Общий путь катаболизма

Все дороги ведут в Рим
(древнеримская народная поговорка)

Катаболизм - это распад веществ в организме. Он происходит с освобождением энергии, заключенной в химических связях, и поэтому мы не сильно ошибемся, если назовем этот процесс сгоранием (в принципе, И.М. Рослый - см. список литературы - так его и называет).

Представим себе водородную бомбу. Бах - и все, и ничего не осталось вокруг, кроме застекленной поверхности, где ничто и никогда больше не вырастет. Жутко? Не то слово!

А теперь представим себе простое сгорание водорода. Тоже бах, но поскромнее. В результате сгорания водорода образуется вода. Обычная вода, та самая, которую мы пьем и из которой состоим на 70% или около того.

И теперь представим себе хотя бы на миг, что, оказывается, на планете Земля образование воды происходит днем и ночью во всех живых организмах вот уже многие миллионы лет. Происходит тихо, безо всяких бахов, но с выделением энергии. Энергия выделяется контролируемо, направляется в нужное русло, запасается, перемещается куда надо, чтобы расходоваться именно там, где надо.

Эпично, однако!

Если говорить конкретно об углеводах (именно о них шла речь в прошлой статье), то процесс их сгорания, или катаболизма, можно свести к следующему основному превращению:

С6H12O6 + 6O2 -> 6CO2 + 6H2O + 2850 кДж/моль

То есть если совсем уж упрощенно, то углеводы распадаются до глюкозы, а глюкоза распадается в итоге на воду и углекислый газ, при этом выделяется строго подсчитанное количество энергии. Однако в жизни все не так, как на самом деле, и не все углеводы распадаются до глюкозы. А чтобы еще окончательно запутать всех, кто хочет что-то понять про метаболизм не из популярных бложиков (где всегда и всем все понятно - в отличие от настоящей науки), а из серьезной литературы, то добавим еще перцу: то же самое по сути касается и других органических веществ в живых тканях. Кислород, которым мы дышим, в конечном счете уходит в образуемую воду, а водород для этой воды "отщипывается" от окисляемых субстратов, то есть распадающихся веществ.

Забавно, что в углекислый газ, который мы выдыхаем, попадает совсем не тот кислород, который мы вдохнули. Тогда какой же? А тот, который содержится в "обрабатываемых" веществах-субстратах вместе с углеродом (или отдельно от него). Этот факт подтверждается опытами in vitro при использовании меченого кислорода. Из этого следует, что, набирая воду "из воздуха", мы ее в буквальном смысле набираем из воздуха. Замечали такое? Если нет, то рекомендую взвешиваться каждое утро натощак в одно и то же время. Узнаете много интересного о себе :)
Общий путь катаболизма
Теперь попробуем разложить по полочкам, что происходит с той органикой, которую мы скушали за завтраком, обедом или ужином или еще когда. Итак:
  • Белки распадаются на аминокислоты;
  • Жиры распадаются на жирные кислоты и глицерин;
  • Углеводы, если они сложные, то распадаются на моносахариды. Если они уже моносахариды, то это либо глюкоза, либо нечто, что может при определенных условиях превратиться в глюкозу (а если не может, то человек об этом узнает очень характерным образом, и тогда этому человеку приходится отказываться от определенной пищи. Иногда - прямо с рождения, если дефект генетический, а иногда - в более взрослом возрасте).

Дальше получившиеся вещества обрабатываются при участии определенных ферментов по характерным для них цепочкам (такие пути называются специфическими), неуклонно продвигаясь туда, куда ведут все дороги: в своеобразный Рим обмена веществ, на главную его площадь, к Колизею.

И в этом самом Колизее для всех, кто туда пришел, есть в наличии только две роли: ты будешь либо ретиарием, либо мирмиллоном, а все одно - гладиатором. Так и здесь: до "точки сборки" дошел либо пируват, либо ацетил-КоА. Дошел и попал "ффтопку".

Лишние аминокислоты выводятся из организма: от них "отщипывается" аминогруппа с образованием аммиака (NH3), аммиак же быстренько обезвреживается через образование мочевины. Происходит это в печени. Теперь понятно, почему белковые диеты типа диеты Аткинса дают лишнюю нагрузку на печень? Есть конкретные цифры, какое количество белка в день здоровый организм способен нормально усвоить, а вот дальше - печени будет не слишком легко обезвреживать весь этот аммиак, превращая его в мочевину.

Про пируват мы уже знаем, что при недостатке кислорода он может превращаться в лактат, то есть в молочную кислоту, наличие которой в мышцах может доставить существенный дискомфорт после интенсивных физических нагрузок. Лактат в мышцах - это тупиковый вариант, он должен попасть сначала в печень, чтобы там снова превратиться в пируват. Ну то есть - он туда должен попасть с кровотоком. А стало быть, пути борьбы с лактатом в мышцах довольно очевидны: сегодня пойти в горячий душ, а назавтра повторить ту же физическую нагрузку или даже усугубить. И дышать, дышать...:)

Общий путь катаболизма
Про Ацетил-Коа скажем, что помимо своей ключевой роли в энергетическом обмене это вещество служит также "родителем" всеми ненавидимого холестерина. А холестерин - это необходимейшее в организме вещество, без которого не будет ни клеточных мембран, ни стероидных гормонов, к которым относится не только разрекламированный бодибилдерами и американскими гимнастками и теннисистками тестостерон, но и менее известные в широких кругах его собратья по классу: гормоны надпочечников и кое-какие другие.

А еще Ацетил-КоА участвует в образовании нейромедиатора ацетилхолина - того самого, с помощью которого передается управляющий сигнал от нервных клеток к мышцам, заставляя мышцы сокращаться. Того самого, чьи рецепторы блокирует ботокс, когда косметолог нам его колет, чтобы временно избавить наше личико от мимических морщинок.

Настоящий индейский вождь - Ацетил-КоА!

Подведем теперь промежуточные итоги того, что мы узнали:

  1. Из глюкозы образуется пируват;
  2. Из многих аминокислот тоже образуется пируват, и такие аминокислоты получили название гликогенных;
  3. Из глицерина тоже образуется пируват;
  4. Из пирувата образуется Ацетил-КоА;
  5. Из некоторых аминокислот тоже образуется Ацетил-КоА, и такие аминокислоты получили название кетогенных;
  6. Причем из некоторых аминокислот может образоваться как пируват, так и Ацетил-КоА, и такие аминокислоты являются одновременно и кетогенными, и гликогенными;
  7. Из жирных кислот тоже образуется Ацетил-КоА.
правильнее их называть глюкогенными, поскольку приставка глюко- относится конкретно к глюкозе, а приставка глико- относится к углеводам в целом. Но согласитесь, что слово получается двусмысленным: все же генерится глюкоза, а не глюки...

И вот таким замечательным образом все ветви обмена сводятся к совершенно замечательному явлению - циклу Кребса, он же - цитратный цикл, он же - цикл трикарбоновых кислот (ЦТК).

Но об этом - в другой раз.

Продолжение следует.

Литература: