Метаболизм (обмен веществ)

Все химические реакции, которые происходят в живом организме, называются метаболизмом. Значение его в том, чтобы обеспечить организм веществами и энергией. Выделяют две основные части метаболизма: катаболизм (диссимиляция, энергетический обмен) и анаболизм (ассимиляция, пластический обмен). Катаболизм — это образование простых веществ из сложных. В этом случае энергия выделяется. Анаболизм — образование сложных веществ из простых. Энергия потребляется. Для энергетического обмена тоже нужна энергия, но в виде ферментов, которые выделяются при пластическом обмене.

Вывод: эти два процесса взаимосвязаны. Они неразрывно связаны между собой. Все анаболические процессы нуждаются в энергии, поставляемой в ходе реакции катаболизма. Сам же катаболизм протекает лишь при участии ферментов, которые синтезируются в процессе анаболизма.

Энергетический обмен

Он может протекать по отношению к свободному кислороду трёх видов:

1. аэробы — те организмы, которые существуют только в кислороде. К ним относятся животные, растения и грибы.

2. анаэробы — те организмы, которые не могут существовать в кислороде. Например, некоторые бактерии.

3. факультативные анаэробы — те, которые существуют и в кислороде, и без кислорода — некоторые бактерии и некоторые грибы.

У аэробов у факультативных анаэробов в присутствие кислорода катаболизм протекает в три стадии:

1. подготовительная;

2. бескислородная;

3. кислородная.

В результате этого органические вещества распадаются на неорганические. У анаэробов и факультативных анаэробов при недостатке кислорода катаболизм может происходить в две стадии: подготовительной и бескислородной.

Первый этап катаболизма — подготовительный — заключается в ферментативном расщеплении сложных органических соединений на более простые. Например, белки до аминокислот, жиры до глицерина. У многоклеточных организмов это происходит в желудочно-кишечном тракте, а у одноклеточных — в лизосомах под действием ферментов. Энергия, которая при этом выделилась, рассеивается в виде теплоты, а органические соединения либо подвергаются дальнейшему окислению, либо используются клеткой для синтеза собственных органических соединений.

Второй этап — неполное окисление (бескислородный). Дальнейшее расщепление, но это уже происходит в цитоплазме клетки без участия кислорода.

Бескислородное неполное окисление глюкозы называется гликолизом. В результате из одной молекулы глюкозы образуются пировиноградная кислота (2 молекулы) и АТФ (2 молекулы). При отсутствии в среде кислорода АТФ и пировиноградная кислота перерабатываются либо в этиловый спирт (спиртовое брожение, например, в клетках дрожжей), либо молочнокислое брожение (в молочную кислоту, в клетках животных).

Третий этап — полное окисление. Дыхание. Заключается в окислении пировиноградной кислоты до углекислого газа и воды. Это осуществляется в митохондрии — органоид клетки с ядром. Эта происходит при обязательном участии кислорода.

Пластический обмен (анаболизм) — из простых получаются сложные. Здесь рассмотрим гетеротрофные и автотрофные организмы. Гетеротрофы при пластическом обмене строят собственные органические вещества из органических компонентов пищи. Это только перестройка молекул. Органические вещества пищи: белки, жиры, углеводы. Перерабатываются в простые органические молекулы: аминокислоты, жирные кислоты, моносахариды. Затем из них получаются макромолекулы тела — те же белки, жиры, углеводы. Автотрофы способны синтезировать органические вещества из неорганических молекул, которые берутся из внешней среды. У автотрофов может происходить фото- и хемосинтез с образованием простых органических соединений, а затем синтезируются макромолекулы. Неорганические вещества — это углекислый газ, вода. Из них — простые органические молекулы: аминокислоты, жирные кислоты, моносахариды. Из них — макромолекулы тела: белки, жиры, углеводы.

Рассмотрим фото- и хемосинтез.