Обмен веществ

Метаболи́зм или обме́н веще́ств — набор химических реакций, которые возникают в живом организме для поддержания жизни. Эти процессы позволяют организмам расти и размножаться, сохранять свои структуры и отвечать на воздействия окружающей среды.

Метаболизм обычно делят на 2 стадии: катаболизм и анаболизм. В ходе катаболизма сложные органические вещества деградируют до более простых, обычно выделяя энергию. А в процессах анаболизма — из более простых синтезируются более сложные вещества и это сопровождается затратами энергии.

Серии химических реакций обмена веществ называют метаболическими путями. В них, при участии ферментов, одни биологически значимые молекулы последовательно превращаются в другие.

Ферменты играют важную роль в метаболических процессах потому, что:

• действуют как биологические катализаторы и снижают энергию активации химической реакции;

позволяют регулировать метаболические пути в ответ на изменения среды клетки или сигналы от других клеток.Особенности метаболизма влияют на то, будет ли пригодна определённая молекула для использования организмом в качестве источника энергии. Так, например, некоторые прокариоты используют сероводород в качестве источника энергии, однако этот газ ядовит для животных. Скорость обмена веществ также влияет на количество пищи, необходимой для организма.

Источник: Википедия

Упоминания в литературе

Обмен веществ – основа жизнедеятельности каждой клетки и организма в целом. Для всех процессов, протекающих в клетке, нужна дополнительная энергия. Организмы способны использовать только два вида энергии: световую (фотосинтезирующие организмы – фототрофы) и энергию химических связей (хемотрофы). Главным структурным элементом органических молекул является углерод. В зависимости от источников его поступления, организмы делятся на две группы: автотрофы, использующие углерод неорганических соединений (СО2) и гетеротрофы, использующие органические соединения углерода. Процесс потребления вещества и энергии называется питанием. Пищевые вещества, попавшие в организм, вовлекаются в процессы метаболизма (рисунок 4). Химические превращения веществ в организме, сопровождающиеся потреблением энергии, в результате которых осуществляются реакции синтеза, называются процессами анаболизма (фотосинтез, синтез белка и т.д.). Реакции расщепления, идущие с высвобождением энергии называются процессами катаболизма (анаэробное и аэробное дыхание). Энергия, высвобождающаяся при распаде органических веществ, не сразу используется клеткой, а запасается в форме аденозинотрифосфата (АТФ).

Ю. В. Блинохватова, Биология с основами экологии, 2013

Второй по значимости источник энергии в организме – это жиры. На их долю приходится от 20 до 30 % общего количества потребляемой энергии. Жиры используются не только как субстрат энергетических превращений – они также являются необходимым элементом при построении клеточных мембран, а также некоторых гормонов и ферментов, катализирующих ключевые реакции обмена веществ в организме.

Николай Волков, Эргогенные эффекты спортивного питания. Научно-методические рекомендации для тренеров и спортивных врачей, 2016

Многие биологически активные вещества, хотя и распространяются с током крови по всему организму, не относятся к гормонам, поскольку не синтезируются специализированными клетками, а являются продуктами обмена веществ, т. е. они попадают в кровеносную систему в результате распада питательных веществ в желудочно-кишечном тракте. Это, в первую очередь, многочисленные аминокислоты (глицин, ГАМК, тирозин, триптофан и т. д.) и глюкоза. Эти простые химические соединения влияют на различные формы поведения человека и животных.

Дмитрий Жуков, Биологические основы поведения. Гуморальные механизмы, 2004

1. Обмен веществ объединяет различные химические реакции, происходящие в живом организме, которые приводят к синтезу крупных молекул (анаболизм) или их распаду на более мелкие (катаболизм). Реакция первого типа требует поглощения ее выделением. Многие нарушения обмена веществ обусловлены дефицитом и значительно реже повышенной продукцией определенных белков в результате мутации специфического гена. Белки в качестве ферментов или гормонов катализируют или регулируют метаболические реакции. Дефицит белков может привести к изменению синтеза или распада различных веществ, нарушению их транспорта или рецепторной функции клеток.

Александр Вячеславович Писклов, Факультетская терапия. Конспект лекций, 2005

Сейчас мы пришли к выводу, что в процессе обмена веществ молекулы перекиси водорода чрезвычайно важны. Они поставляются во все клетки тела по разным физиологическим причинам. Это первая линия обороны против бактерий, дрожжей, вирусов, паразитов, макрофагов и большинства грибов. Она участвует в метаболизме важнейших ферментов, витаминов и минеральных веществ, в углеводном, липидном и белковом обмене, воздействует на иммунную систему – все это еще предстоит изучать.

Ольга Афанасьева, Перекись водорода – природное лекарство, 2008

Механизм действия: сера играет существенную роль в регуляции проницаемости клеточных мембран, что имеет первостепенное значение в клеточном обмене веществ. Сера участвует в процессах роста, репарации (восстановления) и заживления клеточной ткани различных органов и в процессах обновления клеток организма. Она также играет важную роль в метаболизме углеводов, что оказывает влияние на содержание сахара в крови больных диабетом. Сера обеспечивает стабильность структуры белков, входит в состав незаменимых аминокислот – метионина, цистеина, цистина и таурина, которые участвуют в синтезе белков и ферментов.

М. А. Шишкина, Справочник БАДов, 2013

Имеются кислоты, которые могут быть преимущественно продуктом анаэробного процесса брожения, например, молочная кислота. Есть группа кислот, которые являются продуктом аэробного типа обмена веществ. Можно предполагать, что некоторые кислоты, являющиеся продуктом анаэробного процесса, для наших целей не подходят, так как будут только усугублять ситуацию, ведь онкоклетки их и так уже вырабатывают с избытком. Очевидно, что это свободные кислоты, выходящие за пределы клетки. В то же время практически нет таких веществ, которые в процессе метаболизма не были бы взаимозаменяемы: любой тип кислот может быть посредником анаболизма и катаболизма.

Г. А. Гарбузов, Рак можно победить! Ловушка для раковых клеток, 2012

Ферменты – это особые органические вещества белковой природы. Интересно, что в организме они играют роль катализаторов, т. е. таких веществ, которые способны при определенных условиях увеличивать или, наоборот, уменьшать скорость течения химической реакции. Ферменты, находящиеся в клетках растений, принимают участие в сложном процессе обмена веществ в организме, в частности, играют роль катализатора. Одно лишь присутствие ферментов в организме возбуждает и значительно ускоряет химические процессы.

Д. Б. Абрамов, Совместимость золотого уса с продуктами питания, -1

Витамины выполняют в организме каталитические функции. Вместе с белками они образуют ферменты и являются необходимыми компонентами тех или иных ферментных реакций. Этим объясняется огромная роль ничтожных количеств витаминов в обмене веществ.

Алевтина Корзунова, Семечки, 2013

Марганцу принадлежит важная роль в жизнедеятельности любой живой клетки: многочисленные реакции углеводного, белкового и фосфорного обмена катализируются ферментами, активируемыми ионами марганца, в их числе карбоксилазы, аминопептидазы, галактотрансферазы, пирогиназы, щелочные фосфатазы. Марганец участвует во многих реакциях обмена веществ: синтезе белков, костей и холестерина и переваривании белков, принимает участие в выработке эритроцитов, необходим для нормальной свертываемости крови, повышает защитные функции организма, усиливает действие инсулина. Марганец необходим для нормального функционирования половых желез и опорно-двигательного аппарата.

Н. И. Даников, Целебный имбирь, 2012

Обмен веществ (метаболизм) – совокупность протекающих в живых организмах процессов (потребления, превращения, накопления и выделения веществ и энергии), обеспечивающих ихжизнедеятельность, развитие, рост, воспроизведение. В процессе обмена веществ происходит расщепление и синтез молекул, входящих в состав клеток; обновление клеточных структур и межклеточного вещества.

Евгений Краснодембский, Общая биология. Пособие для старшеклассников и поступающих в вузы, 2008

Белок – основной пластический материал. В составе скелетных мышц содержится приблизительно 20% белка. Белок входит в состав ферментов, ускоряющих разнообразные реакции и обеспечивающих интенсивность обмена веществ. Также белок содержится в гормонах, которые участвуют в регуляции физиологических процессов. Белок участвует в сократительной деятельности мышц. Помимо этого, белок является составной частью гемоглобина и обеспечивает транспортировку кислорода. Белок крови (фибриноген) участвует в процессе ее свертывания. Сложные белки (нуклеопротеиды) способствуют передаче по наследству качеств организма. Также белок является источником энергии, необходимой для выполнения упражнений: 1 г белка содержит 4,1 ккал.

Е. А. Бойко, Питание и диета для спортсменов, -1

Каротиноиды – это желтые, красные или оранжевые пигменты. Их синтезируют высшие растения, грибы и даже бактерии. Каротиноиды играют большую роль в процессе фотосинтеза и в переносе кислорода в растениях. Таким образом, их наличие очень важно для протекания обменных процессов в растении и накоплении им полезных веществ. В организме человека эти вещества являются предшественниками витамина А, участвующего во многих биохимических процессах обмена веществ.

Аурика Луковкина, Золотой ус и гепатит, 2013

Например, представим себе аминокислоту с формулой NH2–CH2–CH2–CH2–COOH (см. далее рис. 3.8). Аминогруппа тут присоединена к третьему атому углерода, считая от карбоксильной группы, то есть к гамма-атому. Значит, это гамма-аминокислота. В данном случае она называется гамма-аминомасляной кислотой (ГАМК). Эта аминокислота есть в организмах большинства животных. Во-первых, она является промежуточным продуктом обмена веществ, а во-вторых, служит нейротрансмиттером, то есть веществом, передающим сигнал между нервными клетками. Именно с нарушением ГАМК-эргической (то есть обусловленной ГАМК) передачи нервных импульсов связано действие одного из самых сильных растительных ядов – яда цикуты, которым в свое время отравили Сократа. Но вот в состав белков ГАМК, в отличие от альфа-аминокислот, никогда не входит.

Сергей Ястребов, От атомов к древу: Введение в современную науку о жизни, 2017

Спирулина содержит в своем составе три пигмента-красителя: каратиноиды, хлорофилл и фикоцианин, которые помогают организму человека синтезировать многие ферменты, необходимые для регулирования обмена веществ. Наиболее важным из них является сине-голубой пигмент фикоцианин. Исследования, проведенные японскими и американскими медиками, показывают, что фикоцианин укрепляет иммунную систему и повышает активность лимфатической системы организма, основной функцией которой является защита тканей организма от бактерий и частиц пыли.

Алевтина Корзунова, Природа, которая лечит: морские водоросли, грибы, чайный гриб, 2013

Живые организмы находятся в постоянной связи с окружающей средой. Эта связь осуществляется в процессе обмена веществ (пластический обмен) и энергии (энергетический обмен). Обмен веществ включает три этапа: поступление веществ в организм (дыхание и питание), метаболизм (катаболизм и анаболизм) и выделение конечных продуктов из организма. Внутриклеточный метаболизм (превращения химических веществ в организме) включает два типа реакций: катаболизм и анаболизм:

Н. Б. Панкова, План-конспект ответов на вопросы экзамена по физиологии, 2009

Окисление ведет к переходу раковых клеток на другой уровень метаболизма, при этом в качестве промежуточного компонента выделяется кислота. Защелачивание поддерживает необходимый уровень обмена веществ за счет повышения кислотности.

Г. А. Гарбузов, Антиоксидантное лечение рака, 2010

Белок – основной пластический материал, из которого построены ткани организма. Например, скелетные мышцы в своем составе содержат приблизительно 20% белка. Из белка построены ферменты, которые ускоряют разнообразные реакции, обеспечивающие интенсивность обмена веществ. Они входят в состав гормонов и принимают непосредственное участие в регуляции физиологических процессов.

О. А. Пухова, Питание и диета для офисных работников, -1

Несомненна и роль лектинов животного организма в узнавании клетками отдельных тканей, которые связаны с действием на них таких биологически активных соединений, как гормоны. Гормоны регулируют обмен веществ в организме. В совокупности с нервной системой они как бы дирижируют процессами обмена веществ в организмах человека и животных. Роль лектинов в проявлении тех или иных биологических эффектов обусловлена вмешательством их в механизм связывания гормона с тканевыми рецептором. Это особенно ярко проявляется во влиянии многих растительных лектинов на механизм действия такого важного гормона, как инсулин (инсулин – белковый гормон поджелудочной железы человека и животных, принимающий участие в регулировании обмена углеводов в организме). По данным Кватрекассеса, полученным еще в начале 70-х годов, WGA и КонА обладают способностью связываться с рецепторами инсулина в клетках и тем самым влияют на регуляцию обмена глюкозы в организме животного. Установлено также, что эндогенные лектины могут менять функционирование в мембране так называемых ионных каналов и таким образом воздействуют на серию метаболических реакций.

Н. А. Огренич, Фитотерапия против диабета. Травы жизни, 2016

Находящиеся на внешней поверхности плазмолеммы белки и гидрофильные головки липидов обычно связаны с цепочками углеводов и образуют сложные полимерные молекулы. Именно эти макромолекулы и составляют надмембранный слой – гликокаликс. Значительная часть поверхностных гликопротеидов и гликолипидов выполняет в норме рецепторные функции: воспринимает гормоны и другие биологически активные вещества. Такие клеточные рецепторы передают воспринимаемые сигналы на внутриклеточные ферментные системы, усиливая или угнетая обмен веществ, и тем самым оказывают влияние на функции клеток.

Аурика Луковкина, Полный курс за 3 дня. Гистология, 2009

Обмен веществ характеризуется не только интенсивностью, но и направленностью, то есть тем, какие именно вещества – белки, жиры, углеводы – наиболее активно преобразуются в данный момент. Образование новых веществ называется анаболизмом, а распад уже имеющихся – катаболизмом. В соответствии с этим можно говорить о преобладании анаболических или катаболических реакций.

Надежда Стогова, Нарушения обмена веществ, -1

Белки являются важнейшим компонентом питания, потому что используются организмом в качестве строительного материала для восстановления и деления клеток, т. е. представляют собой основу структурных элементов тканей и органов. Белок также играет ключевую роль в регулировании обмена веществ, способности к росту, сокращениям мышц, в образовании антител, гормонов, ферментов.

О. А. Торозова, Кулинарная книга будущей матери, -1

В настоящее время нет никаких сомнений в определяющем влиянии воды на формирование климата, погоды, физической и химической среды Земли, а существование живых организмов на нашей планете просто невозможно без этой жидкости. Содержание H2O в них колеблется от 60 до 99 % массы тела. Данный факт позволяет ученым утверждать, что всякий живой организм на Земле – это одушевленная или одухотворенная вода. В организме человека она регулирует температуру тела, обмен веществ и выведение образовавшихся в результате этого продуктов. Вода в свободном состоянии содержится в жидких средах нашего организма – крови, лимфе, пищеварительных соках и межклеточном пространстве. В тканях она присутствует в связанном виде, поэтому при повреждении или рассечении органа не выводится. Она может связываться с белком и другими органическими соединениями. Молекулы воды, содержащиеся внутри клеток, легко включаются в общий круговорот воды в организме. Она является основной средой организма человека, в которой осуществляются все виды обмена веществ и протекают ферментативные биохимические реакции. В процессе фотосинтеза вода и углекислый газ, синтезируя образование органических веществ, становятся основой создания живой материи на нашей планете.

Антонина Соколова, Магия воды, 2013

Активность генов в нейронах основана на свойствах молекул ДНК, т. е. активность вызвана причинно-следственными связями, которые определяют особенности контактов молекул ДНК с окружающими атомами и молекулами. В свою очередь, активность генов является причиной всех событий клеточного метаболизма и, значит, обмена веществ между нейронами и с окружающей средой. Все процессы в сообществе нервных клеток (клеточном сообществе – КС) – рождение клеток, их возбуждение и торможение, функциональная специализация и формирование в них устойчивых молекулярных структур, синтез в клетках нейромедиаторов и образование у них аксонов, дендритов и шипиков, образование и разрыв межклеточных связей, распространение и прекращение возбуждений в сообществе, гибель клеток – это детерминистские процессы. Так у нейронов в течение суток изменяются параметры метаболизма: количество и соотношение синтезируемых и разлагающихся веществ, в т. ч. количество синтезируемых нейромедиаторов и гормонов. У нейронов, как и у всех организмов, имеются суточные ритмы. В соответствии с этими ритмами в продолжение суток изменяются состав и количество клеток, возбуждающихся от воздействий окружающей среды и следов таких воздействий, результаты конкуренции клеток и узлов за прекращение своего возбуждения, используемые возбуждениями маршруты связей между клетками, конфигурация формирующихся способов прекращения возбуждений, распространяющихся из одних и тех же узлов.

Александр Григорьев, Анатомия рационального поведения, -1

Жировая ткань возникла потому, что жиры играют в организме животных (и человека тоже) очень важную роль. Жиры делают возможным энергетический обмен и регулируют обмен веществ, то есть представляют собой основу жизни. Жир консервирует в себе колоссальное количество энергии, которая высвобождается в результате его расщепления на глицерин и затрачивается на биосинтез необходимых организму веществ. Содержащийся в жировой ткани холестерин – жироподобное вещество – принимает непосредственное участие в синтезе многих веществ. За сутки каждые 500 мг холестерина в организме человека, например, окисляются до желчных кислот, а еще 40 мг производят гормоны и витамин D-3.

И. И. Дубровин, Все об обычном сале, -1

2. Точечный массаж улучшает обмен веществ и энергии и стабилизирует совокупность процессов превращения веществ как поступающих в организм извне, так и образующихся в самих клетках, что приводит к образованию энергии, необходимой для осуществления всех функций организма. В основе этого вида обмена лежат тесно связанные друг с другом ферментативные процессы двух типов – ассимиляции и диссимиляции.

В. И. Васичкин, Антицеллюлитный самомассаж, 2009

В отличие от всех других жизненно важных пищевых веществ (незаменимых аминокислот, полиненасыщенных жирных кислот и т. д.), витамины не используются организмом в качестве источника энергии. Участвуя в разнообразных химических превращениях, они оказывают регулирующее влияние на обмен веществ и тем самым обеспечивают нормальное течение практически всех биохимических и физиологических процессов в организме.

Л. А. Кирсанова, Сбалансированное питание для беременных и кормящих, -1

Итак, холестерин бывает полезным и вредным. Как мы уже подчеркивали, для нормального обмена веществ, выработки гормонов, витамина D, клеточного деления, переваривания жиров, создания связей между нервными клетками необходим холестерол. К тому же этот спирт защищает нас от свободных радикалов и вирусов, то есть действует как антиоксидант.

Анастасия Фадеева, Холестерин. Как победить атеросклероз?, 2012

Обмен веществ (метаболизм) по сути является совокупностью двух взаимосвязанных противоположных процессов – катаболизма (диссимиляции), который представляет собой распад веществ в процессе ферментативных реакций и накопления выделяемой при этом энергии в молекулах АТФ, и анаболизма (ассимиляции), представляющего собой синтез веществ с затратой энергии.

Аурика Луковкина, Полный курс за 3 дня. Микробиология, 2009

Витамины (от лат. vita – «жизнь») – это органические вещества с большой биологической активностью. Они оказывают значительное влияние на обмен веществ, хоть и присутствуют в организме в ничтожно малых концентрациях. Некоторые витамины входят в состав ферментов, обеспечивающих протекание различных биологических реакций, другие тесно связаны с железами внутренней секреции.

Анастасия Фадеева, Чистим сосуды, укрепляем иммунитет. Лечебное питание для омоложения организма, 2011

Изменение обмена веществ в опухолевых клетках вызвано доминированием ферментов-стрелочников, которые регулируют обменные процессы, ответственные за бескислородные процессы, в том числе и гликолиз. Это значит, что основной задачей борьбы с опухолями является подавление этих ключевых ферментов, направляющих метаболический цикл здоровой клетки в ненормальное русло и превращающих ее в ракового монстра. Неудивительно, что клетки опухоли быстро делятся – их организация становится сходной с бактериальными клетками: тот же обмен веществ, способность к постоянному размножению, отсутствие дифференциации по внешнему виду и функциям.

Г. А. Гарбузов, Скажи опухоли «нет»!, 2007

– участвует в биосинтезе белков и других процессах обмена веществ в клетках,

Юрий Константинов, Универсальное лекарство смородина. От гипертонии, деменции, диабета, подагры, простатита, онкологии, ревматизма, сердечных заболеваний…, 2017

Избыток продуктов гниения белка и высокая интенсивность биохимических реакций, направленных на их нейтрализацию, создают повышенную нагрузку для всех клеток человеческого организма, что неизбежно приводит к возникновению различных нарушений обмена веществ и вызывает преждевременное свободнорадикальное старение организма, которое происходит из-за накопления повреждений в клетках и межклеточном веществе, нанесённых свободными радикалами.

Артём Демчуков, Фрукторианство. Новый взгляд на эволюцию питания человека, 2017

Изучением генетических основ чувствительности организма человека к лекарственным веществам и занимается фармакогенетика. Наследственные факторы, определяющие необычные реакции на лекарственные средства, в основном являются биохимическими и выражаются чаще всего недостаточностью ферментов. Атипичные реакции могут проявляться и при наследственных нарушениях обмена веществ. Биотрансформация лекарственных средств в организме человека происходит под влиянием специфических белков (ферментов). Синтез ферментов находится под строгим генетическим контролем. При мутации соответствующих генов возникают наследственные нарушения структуры и свойств ферментов – ферментопатии.

Аурика Луковкина, Полный курс за 3 дня. Фармакология, 2009

Обмен веществ– это способность организма принимать, перерабатывать и усваивать пищу. В результате такого обмена организм получает энергию (энергетический обмен) и материал для построения клеток (пластический обмен). Для интересующихся: ассимиляция – усвоение веществ, диссимиляция – расщепление веществ, анаболизм – синтез, т. е. построение более сложных веществ из простых, процесс, расходующий энергию; катаболизм – процессы, идущие с выделением энергии. Развитие организма на уровне обмена веществ – это непрерывные и взаимосвязанные анаболические и катаболические процессы, процессы расщепления и синтеза.

Ирина Калюжнова, Отложение солей, 2007

Цинк в клетках организма связан с ферментами, гормонами и витаминами, поэтому он оказывает существенное влияние на фундаментальные процессы: кроветворение, размножение, рост и развитие организма, обмен белков, жиров и углеводов, окислительно-восстановительные процессы. Недостаток цинка приводит к уменьшению синтеза белка и нарушению белкового баланса. Избыток цинка в организме приводит к нарушению обмена веществ, снижает энергетический и окислительно-восстановительные процессы.

В. В. Моисеева, Лечебное питание при ожирении, 2013

Компоненты вина, составленные из основных органогенов: водорода, кислорода, азота, углерода, являются питательными, так как принимают участие в пластических процессах и обмене веществ. Хотя содержание азотистых веществ невысоко, ценными для организма являются аминокислоты, которых в сухих винах найдено до 19.

Л. М. Михайлова, Настольная книга домашнего винодела, 2010