Катаболизм

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Катаболи́зм (от греч. καταβολή, «сбрасывание, разрушение») или энергетический обмен — процесс метаболического распада, разложения на более простые вещества (дифференциация) или окисления какого-либо вещества, обычно протекающий с высвобождением энергии в виде тепла и в виде АТФ. Катаболические реакции лежат в основе диссимиляции: утраты сложными веществами своей специфичности для данного организма в результате распада до более простых.

Примерами катаболизма являются превращение этанола через стадии ацетальдегида (этаналя) и уксусной кислоты (этановой кислоты) в углекислый газ и воду, или процесс гликолиза — превращение глюкозы в молочную кислоту либо пировиноградную кислоту и далее уже в дыхательном цикле — опять-таки в углекислый газ и воду.

Интенсивность катаболических процессов и преобладание тех или иных катаболических процессов в качестве источников энергии в клетках регулируется гормонами. Например, глюкокортикоиды повышают интенсивность катаболизма белков и аминокислот, одновременно тормозя катаболизм глюкозы (точнее увеличивая её анаболизм, индуцируя накопление глюкозы в виде гликогена в печени и мышечной ткани, уменьшая тем самым концентрацию глюкозы в крови и лимфе, - опосредуя гипогликемию), а инсулин, напротив, ускоряет катаболизм глюкозы и тормозит анаболизм белков.

Катаболизм является противоположностью анаболизма — процессу синтеза или ресинтеза новых, более сложных, соединений из более простых, протекающему с расходованием, затратой энергии АТФ. Соотношение катаболических и анаболических процессов в клетке опять-таки регулируется гормонами. Например, адреналин или глюкокортикоиды сдвигают баланс обмена веществ в клетке в сторону преобладания катаболизма, а инсулин, соматотропин, тестостерон — в сторону преобладания анаболизма.

Обмен веществ и энергии

Пластический и энергетический обмен

Питательные вещества-это любое вещество, пригодное для еды и питья живым организмам для пополнения запасов энергии и необходимых ингредиентов для нормального течения химических реакций обмена веществ: белков, жиров, углеводов, витаминов, минералов и микроэлементов. 

Метаболизм-это совокупность всех химических реакций, происходящих в организме. Значение метаболизма состоит в создании необходимых организму веществ и обеспечение его энергии. Выделяют две составные части метаболизма-катаболизм и анаболизм.

Катаболизм (энергетический обмен) — процесс метаболического распада, разложения на более простые вещества (дифференциация) или окисления какого-либо вещества, обычно протекающий с высвобождением энергии в виде тепла и в виде АТФ. 

Анаболизм (пластический обмен) — совокупность химических процессов, составляющих одну из сторон обмена веществ в организме, направленных на образование клеток и тканей. За счет анаболизма происходит рост, развитие и деление каждой клетки. 

Обмен веществ между организмом и окружающей средой-необходимое условие существования живых существ, это один из основных признаков живого. Из внешней среды организм получает кислород, органические вещества, минеральные соли, воду. Во внешнюю среду отдает конечные продукты распада: углекислый газ, излишки воды, минеральных солей, мочевину, соли мочевой кислоты и некоторые другие вещества. В течение жизни почти все клетки нашего организма сменяются несколько раз. За год кровь полностью обновляется 3 раза, за сутки меняется 450 млрд эритроцитов, до 30 млрд лейкоцитов, 1/75 всех костный клеток скелета, до 50% эпителиальных клеток желудка и кишечника. Энергия, высвобождающаяся при распаде органических веществ, не сразу используется клеткой, а запасается клеткой в виде высокоэнергетических соединений, как правило в виде аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), по природе относящийся к мононуклеидам. 

АТФ- мононуклеид, состоящий из аденина, рибозы и трёх остатков фосфорной кислоты, соединяющихся между собой макроэргическими связями. 


В этих связях запасена энергия, которая высвобождается при их разрыве:


АТФ+Н2О -> АДФ+Н3РО4+Q1

АДФ+Н2О->АМФ+Н3РО4+Q2

АМФ+Н2О->аденин+рибоза+Н3РО4+Q3

где АТФ-аденозинтрифосфорная кислота; АДФ-аденозиндифосфорная кислота; АМФ-аденонмонофосфорная кислота; Q1=Q2=30,6кДж.

Запас АТФ в клетке ограничен и пополняется благодаря процессу фосфорилирования. Фосфорилирование- присоединение остатка фосфорной кислоты к АДФ (АДФ+Ф->АТФ). В результате превращений эти вещества попадаю в клетки  здесь они расщепляются (глюкоза-до воды и углекислого газа). Высвобожденная энергия используется клетками для поддержания своей жизнедеятельности. Этот процесс называется энергетическим обменом. Пластический и энергетический обмены происходят одновременно и неразрывно связаны друг с другом, но не всегда являются уравновешенными. Чаще всего это связано с с возрастом человека. 

Диссимиляция.Этапы.

I этап-подготовительный

Сложные органические соединения распадаются на простые под действием пищеварительных ферментов, при этом выделяется только тепловая энергия. 

Белки->аминокислоты

Жиры->глицерин и жирные кислоты

Крахмал->глюкоза

II этап-гликолиз (бескислородный)

Осуществляется в цитоплазме,с мембранами не связан; в нем участвуют ферменты; расщеплению подвергается глюкоза. 60% энергии рассеивается в виде тепла, а 40%- используется для синтеза АТФ. Кислород не участвует. 

III этап-клеточное дыхание (кислородный)

Осуществляется в митохондриях, связан с матриксом митохондрий и внутренней мембраной, в нем участвуют ферменты, расщеплению подвергается молочная кислота.  СО2 выделяется из митохондрий в окр. среду. Атом водорода включается в цепь реакций, конечный результат которых синтез АТФ.

См. также[править | править вики-текст]

Литература[править | править вики-текст]

  • Биологический энциклопедический словарь / глав. ред. М. С. Гиляров. — М.: Советская энциклопедия, 1986. — С. 250.