В ОРГАНИЗМЕ

Тема 11 ВЗАИМОСВЯЗЬ ПРОЦЕССОВ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ

 

Обмен белков, жиров, витаминов, минеральных соединений и других органических веществ теснейшим образом связаны друг с другом. Огромное количество биохимических реакций, совершающихся в организме во время ассимиляции и диссимиляции, тесно связаны друг с другом и направлены на самообновление и самосохранение организма в целом.

Ведущая роль принадлежит белковым соединениям и нуклеиновым кислотам. Белки составляют основу всех протоплазменных структур. Белки-ферменты регулируют сопряжение всех реакций обмена веществ в организме. Нуклеиновые кислоты играют решающую роль в сохранении и передачи наследственности и являются источником коферментов-нуклеотидов. Ведущая роль белков определяется многообразием его химических функций. Поэтому они стоят в центре обмена веществ. Они являются соединениями подвижными, бесконечно обновляющимися.

При гидролизе белка в конечном итоге образуется смесь аминокислот. Аминокислоты далее подвергаются декарбоксилированию под действием соответствующих ферментов с образованием СО₂, того или иного амина или аминокислоты.

Аминокислоты могут также подвергаться в организме и окислительному дезаминированию с образованием аммиака и кетокислот. Этот аммиак вступает во взаимодействие с различными кетокислотами, образуя новые аминокислоты, используемые для синтеза белка. Кетокислоты могут также окисляться с образованием энергии и других органических кислот.

Особенно интенсивному окислению подвергаются дикарбоновые аминокислоты – аспарагиновая и глютаминовая с образованием соответствующих кетокислот – щавелевоуксусной и a-кетоглутаровой, являющихся важными участниками цикла Кребса. Аспарагиновая кислота может также обратимо превращаться в фумаровую кислоту, образующуюся при окислительных превращениях пировиноградной кислоты. С другой стороны аспарагиновая и глютаминовая кислоты, возникающие в результате аминирования щавелевоуксусной и a-кетоглютаровой кислот, представляют собой исходные соединения для биосинтеза амидов – аспарагина и глютамина, играющих важную роль в белковом обмене. Глютаминовая кислота может давать начало ряду других аминокислот (пролин, оксипролин, орнитин и др.).

Пировиноградная кислота, занимающая центральное место при брожении и дыхании, также связана с белковым обменом, т.к. при ее аминировании образуется аланин, т.е. дыхание и брожение тесно связаны с обменом белков.

Фосфоглицериновый альдегид (гликолиз) служит исходным соединением для синтеза глицерина, а ацетил-СоА, образующийся при окислительном декарбоксилировании пировиноградной кислоты, является исходным соединением для синтеза высокомолекулярных жирных кислот и стероидов.

Таким образом, дыхание и брожение неразрывно связаны с обменом липидов. Липидный обмен сопряжен также с обменом белков (содержание жира в семенах масличных растений зависит от условий их азотистого питания).

Превращения органических кислот также тесно связаны с белковым обменом, в частности характером источников азотистого питания.

Активный ацетил-СоА – продукт диссимиляции углеводов, служит материалом для биосинтеза в растении таких соединений, как терпены, стероиды, каучук, каротиноиды, витамин К и др.

Все превращения веществ в организме тесно связаны с участием в них витаминов и минеральных соединений, в частности фосфорной кислоты.

Первые этапы диссимиляции углеводов сопровождаются присоединением к ним остатков фосфорной кислоты. Фосфор входит в состав многих ферментов:

- пируватдекарбоксилаза состоит из белка и фосфорнокислого эфира витамина В₁;

- аминотрансфераза состоит из белка и фосфорнокислого эфира, производного витамина В₆;

- аэробные и анаэробные дегидрогеназы также содержат в составе простетической группы фосфорную кислоту.

Фосфор входит также в состав соединений, имеющих макроэргические связи (АТР, ADP и другие нуклеотидполифосфаты). Участие витаминов и фосфорной кислоты в обмене веществ осуществляется в результате их соединения с белком.

Аминокислоты, образующиеся синтетическим путем или возникающие в результате гидролиза белка, являются исходным материалом для биосинтеза целого ряда соединений. Например, из триптофана синтезируется никотиновая кислота (витамин РР), которая входит в состав анаэробных дегидрогеназ. Из триптофана синтезируются стимуляторы роста. Из гликокола, глютаминовой кислоты и цистеина синтезируется глютатион, участвующий в окислительно-восстановительных процесах. Алкалоиды образуются из аминокислот и их амидов. Альдегиды возникают в результате диссимиляции углеводов. Аминокислота аланин является исходным соединением для синтеза каучука, каротиноидов и жиров. Для этого она должна подвергнуться декарбоксилированию и дезаминированию.

Превращения веществ в организме тесно связаны не только друг с другом, но и с внешней средой. На интенсивность и направленность обмена веществ оказывают влияние такие факторы, как температура, свет, наличие влаги и минеральных элементов в почве и д.р.