Клетка как целостная система

Общая характеристика обмена веществ

Существование живых организмов возможно только благодаря поступ­лению в них питательных веществ из окружающей среды, их преобразова­нию и выведению из организма продуктов жизнедеятельности. Совокуп­ность этих процессов называется обменом веществ или метаболизмом. Существуют две разные стороны обмена веществ — ассимиляция и дисси­миляция.

Ассимиляция — это переработка и использование организмом веществ, которые поступают в него из окружа­ющей среды. Другими словами — организм строит свое тело за счет внеш­ней среды, синтезируя из ее «материалов» все необходимые для него веще­ства. В процессе эволюции возникли две группы организмов, отличающи­еся друг от друга по способу питания: автотрофы и гетеротрофы. У автотрофных организмов при ассимиляции сложные органические вещества синтезируются из неорганических, например, при фотосинтезе зеленые растения синтезируют углеводы из углекислого газа и воды.

Гетеротрофными называют организмы, которые неспособны синтези­ровать органические вещества из неорганических. Они питаются готовыми органическими веществами растительного и животного происхождения, при этом уподобляя их себе. Например, из аминокислот растительных и живот­ных белков клетки человеческого организма строят сугубо специфические, свойственные только им самим белки.

Диссимиляция — это процесс рас­пада органических веществ в клетке. Конечными продуктами распада орга­нических веществ у всех организмов являются углекислый газ, вода и ам­миак. Диссимиляция способствует непрерывному обновлению организма, поскольку «отработанные» молекулы органических соединений, входящих в его состав, разрушаются, а на смену им приходят новые, образовавшие­ся в результате ассимиляции.

Обмен веществ обеспечивает клетки не только «строительным матери­алом», но и энергией, в которой нуждается любое проявление их жизнеде­ятельности (движение, синтез белка, клеточное деление и т. д.).

Для своего энергообеспечения клетки используют энергию химических связей органических соединений, которые разрушаются в результате дис­симиляции. Это могут быть питательные вещества, поступившие в клетки из внешней среды, «отслужившие свой срок» молекулы, входившие в ее состав, или запасные питательные вещества, хранившиеся в клетке. Осво­бодившаяся при разрыве химических связей этих веществ энергия не рас­ходуется клеткой непосредственно. За счет этой энергии клетка сначала строит молекулы АТФ и уже потом, по мере необходимости, пользуется ими как источником энергии. Совокупность реакций расщепления органи­ческих соединений, которые сопровождаются выделением энергии, назы­вают энергетическим обменом, а совокупность реакций синтеза — пла­стическим обменом.

Несмотря на то, что ассимиляция и диссимиляция — это два противо­положных процесса, они тесно связаны между собой: энергия, выделяемая в результате диссимиляции, расходуется для обеспечения процессов асси­миляции.

На протяжении всей своей жизни клетка получает из окружающей сре­ды необходимые для нее питательные вещества, воду, кислород, одновре­менно избавляясь от продуктов жизнедеятельности, например, таких как углекислый газ. При этом клетка обладает механизмами, позволяющими ей пропускать через мембрану внутрь только те вещества и в тех количествах, которые ей необходимы на данном этапе жизнедеятельности, и одновремен­но освобождаться от ненужных продуктов обмена. Это обеспечивает постоянство химического состава внутренней среды клетки – ее гомеостаз. Клетка не может довести свой химический состав до некоего совершенства, а затем обособиться от среды, изолировать себя от нее, поскольку одним из главных условий ее жизни является обмен веществ, это делает клетку открытой системой.