95. ВЗАЄМОЗВ’ЯЗОК МЕТАБОЛІЧНИХ ПРОЦЕСІВ
Після розгляду конкретних процесів метаболізму біомолекул можна назвати конкретні їх риси, які дозволяють забезпечувати взаємозв’язок між ними і пристосування до різних умов існування організму. Різні речовини можуть бути використані альтернативно як пластичний матеріал і як джерело енергії організмом завдяки взаємозв’язку між метаболічними шляхами. Він реалізується через ряд спільних пристосувань.
По-перше, це спільні джерела енергії - нуклеозидтрифосфати АТФ, ГТФ, ЦТФ, УТФ, які єнергетично еквівалентні. При потребі клітини в енергетичному забезпеченні, здійснюється окиснення вуглеводів, жирних кислот чи амінокислот з вилученням енергії переважно у вигляді АТФ. При достатній кількості АТФ в клітині процеси окиснення гальмуються. Для енергетичного забезпечення синтезу мономерів використовується енергія переважно у вигляді АТФ. В біосинтезі біополімерів використовуються мономери в активованій формі. Активація здійснюється також за участю нуклеозидфосфатів, переважно АТФ. В умовах високої концентрації АТФ інші макроергічні сполуки (УТФ для синтезу полісахаридів, ЦТФ – фосфоліпідів, ГТФ – білків, тіоестери – жирних кислот) синтезуються спряжено з її гідролізом.
По-друге, у всіх окисно-відновних процесах в організмі використовуються спільні переносники гідрогену: НАД, НАДФ і ФАД. Завдяки човниковим системам переносників здійснюється обмін атомами гідрогену між цитозолем і мітохондріями. Напрямок перенечення цих атомів як через мембрану, так і в спряжених окисно-відновних парах залежить від співвідношення концентрацій цих переносників і їх окисно-відновного потенціалу.
По-третє, у перетворенні речовин різних класів є спільні проміжні продукти, які можуть використовуватись для певного синтезу або розпаду залежно від потреб організму. Це ацетил-КоА, піровиноградна кислота, 3-фосфогліцериновий альдегід, метаболіти циклу трикарбонових кислот - a-кетоглутарат, оксалоацетат тощо. Крім незамінних речовин, які повинні поступати з їжею, всі інші утворюються із спільних проміжних продуктів.
По-четверте, всі метаболічні шляхи з’єднуються у спільні кінцеві шляхи. Це цикл трикарбонових кислот, в якому карбон всіх органічних молекул окиснюється до СО2, дихальний ланцюг, по якому гідроген від всіх окиснюваних субстратів переноситься на молекулярний кисень з утворенням води, і цикл сечовини, в якому утворюється кінцевий продукт азотистого обміну. Перші два з них повністю, а третій частково локалізовані в мітохондріях.
Метаболічні шляхи відбуваються в клітині в різних відділах (компартментах) Спільні метаболіти доставляються з одного компартмента в інший в активованому стані або за участю певних речовин-переносників.