Регуляция обмена веществ и энергии в клетке

Отличительные свойства живой материи от неживой — спо-собность к обмену веществ и превращению энергии, к передаче наследственных признаков, к саморегуляции, росту и развитию Главной особенностью живой материи является обмен веществ— совокупность всех происходящих в организме химических процес-сов. Обмен клетки с внешней средой называют внешним обме-ном, а превращения веществ внутри самой клетки — внутрикле- точным обменом, или метаболизмом. Так„листья поглощают из воздуха диоксид углерода, от Солнца — энергию, а выделяют кислород и образуют органические вещества — углеводы.

Характерное свойство живого организма — его раздражимость, т.е. способность воспринимать и реагировать на внешние физи-ческие и химические воздействия (свет, температура, сила тяже-сти и др.). Обмен веществ для живых организмов — необходимое и важнейшее условие их жизни; в отличие от них взаимодействие элементов неживой материи с окружающей средой приводит к их разрушению. Так, горные породы в результате выветривания и размыва дождями прекращаются в песок.

Процессы обмена веществ тесно связаны с обменом энергии и складываются из анаболизма и катаболизма. Анаболизм —. син-тез сложных веществ из простых с затратой энергии АТФ. Ката-болизм — расщепление веществ на более простые преимущественно за счет реакций окисления, приводящее к освобождению энер-гии.

В клетках одновременно происходят сотни и тысячи реакций, скорость которых регулируется биологическими катализаторами— ферментами. По химической природе Ферменты делят на одноком-понентные и двухкомпонентные. Однокомпонентные ферменты состоят только из белка, двухкомпонентные — из белка и просте-тической группы небелковой природы (кофермент). В cocTRB ко-фермента входят металлы и витамины. Ферменты образуют проме-жуточные соединения с реагирующими веществами и после окон-чания реакции освобождаются. Поэтому каждый фермент может осуществить превращение большого количества вещества. Химиче-ская реакция может происходить только в том случае, когда моле-хулы получают некоторое дополнительное количество энергии, на-зываемое энергией активации. Образование фермент-субстратного комплекса снижает энергию активации, и поэтому реакция проте-кает легче. Ферменты образуют химический комплекс с теми веще-етвами, на которые действуют (т.е. со своими субстратами). Затем внутри комплекса в молекуле субстрата происходят изменения, которые способствуют высвобождению продуктов реакции. На ак-тивность ферментов влияют температура, рН, ионный состав сре-ды и др. Оптимальная температура для работы ферментов в клетке 25 — 30'С. Выше 55'С происходят денатурация белков и полная инактивация ферментов. По характеру действия ферменты делятся на 6 классов (оксидазы, гидролазы, пептидазы и др.)

Характерная особенность живой клетки — согласованность дей-ствия ферментов, которая достигается тем, что продукты одних реакций служат субстратами для других. Кроме того, клетка имеет
сложную внутреннюю организацию — компартментацию. В отдельных ее компартментах осуществляются взаимосвязанные процессы обмена веществ.

Контрольные вопросы:

1. Что представляет собой структурная основа растительной клетки?2. Каково строение мембраны? 3. Какие функции выполняют мембраны в клетке?4. Что представляют собой белки? 5. Какова роль ДНК в клетке?

6. Какова роль углсводов в клетке? 7. Какова роль АТФ в клетке? 8. Что лежит в основе избирательной проницаемости клетки? 9. Из каких процессов складывается обмен веществ? 10. Что такое ферменты'?

ГЛАВА 9