воды и диоксида углерода в цикле лимонной кислоты и цепи переноса электронов. В этом процессе накопленная энергия высвобождается за счет восстановления кофермента никотинамидадениндинуклеотида (NAD +) в NADH .

    Этапы катаболизма. Предоставлено: библиотеки LibreTexts, CC BY-NC-SA 3.0 ..

    Катаболизм против анаболизма

    А именно, цель двух ветвей метаболизма., катаболизм и анаболизм , полностью противоположны друг другу. Анаболические процессы - это построение процессов метаболизма, в которых простые молекулы преобразуются в сложные молекулы , тогда как катаболический процесс - это процессы распада, при которых сложные молекулы распадаются на простые молекулы вместе с высвобождением энергии . Основные различия между катаболизмом и анаболизмом перечислены в таблице ниже.

    Таблица 1: Ключевые различия между катаболизмом и анаболизмом

    более простые
    Анаболизм Катаболизм
    Создание или конструктивная ветвь метаболизма Разрушение или деструктивная ветвь метаболизма
    Сложные молекулы распадаются на более простые
    В этом процессе сохраняется энергия. При этом выделяется энергия
    Эндергоническая реакция i.е. поглощается тепло Экзергоническая реакция, т.е. выделяется тепло
    Кинетическая энергия преобразуется в потенциальную. Потенциальная энергия преобразуется в кинетическую.
    Это важно для роста, сохранения и хранения. Это необходимо для обеспечения энергией выполнения различных жизненно важных функций живых существ.
    Анаболизм не использует кислород, т.е. анаэробный Катаболизм использует кислород i.е., аэробный
    Функционален, даже когда тело находится в фазе отдыха или сна. Функционален, когда организм находится в активном состоянии
    Немногие прекурсоры образуют различные типы продуктов, т.е. расходятся реакции Большое количество сложных молекул упрощается до обычных типов малых и простых молекул, то есть сходящихся реакций
    Некоторые из анаболических гормонов - эстроген, тестостерон, гормоны роста и инсулин. Некоторые из катаболических гормонов - адреналин, цитокин, глюкагон и кортизол.
    Синтез полипептидов из аминокислот, гликогена из глюкозы и триглицеридов из жирных кислот - некоторые из анаболических процессов. Распад белков на аминокислоты, гликогена на глюкозу и триглицеридов на жирные кислоты являются одними из катаболических процессов.
    Обычно встречающимися реакциями являются конденсация и восстановление Обычными реакциями являются гидролиз и окисление

    Образное представление анаболических и катаболических процессов.Источник: Мария Виктория Гонзага, BiologyOnline.com

    Метаболизм относится ко всем химическим реакциям, участвующим в превращении одной молекулы в другую. Его можно разделить на две категории: катаболизм и анаболизм . Катаболизм относится к процессам, которые включают серию разрушающих химических реакций, которые расщепляют сложные молекулы на более мелкие единицы. При этом часто выделяет энергию. Таким образом, катаболизм включает деструктивные метаболические процессы.Напротив, анаболизм - это конструктивный метаболизм, поскольку он включает в себя создание или синтез сложных молекул, которые в конечном итоге образуют ткани и органы.

    Катаболические гормоны

    Катаболизм - это механизм нарушения метаболических процессов. В катаболических процессах участвуют многие важные ферменты. Некоторые гормоны также обладают катаболическим действием. Это-

    • Адреналин : Также известен как адреналин .Этот гормон вырабатывается надпочечниками. Он ускоряет частоту сердечных сокращений и отвечает за реакцию «бей или беги» в стрессовых или чрезвычайных ситуациях.
    • Кортизол: Также известен как гормон стресса. Он также вырабатывается надпочечниками и выделяется при тревоге, нервозности. Повышает уровень сахара в крови и артериальное давление.
    • Глюкагон : Этот гормон вырабатывается поджелудочной железой. Этот гормон необходим для расщепления гликогена на глюкозу.Глюкагон хранится в печени. Состояние недостаточной активности или состояния, требующие энергии, такие как борьба, упражнения, высокий уровень стресса. Печень стимулирует высвобождение гликогена
    • Цитокины : Использование аминокислот для различных функций организма вызывает высвобождение цитокинов. Цитокины - это своего рода связывающие белки между клетками.

    Примеры катаболизма - эукариоты

    По сути, во время катаболизма сложные молекулы, такие как белки, полисахариды и жиры, расщепляются на небольшие молекулы, такие как аминокислоты, моносахариды и жирные кислоты.Некоторые из основных или ключевых катаболических процессов:

    Цикл лимонной кислоты, гликолиз, липолиз, окислительное дезаминирование и окислительное фосфорилирование являются ключевыми примерами катаболических реакций, которые происходят во всех эукариотических клетках.

    Цикл Кребса / Цикл лимонной кислоты / Цикл TCA

    Цикл Кребса, названный в честь открывшего его ученого сэра Ганса Кребса (1900–1981), также известен как цикл трикарбоновой кислоты (TCA). Сэр Ханс Креб был удостоен Нобелевской премии по медицине (1937).Цикл Креба - это 8-ступенчатая циклическая реакция, протекающая в митохондриальном матриксе эукариот и цитоплазме прокариот.

    Ключевым источником энергии в цикле TCA является ацетил-CoA, который окисляется до CO2 и h3O внутри митохондриального матрикса вместе с одновременным восстановлением NAD до NADH и FAD до FADH 2 . НАДН и ФАДН 2 известны как восстанавливающие эквиваленты в цикле TCA.

    3 молекулы НАДН и одна молекула обоих впоследствии используются для генерации АТФ в цепи переноса электронов.

    При окислении НАДН приводит к образованию 3 молекул АТФ, в то время как FADH 2 дает 2 молекулы АТФ.

    Цикл TCA - это общий путь окисления углеводов, белков и жиров. Один цикл Креба или цикл TCA приводит к образованию семи продуктов: GTP, 3 NADH, 3FADH 2 , 2 CO 2 .

    Его также иногда классифицируют как амфиболический путь , поскольку он является частью как катаболического пути, так и анаболического пути.Процесс восполнения промежуточных звеньев цикла Креба известен как анаплероз .

    Ключевые восемь промежуточных продуктов цикла Креба / цикла TCA: цитрат, изоцитрат, оксоглутарат, сукцинил-КоА, сукцинат, фумарат, малат, оксалоацетат (щавелевоуксусная кислота).

    Ключевыми ферментами, участвующими в цикле TCA / Kreb, являются яблочная дегидрогеназа , α-кетоглутаратдегидрогеназа, цитратсинтаза, фумараза, и конитаза .

    Гликолиз или катаболизм сахара

    Гликолиз - это катаболический процесс, который происходит во всех эукариотических клетках.Распад или лизис глюкозы до пировиноградной кислоты в аэробных условиях, тогда как в анаэробных условиях глюкоза превращается в молочную кислоту. Анаэробный гликолиз также известен как Embden-Meyerhof Pathway (EMP).

    Когда уровень клеточного АТФ низкий, в цитозоле клетки инициируется гликолиз. Гликолиз далее делится на две стадии:

    1. Подготовительная фаза : Здесь одна молекула глюкозы превращается в две молекулы D-глицеральдегид-3-фосфата, который в конечном итоге превращается во фруктозо-6-дифосфат.Наконец, на стадии I фруктозо-6-дифосфат образует 2 молекулы глицеральдегид-3-фосфата.
    2. Энергетические фазы e: В этой фазе выделяется органический фосфат для синтеза АТФ. Глицеральдегид на первой стадии окисляется и фосфорилируется с образованием 1,3-дифосфоглицерата, который в конечном итоге образует пировиноградную или молочную кислоту в зависимости от наличия кислорода. 2 АТФ производятся при анаэробном гликолизе глюкозы, в то время как аэробный гликолиз может привести к образованию до 38 молекул АТФ.

    Метаболизм глюкозы с помощью этого пути происходит во всех клетках организма. Аэробный гликолиз происходит в головном мозге, тогда как анаэробный гликолиз происходит в эритроцитах из-за отсутствия митохондрий. Этот цикл в RBC также известен как цикл Rapaport-Lumbering . Распад гликогена запускает процесс гликолиза в мышцах человека. Однако клетки мозга не хранят гликоген и, следовательно, зависят от уровня глюкозы в крови, чтобы инициировать гликолиз.

    Скелетные мышцы человека подвергаются аэробному гликолизу почти 90% времени, а также в нормальных условиях. Однако сильные мышечные сокращения и упражнения вызывают анаэробный гликолиз.

    Липолиз или катаболизм жирных кислот

    Липолиз - это расщепление триглицеридов с выделением энергии. В этом процессе триацилглицерин (ТАГ), хранящийся в каплях клеточных липидов, подвергается гидролитическому расщеплению с образованием неэтерифицированных жирных кислот. Эти неэтерифицированные жирные кислоты впоследствии используются в качестве субстрата для производства энергии, незаменимых предшественников для синтеза липидов и мембран или медиаторов клеточных сигнальных процессов.

    Липиды или триглицериды гидролизуются до свободных жирных кислот и глицерина. Полученный глицерин впоследствии становится частью гликолиза, в то время как образующиеся жирные кислоты далее расщепляются бета-окислением с высвобождением ацетил-КоА. Этот ацетил-Co-A является ключевым компонентом цикла лимонной кислоты.

    Окисление жирных кислот высвобождает больше энергии, чем углеводы. Это потому, что углеводы содержат больше кислорода в своей структуре. Этот процесс имеет ключевое значение для энергетического и липидного гомеостаза организма.

    Основными ферментами, участвующими в процессе липолиза, являются липопротеинлипаза и гормоночувствительная липаза . Эпинефрин , глюкагон или адренокортикотропный гормон (АКТГ) являются ключевыми гормонами, стимулирующими липолиз.

    Полное окисление жирных кислот, особенно триглицеридов, дает максимальное количество АТФ (энергии на грамм), и поэтому жирная кислота является основной формой хранения топлива для большинства животных.

    Окислительное дезаминирование и трансаминирование (катаболизм белков)

    Катаболизм аминокислот происходит посредством трансаминирования и окислительного дезаминирования аминокислоты, что приводит к образованию метаболизируемой формы аминокислоты. Окислительное дезаминирование и трансаминирование являются двумя ключевыми стадиями катаболизма белков или аминокислот.

    Отделение аминогруппы от углеродного скелета аминокислот осуществляется в процессе трансаминирования. Передача аминогруппы происходит между аминокислотой и α-кетокислотой, что приводит к превращению α-кетокислоты в аланин, аспартат или глутамат соответственно.Процесс трансаминирования осуществляется трансаминазами или аминотрансферазами и коферментом пиридоксальфосфатом. Образовавшийся углеродный скелет в конечном итоге используется в анаболическом процессе.

    При окислительном дезаминировании удаление аминогруппы в аминокислоте приводит к образованию соответствующей кетокислоты. Эта реакция происходит в печени. Функциональная аминогруппа заменяется кетонной группой, и в качестве побочного продукта образуется аммиак.

    В конце концов, этот токсичный аммиак нейтрализуется в мочевину посредством цикла мочевины.Аминокислота глутаминовая кислота , конечный продукт многих реакций трансаминирования, подвергается действию фермента глутаматдегидрогеназы (GDH) вместе с коферментами НАД или НАДФ, что приводит к образованию α-кетоглутарата (α-KG ) и аммиак .

    Моноаминоксидаза - другой ключевой фермент окислительного дезаминирования моноаминов.

    Окислительное фосфорилирование

    В митохондриях перенос электронов от NADH или FADH 2 к O 2 посредством ряда переносчиков электронов приводит к образованию АТФ.Этот процесс известен как окислительное фосфорилирование и является основным источником АТФ в аэробных организмах.

    Разрушение мышечной ткани или катаболизм мышц

    Более высокая скорость разложения белка по сравнению с его синтезом стимулирует разрушение ткани скелетных мышц. Это полностью катаболическое состояние организма. Это может произойти в случаях старения, недоедания или болезненных состояний, таких как сепсис, рак, СПИД, диабет и почечная недостаточность.

    Продолжительное состояние разрушения мышечной ткани или мышечной атрофии может привести к отказу органа и быть опасным для жизни.Аминокислоты из запасов белка, особенно в мышечной ткани, попадают в кровь.

    Эти аминокислоты превращаются в печени в альфа-кетокислоты. Альфа-кетокислоты превращаются в глюкозу, чтобы удовлетворить потребность в глюкозе в крови.

    Катаболизм прокариот

    Прокариоты также нуждаются в энергии и углероде для своего существования. Большинство прокариот зависят от других организмов для получения энергии и углерода, то есть от хемогетеротрофов. Эти потребности в углероде и энергии прокариот удовлетворяются с помощью:

    • Углеродный метаболизм: Создание органических молекул из углерода внутри клеток,
    • Энергетический метаболизм: Используется для роста

    На основе источника углерода, прокариоты может быть классифицирован как

    • Автотрофы - используют углерод из углекислого газа. Фотоавтотрофы - производители еды, которую они готовят с помощью света.
    • Гетеротрофы - используют углерод других живых организмов
    • Литотрофы - используют неорганические субстраты

    На основе энергетического метаболизма прокариоты классифицируются как:

      • Фототрофные организмы утилизируют химические организмы : в камерах.
      • Хемотрофные организмы : используют органические или неорганические молекулы для снабжения клетки энергией.

      Таким образом, все организмы можно разделить на четыре основные категории

      • Фотогетеротрофы : используют энергию солнечного света и преобразуют ее в химическую энергию в клетках, используя углерод других организмов. Примерами являются пурпурно-зеленые бактерии, несернистые бактерии и гелиобактерии.
      • Хемогетеротрофы : получают энергию и углерод из органических источников. (Этот режим распространен среди эукариот, например, людей.)
      • Фотоавтотрофы: используют солнечный свет и углекислый газ в качестве источника углерода, например.грамм. цианобактерии.
      • Хемоавтотрофы: используют неорганические молекулы для энергоснабжения клетки и диоксид углерода в качестве источника углерода. Примерами являются прокариоты, которые расщепляют сероводород и аммиак.

      Примеры катаболизма у прокариот:
      1. Азот - это макроэлемент, который необходим для всех жизненных процессов и компонентов, а именно белка, нуклеиновой кислоты и т. Д. Прокариоты перерабатывают органические соединения окружающей среды с образованием аммиака, ионов аммония, нитрата и т. Д. нитрит и газообразный азот с помощью многочисленных процессов.Прокариоты являются неотъемлемой частью азотного цикла. Растения с помощью прокариот переводят азот окружающей среды в пригодную для использования форму (аммиак). Этот процесс известен как азотфиксация. Почвенные микроорганизмы, называемые диазотрофами, которые включают бактерии, такие как Azotobacter и археи, осуществляют азотфиксацию.
      2. При разложении азотсодержащих органических соединений образуется аммиак. Некоторые прокариоты проводят нитрификацию путем анаэробной катаболизации аммиака с образованием N 2 .В основном при нитрификации аммоний превращается в нитрит и нитрат. Nitrosomonas - почвенная бактерия, осуществляющая нитрификацию. Nitrosomonas , Nitrobacter, и Nitrospira окисляют и превращают Nh5 + в нитрит (NO 2 -). В этом процессе реакции высвобождается энергия, которая используется бактериями. Обратный процесс также выполняется бактериями посредством процесса, известного как денитрификация, превращая нитраты из почв в газообразные соединения, такие как N 2 O, NO и N 2 .
      3. Бактерии и грибы вместе с ними осуществляют разложение растений и животных и их органических соединений и образуют семейство деструкторов. Одним из основных источников углекислого газа в окружающей среде является микробное разложение мертвого материала.

      Ссылки

      • Bolsover, S.R., Hyams, J.S., Shephard, E.A., White, H.A. и Wiedemann, C.G. (2004). Обмен веществ. В клеточной биологии (редакторы С.Р. Болсовер, Дж.С. Хайамс, Э.А.Шепард, Х.А. Уайт и К. Видеманн). DOI: 10.1002 / 047146158X.ch23
      • Маккарти, Дж. Дж., и Эссер, К. А. (2010). Анаболические и катаболические пути, регулирующие массу скелетных мышц. Текущее мнение в области клинического питания и метаболической помощи, 13 (3), 230–235. https://doi.org/10.1097/MCO.0b013e32833781b5
      • ДеБерардинис, Р. Дж., и Томпсон, К. Б. (2012). Клеточный метаболизм и болезни: чему нас учат выбросы метаболизма ?. Cell, 148 (6), 1132–1144. https://doi.org/10.1016/j.cell.2012.02.032
      • Берг, Дж. М., Тимочко, Дж. Л., Страйер, Л. (2002) Биохимия. 5-е издание. Нью-Йорк: У. Фриман. Доступно по адресу: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK22553/
      • Sánchez López de Nava, A., Raja, A. (2020). Физиология, метаболизм. В: StatPearls [Интернет]. Остров сокровищ (Флорида): StatPearls Publishing; 2020 Янв. Доступно по адресу: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK546690/

      © BiologyOnline. Контент предоставлен и модерируется редакторами BiologyOnline.

      Следующий

      Что такое катаболическое состояние? / Фитнес / Бодибилдинг

      Тело находится в катаболическом состоянии при нормальных метаболических функциях. Эта идея, в отличие от анаболического состояния, на самом деле определяет расщепление продуктов и питательных веществ, чтобы они позже имели возможность наращивать и увеличивать процесс роста мышц или тканей.

      Катаболическая идея

      Определяя катаболическое состояние в человеческом теле, заядлые энтузиасты фитнеса могут легче достигать своих целей.Например, зная, что мышцы действительно переживают фазу разрушения из-за гормонов, выделяемых во время каждой тренировки, вы можете противодействовать этому явлению, потребляя высококачественные источники питательных веществ до, во время или после тренировок.

      В наиболее простой письменной форме катаболический процесс включает в себя все и вся, что происходит естественным образом или вызывает распад более крупных молекул на несколько более мелких строительных блоков. Эти отдельные части в конечном итоге объединяются в процесс, известный как анаболизм, который очень способствует росту мышечной ткани.

      Катаболизм и анаболизм естественным образом взаимодействуют в организме человека, чтобы поддерживать здоровый уровень энергии и прочную функциональную мышечную ткань. Однако, прежде чем какая-либо мышца обретет способность извлекать пользу из этих двух основных процессов, простые научные факторы должны пройти должным образом.

      Катаболический процесс

      Когда пища попадает в организм, с самого первого момента молекулы большего размера естественным образом становятся меньше. Идея пищеварения на самом деле подразумевает катаболизм.Когда частицы пищи распадаются на более мелкие питательные вещества, эти химические штаммы, которые когда-то составляли более крупные молекулы питательных веществ, выделяют энергию в процессе окисления.

      Катаболический процесс высвобождает энергию, которая помогает поддерживать правильную мышечную активность. Процесс окисления, происходящий во время катаболизма, помогает синтезировать необходимые химические строительные блоки, такие как аденозинтрифосфат (АТФ). Множественные молекулы АТФ дают клеткам возможность передавать больше энергии, произведенной во время катаболического процесса, в анаболический процесс.

      В общих чертах, катаболизм действует как единственный источник энергии для надлежащего сохранения и роста почти всех клеток.

      Важность катаболизма

      Помимо поддержки человеческого тела энергией, необходимой для роста и функционирования, катаболизм иногда действует как негативный процесс, который приводит к неблагоприятным последствиям для здоровья. Это происходит не часто, но когда в организме наблюдается чрезвычайно высокий уровень катаболизма, в отличие от анаболизма, мышечная ткань и существенные жировые отложения, обнаруживаемые в организме, истощаются.

      Например, во время отдыха тело имеет тенденцию восстанавливаться и оставаться в анаболическом состоянии. Когда организм не отдыхает должным образом в течение длительного периода времени, как, например, при длительных интенсивных упражнениях, мышечная ткань будет продолжать разрушаться. Без правильного питания естественный процесс роста и восстановления тканей невозможен.

      Даже если это не звучит особенно проблематично, просто представьте, что вы остаетесь в состоянии постоянного истощения. В буквальном смысле, когда настоящая мышечная ткань в теле выдерживает длительные периоды катаболического состояния, она разъедает себя в попытке найти источник накопленной энергии.

      Большинство людей, ведущих здоровый образ жизни, включая правильную диету и упражнения, не сталкиваются с катаболическими проблемами. Однако высокий уровень стресса и гормональный дисбаланс действительно вызывают побочные эффекты, которые нарушают естественный баланс между анаболизмом и катаболизмом.

      5.3A: Типы катаболизма - Biology LibreTexts

      Цели обучения

      • Обобщить различные типы катаболизма, включенные в метаболизм (катаболизм углеводов, белков и жиров)

      Катаболизм - это набор метаболических процессов, которые разрушают большие молекулы.К ним относятся расщепление и окисление молекул пищи. Целью катаболических реакций является обеспечение энергией и компонентами, необходимыми для анаболических реакций. Точная природа этих катаболических реакций различается от организма к организму; Организмы можно классифицировать на основе их источников энергии и углерода, их основных групп питания. Органические молекулы используются органотрофами в качестве источника энергии, в то время как литотрофы используют неорганические субстраты, а фототрофы улавливают солнечный свет как химическую энергию.

      Все эти различные формы метаболизма зависят от окислительно-восстановительных реакций, которые включают перенос электронов от восстановленных молекул-доноров, таких как органические молекулы, вода, аммиак, сероводород или ионы двухвалентного железа, к молекулам-акцепторам, таким как кислород, нитрат или сульфат. У животных в этих реакциях участвуют сложные органические молекулы, расщепляющиеся на более простые молекулы, такие как углекислый газ и вода. В фотосинтезирующих организмах, таких как растения и цианобактерии, эти реакции переноса электронов не высвобождают энергию, а используются как способ хранения энергии, поглощенной солнечным светом.

      Наиболее распространенный набор катаболических реакций у животных можно разделить на три основных этапа. В первом случае большие органические молекулы, такие как белки, полисахариды или липиды, расщепляются на более мелкие компоненты вне клеток. Затем эти более мелкие молекулы захватываются клетками и превращаются в еще более мелкие молекулы, обычно в ацетилкофермент A (ацетил-КоА) , который выделяет некоторую энергию. Наконец, ацетильная группа на CoA окисляется до воды и диоксида углерода в цикле лимонной кислоты и цепи переноса электронов, высвобождая энергию, которая сохраняется за счет восстановления кофермента никотинамида адениндинуклеотида (NAD +) до NADH.

      Макромолекулы, такие как крахмал, целлюлоза или белки, не могут быстро поглощаться клетками и должны быть разбиты на более мелкие единицы, прежде чем они могут быть использованы в метаболизме клеток. Эти полимеры переваривают несколько распространенных классов ферментов. Эти пищеварительные ферменты включают протеазы, которые переваривают белки до аминокислот, а также гликозидгидролазы, которые расщепляют полисахариды до моносахаридов. Микробы выделяют пищеварительные ферменты в окружающую среду, в то время как животные выделяют эти ферменты только из специализированных клеток в кишечнике.Аминокислоты или сахара, высвобождаемые этими внеклеточными ферментами, затем перекачиваются в клетки специфическими активными транспортными белками. Упрощенная схема катаболизма углеводов, белков и жиров показана на.

      Рисунок: Катаболизм : упрощенная схема катаболизма белков, углеводов и жиров

      Катаболизм углеводов

      Катаболизм углеводов - это расщепление углеводов на более мелкие единицы. Углеводы обычно попадают в клетки после того, как они перевариваются в моносахариды.Попав внутрь, основной путь распада - гликолиз, при котором сахара, такие как глюкоза и фруктоза, превращаются в пируват и вырабатывается некоторое количество АТФ. Пируват является промежуточным звеном в нескольких метаболических путях, но большая часть превращается в ацетил-КоА и подается в цикл лимонной кислоты. Хотя в цикле лимонной кислоты вырабатывается еще немного АТФ, наиболее важным продуктом является НАДН, который образуется из НАД + при окислении ацетил-КоА. Это окисление выделяет углекислый газ в качестве побочного продукта.В анаэробных условиях при гликолизе образуется лактат посредством фермента лактатдегидрогеназы, повторно окисляющего НАДН до НАД + для повторного использования в гликолизе.

      Пентозофосфатный путь

      Альтернативный путь расщепления глюкозы - пентозофосфатный путь, который снижает кофермент НАДФН и производит пентозные сахара, такие как рибоза, сахарный компонент нуклеиновых кислот. Жиры катаболизируются путем гидролиза до свободных жирных кислот и глицерина. Глицерин инициирует гликолиз, а жирные кислоты расщепляются бета-окислением с высвобождением ацетил-КоА, который затем подается в цикл лимонной кислоты.Жирные кислоты выделяют больше энергии при окислении, чем углеводы, потому что углеводы содержат больше кислорода в своей структуре.

      Аминокислоты используются либо для синтеза белков и других биомолекул, либо окисляются до мочевины и углекислого газа в качестве источника энергии. Путь окисления начинается с удаления аминогруппы трансаминазой. Аминогруппа подается в цикл мочевины, оставляя деаминированный углеродный скелет в форме кетокислоты. Некоторые из этих кетокислот являются промежуточными продуктами в цикле лимонной кислоты, например, при дезаминировании глутамата образуется α-кетоглутарат.Глюкогенные аминокислоты также могут быть преобразованы в глюкозу посредством глюконеогенеза.

      Ключевые моменты

      • Целью катаболических реакций является обеспечение энергии и компонентов, необходимых для анаболических реакций.
      • Микробы просто выделяют пищеварительные ферменты в окружающую среду, в то время как животные выделяют эти ферменты только из специализированных клеток в кишечнике.
      • Жиры катаболизируются путем гидролиза до свободных жирных кислот и глицерина.
      • Аминокислоты используются либо для синтеза белков и других биомолекул, либо окисляются до мочевины и углекислого газа в качестве источника энергии.
      • Углеводы обычно попадают в клетки после того, как они перевариваются в моносахариды, а затем обрабатываются внутри клетки посредством гликолиза.

      Ключевые термины

      • полимер : длинная или более крупная молекула, состоящая из цепи или сети из множества повторяющихся звеньев, образованных путем химического связывания множества одинаковых или похожих небольших молекул, называемых мономерами. Полимер образуется путем полимеризации, соединения многих молекул мономера.
      • ацетил-КоА : Ацетил-кофермент А или ацетил-КоА - важная молекула в метаболизме, используемая во многих биохимических реакциях.Его основная функция - переносить атомы углерода в ацетильной группе в цикл лимонной кислоты (цикл Кребса) для окисления для производства энергии.
      • катаболизм : Деструктивный метаболизм, обычно включает выделение энергии и расщепление материалов.

      Катаболизм - молекулы, клетки, энергия и реакции

      Катаболизм - это распад больших молекул на маленькие. Его противоположный процесс - это анаболизм , соединение малых молекул в большие молекулы.Эти две клеточные химической реакции вместе называются метаболизмом . Клетки используют анаболические реакции для синтеза ферментов, гормонов, , сахаров и других молекул, необходимых для поддержания себя, роста и воспроизводства.

      Энергия , высвобождаемая из органических питательных веществ во время катаболизма, сохраняется в молекуле аденозинтрифосфата (АТФ) в форме высокоэнергетических химических связей между второй и третьей молекулами фосфата.Клетка использует АТФ для синтеза клеточных компонентов из простых предшественников, для механической работы сокращения и движения , а также для переноса веществ через ее мембрану . Когда эта связь разрывается, энергия АТФ высвобождается, превращая АТФ в аденозиндифосфат (АДФ).

      Клетка использует энергию, полученную в результате катаболизма, для подпитки анаболических реакций, которые синтезируют компоненты клетки.

      Хотя анаболизм и катаболизм происходят в клетке одновременно, их скорость контролируется независимо друг от друга.Клетки разделяют эти пути, потому что катаболизм - это так называемый «нисходящий» процесс, во время которого высвобождается энергия, в то время как анаболизм - это энергетически «восходящий» процесс, который требует ввода энергии.

      Различные пути также позволяют клетке контролировать анаболические и катаболические пути определенных молекул независимо друг от друга. Более того, некоторые противоположные анаболические и катаболические пути происходят в разных частях одной и той же клетки. Например, в печени жирных кислот расщепляются до ацетил-КоА внутри митохондрий, в то время как жирные кислоты синтезируются из ацетил-КоА в цитоплазме клетки.

      И катаболизм, и анаболизм разделяют важную общую последовательность реакций, известную под общим названием цикл лимонной кислоты или цикл Кребса , который является частью более крупной серии ферментативных реакций, известных как окислительное фосфорилирование. Здесь глюкоза расщепляется с высвобождением энергии, которая сохраняется в форме АТФ (катаболизм), в то время как другие молекулы, производимые циклом Кребса, используются в качестве молекул-предшественников для анаболических реакций, которые создают белков, , жиров и углеводов (анаболизм). ).

      Клетки

      регулируют скорость катаболических путей с помощью аллостерических ферментов, активность которых увеличивается или уменьшается в ответ на присутствие или отсутствие конечного продукта серии реакций. Например, во время цикла Кребса активность фермента цитрат-синтазы замедляется за счет накопления сукцинил-КоА, продукта, образующегося на более поздних этапах цикла.


      БИОХИМИЯ

      Раздел 5

      Метаболизм - Сумма всех химических реакций внутри клетки.Его также можно описать как катаболизм , + анаболизм .

      Химические реакции
      Некоторые реакции требуют энергии. Чтобы сделать эти реакции происходят, и продукт (ы) будет на более высоком уровне энергии чем реагенты. В метаболизме выпадает анаболических реакций в эту категорию. Анаболические реакции требуют энергии. Катаболические реакции высвободить энергию.

      Не все энергетически предпочтительные реакции являются спонтанными.Много раз необходимо добавить энергии активации . Например, бумага (целлюлоза = C6h22O6) стабильно существует в присутствии кислорода. Хотя быстрое окисление целлюлозы с образованием СО2, ч3О и C энергетически благоприятствует, бумага не горит (горение = быстрое окисление целлюлозы), если энергия активации (тепло) не равна применяемый.

      I. ФЕРМЕНТЫ
      В клетке энергия, необходимая для запуска анаболических реакций как а также энергия активации, необходимая для проведения множества катаболических реакций не может быть непосредственно применен как тепло.Вместо этого клетки используют ферментов чтобы снизить количество энергии, необходимое для возникновения реакций. Таким образом ферментов называются катализаторами , потому что облегчают реакции и ускоряют их вверх, но они не вступают в реакции.

      Ферменты снижают энергию активации реакций, потому что ферменты способны (1) связываться с реагентами (, субстрат ), (2) заставлять реагенты ( молекул субстрата ) очень близки друг к другу и (3) искривляют молекулы подложки и дестабилизируют их электронные конфигурации.Это делает молекулы нестабильными и реактивными.

      E + S <---> E-S <---> E + P

      II. Компоненты фермента:

      • Место на ферменте, где связывается субстрат, называется субстратом . сайт связывания или активный сайт фермента . Аллостерический сайт это сайт, отличный от активного сайта.
      • Апофермент = белковая часть
      • Кофакторы = представляют собой небелковые атомы или молекулы, которые связываются с апофермент.Они разделены на органические молекулы = коферментов , и неорганические элементы = ионы металлов .
      • Коэнзимы = НАД + (никотинамидадениндинуклеотид), ФАД (флавинаденин динуклеотид), КоА (коэнзим А)
      • Ионы металлов = железо, медь, кальций, цинк, магний.
      • Холоэнзим = Апофермент + кофактор
      III. Фактор, влияющий на функцию фермента: (не забудь о насыщенности!)

      1) pH
      2) Температура
      3) Концентрация субстрата
      4) Концентрация фермента

      IV.Ингибирование ферментов:
      a) Конкурентное ингибирование: Молекула с аналогичной структурой. к нормальному субстрату может занимать (и блокировать) активный центр фермента. Можно обратить вспять, добавив больше субстрата. Например. синтетаза фолиевой кислоты связывает ПАБА ---> фолиевая кислота. Препарат сульфаниламид имеет очень химическую структуру. аналогично PABA, и лекарство будет связываться с активным центром фермента. Однако синтетаза фолиевой кислоты не способна преобразовывать сульфаниламид. ни во что.

      б) Неконкурентный Ингибирование: ингибиторы (например, свинец или другие металлы) могут связываться с аллостерический участок изменяет форму фермента. Теперь активный сайт отличается и не может связываться с субстратом.


      ПОТОК ЭНЕРГИИ ПРИ МЕТАБОЛИЗМЕ
      Энергия в метаболизме часто протекает в виде электронов. Если электроны УТЕРЯНЫ, это называется окислением . Если электроны НАБИРАЮТСЯ, это называется редукция . Окисление сочетается с восстановлением ; что если что-то окисляется, то восстанавливается что-то еще (помните первый и второй законы термодинамики!).

      В большинстве процессов окисления и восстановления, которые мы будем изучать , электроны (e-) будет перемещаться с протонами (H +) . Поэтому наблюдение за водородом обеспечивает удобный способ узнать, была ли молекула окислена или восстановлена.

      Кроме того, во многих окислительно-восстановительных реакциях мы рассмотрим: молекула никотинамидадениндинуклеотида ( NAD ), которая служит как электронный челнок . NAD может быть СОКРАЩЕН до NADH 2 , а затем переносят электроны в другую реакцию и ОКИСЛЯЮТСЯ назад к NAD . Другими словами, NAD может забирать электроны из одна реакция и перенести их на другую.

      Обратите внимание, что когда молекула ОКИСЛЯЕТСЯ , ОНА ТЕРЯЕТ ЭНЕРГИЮ . Также, чем более восстановлена ​​молекула, тем больше энергии она содержит. (См. Стр.121. - 122, фиг. 5.8 и 5.9 для описания НАД и окисления-восстановления. реакции.)

      Конечной целью во многих случаях катаболизма будет отбор энергии от молекулы (источника пищи) улавливать энергию и хранить ее как ATP .

      Есть три способа сделать СПС:

      1.) Подложка уровень фосфорилирования - где высокоэнергетический фосфат от промежуточная фосфорилированная метаболическая молекула переносится непосредственно на АДФ катаболическим путем, превращая его в АТФ .

      2.) Окислительное фосфорилирование - где молекула (источник пищи) окисляется и энергия извлекается из электронов электроном транспортная цепь . Затем извлеченная энергия используется для производства ATP с помощью процесса, известного как хемиосмос .

      3.) Фотофосфорилирование - Это наблюдается только в клетках, несущих фотосинтез. Здесь световой энергии используется для генерации электронов а затем энергия извлекается из электронов с помощью транспорта электронов цепь .Как и при окислительном фосфорилировании, извлеченная энергия используется произвести АТФ путем хемиосмоса .

      БАКТЕРИАЛЬНЫЕ СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ЭНЕРГИИ

      • Аэробное дыхание , в котором кислород является конечным акцептором электронов
      • Анаэробное дыхание , в котором неорганическая молекула, кроме кислород - конечный акцептор электронов
      • Ферментация , в которой органическая молекула является конечным электроном акцептор, и
      • Фотосинтез , во время которого лучистая энергия преобразуется в химическую энергия


      1.АЭРОБНОЕ ДЫХАНИЕ
      Дыхание глюкозы (углеводный обмен) в качестве источника топлива. происходит в 3 стадии: гликолиз, цикл Кребса и цепь переноса электронов.

      Глюкоза + 6O 2 ----> 6CO 2 + 6H 2 O + энергия

      (а) ГЛИКОЛИЗ - или Дорога Эмбден Мейерхоф

      • Частичный распад (окисление) молекулы глюкозы (молекула 6-C) на 2 молекул пировиноградной кислоты (3-C молекулы).
      • Использует 2 АТФ и производит 4 АТФ . Итак, чистая прибыль составляет 2 ATP
      • Делает 2 NADH 2
      (б) КРЕБС ЦИКЛ
      • Дальнейшее окисление молекул углерода
      • Пировиноградная кислота ---> ацетил-КоА + CO2
      • Регенерация щавелевоуксусной кислотой (4C) + ацетил-КоА (2C)
      • Произведено много НАДН и выделено 6 молекул СО2.
      (c) ЭЛЕКТРОННЫЙ ТРАНСПОРТ ЦЕПЬ

      Это серия ферментов, встроенных в мембрану. Эти ферменты используют мембрана для создания хемиосмотического градиента ионов водорода. Этот градиент ионов водорода называется движущей силой протона , и эта сила поставляет энергию для синтетазы АТФ.

      Ферменты цепи переноса электронов представляют собой серию окислительно-восстановительных молекулы-носители электронов и протонные насосы.Эти ферменты используют энергию в электронах от гликолиза и цикла Кребса, чтобы переместить протоны против градиент концентрации для формирования движущей силы протона .

      В митохондриях эукариот «прокачиваются» 3 пары протонов. "между внутренней и внешней мембранами митохондрий во время одного выходят из строя транспортную систему электронов, и их повторный вход вызывает образование 3-х молекул АТФ. Однако у прокариот часто меньше протонов переносится через мембрану за один проход (2 пары в г.coli ), поэтому вырабатывается меньше АТФ (2 из E. coli ). В Однако принцип тот же.

      (2) БРОЖЕНИЕ:

      • Метаболизм пировиноградной кислоты и использование органической молекулы в качестве конечного электрона. акцептор
      • Не требует кислорода
      • Регенерация НАД + и НАДФ +
      • Вырабатывается очень мало энергии (1-2 АТФ в основном за счет гликолиза)
      • Конечные продукты: молочная кислота, CO2, этанол, бутандиол, пропионовая кислота, янтарная кислота, уксусная кислота и др.
      • Нет цикла Кребса или цепи переноса электронов
      • Обнаружен только в анаэробных и факультативных бактериях
      (3) ДЫХАНИЕ

      Сравнение ферментации и аэробного дыхания.

      Вовлеченные пути Конечный акцептор электронов Чистые продукты
      Ферментация гликолиз Органические молекулы 2 АТФ, CO2, этанол,
      молочная кислота и др.
      Дыхание гликолиз, цикл Кребса,
      электронная транспортная цепь
      кислород 38 АТФ, CO2, h3O

      Сводка по аэробному дыханию:

      • Помните, это для одной молекулы глюкозы!
      • НАДН будет производить 3 молекулы АТФ
      • FADH будет производить 2 молекулы АТФ
      Гликолиз Цикл Кребса Электронный транспорт Общий чистый выпуск
      Произведено АТФ 4 2 - 6
      Используемый АТФ -2 - - -2
      НАДН произведено 2 8 - 10
      FADH произведено - 2 - 2
      CO2 произведено - 6 - 6
      O2 использованный - - 6 6
      h3O используется - - 6 6
      Произведено АТФ 2 ATP 2 ATP 34 ATP 38 ATP

      Резюме Метаболизма:

      • Помните, что мы смотрим только на метаболизм углеводов, но метаболизм жирные кислоты и белки в значительной степени следуют одним и тем же катаболическим путям.

    Комментировать

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *