Общие и специфические пути катаболизма

В настоящее время доказано, что огромное разнообразие пищевых продуктов и в-в, из которых эти продукты состоят, при попадании в организм, подвергаются относительно ограниченным катаболитическим превращениям

Схема катаболизма Б, Л, У:

Белки Углеводы Жиры

$ $ ' (

АК Глюкоза глн. Ж.К. (моносахара)

$

ПВК

$

Ацетил КоА

$

ЦТК kСо₂

i mН₂о

Н⁺gАТФ (окислительное фосфорилирование.)

1,2,3,4,5, - специфические пути катаболизма I - общий путь катаболизма.

Существует четыре этапа распада У, Ж, Б:

I этап -

Распад полимеров до мономеров: Белки до АК, Углеводы домоносахаров, Липиды до жирных кислот и глицерина. Процесс распада в основ гидролитический, освобождающаяся при этом в небольшом количестве энергия превращается в тепло.

II этап -

Мономеры подвергаются дальнейшему распаду по своим специфическим путям (1, 2, 3, 4, 5, 6) в результате чего все продукты переваривания пищи превращаются в ПВК и ацетил КоА. В ПВК превращаются все моносахара, глицерин, некоторые АК. Затем путем окислительного декарбоксилирования ПВК превращается в ацетил КоА. Минуя образование ПВК в ацетил КоА превращаются жирные кислоты и некоторые АК. Далее ацетил КоА вступает в реакции окисления в лимоннокислом цикле ( цикле трикарбоновых кислот (ЦТК)) Кребса.

Образование ацетил КоА и реакции ЦТК (I и II этапы) относятся к общему пути катаболизма.Некоторы АК вступают в общий путь катаболизма на промежуточных стадиях ЦТК.

III этап -	Окисление ацетил КоА и др. метаболитов (α-кетоглутарат, щавелевоуксусная кислота (ЩУК)) в ЦТК. Этот этап сопровождается образованием восстановленных форм НАД ∙Н2 и ФАД∙Н2
IV этап -	Через дыхательную цепь происходит перенос ℮‾ от восстановленных форм НАД ∙Н2 и ФАД∙Н2 на кислород.В результате образуется конечный продукт Н2О.

Не все мономеры сложных веществ пищи подвергаются катаболизмау. Часть мономеров используется для анаболических реакций, при этом синтезируются специфические для данной особи сложные вещества: Ж, Б, У, нуклеотиды и т.д.

Этот связывающий цикл, объединяющий анаболизм и катаболизм посредством энергетических системы и общих метаболитов, называется двойственнымилиамфиболическим путем обмена.

Окислительное декарбоксилирования ПВК и ЦТК.

Большинство тканей энергию получают за счет аэробных процессов. Полное окисление ПВК происходит через общий конечный путь обмена Ж Б У, т.е. лимонно-кислый цикл Кребса (ЦТК) в аэробных условиях.

В ЦТК включается не сам пируват, а продукт его окислительного декарбоксилирования – ацетилКоА.

ПВК предварительно путем диффузии переносится из цитозоля в митохондрии, реакция ее превращения катализируются мультиферментным пируват-ДГ-комплексом.

Общая схема реакции:

ПВК+НSКоА+НАД¦ацетилКоА+СО₂+НАД·Н₂

Пируват ДГ комплекс– это мультифермент, состоящие из 3^-х ферментов:

а) пируват ДГ (Е₁)

б) дигидролипоилтрансацетилаза (Е₂)

в) дигидролипоил ДГ (Е₃), в которой используют 5 коферментов:

1. тиаминпирофосфат (ТПФ),

2. амид липоевой кислоты (липоамид),

3. НSКоА,

4. ФАД,

5. НАД.

1) Реакция декарбоксилирования ПВК (ф-т Е₁)

СН₃ СН₃

| |

С=О + Е₁-ТПФ ¦ СН – ТПФ-Е₁ + СО₂

| |

СООН ОН

ПВК гидроксиэтилтиаминпирофосфат

2) Реакция окисления гидроксиэтиламинпирофосфата и перенос его на амид ЛК

СН₃ S

| | ЛК-Е₂ ¦ ТПФ-Е₁ + Н₃С-С-S-ЛК-Е2

СН – ТПФ-Е₁ + S || |

| окислен. форма ф-та О SН

ОН ацетиллипоат

3) Перенос ацетильной гр. на КоА (Е₂)

ацетил липоатЕ2 + НSКоА ¦ НS ЛК·Е₂ + СН₃СО~SКоА

НS ацетил- КоА

восст. форма ферментата

4) Окисление ЛК до ее дисульфида (Е₃)

НS ЛК·Е₂ + Е₃ФАД¦ S

НS | ЛК Е₂ + Е₃ФАД·Н₂

S

амид ЛК (окисл. форма).

5) Регенерация окисленной Е₃ФАД· Н_2:

Е₃ФАД·Н₂+НАДg Е₃ФАД + НАД · Н₂

Т.о., все ферменты дегидрогеназного комплекса оказываются в исходном положении, пригодном для следующего цикла.

Ацетил-КоА включается в ЦТК и полностью окисляется до СО2. Когда содержание АТФ в клетке начинает превышать определенный уровень, ПДГ - комплекс, поставляющий энергетич. «топливо» для ЦТК, включается.

ПВК, является исходным субстратом общего пути катаболизма.