Обмен веществ и энергии
Обмен веществ, или метаболизм (в принципе, эти два понятия не вполне идентичны, но в учебной литературе, они рассматриваются в качестве синонимов), - это совокупность протекающих в организме химических превращений, обеспечивающих их рост, развитие, адаптацию к изменениям окружающей среды и воспроизведение. В ходе метаболизма происходит также постоянный контакт с окружающей средой и обмен с ней веществом. В процессе обмена веществ внутри организма происходит расщепление и синтез молекул, входящих в состав клеток, образование, разрушение и обновление клеточных структур и межклеточного вещества.
Интенсивность и направленность метаболизма на уровне клетки обеспечивается путем сложной регуляции химического синтеза, распада и активности ферментов , а также изменением степени проницаемости биологических мембран. На уровне целостной многоклеточной особи имеются механизмы гормональной регуляции (у растений фитогормоны - несколько отличающиеся по характеру действия от гормонов животных).
Обмен веществ сводится к двум противоположным по своему характеру и одновременно взаимосвязанным процессам: анаболизму и катаболизму . Первый сводится к построению вещества в результате реакций синтеза с потреблением энергии, второй объединяет реакции распада с высвобождением энергии.
Процессы синтеза и распада белков , нуклеиновых кислот , липидов , углеводов и аскорбиновой кислоты получили название первичного обмена или первичного метаболизма. Они свойственны всем живым существам и играют решающую роль в поддержании их жизнедеятельности. Образование и превращение прочих классов органических соединений относятся к вторичному метаболизму. Вторичный метаболизм наиболее обычен для растений , грибов и ряда прокариот . Процессы вторичного метаболизма и сами вторичные метаболиты играют существенную адаптивную, т.е. приспособительную, роль прежде всего у организмов, лишенных способности к активному перемещению в пространстве.
Все организмы могут поддерживать свое существование и целостность, только получая энергию извне. Накапливается эта энергия прежде всего в виде энергии химических связей, причем наиболее энергоемкими оказываются жиры и углеводы , менее энергоемки белки . Первоначальный источник энергии для всего живого на Земле - энергия солнечной радиации, но способы использования ее живыми организмами различны. Автотрофные организмы ( зеленые растения и часть прокариот ) запасают энергию, синтезируя органические соединения из неорганических в процессе фото- или хемосинтеза. Гетеротрофные организмы (животные, грибы , часть прокариот ) не могут создавать органические соединения непосредственно из неорганических. В качестве источника энергии они используют готовые органические вещества, созданные в процессе жизнедеятельности автотрофов .
Высвобождение энергии осуществляется в процессе распада органических соединений чаще всего с помощью двух процессов - брожения, и дыхания.
В "экономике" живой природы различные типы организмов занимают различные места в пищевой цепи. Организмы-автотрофы ( продуценты ) занимают здесь первое место. Гетеротрофы располагаются в этой цепи вслед за автотрофами. Они делятся на две категории - консументы и редуценты . Первые потребляют готовые органические вещества, синтезируемые автотрофами-продуцентами, но не доводят разложение органических соединений до минеральных составляющих. К консументам относятся по преимуществу животные, включая, естественно, и человека.
Редуценты - заключительное звено в пищевой цепи и экологической пирамиде. В ходе своей жизнедеятельности они превращают органические соединения (часто это органические остатки) в неорганические вещества.
