Термины из этой статьи

Жизнь, высшая по сравнению с физической и химической форма существования материи, закономерно возникающая при определённых условиях в процессе её развития. Живые объекты отличаются от неживых обменом…(дальше)

Изотопные индикаторы, вещества, имеющие отличный от природного изотопный состав и благодаря этому используемые в качестве метки при изучении самых разнообразных процессов. Роль изотопной метки…(дальше)

Ассимиляция, или анаболизм (биол.), присущий всему живому процесс, одна из сторон обмена веществ, А. - образование сложных веществ, составляющих организм, из более простых (в конечном счёте - из…(дальше)

Диссимиляция (от лат. dissimilis - несходный) в биологии, противоположная ассимиляции сторона обмена веществ, заключающаяся в разрушении органических соединений с превращением белков, нуклеиновых…(дальше)

Ферменты (от лат. fermentum - закваска), энзимы, специфические белковые катализаторы, присутствующие во всех живых клетках. Почти все биохимические реакции, протекающие в любом организме и в своём…(дальше)

Биополимеры, высокомолекулярные природные соединения, являющиеся структурной, основой всех живых организмов и играющие определяющую роль в процессах жизнедеятельности. К Б. относятся белки…(дальше)

Происхождение жизни, одна из центральных проблем естествознания. Теологи и философы-идеалисты (финалисты, холисты, органицисты и др.) утверждают, что возникновение жизни есть результат творческого…(дальше)

Автотрофные организмы (от авто... и греческого trophe - пища), аутотрофные организмы, синтезирующие из неорганических веществ необходимые для жизни органические вещества. Роль А. о. в природе огромна…(дальше)

Гетеротрофные организмы, гетеротрофы, организмы, использующие для своего питания готовые органические соединения (в отличие от автотрофных организмов, способных первично синтезировать необходимые им…(дальше)

Хемосинтез (от хемо... и синтез), правильнее - хемолитоавтотрофия, тип питания, свойственный некоторым бактериям, способным усваивать CO2 как единственный источник углерода за счёт энергии окисления…(дальше)

Фотосинтез (от фото... и синтез), образование высшими растениями, водорослями, фотосинтезирующими бактериями сложных органических веществ, необходимых для жизнедеятельности как самих растений, так и…(дальше)

Углеводы, обширная группа органических соединений, входящих в состав всех живых организмов. Первые известные представители этого класса веществ по составу отвечали общей формуле CmH2nOn, то есть…(дальше)

Хлорофилл (от греч. chloros - зелёный и phyllon - лист), зелёный пигмент растений, с помощью которого они улавливают энергию солнечного света и осуществляют фотосинтез. Локализован в особых клеточных…(дальше)

Глюкоза (от греч. glykys - сладкий), виноградный сахар, декстроза; углевод, наиболее часто встречающийся в природе; относится к гексозам, т. е. моносахаридам, содержащим 6 углеродных атомов…(дальше)

Манноза, моносахарид с общей формулой C6H12O6 (изомер глюкозы); компонент многих полисахаридов и смешанных биополимеров растительного, животного и бактериального происхождения. М. хорошо растворима в…(дальше)

Галактоза, моносахарид, один из наиболее часто встречающихся в природе шестиатомных спиртов - гексоз. Отличается от глюкозы пространственным расположением групп у 4-го атома углерода. Г. хорошо…(дальше)

Сахароза, тростниковый или свекловичный сахар, один из важнейших дисахаридов. Присутствует во всех фотосинтезирующих растениях. Бесцветные, хорошо растворимые в воде кристаллы; tnл 185-186 °С. Легко…(дальше)

Крахмал (польск. krochmal, от нем. Kraftmehl), основной резервный углевод растений; образуется в клеточных органеллах (хлоропластах и амилопластах)и накапливается главным образом в семенах, луковицах…(дальше)

Инулин, (C6H10O5)n, органическое вещество из группы полисахаридов, полимер D-фруктозы. И. - белый порошок, легко растворимый в горячей воде и трудно в холодной. Молекулярная масса 5000-6000. Имеет…(дальше)

Антоцианы (от греч. anthos - цвет и kyаnos - лазоревый), красящие вещества растений; относятся к гликозидам. В основе их строения находится структура: Строение А. установлено в 1913 немецким…(дальше)

Флавоноиды, группа природных фенольных соединений, содержащихся в высших растениях. Большинство Ф. (известно свыше 1000) принадлежит к производным флавана (катехины, лейкоантоцианы), флавона (…(дальше)

Дисахариды, биозы, углеводы, молекулы которых состоят из двух остатков моносахаридов. Все Д. построены по типу гликозидов. При этом водородный атом гликозидного гидроксила одной молекулы моносахарида…(дальше)

Полисахариды, высокомолекулярные соединения из класса углеводов; состоят из остатков моносахаридов (М), связанных гликозидными связями. Молекулярные массы П. лежат в пределах от нескольких тыс. (…(дальше)

Гликоген (от глюкоза и ...ген), животный крахмал (C6H10O5) n, основной запасной углевод животных и человека, встречается также у некоторых бактерий, дрожжей и грибов. Особенно велико его содержание в…(дальше)

Углеводный обмен, процессы усвоения углеводов в организме; их расщепление с образованием промежуточных и конечных продуктов (деградация, диссимиляция), а также новообразование из соединений, не…(дальше)

Липиды (от греч. lipos - жир), жироподобные вещества, входящие в состав всех живых клеток и играющие важную роль в жизненных процессах. Будучи одним из основных компонентов биологических мембран, Л…(дальше)

Жиры, органические соединения, полные сложные эфиры глицерина (триглицериды) и одноосновных жирных кислот; входят в класс липидов. Наряду с углеводами и белками Ж. - один из главных компонентов…(дальше)

Жировой обмен, совокупность процессов превращения нейтральных жиров и их биосинтеза в организме животных и человека. Ж. о. можно разделить на следующие этапы: расщепление поступивших в организм с…(дальше)

Аминокислоты, класс органических соединений, объединяющих в себе свойства кислот и аминов, т. е. содержащих наряду с карбоксильной группой -COOH аминогруппу -NH2. В зависимости от положения…(дальше)

Азотфиксация, процесс связывания молекулярного азота (N2) атмосферы и перевода его в азотистые соединения. А. осуществляется азотфиксирующими микроорганизмами, в том числе клубеньковыми бактериями, и…(дальше)

Аланин, сеаминопропионовая кислота, ациклическая аминокислота, широко распространённая в живой природе. Молекулярная масса 89,09. a-А.[СНзСН(МН2)СООН] входит в состав всех белков и встречается в…(дальше)

Переаминирование, трансаминирование, обратимый перенос аминогруппы (-NH2) от аминокислот или аминов к оксокислотам: Реакция ферментативного П., открытая в 1937 советскими биохимиками А. Е…(дальше)

Белки, протеины, высокомолекулярные природные органические вещества, построенные из аминокислот и играющие фундаментальную роль в структуре и жизнедеятельности организмов. Именно Б. (ферменты и др.)…(дальше)

Миозин, фибриллярпый белок, один из главных компонентов сократительных волокон мышц - миофибрилл; составляет 40-60 % общего количества мышечных белков. При соединении М. с другим белком миофибрилл -…(дальше)

Гликопротеиды, сложные белки, содержащие углеводы. Молярная масса от нескольких десятков тыс. до нескольких миллионов. Присутствуют почти во всех тканях и жидкостях животных (включая человека), в…(дальше)

Липопротеиды (от греч. lipos - жир и протеиды), липопротеины, комплексы белков и липидов. Представлены в растительных и животных организмах в составе всех биологических мембран, пластинчатых структур…(дальше)

Нуклеопротеиды, широко распространённые в природе комплексы нуклеиновых кислот с белками. В зависимости от характера входящей в состав Н. нуклеиновой кислоты различают дезоксирибонуклеопротеиды (ДНП)…(дальше)

Биологические мембраны, тонкие пограничные структуры молекулярных размеров, расположенные на поверхности клеток и субклеточных частиц, а также канальцев и пузырьков, пронизывающих протоплазму. Толщина…(дальше)

Рибосомы, внутриклеточные частицы, осуществляющие биосинтез белка; Р. обнаружены в клетках всех без исключения живых организмов: бактерий, растений и животных; каждая клетка содержит тысячи или…(дальше)

Азот в организме, один из основных биогенных элементов, входящих в состав важнейших веществ живых клеток - белков и нуклеиновых кислот. Однако количество А. в о. невелико (1 - 3% на сухую массу)…(дальше)

Белковый обмен, совокупность превращений белков и продуктов их распада - аминокислот в организмах. Б. о. - существенная часть обмена веществ. Поскольку обмен аминокислот тесно связан с обменом других…(дальше)

Брожение, процесс анаэробного расщепления органических веществ, преимущественно углеводов, происходящий под влиянием микроорганизмов или выделенных из них ферментов. В ходе Б. в результате сопряженных…(дальше)

Гликолиз (от греч. glykys - сладкий и lysis - распад, разложение), процесс анаэробного ферментативного негидролитического расщепления углеводов (главным образом глюкозы) в животных тканях…(дальше)

Тканевое дыхание, клеточное дыхание, совокупность ферментативных процессов, протекающих при участии кислорода воздуха в клетках органов и тканей, в результате чего продукты расщепления углеводов…(дальше)

Окисление биологическое,совокупность реакций окисления, протекающих во всех живых клетках. Основная функция О. б. - обеспечение организма энергией в доступной для использования форме. Реакции О. б. в…(дальше)

Амилазы, ферменты, катализирующие гидролиз крахмала, гликогена и родственных им полисахаридов путём расщепления глюкозидных связей между 1-м и 4-м атомами углерода. Различают три типа А.: a-амилаза…(дальше)

Трикарбоновых кислот цикл, цикл лимонной кислоты, цикл Кребса, широко представленный в организмах животных, растений и микробов путь окислительных превращений ди- и трикарбоновых кислот, образующихся…(дальше)

Липазы (от греч. lipos - жир), ферменты класса гидролаз; катализируют гидролиз сложноэфирных связей в триглицеридах с образованием жирной кислоты и глицерина (см. рис.). Л. обнаружены у животных, в…(дальше)

Жировой обмен, совокупность процессов превращения нейтральных жиров и их биосинтеза в организме животных и человека. Ж. о. можно разделить на следующие этапы: расщепление поступивших в организм с…(дальше)

Липиды (от греч. lipos - жир), жироподобные вещества, входящие в состав всех живых клеток и играющие важную роль в жизненных процессах. Будучи одним из основных компонентов биологических мембран, Л…(дальше)

Протеолитические ферменты, протеазы, пептид - гидролазы, ферменты класса гидролаз;содержатся во всех живых организмах; катализируют гидролиз пептидных связей в клеточных белках и белках пищи. П. ф…(дальше)

Пептиды (от греч. peptos - сваренный, переваренный), органические вещества, состоящие из остатков одинаковых или различных аминокислот, соединённых пептидной связью. По числу аминокислотных остатков…(дальше)

Мочевина, карбамид, H2NCONH2, полный амид угольной кислоты, амид карбаминовой кислоты; бесцветные кристаллы (tпл 132,7°C), легко растворимые в воде, спирте, жидком аммиаке, сернистом ангидриде. М…(дальше)

Мочевая кислота, 2,6,8-триоксипурин, бесцветные кристаллы, разлагаются ниже температуры плавления, плохо растворимы в воде. М. к. была открыта К. Шееле (1776) в составе мочи (отсюда название)…(дальше)

Аспарагин, H2NOCCH2CHNH2COOH, амид аспарагиновой кислоты. Молекулярная масса 132,12. Кристаллизуется в виде ромбических призм, растворимых в горячей воде. Входит в состав многих белков. Содержится в…(дальше)

Орнитиновый цикл, цикл мочевины, циклический ферментативный процесс, состоящий из последовательных превращений аминокислоты орнитина и приводящий к синтезу мочевины. О. ц. - важнейший путь ассимиляции…(дальше)

Гистамин, b-имидазолил-4(5)-этиламин, тканевый гормон, обладает сильным биологическим действием, принадлежит к числу биогенных аминов (см. Амины биогенные). Образуется в результате декарбоксилирования…(дальше)

Бетаины, органические вещества типа кристаллические вещества. Б. - внутренние соли триалкилзамещённых аминокислот. Молекула Б. содержит положительно заряженный четвертичный атом азота и отрицательно…(дальше)

Холин (от греч. choly - жёлчь), гидроокись 2-оксиэтилтриметиламмония, [(CH3)3N+CH2CH2OH] OH-. Бесцветные кристаллы, хорошо растворимые в воде, этиловом спирте, нерастворимые в эфире, бензоле. Х. легко…(дальше)

Алкалоиды, азотсодержащие органические соединения преимущественно растительного происхождения, обладающие свойствами оснований. А. - физиологически активные соединения. Открытие А. в растениях имело…(дальше)

Терпены, углеводороды, молекулы которых построены из изопреновых звеньев C5H8, то есть имеют состав (C5H8) n, где n=2, 3, 4...; относятся к обширному классу природных соединений - изопреноидов. По…(дальше)

Каротиноиды, жёлтые, оранжевые или красные пигменты (циклические или ациклические изопреноиды), синтезируемые бактериями, грибами и высшими растениями. Животные обычно не образуют К., но используют их…(дальше)

Стероиды, класс органических соединений, относящихся по химической природе к изопреноидам. Различные виды С. широко распространены в живой природе и встречаются у микроорганизмов, растений и животных;…(дальше)

Витамины (от лат. vita - жизнь), группа органических соединений разнообразной химической природы, необходимых для питания человека, животных и других организмов в ничтожных количествах по сравнению с…(дальше)

Коферменты [от лат. co (cum) - вместе и ферменты], органические соединения небелковой природы, участвующие в ферментативной реакции в качестве акцепторов отдельных атомов или атомных групп…(дальше)

Микроэлементы, химические элементы, присутствующие в организмах в низких концентрациях (обычно тысячные доли процента и ниже). Термин "М." применяется и для обозначения некоторых химических элементов…(дальше)

Гемоглобин (Hb) (от гемо... и лат. globus - шар), красный железосодержащий пигмент крови человека, позвоночных и некоторых беспозвоночных животных; в организме выполняет функцию переноса кислорода (O2…(дальше)

Миоглобин (от мио... и глобин), глобулярный белок, осуществляющий в мышцах запасание (депонирование) молекулярного кислорода и передачу его окислительным системам клеток. М. - первый белок, структура…(дальше)

Аденозинфосфорные кислоты, нуклеотиды, моно-, ди- и трифосфорные эфиры аденозина, содержащие аденин, углевод рибозу и один (АМФ), два (АДФ) или три (АТФ) остатка фосфорной кислоты. А. к. имеются во…(дальше)

Макроэргические соединения (от макро... и греч. ergon - деятельность, работа), высокоэргические, высокоэнергетические соединения, природные соединения, содержащие богатые энергией, или макроэргические…(дальше)

Биоэнергетика, биологическая энергетика, изучает механизмы преобразования энергии в процессах жизнедеятельности организмов. Иначе говоря, Б. рассматривает явления жизнедеятельности в их энергетическом…(дальше)

Наследственность, присущее всем организмам свойство повторять в ряду поколений одинаковые признаки и особенности развития; обусловлено передачей в процессе размножения от одного поколения к другому…(дальше)

Геном [нем. Genom, англ. genom (e)], гаплоидный хромосомный набор; совокупность генов, локализованных в одиночном наборе хромосом данного организма. Термин предложен в 1920 немецким биологом Г…(дальше)

Молекулярная генетика, раздел генетики и молекулярной биологии, ставящий целью познание материальных основ наследственности и изменчивости живых существ путём исследования протекающих на субклеточном…(дальше)

Оперон, группа функционально связанных между собой генов, детерминирующих синтез белков-ферментов, относящихся к последовательным этапам какого-либо биохимического процесса. Концепция О. как часть…(дальше)

Биологические мембраны, тонкие пограничные структуры молекулярных размеров, расположенные на поверхности клеток и субклеточных частиц, а также канальцев и пузырьков, пронизывающих протоплазму. Толщина…(дальше)

Проницаемость биологических мембран, важнейшее свойство биологических мембран (БМ), заключающееся в их способности пропускать в клетку и из неё различные метаболиты (аминокислоты, сахара, ионы и т.п.)…(дальше)

Гормоны (от греч. hormao - привожу в движение, побуждаю), инкреты, биологически активные вещества, вырабатываемые эндокринными железами, или железами внутренней секреции, и выделяемые ими…(дальше)

Адреналин (от лат. ad - при и геnalis - почечный), гормон мозгового слоя надпочечников, играющий важную роль в жизнедеятельности организма животного и человека. А. - производное пирокатехина -…(дальше)

Инсулин (от лат. insula - остров), гормон белковой природы, вырабатываемый b-клетками Лангерганса островков поджелудочной железы. Впервые был выделен канадскими учёными Ф. Бантингом и Ч. Бестом (1921-…(дальше)

Гормональная регуляция, регуляция жизнедеятельности организма животных и человека, осуществляемая при участии поступающих в кровь гормонов; одна из систем саморегуляции функций, тесно связанная с…(дальше)

Нервная регуляция, координирующее влияние нервной системы (НС) на клетки, ткани и органы, приводящее их деятельность в соответствие с потребностями организма и изменениями окружающей среды; один из…(дальше)

Онтогенез (от греч. on, род. падеж ontos - сущее и...генез), индивидуальное развитие организма, совокупность последовательных морфологических, физиологических и биохимических преобразований…(дальше)

Норма реакции, 1) в генетике - пределы, в которых в зависимости от условий внешней среды может изменяться фенотипическое проявление отдельных генов или генотипа в целом (см. Фенотип). Термин введён в…(дальше)

Биология (от био... и ...логия), совокупность наук о живой природе. Предмет изучения Б. - все проявления жизни: строение и функции живых существ и их природных сообществ, их распространение…(дальше)

Биохимия, биологическая химия, наука, изучающая состав организмов, структуру, свойства и локализацию обнаруживаемых в них соединений, пути и закономерности их образования, последовательность и…(дальше)

Генетика (от греч. genesis - происхождение) - наука о законах наследственности и изменчивости организмов. Важнейшая задача Г. - разработка методов управления наследственностью и наследственной…(дальше)

Молекулярная биология, наука, ставящая своей задачей познание природы явлений жизнедеятельности путём изучения биологических объектов и систем на уровне, приближающемся к молекулярному, а в ряде…(дальше)

Основной обмен, совокупность процессов обмена веществ и энергии, происходящих в организме человека или животного в бодрствующем состоянии, при покое, натощак, при оптимальной (комфортной) температуре…(дальше)

Диабет сахарный, сахарное мочеизнурение, хроническое заболевание, характеризующееся расстройством всех видов обмена веществ, в первую очередь углеводов, вследствие абсолютной либо относительной (чаще)…(дальше)

Ожирение, избыточное отложение в организме человека жировой ткани вследствие усиленного питания при недостаточной мышечной деятельности; заболевание, в основе которого лежит преобладание процессов…(дальше)

Подагра (греч. podagra, буквально - капкан для ног, от pus, родительный падеж podos - нога и agra - ловля, охота), заболевание, вызванное нарушением пуринового обмена в организме и отложением…(дальше)

Почечнокаменная болезнь, нефролитиаз, заболевание человека и животных, характеризующееся образованием в почечных лоханках или их чашечках камней (конкрементов) из веществ, входящих в состав мочи…(дальше)

Уремия (от греч. uron - моча и haima - кровь), самоотравление организма, вызванное тяжёлым нарушением функций почек. Различают острую и хронич. У. Острая У. наблюдается при острой почечной…(дальше)

Кислотно-щелочное равновесие, кислотно-щелочной баланс, кислотно-щелочное состояние, совокупность физико-химических и физиологических процессов, обусловливающих относительное постоянство водородного…(дальше)

Атеросклероз (от греч. athera - кaшица и склероз), хроническое заболевание, характеризующееся уплотнением и потерей эластичности стенок артерий, сужением их просвета с последующим нарушением…(дальше)

Желчнокаменная болезнь, холелитиаз (от греч. chole - жёлчь и lithos - камень), заболевание человека, характеризующееся камнеобразованием в жёлчном пузыре, реже в жёлчных протоках. По составу различают…(дальше)

Диабет несахарный (греч. diabetes от diabaino - прохожу) несахарное мочеизнурение, эндокринное заболевание, связанное с пониженным содержанием в крови гормона вазопрессина и характеризующееся…(дальше)

Рахит (от греч. rhachis - спинной хребет, позвоночник), гипо- и авитаминоз D, заболевание детей грудного и раннего возраста (чаще от 2 месяцев до 1 года), обусловленное недостаточностью в организме…(дальше)

Остеомаляция (от остео... и греч. malakia - мягкость, слабость) заболевание костной ткани выражающееся в размягчении и деформации кости вследствие нарушения минерального обмена (прежде всего обеднения…(дальше)

Аддисонова болезнь (по имени описавшего её впервые в 1855 английского врача Т. Аддисона), бронзовая болезнь, заболевание, обусловленное хронической недостаточностью функции коркового слоя…(дальше)

Газообмен (биологическое), обмен газов между организмом и внешней средой. Из окружающей среды в организм непрерывно поступает кислород, который потребляется всеми клетками, органами и тканями; из…(дальше)

Изотопные индикаторы, вещества, имеющие отличный от природного изотопный состав и благодаря этому используемые в качестве метки при изучении самых разнообразных процессов. Роль изотопной метки…(дальше)

"Молекулярные болезни", врождённые ошибки метаболизма, заболевания, обусловленные наследственными нарушениями обмена веществ. Термин "М. б." предложен американским химиком Л. Полингом. В начале 20 в…(дальше)

Наследственные заболевания, болезни, обусловленные нарушениями в процессах хранения, передачи и реализации генетической информации. С развитием генетики человека, в том числе и генетики медицинской…(дальше)

А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ы Э Ю Я 
Обмен веществ

Обмен веществ, или метаболизм, — лежащий в основе жизни закономерный порядок превращения веществ и энергии в живых системах, направленный на их сохранение и самовоспроизведение; совокупность всех химических реакций, протекающих в организме. Ф. Энгельс, определяя жизнь, указывал, что её важнейшим свойством является постоянный О. в. с окружающей внешней природой, с прекращением которого прекращается и жизнь. Т. о., О. в. — существеннейший и непременный признак жизни.

Все без исключения органы и ткани организмов находятся в состоянии непрерывного химического взаимодействия с др. органами и тканями, а также с окружающей организм внешней средой. С помощью метода изотопных индикаторов установлено, что интенсивный О. в. происходит в любой живой клетке.

С пищей в организм поступают из внешней среды разнообразные вещества. В организме эти вещества подвергаются изменениям (метаболизируются), в результате чего они частично превращаются в вещества самого организма. В этом состоит процесс ассимиляции. В тесном взаимодействии с ассимиляцией протекает обратный процесс — диссимиляция. Вещества живого организма не остаются неизменными, а более или менее быстро расщепляются с выделением энергии; их замещают вновь ассимилированные соединения, а возникшие при разложении продукты распада выводятся из организма. Химические процессы, протекающие в живых клетках, характеризуются высокой степенью упорядоченности: реакции распада и синтеза определённым образом организованы во времени и пространстве, согласованы между собой и образуют целостную, тончайше отрегулированную систему, сложившуюся в результате длительной эволюции. Теснейшая взаимосвязь между процессами ассимиляции и диссимиляции проявляется в том, что последняя является не только источником энергии в организмах, но также источником исходных продуктов для синтетических реакций.

В основе характерного для О. в. порядка явлений лежит согласованность скоростей отдельных химических реакций, которая зависит от каталитического действия специфических белков — ферментов. Почти любое вещество, для того чтобы участвовать в О. в., должно вступить во взаимодействие с ферментом. При этом оно будет изменяться с большой скоростью в совершенно определённом направлении. Каждая ферментативная реакция является отдельным звеном в цепи тех превращений (метаболических путей), которые в совокупности составляют О. в. Каталитическая активность ферментов изменяется в очень широких пределах и находится под контролем сложной и тонкой системы регуляций, обеспечивающих организму оптимальные условия жизнедеятельности при меняющихся условиях внешней среды. Т. о., закономерный порядок химических превращений зависит от состава и активности ферментного аппарата, настраивающегося в зависимости от потребностей организма. Для познания О. в. существенно изучение как порядка отдельных химических превращений, так и тех непосредственных причин, которые определяют этот порядок. О. в. складывался при самом возникновении жизни на Земле, поэтому в его основе лежит единый для всех организмов нашей планеты биохимический план. Однако в процессе развития живой материи изменения и совершенствование О. в. шли неодинаковыми путями у разных представителей животного и растительного мира. Поэтому организмы, принадлежащие к различным систематическим группам и стоящие на разных ступенях исторического развития, наряду с принципиальным сходством в основном порядке химических превращений, имеют существенные и характерные отличия. Эволюция живой природы сопровождалась изменениями структур и свойств биополимеров, а также энергетических механизмов, систем регуляции и координации О. в.

I. Ассимиляция

Особенно значительны различия в О. в. у представителей разных групп организмов в начальных этапах процесса ассимиляции. Как полагают, первичные организмы использовали для питания органического вещества, возникшие абиогенным путём (см. Происхождение жизни); при последующем развитии жизни у некоторых из живых существ возникла способность к синтезу органических веществ. По этому признаку все организмы могут быть разделены на гетеротрофов и автотрофов (см. Автотрофные организмы и Гетеротрофные организмы). У гетеротрофов, к которым принадлежат все животные, грибы и многие виды бактерий, О. в. основан на питании готовыми органическими веществами. Правда, они обладают способностью усваивать некоторое, сравнительно незначительное, количество CO2, используя его для синтеза более сложных органических веществ. Однако этот процесс совершается гетеротрофами только за счёт использования энергии, заключённой в химических связях органических веществ пищи. Автотрофы (зелёные растения и некоторые бактерии) не нуждаются в готовых органических веществах и осуществляют их первичный синтез из входящих в их состав элементов. Некоторые из автотрофов (серобактерии, железобактерии и нитрифицирующие бактерии) используют для этого энергию окисления неорганических веществ (см. Хемосинтез). Зелёные растения образуют органические вещества за счёт энергии солнечного света в процессе фотосинтеза — основного источника органического вещества на Земле.

Биосинтез углеводов. В процессе фотосинтеза зелёные растения ассимилируют CO2 и образуют углеводы, фотосинтез представляет собой цепь последовательно совершающихся окислительно-восстановительных реакций, в которых принимает участие хлорофилл — зелёный пигмент, способный улавливать солнечную энергию. За счёт энергии света происходит фотохимическое разложение воды, причём кислород выделяется в атмосферу, а водород используется для восстановления CO2. На сравнительно ранних этапах фотосинтеза образуется фосфоглицериновая кислота, которая, подвергаясь восстановлению, даёт трёхуглеродные сахара — триозы. Две триозы — фосфоглицериновый альдегид и фосфодиоксиацетон — под действием фермента альдолазы конденсируются с образованием гексозы — фруктозо-дифосфата, который, в свою очередь, превращается в др. гексозы — глюкозу, маннозу, галактозу. Конденсация фосфодиоксиацетона с рядом др. альдегидов приводит к образованию пентоз. Образовавшиеся в растениях гексозы служат исходным материалом для синтеза сложных углеводов — сахарозы, крахмала, инулина, целлюлозы (клетчатки) и др. Пентозы дают начало высокомолекулярным пентозанам, участвующим в построении опорных тканей растений. Во многих растениях гексозы могут превращаться в полифенолы, фенолкарбоновые кислоты и др. соединения ароматического ряда. В результате полимеризации и конденсации из этих соединений образуются дубильные вещества, антоцианы, флавоноиды и др. сложные соединения.

Животные и др. гетеротрофы получают углеводы в готовом виде с пищей, преимущественно в виде дисахаридов и полисахаридов (сахароза, крахмал). В пищеварительном тракте углеводы под действием ферментов расщепляются на моносахариды, которые всасываются в кровь и разносятся ею по всем тканям организма. В тканях из моносахаридов синтезируется запасной полисахарид животных — гликоген. См. Углеводный обмен.

Биосинтез липидов. Первичные продукты фотосинтеза, хемосинтеза и образовавшиеся из них или поглощённые с пищей углеводы являются исходным материалом для синтеза липидов — жиров и др. жироподобных веществ. Так, например, накопление жиров в созревающих семенах масличных растений происходит за счёт сахаров. Некоторые микроорганизмы (например, Torulopsis lipofera) при культивировании на растворах глюкозы за 5 часов образуют до 11% жира на сухое вещество. Глицерин, необходимый для синтеза жиров, образуется путём восстановления фосфоглицеринового альдегида. Высокомолекулярные жирные кислоты — пальмитиновая, стеариновая, олеиновая и др., дающие при взаимодействии с глицерином жиры, синтезируются в организме из уксусной кислоты — продукта фотосинтеза или окисления веществ, образовавшихся в результате распада углеводов. Животные получают жиры также с пищей. При этом жиры в пищеварительном тракте расщепляются липазами на глицерин и жирные кислоты и усваиваются организмом. См. Жировой обмен.

Биосинтез белков. У автотрофных организмов синтез белков начинается с усвоения неорганического азота (N) и синтеза аминокислот. Некоторые микроорганизмы в процессе азотфиксации усваивают из воздуха молекулярный азот, который при этом превращается в аммиак (NH3). Высшие растения и хемосинтезирующие микроорганизмы потребляют азот в виде аммонийных солей и нитратов, причём последние предварительно подвергаются ферментативному восстановлению до NH3. Под действием соответствующих ферментов NH3 затем соединяется с кето- или оксикислотами, в результате чего образуются аминокислоты (например, пировиноградная кислота и NH3 дают одну из наиболее важных аминокислот — аланин). Образовавшиеся т. о. аминокислоты могут далее подвергаться переаминированию и др. превращениям, давая все др. аминокислоты, входящие в состав белков.

Гетеротрофные организмы также способны синтезировать аминокислоты из аммиачных солей и углеводов, однако животные и человек получают основную массу аминокислот с белками пищи. Ряд аминокислот гетеротрофные организмы синтезировать не могут и должны получать их в готовом виде в составе пищевых белков.

Аминокислоты, соединяясь друг с другом под действием соответствующих ферментов, образуют различные белки (см. Белки, раздел Биосинтез белков). Белками являются все ферменты. Некоторые структурные и сократительные белки также обладают каталитической активностью. Так, мышечный белок миозин способен гидролизовать аденозинтрифосфат (АТФ), поставляющий энергию, необходимую для мышечного сокращения. Простые белки, вступая во взаимодействие с др. веществами, дают начало сложным белкам — протеидам: соединяясь с углеводами, белки образуют гликопротеиды, с липидами — липопротеиды, с нуклеиновыми кислотами — нуклеопротеиды. Липопротеиды — основной структурный компонент биологических мембран; нуклеопротеиды входят в состав хроматина клеточных ядер, образуют клеточные белоксинтезирующие частицы — рибосомы. См. также Азот в организме, Белковый обмен.

II. Диссимиляция

Источником энергии, необходимой для поддержания жизни, роста, размножения, подвижности, возбудимости и др. проявлений жизнедеятельности, являются процессы окисления части тех продуктов расщепления, которые используются клетками для синтеза структурных компонентов.

Наиболее древним и поэтому наиболее общим для всех организмов является процесс анаэробного расщепления органических веществ, осуществляющийся без участия кислорода (см. Брожение, Гликолиз). Позднее этот первоначальный механизм получения энергии живыми клетками дополнился окислением образующихся промежуточных продуктов кислородом воздуха, который появился в атмосфере Земли в результате фотосинтеза. Так возникло внутриклеточное, или тканевое дыхание. Подробнее см. Окисление биологическое.

Диссимиляция углеводов. Основным источником запасённой в химических связях энергии у большинства организмов являются углеводы. Расщепление полисахаридов в организме начинается с их ферментативного гидролиза. Например, у растений при прорастании семян запасённый в них крахмал гидролизуется амилазами, у животных поглощённый с пищей крахмал гидролизуется под действием амилаз слюны и поджелудочной железы, образуя мальтозу. Мальтоза далее гидролизуется с образованием глюкозы. В животном организме глюкоза образуется также в результате расщепления гликогена. Глюкоза подвергается дальнейшим превращениям в процессах брожения или гликолиза, в результате которых образуется пировиноградная кислота. Последняя, в зависимости от типа О. в. данного организма, сложившегося в процессе исторического развития, может далее подвергаться разнообразным превращениям. При различных видах брожений и при гликолизе в мышцах пировиноградная кислота подвергается анаэробным превращениям. В аэробных условиях — в процессе дыхания — она может подвергаться окислительному декарбоксилированию с образованием уксусной кислоты, а также служить источником образования др. органических кислот: щавелево-уксусной, лимонной, цис-аконитовой, изолимонной, щавелево-янтарной, кетоглутаровой, янтарной, фумаровой и яблочной. Их взаимные ферментативные превращения, приводящие к полному окислению пировиноградной кислоты до CO2 и H2O, называются трикарбоновых кислот циклом, или циклом Кребса.

Диссимиляция жиров также начинается с их гидролитического расщепления липазами с образованием свободных жирных кислот и глицерина; эти вещества могут далее легко окисляться, давая, в конечном счёте, CO2 и H2O. Окисление жирных кислот идёт главным образом путём т. н. b-окисления, т. е. таким образом, что от молекулы жирной кислоты отщепляются два углеродных атома, дающих остаток уксусной кислоты, и образуется новая жирная кислота, которая может подвергнуться дальнейшему b-окислению. Получающиеся остатки уксусной кислоты либо используются для синтеза различных соединений (например, ароматических соединений, изопреноидов и др.), либо окисляются до CO2 и H2O. См. также Жировой обмен, Липиды.

Диссимиляция белков начинается с их гидролитического расщепления протеолитическими ферментами, в результате чего образуются низкомолекулярные пептиды и свободные аминокислоты. Такого рода вторичное образование аминокислот происходит, например, весьма интенсивно при прорастании семян, когда белки, содержащиеся в эндосперме или в семядолях семени, гидролизуются с образованием свободных аминокислот, частично используемых на построение тканей развивающегося растения, а частично подвергающихся окислит. распаду. Происходящий в процессе диссимиляции окислительный распад аминокислот осуществляется путём дезаминирования и приводит к образованию соответствующих кето- или оксикислот. Эти последние либо подвергаются дальнейшему окислению до CO2 и H2O, либо используются на синтез различных соединений, в том числе новых аминокислот. У человека и животных особенно интенсивный распад аминокислот идёт в печени.

Образующийся при дезаминировании аминокислот свободный МН3 ядовит для организма; он связывается с кислотами или же превращается в мочевину, мочевую кислоту, аспарагин или глутамин. У животных аммонийные соли, мочевина и мочевая кислота выводятся из организма, у растений же аспарагин, глутамин и мочевина используются в организме в качестве запасных источников азота. Т. о., одним из важнейших биохимических отличий растений от животных является почти полное отсутствие у первых азотистых отбросов. Образование мочевины при окислительной диссимиляции аминокислот осуществляется в основном с помощью т. н. орнитинового цикла, который тесно связан с др. превращениями белков и аминокислот в организме. Диссимиляция аминокислот может происходить также путём их декарбоксилирования, при котором из аминокислоты образуются CO2 и какой-либо амин или же новая аминокислота (например, при декарбоксилировании гистидина образуется гистамин — физиологически активное вещество, а при декарбоксилировании аспарагиновой кислоты — новая аминокислота — (a- или b-аланин). Амины могут подвергаться метилированию, образуя различные бетаины и такие важные соединения, как, например, холин. Растения используют амины (наряду с некоторыми аминокислотами) для биосинтеза алкалоидов.

III. Связь обмена углеводов, липидов, белков и других соединений

Все биохимические процессы, совершающиеся в организме, тесно связаны друг с другом. Взаимосвязь обмена белков с окислительно-восстановительными процессами осуществляется различным образом. Отдельные биохимические реакции, лежащие в основе процесса дыхания, происходят благодаря каталитическому действию соответствующих ферментов, т. е. белков. Вместе с тем сами продукты расщепления белков — аминокислоты могут подвергаться различным окислительно-восстановительным превращениям — декарбоксилированию, дезаминированию и др.

Так, продукты дезаминирования аспарагиновой и глутаминовой кислот — щавелево-уксусная и a-кетоглутаровая кислоты — являются вместе с тем важнейшими звеньями окислительных превращений углеводов, происходящих в процессе дыхания. Пировиноградная кислота — важнейший промежуточный продукт, образующийся при брожении и дыхании,— также тесно связана с белковым обменом: взаимодействуя с NH3 и соответствующим ферментом, она даёт важную аминокислоту a-аланин. Теснейшая связь процессов брожения и дыхания с обменом липидов в организме проявляется в том, что фосфоглицериновый альдегид, образующийся на первых этапах диссимиляции углеводов, является исходным веществом для синтеза глицерина. С др. стороны, в результате окисления пировиноградной кислоты получаются остатки уксусной кислоты, из которых синтезируются высокомолекулярные жирные кислоты и разнообразные изопреноиды (терпены, каротиноиды, стероиды). Т. о., процессы брожения и дыхания приводят к образованию соединений, необходимых для синтеза жиров и др. веществ.

IV. Роль витаминов и минеральных веществ в обмене веществ

В превращениях веществ в организме важное место занимают витамины, вода и различные минеральные соединения. Витамины участвуют в многочисленных ферментативных реакциях в составе коферментов. Так, производное витамина B1 — тиаминпирофосфат — служит коферментом при окислительном декарбоксилировании (a-кетокислот, в том числе пировиноградной кислоты; фосфорнокислый эфир витамина B6 — пиридоксальфосфат — необходим для каталитического переаминирования, декарбоксилирования и др. реакций обмена аминокислот. Производное витамина А входит в состав зрительного пигмента. Функции ряда витаминов (например, аскорбиновой кислоты) окончательно не выяснены. Разные виды организмов различаются как способностью к биосинтезу витаминов, так и своими потребностями в наборе тех или иных поступающих с пищей витаминов, которые необходимы для нормального О. в.

Важную роль в минеральном обмене играют Na, К, Ca, Р, а также микроэлементы и др. неорганического вещества. Na и К участвуют в биоэлектрических и осмотических явлениях в клетках и тканях, в механизмах проницаемости биологических мембран; Ca и Р — основные компоненты костей и зубов; Fe входит в состав дыхательных пигментов — гемоглобина и миоглобина, а также ряда ферментов. Для активности последних необходимы и др. микроэлементы (Cu, Mn, Mo, Zn).

Решающую роль в энергетических механизмах О. в. играют эфиры фосфорной кислоты и прежде всего аденозинфосфорные кислоты, которые воспринимают и накапливают энергию, выделяющуюся в организме в процессах гликолиза, окисления, фотосинтеза. Эти и некоторые др. богатые энергией соединения (см. Макроэргические соединения) передают заключённую в их химических связях энергию для использования её в процессе механической, осмотической и др. видов работы или же для осуществления синтетических реакций, идущих с потреблением энергии (см. также Биоэнергетика).

V. Регуляция обмена веществ

Удивительная согласованность и слаженность процессов О. в. в живом организме достигается путём строгой и пластичной координации О. в. как в клетках, так и в тканях и органах. Эта координация определяет для данного организма характер О. в., сложившийся в процессе исторического развития, поддерживаемый и направляемый механизмами наследственности и взаимодействием организма с внешней средой.

Регуляция О. в. на клеточном уровне осуществляется путём регуляции синтеза и активности ферментов. Синтез каждого фермента определяется соответствующим геном. Различные промежуточные продукты О. в., действуя на определённый участок молекулы ДНК, в котором заключена информация о синтезе данного фермента, могут индуцировать (запускать, усиливать) или, наоборот, репрессировать (прекращать) его синтез. Так, кишечная палочка при избытке изолейцина в питательной среде прекращает синтез этой аминокислоты. Избыток изолейцина действует двояким образом: а) угнетает (ингибирует) активность фермента треониндегидратазы, катализирующего первый этап цепи реакций, ведущих к синтезу изолейцина, и б) репрессирует синтез всех ферментов, необходимых для биосинтеза изолейцина (в т. ч. и треониндегидратазы). Ингибирование треониндегидратазы осуществляется по принципу аллостерической регуляции активности ферментов.

Предложенная французскими учёными Ф. Жакобом и Ж. Моно теория генетической регуляции рассматривает репрессию и индукцию синтеза ферментов как две стороны одного и того же процесса. Различные репрессоры являются в клетке специализированными рецепторами, каждый из которых "настроен" на взаимодействие с определённым метаболитом, индуцирующим или репрессирующим синтез того или иного фермента. Таким образом, в клетки, полинуклеотидных цепочках ДНК заключены "инструкции" для синтеза самых разнообразных ферментов, причём образование каждого из них может быть вызвано воздействием сигнального метаболита (индуктора) на соответствующий репрессор (подробнее см. Молекулярная генетика, Оперон).

Важнейшую роль в регуляции обмена веществ и энергии в клетках играют белково-липидные биологические мембраны, окружающие протоплазму и находящиеся в ней ядро, митохондрии, пластиды и др. субклеточные структуры. Поступление различных веществ в клетку и выход их из неё регулируются проницаемостью биологических мембран. Значительная часть ферментов связана с мембранами, в которые они как бы "вмонтированы". В результате взаимодействия того или иного фермента с липидами и др. компонентами мембраны конформация его молекулы, а следовательно, и его свойства как катализатора будут иными, чем в гомогенном растворе, Это обстоятельство имеет огромное значение для регулирования ферментативных процессов и О. в. в целом.

Важнейшим средством, с помощью которого осуществляется регуляция О. в. в живых организмах, являются гормоны. Так, например, у животных при значительном понижении содержания caxapa в крови усиливается выделение адреналина, способствующего распаду гликогена и образованию глюкозы. При избытке сахара в крови усиливается секреция инсулина, который тормозит процесс расщепления гликогена в печени, вследствие чего в кровь поступает меньше глюкозы. Важная роль в механизме действия гормонов принадлежит циклической аденозинмонофосфорной кислоте (цАМФ). У животных и человека гормональная регуляция О. в. тесно связана с координирующей деятельностью нервной системы (см. Нервная регуляция).

Благодаря совокупности тесно связанных между собой биохимических реакций, составляющих О. в., осуществляется взаимодействие организма со средой, являющееся непременным условием жизни. Ф. Энгельс писал: "Из обмена веществ посредством питания и выделения... вытекают все прочие простейшие факторы жизни..." ("Анти-Дюринг", 1966, с. 80). Т. о., развитие (онтогенез) и рост организмов, наследственность и изменчивость, раздражимость и высшая нервная деятельность — эти важнейшие проявления жизни могут быть поняты и подчинены воле человека на основе выяснения наследственно обусловленных закономерностей О. в. и сдвигов, происходящих в нём под влиянием меняющихся условий внешней среды (в пределах нормы реакции данного организма), См. также Биология, Биохимия, Генетика, Молекулярная биология и литературу при этих статьях.

Лит.: Энгельс Ф., Диалектика природы, Маркс К., Энгельс Ф., Соч., 2 изд., т. 20; его же, Анти-Дюринг, там же; Вагнер P., Митчелл Г., Генетика и обмен веществ пер. с англ. М., 1958; Анфинсен К., Молекулярные основы эволюции, пер. с англ., М., 1962; Жакоб Ф., Моно Ж., Биохимические и генетические механизмы регуляции в бактериальной клетке, [пер. с франц.], в кн.: Молекулярная биология. Проблемы и перспективы, М., 1964; Опарин А. И., Возникновение и начальное развитие жизни, М., 1966; Скулачев В. П. Аккумуляция энергии в клетке, М., 1969; Молекулы и клетки, пер. с англ., в. 1—5, М., 1966—70; Кретович В. Л., Основы биохимии растений, 5 изд., М., 1971; Збарский Б. И., Иванов И. И., Мардашев С. P., Биологическая химия, 5 изд., Л., 1972.

В. Л. Кретович.

VI. Нарушения обмена веществ

Любое заболевание сопровождается нарушениями О. в. Особенно отчётливы они при расстройствах трофической и регуляторной функций нервной системы и контролируемых ею желёз внутренней секреции. О. в. нарушается также при ненормальном питании (избыточный или недостаточный и качественно неполноценный пищевой рацион, например недостаток или избыток витаминов в пище и др.). Выражением общего нарушения О. в. (а тем самым и обмена энергии), обусловленного изменением интенсивности окислительных процессов, являются сдвиги в основном обмене. Повышение его характерно для заболеваний, связанных с усиленной функцией щитовидной железы, понижение — с недостаточностью этой железы, выпадением функций гипофиза и надпочечников и общим голоданием. Выделяют нарушения белкового, жирового, углеводного, минерального, водного обмена; однако все виды О. в. так тесно взаимосвязаны, что подобное деление условно.

Нарушения О. в. выражаются в недостаточном или избыточном накоплении веществ, участвующих в обмене, в изменении их взаимодействия и характера превращений, в накоплении промежуточных продуктов О. в., в неполном или избыточном выделении продуктов О. в. и в образовании веществ, не свойственных нормальному обмену. Так, диабет сахарный характеризуется недостаточным усвоением углеводов и нарушением их перехода в жир; при ожирении происходит избыточное превращение углеводов в жир; подагра связана с нарушением выделения из организма мочевой кислоты. Избыточное выделение с мочой мочекислых, фосфорнокислых и щавелевокислых солей может привести к выпадению этих солей в осадок и к развитию почечнокаменной болезни. Недостаточное выделение ряда конечных продуктов белкового обмена вследствие некоторых заболеваний почек приводит к уремии. Накопление в крови и тканях ряда промежуточных продуктов О. в. (молочной, пировиноградной, ацетоуксусной кислот) наблюдается при нарушении окислительных процессов, расстройствах питания и авитаминозах; нарушение минерального обмена может привести к сдвигам кислотно-щелочного равновесия. Расстройство обмена холестерина лежит в основе атеросклероза и некоторых видов желчнокаменной болезни. К серьёзным расстройствам О. в. следует отнести нарушение усвоения белка при тиреотоксикозе, хроническом нагноении, некоторых инфекциях; нарушение усвоения воды при диабете несахарном, солей извести и фосфора при рахите, остеомаляции и др. заболеваниях костной ткани, солей натрия — при аддисоновой болезни.

Диагностика нарушений О. в. основывается на исследовании газообмена, соотношения между количеством того или иного поступающего в организм вещества и выделением его, определении химических составных частей крови, мочи и др. выделений. Для изучения нарушений О. в. вводят изотопные индикаторы (например, радиоактивный йод — главным образом 131I — при тиреотоксикозе). Лечение нарушений О. в. направлено главным образом на устранение причин, их вызывающих. См. также "Молекулярные болезни", Наследственные заболевания и литературу при этих статьях.

С. М. Лейтес.

 А  Б  В  Г  Д  Е  Ж  З  И  К  Л  М  Н  О  П  Р  С  Т  У  Ф  Х  Ц  Ч  Ш  Щ  Ы  Э  Ю  Я 
SovEncyclopedia.ru © 2010|Сылка на источник при распространении материалов обязательна