Обязательным условием существования любого организма является
постоянный приток питательных веществ и постоянное выделение
конечных продуктов химических реакций, происходящих в клетках.
Питательные вещества используются организмами в качестве
источника атомов химических элементов (прежде всего атомов
углерода), из которых строятся либо обновляются все структуры.
В организм, кроме питательных веществ, поступают также вода,
кислород, минеральные соли.
Поступившие в клетки органические вещества (или
синтезированные в ходе фотосинтеза) расщепляются на
строительные блоки — мономеры и направляются во все клетки
организма. Часть молекул этих веществ расходуется на синтез
специфических органических веществ, присущих данному
организму. В клетках синтезируются белки, личиды, углеводы,
нуклеиновые кислоты и другие вещества, которые выполняют
различные функции (строительную, каталитическую, регуляторную,
защитную и т. д.).
Другая часть низкомолекулярных органических соединений,
поступивших в клетки, идет на образование АТФ, в молекулах
которой заключена энергия, предназначенная непосредственно для
выполнения работы. Энергия необходима для синтеза всех
специфических веществ организма, поддержания его
высокоуно-рядоченной организации, активного транспорта веществ
внутри клеток, из одних клеток в другие, из одной части
организма в другую, для передачи нервных импульсов,
передвижения организмов, поддержания постоянной температуры
тела (у птиц и млекопитающих) и для других целей.
В ходе превращения веществ в клетках образуются конечные
продукты обмена, которые могут быть токсичными для организма и
выводятся из него (например, аммиак). Таким образом, все живые
организмы постоянно потребляют из окружающей среды
определенные вещества, преобразуют их и выделяют в среду
конечные продукты.
Совокупность химических реакций, происходящих в организме,
называется обменом веществ нли метаболизмом. В
зависимости от общей направленности процессов выделяют
катаболизм и анаболизм.
Катаболизм (диссимиляция) —совокупность реакций,
приводящих к образованию простых соединений из более сложных.
К катаболическим относят, например, реакции гидролиза
полимеров до мономеров и расщепление последних до углекислого
газа, воды, аммиака, т. е. реакции энергетического обмена, в
ходе которого происходит окисление органических веществ и
синтез АТФ.
Анаболизм (ассимиляция) — совокупность реакций синтеза
сложных органических веществ из более простых. Сюда можно
отнести, например, фиксацию азота и биосинтез белка, синтез
углеводов из углекислого газа и воды в ходе фотосинтеза,
синтез полисахаридов, липидов, нуклеотидов, ДНК, РНК и других
веществ.
Синтез веществ в клетках живых организмов часто обозначают
понятием пластический обмеи, а расщепление веществ и их
окисление, сопровождающееся синтезом АТФ, —энергетическим
обменом. Оба вида обмена составляют основу
жизнедеятельности любой клетки, а следовательно, и любого
организма и тесно связаны между собой. С одной стороны, все
реакции пластического обмена нуждаются в затрате энергии. С
другой стороны, для осуществления реакций энергетического
обмена необходим постоянный синтез ферментов, так как
продолжительность их жизни невелика. Кроме того, вещества,
используемые для дыхания, образуются в ходе пластического
обмена (например, в процессе фотосинтеза).