Відкрити головне меню

Катаболі́зм, дисиміля́ція, енергети́чний о́бмін — процес метаболічного розпаду, розкладання на простіші речовини або окиснення якої-небудь речовини, що зазвичай протікає з вивільненням енергії у вигляді тепла і АТФ.[1] Катаболічні реакції лежать в основі дисиміляції: втрати складними речовинами своєї специфічності для даного організму в результаті розпаду.

Загальний описРедагувати

Фаза метаболізму, що включає розщеплення складних органічних молекул на простіші кінцеві продукти і яка супроводиться виділенням біологічно доступної енергії. Сюди відноситься ферментативне розщеплення вуглеводів, жирів, білків та ін. речовин в організмі. Виділена при процесах окиснення біологічно доступна енергія акумулюється в формі енергії зв’язків між залишками фосфорної кислоти в АТФ або інших сполук, а також у формі трансмембранного потенціалу йонів Н+. Сукупність реакцій синтезу органічних сполук називається анаболізмом.

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

Безкисневий катаболізмРедагувати

Безкисневий етап — ферментативне розщеплення простих органічних сполук у клітинах. Прикладом такого є гліколіз(від грец. glykys— солодкий і lysis— розпад)— багатоступінчасте безкисневе розщеплення Глюкози на дві молекули піровиноградної або молочної кислоти у м'язових клітинах. У процесі розпаду глюкози беруть участь 13 різних ферментів. Під час гліколізу виділяється 200 кДж енергії. 84 кДж використовується для синтезу 2-х молекул АТФ, а решта (116 кДж) використовується у вигляді теплоти.

Інші типиРедагувати

Спиртове бродіння — тип перетворення глюкози, коли вона розпадається на дві молекули етилового спирту та дві молекули вуглекислого газу.

Молочно-кисле (молочне) бродіння — вид безкисневого бродіння.

Окисний катаболізмРедагувати

Кисневий(аеробний) етап здійснюється на мембранах мітохондрій. Важливе місце в аеробному енергетичному обміні належить циклу Кребса, названому так на честь англійського біохіміка Ганса Кребса, який відкрив цей процес у 1937 році. На початку циклу піровиноградна кислота реагує з щавлевооцтовою, утворюючи лимонну кислоту. Остання через низку послідовних реакцій перетворюється на інші кислоти. Внаслідок таких перетворень відтворюється щавлевооцтова кислота, яка знов реагує з піровиноградною і цикл знов повторюється. У кожному циклі Кребса утворюється одна молекула АТФ. Крім того, в ході біохімічних реакцій циклу від органічних кислот відщеплюються атоми Гідрогену. Ці атоми відновлюють певні сполуки.

Схема катаболізму в еукаріотРедагувати

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)):
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. такожРедагувати

ПосиланняРедагувати

ПриміткиРедагувати

  1. Що таке катаболізм?. www.buildbody.org.ua. Процитовано 2018-12-09.