ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Регуляция обмена веществ из "Биохимические основы жизнедеятельности организма человека" Строгая упорядоченность, последовательность и независимость обменных процессов в клетках обеспечивается их локализацией в отдельных клеточных органеллах. Каждую клетку можно рассматривать как самостоятельную химическую систему со своим обменом веществ, что позволяет тонко реагировать на изменение концентрации отдельных веществ во внутренней и внешней средах. [c.33] При рассмотрении живой клетки под электронным микроскопом обнаруживаются гелеподобное вещество — цитоплазма и множество разнообразных, быстро перемещающихся частиц — клеточных органелл. Все клеточные органеллы окружены индивидуальной мембраной, имеют специфический набор ферментов и выполняют определенную функцию в метаболизме клетки. Рассмотрим роль отдельных клеточных структур в обеспечении промежуточного обмена веществ. [c.33] Для большинства клеток организма человека характерно присутствие восьми основных внутриклеточных компартментов цитозоля, эндоплазма-тического ретикулума, ядра, митохондрий, аппарата Гольджи, рибосом, V лизосом, пероксисом. Структура клетки и ее отдельные органеллы пред- ставлены на рис. 9. [c.33] Клетка окружена клеточной или плазматической мембраной, которая отделяет содержимое клетки от межклеточной среды и выполняет важную роль в метаболизме. Плазматическая мембрана представляет собой трехслойную структуру, состоящую из липидного бислоя, который создает непроницаемый барьер для водорастворимых молекул, и слоя белков, которые как бы вмонтированы в липидный бислой (рис. 10). Многие белковые молекулы пронизывают мембрану насквозь и функционируют как поры или каналы, через которые транспортируются отдельные вещества в клетку и из нее. Другие белки могут находиться на одной поверхности бислоя липидов и участвовать в обменных процессах. Белки мембран служат рецепторами многих химических сигналов. [c.33] На наружной поверхности плазматической мембраны всех ядерных клеток имеются углеводы, связанные с белками (гликопротеиды) или ли- пидами (липопротеиды). Полагают, что углеводы участвуют в процессах межклеточного узнавания. [c.33] Плазматическая мембрана имеег избирательную проницаемость для малых ионов и молекул простых веществ. Кроме того, она может поддерживать определенную концентрацию ионов внутри клетки, в частности Ма I и К , что создает градиент концентрации этих ионов по сравнению с вне-I клеточной жидкостью, а также электрический потенциал на мембране. [c.33] Эндоплазматический ретикулум (саркоплазматический ретикулум в скелетных мышцах) состоит из многочисленных замкнутых мембранных образований в виде цистерн, трубочек и пластинок, которые разделяют клетку на отдельные отсеки. На ретикулуме протекают процессы синтеза различных липидов и сложных углеводов. На его шероховатой поверхности, где располагаются рибосомы, осуществляется биосинтез основных белков клетки. В саркоплазматическом ретикулуме мышц депонируются ионы кальция, которые при возбуждении мышц выбрасываются в цитоплазму и запускают процесс сокращения, а при расслаблении с участием фермента Са -АТФ-азы транспортируются снова в ретикулум. Следовательно, саркоплазматический ретикулум контролирует уровень свободного Са в цитоплазме мышц. [c.35] Ядро является центром хранения наследственной информации, так как в нем находятся молекулы ДНК, в которых содержится генетический код человека. В ядре протекают процессы синтеза рибосом, рибонуклеиновых кислот, некоторых коферментов и других веществ. Окружено ядро двумя ядерными мембранами, имеющими поры. Ядерные поры обеспечивают избирательный транспорт различных веществ. [c.35] Аппарат Гольджи, или пластический комплекс представляет собой стопку мембранных образований, в которых формируются структуры белков и некоторых других веществ, а также осуществляется их сортировка перед транспортом в разные места клетки. [c.36] Рибосомы — это клеточные органеллы, на которых происходит синтез белков. Каждая рибосома состоит из большой и малой субчастиц, которые после завершения синтеза полипептидной цепи белка распадаются. Количество рибосом зависит от активности синтеза белка (например, в клетках печени оно составляет 10 ). [c.36] Лизосомы — это мембранные органеллы, в которых содержатся гидролитические ферменты, называемые кислыми гидролазами (высокоактивны при pH около 5,0). Эти ферменты расщепляют белки, нуклеиновые кислоты и другие макромолекулы, а также инородные частицы, бактерии. Лизосомы принимают участие и в регенеративных процессах, обеспечивающих гипертрофию и гиперплазию клеток, что наблюдается в отдельных тканях в процессе спортивной тренировки. [c.36] При высокой активности гидролаз возможно повреждение лизосо-мальной мембраны (лизис). Гидролитические ферменты, попадая в цитоплазму, могут привести к гибели клетки. При воздействии больших физических нагрузок наблюдается активация лизосомного аппарата в скелетных мышцах и сердце, что может быть направлено на адаптационную перестройку метаболизма при напряженной работе мышц. [c.36] Благодаря обмену веществ клетки в организме функционируют с наименьшей затратой энергии и веществ. Это осуществляется в результате сбалансированной работы регуляторных систем внутриклеточного метаболизма, таких как внутриклеточная, гормональная и нервная регуляции. [c.36] Внутриклеточные регуляторные механизмы влияют на активность ферментов и их синтез (количество). Регуляторное воздействие могут оказывать конечные продукты реакции, отдельные метаболиты и энергетические субстраты. Они либо активируют, либо подавляют активность ферментов, что изменяет скорость отдельных биохимических реакций или всего метаболического пути. Так, например, скорость образования АТФ в митохондриях регулируется уровнем ее концентрации в клетке. [c.37] Гормональная регуляция обмена веществ осуществляется специфическими веществами — гормонами (см. главу 7). Гормоны регулируют внутриклеточный обмен через вторичные посредники, такие как циклические нуклеотиды, ионы кальция, а также белками-рецепторами и др. Изменение их содержания в клетке также влияет на скорость метаболизма. [c.37] Нервная система координирует и объединяет все звенья обмена веществ, воздействуя на указанные выше системы регуляции. [c.37] При адаптации организма к мышечной деятельности совершенствуются регуляторные механизмы обмена веществ, что лежит в основе повышения экономичности выполнения работы. Вопросы интеграции и регуляции обмена углеводов, жиров и белков рассмотрены далее в главе 13. [c.37] Вернуться к основной статье