Роль ключевых метаболитов в интеграции

В каждой клетке протекают сотни химических реакций, совокупность которых носит название обмен веществ (метаболизм). Участвующие в обмене веществ химические соединения называются метаболитами. Вне клетки почти все эти превращения протекали бы очень медленно и не направленно. Упорядоченные последовательности химических реакций, проходящие с высокой продуктивностью, так называемые метаболические пути, возможны только благодаря присутствию в клетке специфических ферментов.
Для того чтобы метаболические пути могли функционировать согласованно и удовлетворять потребности индивидуальных клеток, органов или организма в целом, они должны быть регулируемыми. Регуляция метаболических путей, снабжающих организм "топливными" молекулами, например углеводами, необходима, поскольку они должны поступать постоянно при различных условиях и при возникновении патологических состояний. Этот тип регуляции метаболизма направлен на поддержание, как принято говорить, " энергетического гомеостаза

Живая клетка— это высокоорганизованная система. В ней имеются различные структуры, а также ферменты, способные их разрушить. Содержатся в ней и крупные макромолекулы, которые могут распадаться на более мелкие компоненты в результате гидролиза (расщепления под действием воды). В клетке обычно много калия и очень мало натрия, хотя клетка существует в среде, где натрия много, а калия относительно мало, и клеточная мембрана легко проницаема для обоих ионов. Следовательно, клетка — это химическая система, весьма далекая от равновесия. Равновесие наступает только в процессе посмертного автолиза (самопереваривания под действием собственных ферментов).
Чтобы удержать систему в состоянии, далеком от химического равновесия, требуется производить работу, а для этого необходима энергия. Получение этой энергии и выполнение этой работы — непременное условие для того, чтобы клетка оставалась в своем стационарном (нормальном) состоянии, далеком от равновесия. Одновременно в ней выполняется и иная работа, связанная со взаимодействием со средой, например: в мышечных клетках — сокращение; в нервных клетках — проведение нервного импульса; в клетках почек — образование мочи, значительно отличающейся по своему составу от плазмы крови; в специализированных клетках желудочно-кишечного тракта — синтез и выделение пищеварительных ферментов; в клетках эндокринных желез — секреция гормонов; в клетках светляков — свечение; в клетках некоторых рыб — генерирование электрических разрядов и т.д.
Непосредственным источником энергии, которую клетка использует для производства работы, служит энергия, заключенная в структуре аденозинтрифосфата (АТФ). В силу особенностей своей структуры это соединение богато энергией, и разрыв связей между его фосфатными группами может происходить таким образом, что высвобождающаяся энергия используется для производства работы. Однако энергия не может стать доступной для клетки при простом гидролитическом разрыве фосфатных связей АТФ: в этом случае она расходуется...