В организмах в процессе биологической эволюции, а также в технике при разработке химических технологических процессов отбирались в качестве катализаторов такие вещества, реакции с которыми протекают очень быстро — в тысячи, в миллионы, даже в 1010 раз быстрее, чем соответствующие некаталитические реакции.
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.
Хорошо изучены различия людей по групповой принадлежности крови. Наиболее известна система АВО, имеющая важное значение для практики переливания крови. На наружной поверхности плазматической мембраны созревающих эритроцитов имеется олигосахарид, начинающийся с такой последовательности моносахаридов: фукоза-галактоза-Ы-ацетилглюкозамин-К. Олигосахарид ковалентно связан с липидом, входящим в структуру мембраны. При созревании эритроцита олигосахарид увеличивается на один моносахаридный остаток.
Пища человека содержит множество химических соединений, как органических, так и минеральных. Главную долю органических веществ пищи составляют углеводы, жиры, белки — основные пищевые вещества. Часть органических веществ — это минорные пищевые вещества, требующиеся в малых количествах; к ним принадлежат, в частности, витамины.
При облегченной диффузии вещества переносятся через мембрану также по градиенту концентрации, но с помощью специальных трансмембранных белков-переносчиков (транслоказ). Белок-переносчик имеет центр связывания, комплементарный переносимому веществу, поэтому для облегченной диффузии, в отличие от простой, характерна высокая избирательность: для каждого вещества или группы сходных веществ имеется свой переносчик.
Человек, как и все гетеротрофные организмы, получает энергию за счет разложения органических веществ пищи. Органические вещества в условиях поверхности Земли являются термодинамически нестабильными: они самопроизвольно (необратимо) распадаются.
В организме человека имеется несколько десятков разных моносахаридов и очень много (тысячи) разных олиго- и полисахаридов. Функции углеводов в организме заключаются в следующем.
Углеводы пищи в пищеварительном тракте распадаются на мономеры при действии гликозидаз — ферментов, катализирующих гидролиз гликозидных связей.
Переваривание крахмала начинается уже в ротовой полости: в слюне содержится фермент амилаза (а-1,4-гликозидаза), расщепляющий ос-1,4-гликозидные связи.
Преобладающим моносахаридом, образующимся в результате переваривания пищевых углеводов, является глюкоза, поскольку крахмал представляет собой полимер глюкозы, и пищевые дисахариды — сахароза и лактоза — наполовину построены тоже из глюкозы.
Первым химическим превращением глюкозы в клетках является ее фосфорилирование в результате взаимодействия с АТФ.Глюкоза способна проходить через клеточные мембраны, в то время как для глюкозо-6-фосфата мембраны непроницаемы. Таким образом, в результате фосфорилирования глюкоза «запирается» в клетке.
