Биологическая химия

Патогенез, лечение и профилактика заболеваний

Метаболизм

Метаболизмом называют химические превращения веществ в организме (от греч. metabole — изменение, превращение). Вещества, участвующие в метаболизме, называют метаболитами. Метаболизм — результат действия ферментов: все реакции, определяющие баланс веществ в живой клетке, катализируются ферментами.

Метаболизм
Метаболизм глюкозы.

В живой клетке имеются многие тысячи разных веществ. Каждое из них в принципе может реагировать со многими другими. Однако фактически каждое вещество участвует в немногих реакциях, часто только в одной. Например, в мышечных клетках практически вся глюкоза реагирует только с АТФ, превращаясь в глюкозо-6-фосфат. Это происходит потому, что в этих клетках есть фермент, катализирующий реакцию образования глюкозо-6-фосфата; ферментов, которые катализировали бы другие в принципе возможные реакции глюкозы, в мышцах нет, а некатализируемые реакции протекают настолько медленно, что практически не оказывают влияния на баланс глюкозы. Глюкозо-6-фосфат затем превращается в другой метаболит, тоже при участии специального фермента, и т. д. Таким образом, получается определенная последовательность реакций и метаболитов — метаболический путь глюкозы. Каждый метаболит образуется из предшественника при участии специфического фермента и, в свою очередь, служит субстратом для следующего фермента. Аналогично и другие вещества превращаются по характерным для них метаболическим путям. Метаболические пути всех веществ связаны друг с другом общими метаболитами, образуя единую сетку реакций.Таким образом, ферментативный катализ в живой клетке служит инструментом отбора определенных реакций из множества возможных. В ходе биологической эволюции возник набор ферментов, катализирующих лишь те реакции, которые оказались полезными для живой системы. В результате в организме существует не хаос реакций, а определенная система реакций — метаболизм.
Говоря о метаболизме, чаще всего имеют в виду превращения низкомолекулярных веществ, и метаболитами обычно называют низкомолекулярные вещества. Однако многие ферменты катализируют химические изменения (модификацию) высокомолекулярных соединений: удаление части мономеров, добавление новых мономеров, присоединение других веществ, например присоединение фосфорной кислоты к белкам при образовании фосфопротеина или присоединение углеводов при образовании гликопротеинов, и т. п. В результате таких перестроек изменяются функциональные свойства полимеров, поэтому многие реакции модификации полимеров играют важную роль в регуляции метаболизма.
Промежуточное место между метаболизмом низкомолекулярных соединений и реакциями модификации макромолекул занимают реакции синтеза полимеров, в том числе белков и самих ферментов, а также реакции распада полимеров на мономеры в тканях и распада полимерных веществ пищи в желудочно-кишечном тракте. Число ферментов, естественными субстратами которых являются полимеры, превышает число ферментов, действующих на низкомолекулярные субстраты.

Ключевые слова: , , , ,