Обмен Веществ

Метаболизм, совокупность протекающих в живых организмах химич. Превращений, обеспечивающих их рост, жизнедеятельность, воспроизведение, постоянный контакт и обмен с окружающей средой. Благодаря О. В. Происходит расщепление и синтез молекул, входящих в состав клеток, образование, разрушение и обновление клеточных структур и межклеточного вещества. Напр., у человека половина всех тканевых белков расщепляется и строится заново в среднем в течение 80 сут, белки печени и сыворотки крови наполовину обновляются каждые 10 сут, а белки мышц- 180, отд. Ферменты печени - каждые 2-4 ч. О. В. Неотделим от процессов превращения энергии. Потенциальная энергия химич. Связей сложных орга-нич. Молекул в результате химич. Превращений переходит в другие виды энергии, используемой на синтез новых соединений, для поддержания структуры и функции клеток, температуры тела, для совершения работы и т.

Д. Все реакции О. В. И превращения энергии протекают при участии биол. Катализаторов - ферментов. У самых разных организмов О. В. Отличается упорядоченностью и сходством последовательности ферментативных превращений, несмотря на большой ассортимент химич. Соединений, вовлекаемых в обмен. В то же время для каждого вида характерен особый, генетически закреплённый тип О. В., обусловленный условиями его существования. О. В. Складывается из двух взаимосвязанных, одновременно протекающих в организме процессов - ассимиляции и диссимиляции, или анаболизма и катаболизма. В ходе катаболич. Превращений происходит расщепление крупных органич. Молекул до простых соединений с одновременным выделением энергий, которая запасается в форме богатых энергией фосфатных связей, гл.

Обр. В молекуле аденозинтрифосфорной к-ты (АТФ) и др. Богатых энергией соединений. Катаболич. Превращения обычно осуществляются в результате гидролитич. И окислит, реакций и протекают как в отсутствие кислорода (анаэробный путь-гликолиз, брожение), так и при его участии (аэробный путь - дыхание). Второй путь эволюционно более молодой и в энергетич. Отношении более выгодный. Он обеспечивает полное расщепление органич. Молекул до СО2 и Н2О. Разнообразные органич. Соединения в ходе катаболич. Процессов превращаются в ограниченное число небольших молекул (помимо СО2 и Н2О). Углеводы - в триозофосфаты и (или) пиру ват, жиры - в ацетил-КоА, пропионил-КоА и глицерин, белки - в ацетил-КоА, оксалоацетат, а-кетоглютарат, фумарат, сукцинат и конечные продукты азотистого обмена - мочевину, аммиак, мочевую к-ту и др.

В ходе анаболич. Превращений происходит биосинтез сложных молекул из простых молекул-предшественников. Автотрофные организмы (зелёные растения и нек-рые бактерии) могут осуществлять первичный синтез органич. Соединений из СО2 с использованием энергии солнечного света (фотосинтез) или энергии окисления неорганич. Веществ. Гетеротрофы синтезируют органич. Соединения только за счёт энергии и продуктов, образующихся в результате катаболич. Превращений. Исходным сырьём для процессов биосинтеза в этом случае служит небольшое число соединений, в т. Ч. Ацетил-КоА, сукцинил-КоА, рибоза, пировиноградная к-та, глицерин, глицин, аспарагиновая, глутаминовая и др. Аминокислоты. Каждая клетка синтезирует характерные для неё белки, жиры, углеводы и др.

Соединения. Напр., гликоген мышц синтезируется в мышечных клетках, а не доставляется кровью из печени. Как правило, синтез включает восстановит, этапы и сопровождается потреблением энергии. Катаболизм и анаболизм протекают в клетках одновременно и заключит, стадия катаболич. Превращений является исходной стадией анаболизма. Однако катаболич. И анаболич. Пути О. В. Не совпадают между собой. Напр., в расщеплении гликогена до молочной к-ты участвует 12 ферментов, каждый из к-рых катализирует отд. Этап этого процесса. Синтез же гликогена из молочной к-ты включает только 9 ферментативных этапов, представляющих собой обращение соотв. Этапов катаболизма, а 3 недостающих заменяются иными ферментативными реакциями, к-рые используются только для биосинтеза.

Не совпадают катаболич. И анаболич. Пути обмена между белками и аминокислотами или между жирными к-тами и ацетил-КоА. Более того, разл. Обменные реакции приурочены к определённым участкам клетки. Вся ферментативная система гликолиза локализуется в растворимой фракции цитоплазмы. В митохондриях сосредоточены процессы, связанные с биол. Окислением и окислит. Фосфорилированием, в лизосомах - гидролитич. Ферменты, процессы биосинтеза белка осуществляются в рибосомах, а биосинтеза липидов - в эндоплазматич. Сети и т. Д. В разл. Частях клетки локализуются и химически несовместимые реакции. Напр., окисление жирных к-т катализируется набором ферментов, локализованных в митохондриях, тогда как синтез жирных к-т из ацетил-КоА - с помощью другого набора ферментов, локализованных в цитоплазме.

Хотя и катаболич., и анаболич. Пути осуществляются специфическими наборами ферментов, их постоянно связывают и общие стадии О. В. (см. Схему). Наиб, важным общим промежуточным продуктом О. В., участвующим во всех процессах, является ацетил-КоА. Большое значение имеет цикл превращений (циклтрикарбоновых к-т), в ходе к-рого ацетил-КоА через ряд промежуточных продуктов окисляется полностью до СО2 и Н2О. В то же время с ацетил-КоА начинается синтез жирных к-т, холестерина, ряда азотсодержащих соединений и т. Д. В процессе эволюции организмы выработали тонкие регуляторные системы, обеспечивающие высокую степень упорядоченности и согласованности реакций и позволяющие приспособиться к изменениям условий окружающей среды.

Для всех организмов существуют в осн. Одинаковые системы регуляции, действующие на уровне клеточного О. В. В этом случае интенсивность и направленность биохи-мич. Реакций может регулироваться воздействием либо на активность фермента путём его ингибирования или активирования, либо на его синтез или деградацию. Большую роль в регуляции играет строгая упорядоченность расположения ферментов в клеточных структурах, а также избират. Проницаемость биол. Мембран. Высокоразвитые организмы обладают дополнительными регуляторными механизмами - нервными и гормональными. Атрофия тканей после денервации указывает на важное значение нервных импульсов для клеточного О. В. Гормоны выполняют в клетках и тканях контролирующие функции, либо непосредственно воздействуя на ферменты или их синтез, либо влияя на проницаемость клеточных мембран, функц.

Состояние клеточных органоидов и систему циклич. Нуклеотидов.