Що таке обмін речовин в біології: визначення

Обов'язковою умовою існування будь-якого живого організму є постійне надходження поживних речовин і виведення кінцевих продуктів розпаду.

Що таке обмін речовин в біології

Обмін речовин, або метаболізм, – це особливий набір хімічних реакцій, які протікають в будь-якому живому організмі для підтримки його діяльності і життя. Такі реакції дають організму можливість розвиватися, рости і розмножуватися, при цьому зберігаючи свою структуру і відповідаючи на подразники навколишнього середовища. Обмін речовин прийнято поділяти на два етапи: катаболізм і анаболізм. На першій стадії всі складні речовини розщеплюються і стають більш простими. На другому ж разом з витратами енергії синтезуються нуклеїнові кислоти, ліпіди і білки.


Найважливішу роль у процесі метаболізму відіграють ферменти, які є активними біологічними каталізаторами. Вони здатні знизити енергію активації фізичної реакції і регулювати обмінні шляху. Метаболічні ланцюга і компоненти абсолютно ідентичні для багатьох видів, що є доказом єдності походження всіх живих істот. Така подібність показує порівняно рання поява еволюції в історії розвитку організмів.

Класифікація за типом обміну речовин

Що таке обмін речовин в біології, докладно описано в даній статті. Всі живі організми, що існують на планеті Земля, можна розділити на вісім груп, керуючись при цьому джерелом вуглецю, енергії і субстрату субстрату. Живі організми в якості джерела живлення можуть використовувати енергію хімічних реакцій або світла. В якості субстрату субстрату можуть бути як органічні, так і неорганічні речовини. Джерелом вуглецю є вуглекислий газ або органіка.


Існують такі мікроорганізми, які, перебуваючи в різних умови існування, використовують метаболізм різного типу. Це залежить від вологості, освітлення та інших факторів. Багатоклітинні організми можуть характеризуватися тим, що один і той самий організм може мати клітини з різним типом метаболічних процесів.

Катаболізм

Біологія обмін речовин і енергії розглядає через таке поняття, як "катаболізм". Даним терміном називають метаболічні процеси, під час яких великі частки жирів, амінокислот і вуглеводів розщеплюються. Під час катаболізму з'являються прості молекули, що беруть участь в реакціях біосинтезу. Саме завдяки цим процесам організм здатний мобілізувати енергію, перетворюючи її в доступну форму. У організмів, які живуть завдяки фотосинтезу (ціанобактерії і рослини), реакція переносу електрона не вивільняє енергію, а накопичує, завдяки сонячному світлу. У тварин реакції катаболізму пов'язані з розщепленням складних елементів до більш простих. Такими речовинами є нітрати і кисень. Катаболізм у тварин ділиться на три етапи:

Розщеплення складних речовин до більш простих.

Розщеплення простих молекул до ще більш простих.

Вивільнення енергії.

Анаболізм

Обмін речовин (біологія 8 класу розглядає дане поняття) характеризується і анаболизмом – сукупністю метаболічних процесів біосинтезу з затратою енергії. Складні молекули, які є енергетичною основою клітинних структур, послідовно утворюються з найбільш простих попередників.
Спочатку синтезуються амінокислоти, нуклеотиди і моносахариди. Потім вищеперелічені елементи стають активними формами завдяки енергії АТР. І на останньому етапі всі активні мономери об'єднуються в складні структури, такі як білки, ліпіди і полісахариди. Варто звернути увагу, що не всі живі організми синтезують активні молекули. Біологія (обмін речовин докладно описаний у даній статті) виділяє такі організми, як автотрофы, хемотрофы і гетеротрофи. Вони отримують енергію з альтернативних джерел.

Енергія, що отримується з сонячного світла

Що таке обмін речовин в біології? Процес, завдяки якому існує все живе на Землі, й відрізняє живі організми від неживої матерії. Енергією сонячного світла харчуються деякі найпростіші, рослини та ціанобактерії. У даних представників обмін речовин відбувається завдяки фотосинтезу – процесу поглинання кисню і виділення вуглекислого газу.

Травлення

Такі молекули, як крохмаль, білки і целюлоза, розщеплюються ще до того, як вони використовуються клітинами. В процесі травлення беруть участь особливі ферменти, які розщеплюють білки до амінокислот, і полісахариди - до моносахаридів. Тварини можуть виділяти такі ферменти тільки із спеціальних клітин. А ось мікроорганізми такі речовини виділяють в навколишній простір. Всі речовини, які виробляються завдяки позаклітинним ферментам, що надходять в організм з допомогою активного транспорту».

Контроль і регулювання

Що таке обмін речовин в біології, ви можете прочитати в даній статті. Кожен організм характеризується гомеостазом – сталістю внутрішнього середовища організму. Наявність такої умови дуже важливо для будь-якого організму. Так як всі їх оточує середовище, яке постійно змінюється, для підтримки оптимальних умов усередині кліток реакції метаболізму повинні правильно і точно регулюватися. Хороший обмін речовин дає змогу живим організмам постійно контактувати з навколишнім середовищем і відповідати на її зміни.

Історичні відомості

Що таке обмін речовин в біології? Визначення знаходиться на початку статті. Поняття «метаболізм» вперше вжив Теодор Шванн в сорокових роках дев'ятнадцятого століття. Вивченням метаболізму вчені займаються вже кілька століть, і починалося все з спроб вивчити організми тварин. А от термін «обмін речовин» вперше вжив Ібн-аль-Нафіса, який вважав, що все тіло постійно перебуває в стані живлення і розпаду, тому для нього характерні постійні зміни. Урок біології «Обмін речовин» відкриє всю суть даного поняття та опише приклади, які допоможуть збільшити глибину знань. Перший контрольований досвід з вивчення обміну речовин був отриманий Санторіо Санторіо в 1614 році. Він описував свій стан до і після прийому їжі, роботи, пиття води і сну. Він був першим, хто помітив, що значна частина спожитої їжі утрачивалась під час процесу «непомітного випаровування». В початкових дослідженнях обмінні реакції не виявлені, і вчені вважали, що живою тканиною управляє жива сила. У двадцятому столітті Едуард Бухнер ввів поняття ферментів. З цих пір вивчення обміну речовин починалося з вивчення клітин. У цей період біохімія стала наукою. Що таке обмін речовин в біології? Визначення можна дати наступне - це особливий набір біохімічних реакцій, що підтримують існування організму.

Мінерали

В метаболізмі дуже велику роль грають неорганічні речовини. Усі органічні сполуки, які складаються з великої кількості фосфору, кисню, вуглецю і азоту. Більшість неорганічних сполук дозволяють контролювати рівень тиску всередині клітин. Також їх концентрація позитивно впливає на функціонування м'язових і нервових клітин. Перехідні метали (залізо і цинк) регулюють активність транспортних білків і ферментів. Всі неорганічні мікроелементи засвоюються завдяки транспортним білків і ніколи не перебувають у вільному стані.