Метаболизм

Метаболизм (от греч. metabole — перемена, превращение) — совокупность всех химических реакций, протекающих в живом организме для поддержания жизни. Часто используется как синоним обмена веществ.

В более узком, биохимическом смысле, метаболизм — это промежуточный обмен, охватывающий всю систему ферментативных реакций в клетках. Эти реакции обеспечивают:

  • Расщепление сложных соединений для получения энергии и «строительных блоков».
  • Синтез новых сложных молекул из более простых.
  • Взаимопревращение веществ.

Например, пируват — продукт распада углеводов — после окисления до ацетил-КоА может использоваться для синтеза жирных кислот. Некоторые аминокислоты, образовавшиеся при распаде белков, служат материалом для синтеза глюкозы (глюконеогенез) и так далее.

Ключевые понятия метаболизма:

  • Метаболический путь — определённая последовательность ферментативных превращений какого-либо вещества в клетке.
  • Метаболиты — промежуточные продукты, образующиеся в ходе этих превращений.

Метаболизм принято разделять на два взаимосвязанных процесса:

  1. Анаболизм (пластический обмен) — совокупность реакций, направленных на биосинтез сложных органических соединений (белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов, липидов) из более простых. Эти реакции:

    • Требуют затрат энергии (являются эндергоническими).
    • В условиях равновесия концентрация продуктов реакции всегда ниже концентрации исходных веществ.

  2. Катаболизм (энергетический обмен) — совокупность процессов расщепления сложных молекул (например, путём гидролиза или окисления) до более простых. Эти реакции:

    • Сопровождаются высвобождением энергии, запасаемой в молекулах АТФ (являются экзергоническими).
    • В условиях равновесия концентрация продуктов реакции выше концентрации исходных веществ.

Анаболизм и катаболизм тесно взаимосвязаны во времени и пространстве: энергия, высвобождаемая при катаболизме, используется для реакций анаболизма, а продукты распада одних веществ служат материалом для синтеза других.

Исследования метаболических путей у различных групп организмов — растений, животных и микроорганизмов — выявили фундаментальное биохимическое единство всего живого: основные пути превращения веществ (например, гликолиз, цикл Кребса) оказались общими для подавляющего большинства организмов.