Постійний обмін речовин із навколишнім середовищем — одна з основних властивостей живих систем. У клітинах безперервно йдуть процеси біосинтезу (асиміляція, або пластичний обмін), тобто за участю ферментів з простих органічних сполук утворюються складні: з амінокислот — білки, із моносахаридів — полісахариди, із нуклеотидів — нуклеїнові кислоти тощо. Усі процеси синтезу йдуть із поглинанням енергії. Приблизно з такою ж швидкістю йде і розщеплювання складних молекул до більш простих з виділенням енергії (дисиміляція, або енергетичний обмін). Завдяки цим процесам зберігається відносна постійність складу клітин. Синтезовані речовини використовуються для побудови клітин та їх органоїдів і заміни витрачених або зруйнованих молекул. При розщеплюванні високомолекулярних з'єднань до більш простих виділяється енергія, необхідна для реакцій біосинтезу.
Сукупність реакцій асиміляції і дисиміляції, яка лежить в основі життєдіяльності й обумовлює зв'язок організму з навколишнім середовищем, називається обміном речовин, або метаболізмом.
Для реакцій обміну характерна висока організованість і впорядкованість. Кожна реакція протікає з участю специфічних білків — ферментів. Вони розташовуються в основному на мембранах органоїдів і в гіалоплазмі клітин у строго певному порядку, що забезпечує необхідну послідовність реакцій. Завдяки ферментним системам реакції обміну йдуть швидко і ефективно в звичайних умовах — при температурі тіла і нормальному тиску.
Пластичний і енергетичний обміни нерозривно пов'язані. Вони є протилежними сторонами єдиного процесу обміну речовин. Реакції біосинтезу потребують витрати енергії, яка відновлюється реакціями енергетичного обміну. Для здійснення реакцій енергетичного обміну необхідний постійний біосинтез ферментів і структур органоїдів, які в процесі життєдіяльності поступово руйнуються.
Процеси асиміляції не завжди знаходяться в рівновазі з процесами дисиміляції. Так, в організмі, що росте, процеси асиміляції переважають над процесами дисиміляції, завдяки чому забезпечується накопичення речовин і зростання організму. При інтенсивній фізичній роботі та в старості переважають процеси дисиміляції. У першому випадку це компенсується посиленим харчуванням, а в другому відбувається поступове виснаження і зрештою загибель організму.
Енергетичний обмін — це сукупність реакцій ферментативного розщеплювання складних органічних сполук, що супроводяться виділенням енергії. Частина енергії розсівається у вигляді тепла, а частина акумулюється в макроергічних зв'язках АТФ і використовується потім для забезпечення різноманітних процесів життєдіяльності клітини: біосинтетичних реакцій, надходження речовин у клітину, проведення імпульсів, скорочень м'язів, виділень секретів тощо.
Аденозинтрифосфорная кислота (АТФ, аденозинтрифосфат) є обов'язковим компонентом будь-якої живої клітини. АТФ — мононуклеотид, що складається з азотної основи аденіна, п’яти вуглецевого моносахариду рибози і трьох залишків фосфорної кислоти, які сполучені один з одним високоенергетичними (макроергинними) зв'язками. АТФ розщеплюється під дією особливих ферментів у процесі гідролізу — приєднання води. При цьому відщеплюється молекула фосфорної кислоти, і АТФ перетворюється в АДФ (аденозиндифосфат), а при подальшому відщеплюванні фосфорної кислоти — в АМФ (аденозинмонофосфат). Відщеплювання однієї молекули фосфорної кислоти супроводиться виділенням 40 кДж енергії. Зворотний процес перетворення АМФ в АДФ і АДФ в АТФ відбувається переважно в мітохондріях шляхом приєднання молекул фосфорної кислоти з виділенням води і поглинанням більшої (більше 40 кДж на кожний етап) кількості енергії.
Виділяють три етапи енергетичного обміну: 1) підготовчий, 2) безкисневий і 3) кисневий.
Підготовчий етап протікає в травному тракті тварин і людини або в цитоплазмі клітин всіх живих істот. На цьому етапі великі органічні молекули під дією ферментів розщеплюються на мономери: білки до амінокислот, жири до гліцерину і жирних кислот, крохмаль і глікоген до моносахаридів, нуклеїнові кислоти до нуклеотидів. Розпад речовин на цьому етапі супроводиться виділенням невеликої кількості енергії, що розсівається у вигляді тепла.
Сукупність реакцій асиміляції і дисиміляції, яка лежить в основі життєдіяльності й обумовлює зв'язок організму з навколишнім середовищем, називається обміном речовин, або метаболізмом.
Для реакцій обміну характерна висока організованість і впорядкованість. Кожна реакція протікає з участю специфічних білків — ферментів. Вони розташовуються в основному на мембранах органоїдів і в гіалоплазмі клітин у строго певному порядку, що забезпечує необхідну послідовність реакцій. Завдяки ферментним системам реакції обміну йдуть швидко і ефективно в звичайних умовах — при температурі тіла і нормальному тиску.
Пластичний і енергетичний обміни нерозривно пов'язані. Вони є протилежними сторонами єдиного процесу обміну речовин. Реакції біосинтезу потребують витрати енергії, яка відновлюється реакціями енергетичного обміну. Для здійснення реакцій енергетичного обміну необхідний постійний біосинтез ферментів і структур органоїдів, які в процесі життєдіяльності поступово руйнуються.
Процеси асиміляції не завжди знаходяться в рівновазі з процесами дисиміляції. Так, в організмі, що росте, процеси асиміляції переважають над процесами дисиміляції, завдяки чому забезпечується накопичення речовин і зростання організму. При інтенсивній фізичній роботі та в старості переважають процеси дисиміляції. У першому випадку це компенсується посиленим харчуванням, а в другому відбувається поступове виснаження і зрештою загибель організму.
Енергетичний обмін — це сукупність реакцій ферментативного розщеплювання складних органічних сполук, що супроводяться виділенням енергії. Частина енергії розсівається у вигляді тепла, а частина акумулюється в макроергічних зв'язках АТФ і використовується потім для забезпечення різноманітних процесів життєдіяльності клітини: біосинтетичних реакцій, надходження речовин у клітину, проведення імпульсів, скорочень м'язів, виділень секретів тощо.
Аденозинтрифосфорная кислота (АТФ, аденозинтрифосфат) є обов'язковим компонентом будь-якої живої клітини. АТФ — мононуклеотид, що складається з азотної основи аденіна, п’яти вуглецевого моносахариду рибози і трьох залишків фосфорної кислоти, які сполучені один з одним високоенергетичними (макроергинними) зв'язками. АТФ розщеплюється під дією особливих ферментів у процесі гідролізу — приєднання води. При цьому відщеплюється молекула фосфорної кислоти, і АТФ перетворюється в АДФ (аденозиндифосфат), а при подальшому відщеплюванні фосфорної кислоти — в АМФ (аденозинмонофосфат). Відщеплювання однієї молекули фосфорної кислоти супроводиться виділенням 40 кДж енергії. Зворотний процес перетворення АМФ в АДФ і АДФ в АТФ відбувається переважно в мітохондріях шляхом приєднання молекул фосфорної кислоти з виділенням води і поглинанням більшої (більше 40 кДж на кожний етап) кількості енергії.
Виділяють три етапи енергетичного обміну: 1) підготовчий, 2) безкисневий і 3) кисневий.
Підготовчий етап протікає в травному тракті тварин і людини або в цитоплазмі клітин всіх живих істот. На цьому етапі великі органічні молекули під дією ферментів розщеплюються на мономери: білки до амінокислот, жири до гліцерину і жирних кислот, крохмаль і глікоген до моносахаридів, нуклеїнові кислоти до нуклеотидів. Розпад речовин на цьому етапі супроводиться виділенням невеликої кількості енергії, що розсівається у вигляді тепла.