Ямашкин С. А., Степаненко И. С.
Рассматривается общий обмен веществ как совокупность процессов превращения соединений и энергии в живом организме. Для белков, углеводов, нуклеиновых кислот, липидов, витаминов рассмотрена химическая основа метаболизма – совокупность взаимосвязанных биохимических реакций синтеза (пластический обмен) и распада (энергетический обмен). При этом указываются ферменты, катализирующие те или иные реакции. Наряду с метаболизмом отдельных классов соединений рассмотрены механизм взаимосвязи обмена каждого класса с другим классом и общей взаимосвязи обмена всех соединений, включая воду и минеральные соли, а также вопросы биологического окисления. Для студентов, обучающихся по направлению 44.03.05 «Педагогическое образование», профилю «Биология», а также для магистрантов, аспирантов, изучающих общую биологическую химию, биоорганическую химию, учителей биологии и химии.
ПРЕДИСЛОВИЕ 7
РАЗДЕЛ 1. ВВЕДЕНИЕ В ОБЩИЙ ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ 8
1. Общее понятие обмена веществ в природе 8
2. Взаимосвязь обмена веществ и энергии 10
3. Макроэргические соединения, как аккумуляторы, проводники, трансформаторы энергии, классификация 11
3.1. Енолфосфаты 12
3.2. Ацилфосфатные макроэрги 13
3.3. Амидинфосфатные макроэрги 14
3.4. Макроэрги – ацильные производные HS-КоА 15
3.5. Фосфоангидридные макроэрго 16
4. Факторы, обуславливающие значительное изменение свободной энергии гидролиза соединений с макроэргической связью 18
5. АТФ – аккумулятор, трансформатор, переносчик энергии в функционирующей клетке 20
5.1. Пути биосинтеза АТФ 20
5.2. Возможный механизм трансформации, переноса энергии молекулой АТФ 23
РАЗДЕЛ 2. ОБМЕН БЕЛКОВ 25
1. Пути распада молекул белков 25
1.1. Превращения аминокислот 25
2. Биосинтез аминокислот 31
2.1. Новообразование аминокислот 31
2.2. Переаминирование первичными аминокислотами оксокислот 33
3. Матричный механизм биосинтеза белка 34
3.1. Первый этап биосинтеза белка – транскрипция ДНК 34
3.2. Второй этап биосинтеза белка – процессинг (созревание) мРНК 35
3.3. Третий этап биосинтеза белка – трансляция мРНК 35
4. Энергетика матричного биосинтеза белка 42
5. Мультиэнзимный механизм биосинтеза пептидов 42
РАЗДЕЛ 3. ОБМЕН НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ 43
1. Распад нуклеиновых кислот 43
1.1. Распад пуриновых оснований 44
1.2. Распад пиримидиновых оснований 46
2. Биосинтез нуклеиновых кислот 46
2.1. Биосинтез рибонуклеотидов 46
2.2. Синтез пуриновых рибонуклеотидов 48
2.3. Синтез дезоксирибонуклеотидов 52
2.4. Биосинтез полинуклеотидов 54
РАЗДЕЛ 4. ОБМЕН УГЛЕВОДОВ 59
1. Гидролиз полисахаридов 59
2. Фосфоролиз полисахаров 61
3. Распад дисахаридов 61
4. Превращения моносахаридов 62
4.1. Фосфорилирование моносахаридов 62
4.2. Метаболизм глюкозо-6-фосфата 63
4.3. Эпимеризация глюкозо-6-фосфата 64
4.4. Превращение глюкозо-6-фосфата в рибозо- и рибулозо-5-фосфаты 65
4.5. Гликолиз глюкозо-6-фосфата (дихотомический путь распада) 66
4.6. Продукты гликолиза глюкозо-6-фосфата – источники заменимых аминокислот 69
4.7. Пентозофосфатный путь превращений глюкозо-6-фосфата (апотомический путь распада) 69
4.8. Энергетический баланс распада глюкозы по разным направлениям 72
5. Синтез моносахаридов 73
5.1. Световая фаза фотосинтеза 74
5.2. Темновая фаза фотосинтеза 74
6. Синтез олигосахаридов 77
6.1. Синтез сахарозы 77
6.2. Синтез лактозы 79
6.3. Синтез мальтозы и целлобиозы 80
7. Синтез полисахаридов 80
РАЗДЕЛ 5. ЛИПИДНЫЙ ОБМЕН 82
1. Распад триглицеридов 82
1.1. Превращение глицерина 83
2. Превращение ВЖК 84
2.1. α-окисление ВЖК 84
2.2. β-окисление ВЖК 84
2.3. Энергетический баланс распада молекул жиров 85
3. Биосинтез жиров 86
3.1. Биосинтез ВЖК 86
3.2. Биосинтез триглицеридов 87
4. Обмен стеридов 88
4.1. Распад холестерида 89
4.2. Превращения холестерола в биоактивные стероидные структуры 90
4.3. Превращение холестерина в желчные кислоты 91
4.4. Биосинтез холестерида 91
4.5. Биосинтез холестерина (холестерола) 92
5. Обмен воска 93
5.1. Биосинтез воска 93
5.2. Расщепление воска 93
6. Обмен глицерофосфолипидов 94
6.1. Распад глицерофосфолипидов 94
6.2. Превращения холина 94
6.3. Биосинтез глицерофосфолипидов 95
7. Обмен сфингофосфолипидов 98
7.1. Синтез сфинголипидов 98
7.2. Распад сфингофосфолипидов 100
РАЗДЕЛ 6. ОБМЕН ВИТАМИНОВ 101
1. Обмен водорастворимых витаминов 101
1.1. Обмен витамина В1 (тиамин) 101
1.2. Обмен витамина В2 (рибофлавин) 105
1.3. Витамин В3 или РР (ниацин, никотиновая кислота, никотинамид) 107
1.4. Витамин В4 (холин) 108
1.5. Витамин В5 (пантотеновая кислота) 108
1.6. Витамин В6 (пиридоксин) 110
1.7. Витамин В8 (инозит) 111
1.8. Витамин В9 или Вс (фолиевая кислота) 112
1.9. Витамин В10 (пара-аминобензойная кислота, ПАБК) 114
1.10. Витамин В11 или ВТ (карнитин) 115
1.11. Витамин В12 (цианкобаламин) 116
1.12. Витамин В15 (пангамовая кислота) 117
1.13. Витамин В17 (амигдалин) 117
1.14. Биосинтез витамина В17 118
1.15. Биорасщипление витамина В17 118
1.16. Витамин С (аскорбиновая кислота) 120
1.17. Витамин Р (рутин) 121
1.18. Витамин Н или В7 (биотин) 123
1.19. Витамин N (липоевая кислота) 125
1.20. Витамин U (S-метилметионин) 126
2. Обмен жирорастворимых витаминов 127
2.1. Витамин А (ретинол) 127
2.2. Витамин D (кальциферол) 130
2.3. Витамин Е (токоферол) 133
2.4. Витамин К (филлохинон) 137
2.5. Витамин Q (убихинон) 139
2.6. Витамин F (ненасыщенные ВЖК) 141
РАЗДЕЛ 7. ВОДНО-МИНЕРАЛЬНЫЙ ОБМЕН 143
1. Водный обмен 143
2. Минеральный обмен 146
2.1. Биологическая роль отдельных макроэлементов в животном организме 147
2.2. Биологическая роль отдельных микро- и ультраэлементов в обмене веществ 153
РАЗДЕЛ 8. ВЗАИМОСВЯЗЬ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ 162
1. Взаимосвязь обмена липидов, углеводов, белков и НК 162
2. Взаимосвязь обмена белков и НК 162
3. Взаимосвязь обмена НК и липидов (триглицеридов) 163
4. Взаимосвязь обмена НК и углеводов 164
5. Взаимосвязь обмена углеводов и липидов 164
6. Взаимосвязь обмена белков и углеводов 165
7. Взаимосвязь обмена белков и липидов 166
8. Взаимосвязь водноминерального обмена с обменом соединений органического происхождения 167
9. Регуляция обмена веществ 168
РАЗДЕЛ 9. БИОЛОГИЧЕСКОЕ ОКИСЛЕНИЕ 169
ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ 175
ПЕРЕЧЕНЬ ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 178