Попередня сторінка: Аеробне дихання
Наступна сторінка: Біосинтез білка. Транскрипція і проце...
Поміркуйте
Якщо розглянути дві насичені жирні кислоти приблизно однакової довжини, одна з яких має парну, а друга — непарну кількість атомів С, то яку з них клітині легше піддати в-окисненню?
Згадайте
• Будова жирних кислот, триацилгліцеридів, фосфоліпідів
• Будова амінокислот
• Будова нуклеотидів, пурини, піримідини
Джерела енергії у клітині
Реакції циклу трикарбонових кислот і окисне фосфорілювання у мітохондріях є універсальним шляхом отримання енергії для аеробних організмів. Але вуглеводи (глюкоза, піруват) не є єдиним джерелом для синтезу ацетил-КоА, який залучений до циклу трикарбонових кислот. Ця універсальна молекула може утворюватися також під час окиснення жирних кислот, дезамінування й окиснення амінокислот (мал. 41.1). Тобто клітина використовує різні субстрати — вуглеводи, жири та білки — для вивільнення енергії у процесах катаболізму.
в-окиснення жирних кислот
Як ми вже з’ясували, головний субстрат циклу трикарбонових кислот ацетил-КоА
може утворюватися в результаті окиснен-ня жирних кислот. Вільні жирні кислоти утворюються в клітині під час ліполізу — розщеплення ліпідів. Найчастіше клітина розщеплює триацилгліцериди (жири), які відкладаються в ній як резервне джерело енергії, а також фосфоліпіди мембран, що підлягають постійному оновленню.
Вільні жирні кислоти можуть бути знову використані для синтезу ліпідів (анаболічні процеси) або можуть бути розщеплені до вуглекислого газу і води (катаболічні процеси).
Першою стадією катаболізму жирних кислот є р-окиснення — специфічний шлях окиснення жирних кислот, що завершується утворенням ацетил-КоА.
р-Окиснення жирних кислот перебігає в матриксі мітохондрій, тільки в аеробних умовах. Це циклічний процес, за якого від карбоксильного кінця жирної кислоти послідовно відокремлюється по 2 атоми Карбону у вигляді ацетил-КоА:
який у подальшому проходить цикл трикарбонових кислот і дихальний ланцюг. Цикл р-окиснення повторюється доти, доки вся жирна кислота не буде перероблена на ацетил-КоА (мал. 41.2).
р-Окиснення жирних кислот є одним з головних джерел енергії для синтезу АТФ і універсальним біохімічним процесом, який перебігає в усіх живих організмах. Найін-тенсивніше р-окиснення відбувається в червоних скелетних м’язах, серцевому м’язі, нирках й печінці. Швидкість р-окиснення збільшується в разі вуглеводного голодування й інтенсивної фізичної роботи. При цьому концентрація жирних кислот у крові збільшується в результаті їх мобілізації з жирової тканини.
Дезамінування амінокислот
Як вам відомо, в клітинах живих організмів присутні 20 основних видів амінокислот. Для кожної амінокислоти існує специфічний шлях розщеплення вуглецевого скелета. Але в результаті катаболізму всіх двадцяти основних амінокислот утворюються всього шість речовин, які можуть окиснюватися у циклі трикарбонових кислот до CO2 і H2O з утворенням АТФ (мал. 40.1).
Таким чином, катаболізм амінокислот до кінцевих продуктів вивільняє енергію. Однак енергетична роль амінокислот, звичайно, невелика, вона складає лише 10-15 % потреби організму в енергії.
Катаболізм більшості амінокислот починається з відщеплення а-аміногрупи. Амінокислота втрачає аміногрупу в результаті двох типів реакцій: трансамінування і дезамінування. Дезамінування — це відокремлення аміногрупи від амінокислоти з утворенням вільного амоніаку. У вищих тварин основним шляхом є окисне дезамінування, за якого, окрім амоніаку, утворюється а-кетокислота:
Утворені а-кетокислоти окиснюються у реакціях циклу трикарбонових кислот. Але вони також можуть перетворюватися на вуглеводи або ліпіди.
Ще один продукт дезамінування — амоніак — є токсичною сполукою. Навіть невелике підвищення його концентрації негативно впливає на організм. Тому в тканинах відбувається зв’язування амоніаку з утворенням нетоксич-них сполук. Основний шлях знешкодження амоніаку — синтез сечовини (мал. 41.3), яка виводиться з організму із сечею.
Розщеплення нітрогеновмісних основ
Пуринові та піримідинові нуклеотиди розкладаються з утворенням різних кінцевих продуктів.
Пуринові нітрогеновмісні основи (аденін, гуанін) зберігають циклічну структуру пурину. Кінцевим продуктом їх розкладу є сечова кислота (мал. 41.3).
На відміну від пуринів, кільцева структура піримідинових основ (тимін, цитозин, урацил) руйнується з утворенням звичайних кінцевих продуктів катаболізму — вуглекислого газу, води й амоніаку. З амоніаку утворюється сечовина (мал. 41.3).
Сечовина і сечова кислота виводяться з організму із сечею.
Ключова ідея
Одним з головних джерел енергії для синтезу АТФ є р-окиснення жирних кислот, що завершується утворенням ацетил-КоА. Катаболізм амінокислот завершується утворенням продуктів, які можуть окиснюватися у циклі трикарбонових кислот з утворенням АТФ.
Запитання та завдання
1. До яких процесів належить клітинне дихання — катаболічних чи анаболічних? 2. Опишіть, які метаболічні шляхи перетинаються на циклі трикарбонових кислот. 3. До яких процесів належить цикл трикарбонових кислот — катаболічних чи анаболічних? Відповідь аргументуйте. 4. Які речовини є кінцевими продуктами катаболізму нітрогеновміс-них сполук?
Це матеріал з підручника Біологія і Екологія 10 клас Задорожний
Наступна сторінка: Біосинтез білка. Транскрипція і проце...