21.3: Огляд метаболізму та виробництва енергії

Last updated
Save as PDF

Page ID: 21668

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Цілі навчання

Опишіть стадії катаболізму від їжі до АТФ.

Метаболізм описує всі хімічні реакції, що відбуваються в організмі. Метаболічний шлях - це серія взаємопов'язаних біохімічних реакцій, які перетворюють молекулу субстрату або молекули, крок за кроком, через ряд метаболічних проміжних продуктів, в кінцевому підсумку отримуючи кінцевий продукт або продукти. У випадку метаболізму цукру перший метаболічний шлях синтезував цукор з менших молекул, а інший шлях розбив цукор на менші молекули. Ці два протилежні процеси - перший вимагає енергії, а другий виробляє енергію - називаються анаболічними (будівництво) та катаболічними (руйнування) шляхами відповідно. Отже, метаболізм складається з будівництва (анаболізм) та деградації (катаболізм).

Важливо знати, що хімічні реакції метаболічних шляхів не відбуваються спонтанно. Кожен етап реакції полегшується або каталізується ферментами. Ферменти важливі для каталізації всіх видів біологічних реакцій - тих, які потребують енергії, а також тих, які виділяють енергію. Див. Просту графіку нижче, (Рис.\(\PageIndex{1}\)).

Показані анаболічні та катаболічні шляхи. У анаболічному шляху (зверху) чотири малі молекули мають енергію, додану до них, щоб зробити одну велику молекулу. У катаболічному шляху (дні) одна велика молекула розщеплюється на дві складові: чотири малі молекули плюс енергія. — Малюнок\(\PageIndex{1}\): Анаболічні шляхи - це ті, які вимагають енергії для синтезу більших молекул. Катаболічні шляхи - це ті, які генерують енергію шляхом руйнування більших молекул. Обидва типи шляхів необхідні для підтримки енергетичного балансу клітини.

Ми можемо думати про катаболізм як відбувається в три етапи (рис.\(\PageIndex{1}\)). На I стадії вуглеводи, жири і білки розщеплюються на окремі мономерні одиниці: вуглеводи на прості цукру, жири на жирні кислоти і гліцерин, а білки - на амінокислоти. Однією з частин I стадії катаболізму є розпад молекул їжі шляхом реакцій гідролізу на окремі мономерні одиниці - що відбувається в роті, шлунку та тонкому кишечнику - і називається травленням.

На II стадії ці мономерні одиниці (або будівельні блоки) додатково розбиваються через різні реакційні шляхи, один з яких виробляє АТФ, утворюючи загальний кінцевий продукт, ацетил-коензим А, який потім може бути використаний на стадії III для отримання ще більше АТФ. У цьому розділі ми розглянемо кожен етап катаболізму - як огляд, так і детально.

Малюнок\(\PageIndex{1}\): Перетворення енергії. Перетворення їжі в клітинну енергію (як АТФ) відбувається в три етапи.