Inne ważne procesy metaboliczne

Podstawowym surowcem energetycznym dla organizmów jest glukoza, która pochodzi głównie z rozkładu materiałów zapasowych, np. u człowieka i innych zwierząt z rozkładu glikogenu. Niektóre komórki naszego organizmu (np. erytrocyty i komórki nerwowe) uzyskują energię jedynie z rozkładu glukozy. Inne jako substraty w reakcjach oddychania wykorzystują również pozostałe cukry proste, m.in. galaktozę i frukozę. Substartem energetycznycm mogą być dla nich również tłuszcze i białka. Produkty rozkładu białke i tłuszczów mogą się włączać do oddychania komórkowego na różnych etapach. Wcześniej jednak pochodzą przemiany, któe umożliwiają ich wykorzystanie.

Glukoneogeneza i glikogenoliza

Glukoza jest podstawowym, a niekirdy jedynym substratem energetycznym dla wielu komórek zwierząt, przedewszystkim dla erytocytów i komórek nerwowych. Komóeki te wymagają stałych dostaw glukozy (mozg nie ma zapasów energetycznych), dlatego jej stężenie we krwi musi być utrzymywane na wymaganym poziomie. Źródłem glukozy są dla nich głównie procesy trawienia cukrów złożonych zawartych w pobieranym pokarmie, ale również rozkład zmagazynowanego w wątrobie glikogenu - glikogenoliza. W miarę wyczerpywania się zapasów glikogenu komórki wątroby, a także choć w mniejszym stopniu, komórki nerek, syntezują glukozę z substancji które nie są cukrami. Proces ten nosi nazwę glukoneogenezy. Niekróre z niecukrowych prekursorów glukozy zostają najpierw przekształcone w kwas pirogronowy, inne są włączane do szlaki matabolicznego glukoneogenezy na późniejszych etapach. U zwierząt głównymi niecukrowymi prekursorami glukozy są kwas mlekowy, glicerol oraz wolne aminokwasy.

Rozkład tłuszczów

Utlenianie 1 g tłuszczu dostarcza ponad dwa razy więcej energii niż utlenianie 1 g cuktu. Erytrocyty i komórki nerwowe nie mogą korzystać z tego źródła energii, ale kwasy tłuszczowe są doskonałym źródłem energii dla mięśnia sercowego oraz mięśni szkieletowych w stanie spoczynku (aktywnie pracujące mięścnie wykorzystują glukozę). Rozkład tłuszczów właściwych prowadzi do powstania kwasów tłuszczowych i glicerolu. Glicerol po przekształceniu do aldehydu 3-fosfoglicerynowegi zostaje włączony do szlaku glikolizy. Kwasy tłuszczowe zostają rozłożone w procesie β-oksydacji na dwuwęglowe fragmenty reszt acetylowych. Po połączeniu z koenzymem A tworzą one acetylo-CoA i w tej postaci zostają włączone do cyklu Krebsa. W wyniku β-oksydacji oprócz acetylo-CoA powstają duże ilości zredukowanych nukleotydów, które następnie zostają ultenione w łańcuchu oddechowym.
W wypadku długotrwałego głodu organizmu lub cukrzycy (gdy glukoza nie może być wykorzystywana przez komórki) organizm uruchamia rezerwy tłuszczowe. w wyniku β-oksydacji powstaje zbyt dużo acetylo-CoA, który nie może być włączony do cyklu Krebsa. Zostaje on przekształcony w aceton. Charakterystyczny zapach acetonu można wyczuć w oddechu osoby z nieleczoną cukrzycą.

Deaminacja

Utlenianie 1 g białka dostarcza tyle samo energii co utlenianie 1 g cukru, jednak białka stają się substratem energetycznym w wyjątkowych sytuacjach np. podczas długotrwałego głodu organizmu lub wtedy gdy są dostarczane w nadmiarze w stosunku do zapotrzebowania. Najpierw następuje rozkład białka na aminokwasy, a następnie ich deaminacja, czyli odłączenie grupy aminowej (-NH2). W efekcie powstają ketokwas oraz cząsteczka amoniaku w postaci jinu amonowego - NH4. Amoniak jest usuwany z organizmu w postaci niezmienionej (np. u ryb kostnoszkieletowych i krokodyli) bądź po przekształceniu w mocznik (np. u ssaków) lub kwas moczowy (np. u większości gadów i ptaków). W zależności od rodzaju aminokwasu ketokwas, który pozostał po deaminacji, może być przekształcony do różnych związków pośrednich oddychania komórkowego, np. pirogronianu, acetylo-CoA bądź związków pośrednich cyklu Krebsa.

Produkty przemiany materii i ich usuwanie

W wyniku katabolicznych przemian cukrów i tłuszczów w komórce powstają dwutlenek węgla i woda. Są one usuwane z organizmu bez przekształcania ich w inne związki. Np. dwutlenek węgla jest usuwany z organizmu człowieka i zwierząt dzięki funkcjonowaniu narządów wymieny gazowej. Z kolei nadmiar wody jest usuwany przedewszystkim za pośrednictwem układu wydalniczego oraz w mniejszym stopniu przez układ oddechowy i skórę.
Zbędne azotowe produkty przemiany materii są skutkiem rozkłądu kwasów nukleiunowych (a dokładniej wchodzących w ich słak purynowych i pirymidynowych zasad azotowych) oraz białek.
Zasady purynowe i pirymidowe są rozkładane w odmienny sposób. Zasady purynowe są bezpośrednio przekształcane w kwas moczowy, a zasady pirymidowe, po rozłożeniu na małe cząsteczki, są włączane do podstawowych szlaków metabolicznych.
W wyniku rozkładu białek powstają wolne aminokwasy, które mogą być wykorzystane w procesach syntezy nowych związków (m.in. białek i oeotydów) lub ulegają degradacji przez deaminację. Powstały ketokwas może być wykorzystywany do syntezy innych związków lub rozłożony do dwutlenku węgla i wody w procesach oddychania tlenowego. Jony NH4+ natomiast ze względu na swoją toksyczność muszą być natychmiast usunięte lub przekształcone w mniej toksyczny związek. W organizmie człowieka rozkład większości białek oraz deaminacja aminokwasów przebiega we wszystkich komórkach ciała, przekształcenie aminokwasu w mocznik odbywa się głównie w komóekach wątroby. Ze względu na toksyczność amoniaku jony NH4+ muszą być transportowane w sposób niestwarzający zagrożenia dla organizmu, a więc z pominięciem płynów ustrojowych, np. krwi. Z tego powdou jony NH4+ są przechwytywane przez dwa związki organiczne - glutaminian albo pirogronian. Pierwszy z nich przekształca sie wówczas w glutaminę, a drugi w alaninę. Aminokwasy te są uwalniane do krwi, z którą następnie wędrują do wątroby. W komórkach wątroby reszty aminow zużywane do syntezy mocznika.