ВЗАИМОСВЯЗЬ ПРОЦЕССОВ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ

В ОРГАНИЗМЕ

Обмен веществ в организме человека протекает как единое целое при тесном взаимодействии и взаимообусловленности отдельных составляющих его процессов. Даже первый этап обмена - переваривание пищи в желудочно-кишечном тракте - представляет собой одновременно протекающий процесс распада белков, липидов и углеводов. Дальнейшие превращения белков, липидов и углеводов в тканях в процессах промежуточного обмена настолько интимно связаны между собой, что для целого организма изолированный обмен углеводов, например, является просто абстракцией. Установлена конкретная связь между различными формами обмена. Она выражается в том, что отдельные структурные элементы белков, липидов и углеводов могут превращаться друг в друга после соответствующей химической перестройки. Так, например, аминокислоты используются для синтеза углеводов и наоборот.

Связь между обменом белков и углеводов

В процессе распада углеводов в тканях в качестве промежуточного продукта образуется пировиноградная кислота, которая в результате дальнейших превращений может превратиться в оксалоацетат и α-кетоглутаровую кислоту. Эти три α-кетокислоты могут подвергаться аминированию и дать соответствующие аминокислоты: пируват – аланин, оксалоацетат – аспарагиновую кислоту, а α-кетоглутаровая кислота – глутаминовую кислоту. Такое превращение продуктов обмена углеводов в аминокислоты указывает на прямую связь между обменом углеводов и белков. Образование остальных заменимых аминокислот из продуктов обмена углеводов также считается установленным фактом. Например, аминокислота серин образуется путем переаминирования гидроксипировиноградной кислоты, которая в свою очередь образуется из фосфоглицериновой кислоты. Цистеин, а, следовательно, и цистин, образуются из гомоцистеина и серина. Аминокислота глицин также образуется при распаде серина. Пролин образуется из глутаминовой кислоты, возникающей, в свою очередь, из продуктов углеводного обмена через ЦТК. Окисляясь в организме, пролин превращается в гидроксипролин.

Связь между обменом белков и углеводов наглядно демонстрируется строением сложных белков: нуклеопротеинов и хромотротеинов, в построении которых принимают участие промежуточные продукты углеводного обмена.

Между превращением продуктов углеводного обмена в продукты белкового существует обратная связь аналогичного характера – синтез углеводов из белков. Это доказывается новообразованием углеводов из белков путём глюконеогенеза и нормальным развитием организма при одностороннем употреблении белков, т.е. при исключении углеводов и липидов из рациона питания. Связь между обменом белков и углеводов доказывается и патогенезом сахарного диабета. Организм человека при сахарном диабете теряет способность нормально использовать глюкозу и утилизировать ее в тканях в виде гликогена. Введенный с пищей белок из организма больного сахарным диабетом в значительной степени выделяется в виде глюкозы. Свыше 50% (а иногда до 80%) введенного в организм белка превращается в глюкозу. Исходным субстратом глюконеогенеза являются аминокислоты, при распаде которых тем или иным путем образуется пировиноградная кислота.

Связь между обменом белков и липидов

Возможно использование продуктов превращения жирных кислот для синтеза заменимых аминокислот. Возникающий при распаде жирных кислот ацетилкоэнзим А вступает в реакцию конденсации с оксалоацетатом и через ЦТК приводит образованию α-кетоглутаровой кислоты. α-Кетоглутаровая кислота в результате аминирования или трансаминирования переходит в глутаминовую кислоту. Однако эта возможность синтеза углеродного скелета аминокислот из жирных кислот ограничена. Она исчерпывается синтезом глутаминовой кислоты и требует наличия оксалоацетата, возникающего из других источников (углеводов и белков).

Кроме жирных кислот, в состав нейтральных жиров входит глицерин. Глицерин окисляется в глицериновую кислоту и в дальнейшем превращается в пировиноградную кислоту, а последняя используется для синтеза ряда заменимых аминокислот. Возможность синтеза липидов из белков доказывается и односторонним белковым питанием, которое не вызывает нарушений в обмене.

Путь использования белков для синтеза липидов проходит через образование ацетилкоэнзима А. Ацетилкоэнзим А образуется из всех аминокислот на определённой стадии их окисления. Он может быть использован для синтеза жирных кислот. Глицерин образуется лишь за счет аминокислот, которые способны превращаться в пируват.