§ 20. Агульная характарыстыка абмену рэчываў і пераўтварэння энергіі

Як ужо адзначалася, для працякання працэсаў метабалізму неабходна паступленне ў арганізм з навакольнага асяроддзя пэўных рэчываў. У арга­нізме з гэтымі рэчывамі адбываюцца розныя хімічныя ператварэнні. Адны з іх выкарыстоўваюцца для ўтварэння больш складаных злучэнняў, г. зн. у якасці будаўнічага матэрыялу. Другія рэчывы, наадварот, рас­шчапляюцца і акісляюцца, у выніку чаго вылучаецца неабходная арганізму энергія. Такім чынам, метабалізм складаецца з рэакцый двух процілеглых тыпаў — сінтэзу і расшчаплення рэчываў.

Сукупнасць працэсаў расшчаплення складаных арганічных злучэнняў да больш простых рэчываў называецца катабалізмам, дысіміляцыяй ці энергетычным абменам. У выніку рэакцый катабалізму арганічныя злучэнні не толькі расшчапляюцца, але і акісляюцца. Усё гэта прыводзіць да вызвалення энергіі, якая ў іх змяшчаецца (мал. 20.1)

З курса хіміі вы ведаеце, што гарэнне арганічных рэчываў таксама суправаджаецца іх расшчапленнем, акісленнем і вылучэннем энергіі. Аднак пры гарэнні арганічныя злучэнні разбураюцца хутка, з бурным вызваленнем энергіі, прычым амаль уся яна выдзяляецца ў выглядзе цеплаты. У ходзе энергетычнага абмену, наадварот, расшчапленне і акісленне арганічных рэчываў адбываецца ступеньчата, пры ўдзеле шэрага ферментаў. Таму энергія вызваляецца паэтапна, невялікімі порцыямі. Пры гэтым каля 50 % вызваленай энергіі паступова рассейваецца ў выглядзе цяпла. Астатнія 50 % выкарыстоўваюцца клеткамі для ўтварэння малекул АТФ, якія з’яўляюцца пастаўшчыкамі энергіі для розных працэсаў жыццядзейнасці (успомніце якіх). У сувязі з гэтым катабалізм і назы­ваецца энергетычным абменам.

Да працэсаў катабалізму належаць клетачнае дыханне і браджэнне. Канчатковымі прадуктамі энергетычнага абмену з’яўляюцца вада, вуглякіслы газ, аміяк і інш.

Рэакцыі сінтэзу арганічных злучэнняў з больш простых рэчываў належаць да анабалізму (асіміляцыі, пластычнага абмену). Гэтыя працэсы працякаюць з паглынаннем энергіі (гл. мал. 20.1). У выніку асіміляцыі з рэчываў, якія паступілі ў клеткі, сінтэзуюцца арганічныя злучэнні, уласцівыя дадзенаму арганізму, — бялкі, вугляводы, ліпіды і г. д. Яны выкарыстоўваюцца для пабудовы і абнаўлення розных клетачных і пазаклетачных структур: арганоідаў, цыташкілета, плазмалемы, міжклетачнага рэчыва і інш. Прадукты пластычнага абмену могуць таксама адкладвацца ў якасці рэзервовых рэчываў, г. зн. запасацца ў арганізме.

Прыкладамі працэсаў анабалізму могуць служыць фотасінтэз, біясінтэз ДНК (рэплікацыя), біясінтэз РНК, бялкоў, поліцукрыдаў, ліпідаў і г. д. 

У арганізме працэсы дысіміляцыі і асіміляцыі працякаюць узаема­звязана. Так, прадукты катабалізму могуць выкарыстоўвацца ў якасці будаўнічага матэрыялу ў рэакцыях анабалізму. Пастаўшчыком энергіі для працякання такіх працэсаў біясінтэзу з’яўляецца АТФ, якая ўтвараецца пры энергетычным абмене. У той жа час рэакцыі дысіміляцыі каталізу­юцца ферментамі, якія сінтэзуюцца ў працэсах асіміляцыі. Такім чынам, рэакцыі катабалізму не могуць ажыццяўляцца без рэакцый анабалізму і наадварот.

Працэсы энергетычнага і пластычнага абмену працякаюць у арганізме адначасова, але не заўсёды з аднолькавай інтэнсіўнасцю. Напрыклад, у маладым арганізме ў перыяд актыўнага росту і развіцця пераважаюць анабалічныя працэсы. У старым арганізме баланс, як правіла, зрушваецца ў бок катабалізму. Такая ж з’ява назіраецца пры недастатковым харчаванні і (ці) цяжкіх фізічных нагрузках. У жывёл і чалавека інтэнсіўнасць працэсаў асіміляцыі і дысіміляцыі рэгулюецца нервовай і эндакрыннай сістэмамі.

Трэба яшчэ раз падкрэсліць, што працэсы энергетычнага і пластычнага абмену цесна звязаны не толькі на ўзроўні асобна ўзятага арганізма. У біясферы аўтатрофы з неарганічных рэчываў сінтэзуюць арганічныя (асіміляцыя), якія служаць ежай гетэратрофным арганізмам. Яны перадаюцца па ланцугах харчавання і трансфармуюцца на кожным трафічным узроўні. Расшчапленне гэтых злучэнняў (дысіміляцыя) прыводзіць да ўтварэння неарганічных рэчываў, неабходных аўтатрофным арганізмам. Такім чынам, узаемасувязь працэсаў анабалізму і катабалізму ляжыць у аснове кругавароту рэчываў, што забяспечвае існаванне і стабільнасць біясферы.