Обмен веществ (метаболизм) — это
совокупность химических реакций т. е. всех
превращений веществ и энергии в организмах. В
живых клетках, величины которых варьируют
от 1 до 1000 мкм3 и более, происходит 1—2 тыс.
различных химических превращений. Они
взаимосогласованы и осуществляются при
температуре живого организма благодаря
ферментам, строение, а следовательно, и свойства
которых закодированы в структуре ДНК. Для
каждого вида организмов и типа клеток
характерен свой, генетически обусловленный тип
обмена веществ.
Обычно обмен веществ разделяют на
процессы разрушения веществ (катаболизм) и
процессы синтеза биоорганических
соединений (анаболизм). В реакциях расщепления
выделяется энергия, запасаемая в макро-
эргических соединениях, которую организм
использует для различных целей, в том числе
и для синтеза разнообразных веществ. Кроме
того, в процессах катаболизма образуются
промежуточные соединения, которые клетка
использует как «строительный материал» для
образования других веществ.
Схема первичного
метаболизма: Фн — неорганический
фосфат; СО2 — углекислый газ;
Н — атом водорода; О2 —
кислород.
Часто говорят об обмене белков,
углеводов, жиров (см. Липиды). Совокупность
химических реакций, общую для всех
организмов, обеспечивающую расщепление и
синтез данных соединений, называют
первичным обменом веществ. Энергетический
стержень первичного обмена — гликолиз. У
организмов-фотосинтетиков поглощение и первич-
ное использование энергии света происходит
в хлоропластах (см. Фотосинтез, Пластиды);
ферменты, гидролизующие макромолекулы
(см. Биополимеры), сосредоточены в лизосо-
мах.
В клетках всех тканей многоклеточных
организмов кроме первичного метаболизма
происходят связанные с ним специфические для
этой ткани и данного вида организма процессы
превращения веществ, совокупность которых
называется вторичным обменом.
Регуляция метаболизма в нормальных и в
экстремальных условиях существования
организма представляет собой комплекс
взаимосвязанных процессов: синтеза, распада и
изменения активности ферментов, проницаемости
мембран и др. У человека и животных
осуществляется еще и гормональная регуляция
обмена веществ (см. Гормоны),
координируемая центральной нервной системой. Такая
регуляция позволяет организму быстрее и
тоньше приспосабливаться к изменяющимся
условиям внешней среды.
Интенсивность и направленность обмена
веществ зависит от цикличности внешних
условий и имеет определенную периодичность
(см. Биологические ритмы). Изменяется
обмен веществ и в онтогенезе, что особенно
заметно при смене стадий развития насекомых.
Любое заболевание сопровождается
изменениями обмена веществ. На этом явлении
основаны очень чувствительные
биохимические методы диагностики ряда болезней.
Генетически обусловленные нарушения
метаболизма — причина многих наследственных
болезней. Одни удается компенсировать
специальной диетой, другие пока еще не
поддаются лечению. Здесь большие надежды
медицина возлагает на генную инженерию.
