Как человеческий организм извлекает энергию из этанола?

Преамбула

Вопрос предполагает незнание природы биохимических окислений и их связи с переносом энергии в биологии. Наивному читателю рекомендуется обратиться к тексту для освещения этой темы: все, что я считаю уместным здесь, — это общее резюме, за которым следует краткое указание ключевых реакций.

Общие принципы энергетической ценности и биологического окисления пищевых продуктов

• Энергия, получаемая при окислении пищевых продуктов, таких как крахмал, жир и спирт, может быть представлена ​​как термодинамическое изменение свободной энергии Гиббса (ΔG) при их полном окислении.
• Это значение может быть определено химически с помощью бомбовой калориметрии, в которой окисление осуществляется непосредственно кислородом, а вырабатываемая энергия находится в форме тепла .
• При биологическом окислении непосредственным окислителем является молекула ( кофактор фермента ), такая как НАД ⁺ (или НАДФ ⁺ или ФАД), и * часть изменения свободной энергии Гиббса преобразуется в химическую энергию при образовании восстановленного соединения — НАДН и т. д . Лишь часть теряется в виде тепла*; но достаточно, чтобы получить общее отрицательное значение ΔG, которое вызывает протекание реакции .
• Восстановленные коферменты могут использоваться для производства АТФ путем окислительного фосфорилирования (с участием окисления кислородом) или в восстановительных процессах, таких как синтез жирных кислот, в зависимости от энергетических потребностей организма.
• Точно так же молекулярные промежуточные соединения, образующиеся в ходе биологического окисления (например, ацетат), могут полностью окисляться кислородом (конечным акцептором электронов в цепи переноса электронов) до углекислого газа и воды (с образованием большего количества НАДН в цикле трикарбоновых кислот). , и, следовательно, больше АТФ), или могут быть преобразованы в другие метаболические промежуточные продукты или использованы в качестве предшественников других молекул, включая запасные молекулы.
• Если организм уже имеет достаточный запас энергии (АТФ), избыточное потребление пищевых продуктов приведет к отложению запасов энергии.

Дело об этаноле

В вопросе правильно указано, что этанол превращается в ацетальдегид, а затем в уксусную кислоту, но не включает окислитель НАД ⁺ , который является важным участником биологических реакций :

[АДГ: алкогольдегидрогеназа; ALDH: альдегиддегидрогеназа]

Таким образом, образуются две молекулы НАДН, обеспечивающие либо АТФ, либо восстанавливающую силу.

Вопрос предполагает, что после превращения ацетата в ацетил-КоА он будет окисляться в цикле трикарбоновых кислот*. Однако у сытого субъекта с достаточной энергией цикл подавляется, и ацетил-КоА будет преобразован в малонил-КоА, предшественник синтеза жирных кислот. Эти процессы требуют как восстановительной способности (НАДФН, который может быть получен из НАДН), так и АТФ (то же самое):

* В цитате говорится, что «уксусная кислота выводится с мочой…». Я не знаю, какая часть этанола утилизируется таким образом, но я полагаю, что она невелика — определенно недостаточно для предотвращения пивного живота. Однако это не главная причина, по которой «катаболизм алкоголя» не « доходит до конца».

Постскриптум

Вышеупомянутая биохимия описана в разделе 30.5 работы Berg et al. , озаглавленной «Этанол изменяет энергетический обмен в печени» (бесплатно доступен для чтения в Интернете). Это более подробно объясняет, почему ацетат не метаболизируется в цикле трикарбоновых кислот. В нем не обсуждается синтез жирных кислот, поскольку акцент делается на более непосредственных патологических последствиях избыточного потребления алкоголя.