Катаболізм

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук

Катаболі́зм, дисиміля́ція — процес метаболічного розпаду, розкладання на простіші речовини або окислення якої-небудь речовини, що зазвичай протікає з вивільненням енергії у вигляді тепла і у вигляді АТФ. Катаболічні реакції лежать в основі дисиміляції: втрати складними речовинами своїй специфічності для даного організму в результаті розпаду до простіших.

Сукупність реакцій синтезу органічних сполук називається анаболізмом

Прикладами катаболізму є перетворення етанолу через стадії ацетальдегіду (етаналя) і оцтової кислоти (етанової кислоти) в вуглекислий газ і воду, або процес гліколізу — перетворення глюкози в молочну кислоту або піровиноградну кислоту і далі вже в дихальному циклі — знову-таки у вуглекислий газ і воду.

Інтенсивність катаболічних процесів і переважання тих або інших катаболічних процесів як джерела енергії в клітинах регулюється, в більшості багатоклітинних організмів за допомогою гормонів. Наприклад, гормони ссавців глюкокортикоїди підвищують інтенсивність катаболізму білків і амінокислот, одночасно інгібуючи катаболізм глюкози, а інсулін, навпаки, прискорює катаболізм глюкози і гальмує катаболізм білків.

Катаболізм є протилежністю анаболізму — процесу синтезу або ресинтезу нових, складніших, сполук з простіших, що протікає з витратою енергії АТФ або інших джерел. Співвідношення катаболічних і анаболічних процесів в клітині знову-таки активно регулюється. Наприклад, гормони ссавців адреналін або глюкокортикоїди зрушують баланс обміну речовин в клітині у бік переважання катаболізму, а інсулін, соматотропін, тестостерон — у бік переважання анаболізму.

Дисиміляція — фізіологічні та біохімічні процеси в організмі, які призводять до розкладу органічних сполук (з виділенням енергії) та видалення з організму продуктів цих процесів. Полягає у руйнуванні органічних сполук з перетворенням білків, нуклеїнових кислот, жирів, вуглеводів (у тому числі введених в організм з їжею) в прості речовини з вивільненням енергії.

Ряд процесів дисиміляції — дихання, бродіння і гліколіз — займає центральне місце в обміні речовин. У результаті цих процесів відбувається звільнення енергії, укладеної в молекулах складних органічних сполук, яка частково трансформується в енергію аденозинфосфорних кислот (переважно АТФ). Основні кінцеві продукти дисиміляції у всіх організмах — вода, вуглекислий газ і аміак. У тварин ці продукти в міру накопичення виділяються назовні. У рослинних організмах CO2 частково, a NH3 повністю використовуються для біосинтезу органічних речовин, будучи, т. о., Вихідним матеріалом для асиміляції.

Нерозривний зв'язок дисиміляції з асиміляцією забезпечує постійне оновлення тканин організму. Так, у крові людини половина існуючого альбуміну обмінюється на нові молекули альбуміну за 10 днів; тривалість життя еритроцитів — близько 4 місяців. Співвідношення інтенсивності асиміляції і Д. змінюється в залежності від стадії розвитку, віку та фізіологічного стану організму. Ріст і розвиток організму характеризуються переважанням асиміляції, що виявляється в утворенні нових клітин, тканин і органів, в їх зростанні та диференціації, в загальному збільшенні маси тіла. При деяких патологічних станах і при голодуванні дисиміляція зазвичай переважає над асиміляцією, що веде до зменшення маси тіла.

Стадії катаболізму[ред.ред. код]

Катаболізм
Етапи (види) Значення
Підготовчий етап Підготовчий етап — розщеплення високомолекулярних органічних речовин до низькомолекулярних на основі реакцій гідролізу у травному каналі в цитоплазмі клітин за участі травних ферментів:
  • білки + вода → амінокислоти + Е;
  • жири + вода → гліцерин + вищі жирні кислоти + Е;
  • полісахариди + вода → глюкоза + Е.

Енергія, яка утворилася на цьому етапі, розсіюється у вигляді тепла

Безкисневий етап (гліколіз) Гліколіз відбувається за участі ферментів, що розміщені у розчинній частині цитоплазми. 60 % енергії втрачається у вигляді тепла, а 40 % йде на синтез двох молекул АТФ з утворенням ПВК, чотирьох атомів H та НАД (фермент небілкової природи, що каталізує окисно-відновні реакції та переносить атоми H [динуклеотид, що побудований з аміду нікотинової кислоти та аденіну, об'єднаними ланцюгом із двох залишків Р3PO4 та двох залишків рибози]; відновлена форма — НАДФ — передає атоми H іншим речовинам)):
  • Глюкоза → 2ПВК + 4H + 2АТФ (склад — аденін, рибоза та три залишки H3PO4) (загальна формула);
  • 4H + 2НАД+→2НАДФН + H+
Біологічне окиснення, цикл Кребса (аеробні організми) Біологічне окиснення здійснюється в мітохондріях (на внутрішніх мембранах), куди потрапляє ПВК. Там вона бере участь у циклі Кребса, внаслідок якого додатково утворюються водень та НАДН як відновлена форма НАД+.

У матриксі утворюється вуглекислий газ, на кристах відбувається окиснення H з утворенням води та АТФ:

  • 2ПВК + 6O2 + 4H→6CO2 + 6H2O + 36АТФ (загальна формула)
Бродіння (анаеробні організми) Бродіння — безкисневе перетворення ПВК на інші речовини.
  • Молочнокисле:
    • 2ПВК + 2НАДН + H+ → 2C3H6O2;
  • Спиртове:
    • 2ПВК + 2НАДН + H+ → 2C2H5OH + 2CO2

У аеробних організмів за інтенсивної роботи м'язів відбувається молочнокисле бродіння. Це забезпечує певну незалежність м'язів від об'єму кисню, який може окиснювати ПВК за певний проміжок часу

Див. також[ред.ред. код]