ЛЕКЦИЯ 5. Обмен веществ

1. Общая характеристика обмена веществ

2. Электрон-транспортные цепи

3. Энергетический обмен (дыхание)

4. Пластический обмен (фотосинтез)

1. Общая характеристика обмена веществ

Обмен веществ, или метаболизм – это совокупность всех процессов превращения энергии и химических веществ в биологических системах.

Все множество обменных процессов подразделяется на два противоположных потока биохимических реакций, которые называются энергетический обмен и пластический обмен. Пластический и энергетический обмен – это сопряженные (взаимосвязанные) процессы. Продукты реакций пластического обмена рано или поздно вступают в реакции энергетического обмена и наоборот. Энергия, полученная в ходе реакций энергетического обмена, используется в реакциях пластического обмена. Реакции метаболизма рано или поздно завершаются превращением всей исходной энергии в тепло.

Энергетический обмен (катаболизм, или диссимиляция) – это совокупность физиолого-биохимических процессов, в ходе которых происходит окисление сложных органических веществ. В результате энергетического обмена образуются более простые органические или неорганические вещества, и выделяется высокоорганизованная энергия (например, в виде АТФ).

Пластический обмен (анаболизм, или ассимиляция) – это совокупность физиолого-биохимических процессов, в ходе которых из простых органических и неорганических веществ образуются более сложные вещества. Пластический обмен протекает с затратой высокоорганизованной энергии (например, в виде АТФ), которая затрачивается на восстановление исходных соединений углерода путем присоединения к ним электронов и протонов.

Для пластического обмена необходимы первичные источники углерода (исходные «кирпичики» для образования органических веществ) и первичные источники высокоорганизованной энергии.

Все организмы способны синтезировать сложные органические вещества, используя относительно простые органические вещества с асимметрическим атомом углерода. Организмы, все клетки которых нуждаются в готовых органических веществах, называются гетеротрофными (или просто гетеротрофами). Однако существуют организмы, у которых хотя бы часть клеток способна ассимилировать (то есть усваивать) углекислый газ. Такие организмы называются автотрофными (или просто автотрофами). К автотрофам часто относят прокариот, ассимилирующих самые простые органические вещества: метан, полиэтилен, фенол.

Все организмы способны получать высокоорганизованную энергию путем катаболизма (то есть за счет окисления органических веществ). Организмы, у которых все клетки получают высокоорганизованную энергию только таким путем, называются органотрофными (или просто органотрофами). Однако существуют организмы, у которых хотя бы часть клеток способна использовать световую энергию. Такие организмы называются фототрофными (или просто фототрофами). Кроме того, многие прокариоты способны использовать энергию окисления неорганических веществ. Такие организмы называются литотрофными (или просто литотрофами). Для органотрофов и литотрофов часто употребляют общее название хемотрофы.