ОБМЕН ВЕЩЕСТВ

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.

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 первичное использование энергии света происходит в хлоропластах (см. Фотосинтез, Пластиды); ферменты, гидролизующие макромолекулы (см. Биополимеры), сосредоточены в лизосомах.

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.