Катаболизм и анаболизм

Подведем промежуточные итоги того, что мы узнали из прошлых статей цикла. Начнем с самого начала. Итак:

в форме мочевины. Аммиак токсичен; создавая мочевину, печень обезвреживает аммиак, чтобы вывести его из организма. Откуда берется аммиак (в статье про цикл Кребса об этом ничего не было), будет рассказано в следующих статьях.

Налево пойдешь, направо пойдешь

Катаболизм и анаболизм
Теперь, когда мы все разложили по полочкам, можем отправляться дальше. Как мы уже неоднократно упоминали, существуют два направления обмена: распад имеющегося и синтез нового. Сложные вещества распадаются на более простые, в то время как простые могут быть соединены в нечто более сложное. Например, из аминокислот строятся белки, из Ацетил-КоА делается холестерин, из холестерина штампуются стероидные гормоны и еще много чего полезного, а из промежуточных продуктов распада многих разных веществ может производиться глюкоза. И вот эти два направления обмена получили название катаболизм и анаболизм.

Зачем нужен катаболизм, нам уже понятно. А вот зачем нужен анаболизм? Когда и при каких условиях он включается? Он же, как мы уже вполне логично домыслили, является энергозатратным процессом?

Для начала вспомним, что самой древней ветвью обмена является белковый обмен. Когда-то в живых организмах циркулировали только белки, а все остальное, что требовалось (не так уж много, но требовалось), строилось из аминокислот. И эта технология - назовем ее так - отлично отработана и сохраняется в современных живых организмах, например, для обеспечения альтернативных путей получения необходимых веществ.

Например, люди, худеющие на диете Аткинса (белковой), включают у себя именно такой механизм. Они едят практически одни белки, а многие органы, в первую очередь нервная система, энергию берут из глюкозы. Где взять глюкозу, когда ее нет? Она строится из аминокислот, на которые распадаются белки при пищеварении. Анаболизм? Конечно. Полезно ли это? Отнюдь. Во-первых, следует вспомнить древнюю китайскую пытку мясом, она не на пустом месте возникла. Во-вторых, биохимические процессы, которые идут на такой диете, почти те же, что происходят при полном голодании; разница лишь в том, откуда берутся белки для распада. И в-третьих, усиленно работающая печень, которая вынуждена сверх меры обезвреживать аммиак (мы пока не обсуждали, откуда конкретно он берется, но запомним это!), так вот, печень "спасибо" не скажет за такую повышенную нагрузку. Вы, конечно, похудеете за счет компенсаторных механизмов, но когда вернете старую систему питания "взад", организм вам этого не простит. А сидеть до конца жизни на мясе (не будучи эскимосом или другим генетически приспособленным именно к такой жизни организмом!)... ну, можно, наверное; вопрос в том, как долго это продлится?
и нет, я не пропагандирую отказ от мяса, если кто-то вдруг об этом подумал. Вопрос тонкий и требует индивидуального подхода, но усредненные данные таковы: белки должны составлять до одной трети дневного рациона, но не больше 150 грамм, и это должны быть полноценные белки. А если вам таки нужно сильно похудеть, это нужно делать под контролем опытного врача, который знает, как переключать метаболизм, чтобы потом не было мучительно больно.

Пример, который является частным случаем предыдущего примера, но вовсе не такой драматичный и даже вполне обыденный - это синтез глюкозы, что называется, de novo. Бывают ситуации, когда глюкозы, полученной из распада углеводов, недостаточно. А следует знать, что глюкоза не просто так содержится в крови; она там для того, чтоб ее можно было тут же моментально вынуть и использовать для непосредственных нужд. Излишки глюкозы для более позднего, но все же не слишком отдаленного использования накапливаются в виде буферного вещества - гликогена - в печени и в мышцах. Когда наступает необходимость, эти запасы тратятся.

А вот когда и эти запасы все истрачены, то что остается делать, как не лепить глюкозу по принципу "из того, что было"? Мы уже знаем про такое ключевое для обмена вещество как пируват, и знаем, что этот пируват можно слепить из разных предшественников, а уж из пирувата сделать глюкозу - это уже как два байта переслать. Для этого есть специальные ферменты, они и справляются с поставленной задачей.

Думающий читатель спросит: а нельзя ли сразу съесть чего-нибудь, прежде чем запасы гликогена совсем закончатся? Ответ будет: нет, нельзя. Это - нефизиологично. А все нефизиологичное - если повторяется раз за разом - то в конечном итоге приводит к проблемам. А почему это нефизиологично и как сделать так, чтобы было физиологично, мы обязательно разберем в одной из следующих статей.
Катаболизм и анаболизм
Таким образом получается, что в одном и том же организме параллельно идут как процессы катаболизма, так и процессы анаболизма. Это возможно потому, что большинство биохимических реакций являются обратимыми, то есть если вещество распалось, то в большинстве случаев оно тут же может быть собрано обратно. Почему этого не происходит? Потому, что прямая и обратная реакции обычно катализируются разными ферментами - специально чтобы не происходило уравновешивания, а реакции шли в том направлении, в котором надо сейчас (а если фермент все-таки один и тот же, то играют роль условия среды - pH, или концентрация чего-нибудь другого столь же нужного). Поэтому в норме у взрослых людей катаболизм преобладает, но не так, чтобы слишком, а анаболизм несколько тормозится. А если происходит иначе, то нужно смотреть, в чем причина.
примерно в полтора раза. Это можно измерить количественно, зная, какие именно ферменты за что отвечают. Даже название есть у этого соотношения - коэффициент де Ритиса.

это далеко не всегда что-то плохое. Может быть и хорошее - например, выздоровление после болезни. У детей вообще отмечаются возрастные периоды, когда анаболизм преобладает над катаболизмом, и это связано с перестройкой организма - то есть, с активными процессами адаптации.

Продолжение следует

Литература: