Глава 4. Обмен веществ и превращение энергии в организме

§ 24. Общая характеристика обмена веществ и превращения энергии

Понятие обмена веществ. Суще­ствование живых организмов возможно только бла­годаря поступлению в них питательных веществ из окружающей среды, их превращению и выведению из организма продуктов жизнедеятельности. Совокуп­ность этих процессов называется обменом веществ, или метаболизмом (от греч. метаболе — перемена, превращение).

Ассимиляция и диссимилиция. В организмах одновременно происходят процессы двух типов: синтеза и расщепления веществ (рис. ). Совокупность реакций синтеза сложных органических веществ из более простых называется ассимиляцией (от лат. ассимиляцио — усвоение), или анаболизмом (от греч. анаболе — подъем). Еще одно название этих процессов — пластический обмен (от греч. пластос — образованный). В ходе пластического обмена синтезируются вещества, которые используются для построения клеток и обновления клеточных структур. На осуществление этих процессов используется определенное количество энергии.

Расщепление сложных органических веществ и превращение их в конечные продукты обмена: углекислый газ, воду, аммиак (последний образуется при расщеплении азотсодержащих соединений) назы­вается дис­симиляцией (от лат. дис — приставка, означающая нарушение, и ассимиляцио — усвоение), или катаболизмом (от греч. катаболе — разрушение). Реакции катаболизма сопровождаются выделением энергии, часть которой теряется, рассеиваясь в виде тепла, а часть – запасается в виде молекул АТФ.

Совокупность реакций расщепления сложных соеди­нений, сопровождающихся выделением энергии, и синтезом молекул АТФ, называется энергетическим обменом. Центральную роль в энергетическом обмене играет АТФ: в макроэргических связях АТФ аккумулируется энергия, выделяемая в процессе катаболизма. Энергия, запасенная в макроэргических связях молекул АТФ, расходуется на обеспечение процессов химического синтеза, всех ви­дов движения, в том числе и мы­шечного, для передачи нервных импульсов, для под­держания постоянной температуры тела у птиц и млекопитающих и т.д. Значительная часть энергети­ческих ресурсов клетки тратится и на процесс активного переноса ве­ществ через цитоплазматическую мембрану (в клетку и из нее). При этом АТФ превращается в АДФ. За стуки в организме человека образуется и распадается около 60 кг АТФ. Однако запас АТФ может обеспечить энергией работу клетки только в течение нескольких секунд. Поэтому расщепление органических веществ в клетках происходит постоянно и производится такое количество АТФ, которое было израсходовано клеткой. Поэтому синтез АТФ также происходит в клетках постоянно.

Таким образом, ассимиляция и диссимиляция — это две взаимосвязанные стороны единого процесса обмена веществ и превращения энергии в живых организмах.

Процессы ассимиляции не всегда уравновешены процессами диссимиляции. Так, в развивающихся организмах преобладают процессы ассимиляции. Благодаря этому обеспечивается накопление веществ и рост организмов. При интенсивной физиче­ской работе, недостатке питательных веществ или старении преобладают процессы диссимиляции. Если потерю массы и энергии (при недостатке питатель­ных веществ) не компенсировать усиленным питанием, то происходит постепенное истощение, приводящее в конце концов к гибели организма.

1. Что такое метаболизм? 2. Какие процессы называются асси­миляцией и диссимиляцией? 3. Что такое пластический и энергетический обмен? 4. Какие организмы называют автотрофами, гетеротрофами и фототрофами? 5. Как вы думаете, почему ассимиляция и диссимиляция - две стороны едино­го процесса обмена веществ и превращения энергии в живых организмах?