Метаболізм
МЕТАБОЛІ́ЗМ (від грец. μεταβολή — зміна, перетворення) — закономірний порядок перетворення речовин і енергії у живих системах, спрямований на їхнє збереження і самовідтворення; належить до ключових ознак живої матерії. Це тонко відрегульована, цілісна система хімічних реакцій в організмі, що склалася в результаті тривалої еволюції. Лежить в основі всіх проявів життя — росту, розмноження, збудження, руху, пристосування до зміни умов існування тощо.
Розрізняють 2 взаємопов’язані напрями М.: анаболізм і катаболізм. Анаболізм (від грец. άναβολή — підйом) — асиміляція, або пластичний обмін — сукупність хімічних процесів, спрямованих на утворення складових елементів клітин і тканин. Процеси анаболізму, що відбуваються в зелених рослинах із поглинанням сонячної енергії, мають основоположне значення в синтезі органічних речовин із неорганічних. Анаболізм об’єднує процеси синтезу амінокислот, моносахаридів, нуклеїнових кислот, жирних кислот, нуклеотидів, полісахаридів, макромолекул білків, аденозинтрифосфату (АТФ).
Катаболізм (від грец. καταβολή — розпад) — дисиміляція, або енергетичний обмін — реакції розпаду складних органічних речовин, які супроводжуються їхнім окисненням і виділенням корисної енергії. Сюди належить ферментативний розщеплення вуглеводів, жирів, білків та ін. речовин в організмі. Інтенсивність катаболічних процесів регулюється у більшості багатоклітинних організмів за допомогою гормонів. Виділена під час окиснення біологічно доступна енергія акумулюється в формі енергії зв’язків між залишками фосфорної кислоти в молекулах АТФ або ін. сполук, а також у формі трансмембранного потенціалу іонів Н+. Метаболічні реакції пришвидшуються ензимами — каталізаторами білкової природи. Каталізовані ензимами реакції об’єднані у метаболічні шляхи, що утворюють складні розгалужені сітки.
Метаболічні шляхи та їхні компоненти спільні для більшості живих організмів, однак певні особливості М. характерні для виду й окремих особин у межах виду. Дослідження обміну речовин проводили у 13–16 ст., науковий характер вони набули від середини 19 ст. у працях французького мікробіолога Л. Пастера з вивчення бродіння цукрів і дріжджової ферментації. Початком цілеспрямованого вивчення метаболічних реакцій стало відкриття ферментів німецьким біохіміком Е. Бухнером на початку 20 ст. Величний внесок у вивчення М. зробив німецько-англійський біохімік Г.-А. Кребс, який описав орнитиновий цикл утворення сечовини, цикл трикарбонових кислот (цикл Кребса). За дослідження М. Нобелівськими преміями відзначено англійського фізіолога А.-В. Гілла та німецького біохіміка О.-Ф. Мейєргофа (1922, вивчення механізму вуглеводного обміну м’язів), німецького біохіміка О.-Г. Варбурга (1931, відкриття природи і функцій дихальних ферментів), шведського вченого А.-Г. Теореля (1955, розшифрування дії окислювальних ферментів), німецьких біохіміків К.-Е. Блоха та Ф.-Ф. Лінена (1964, відкриття механізму М. холестерину та жирних кислот). Серед найвидатніших дослідників М. — німецький біохімік Ф. Кнооп, американський біохімік А. Ленінджер, німецько-американський учений Ф. Ліпман, російський біохімік В. Енгельгардт і природознавець К. Тимірязєв.
Найбільшим центром із дослідження загального М. в Україні став Інститут біохімії ім. О. Палладіна НАНУ (Київ), де проводили вивчення білкових, нуклеїнових, вуглеводних, ліпідних, вітамінних обмінів тварин і людини у різних аспектах (вплив харчування та іонізуючого випромінювання, при злоякісних пухлинах, фізичних навантаженнях, вікових змінах тощо). Центри вивчення М. рослин – Інститут ботаніки ім. М. Холодного НАНУ, Інститут фізіології рослин і генетики НАНУ, Національний університет біоресурсів і природокористування України (усі — Київ), Київський, Львівський, Харківський університети. Сучасна функціональна біохімія, використовуючи новітні методи хроматомас-спектрометрії, електронної мікроскопії, ядерного магнітно-резонансної спектроскопії, рентгеноструктурного аналізу, на молекулярному рівні досліджує хімічні перетворення, які складають М. органів, тканин й організму в цілому. Серед дослідників М. — О. Бах, В. Бєліцер, М. Гулий, О. Данилевський, С. Комісаренко, М. Курський, О. Палладін, Я. Парнас, К. Ситник, Д. Фердман, Р. Чаговець.
Рекомендована література
- Гулый М. Ф. Основные метаболические циклы. К., 1968;
- Гулый М. Ф. Природа и биологическое значение некоторых метаболических приспособительных реакций организмов. К., 1977;
- A. L. Leninger. Principles of Biochemistry. New York, 1982;
- F. B. Salisbeury, W. R. Cleon. Plant Physiology. Belmont, 1985;
- Губський Ю. І. Біологічна хімія. К.; Т., 2000;
- Гонський Я. І., Максимчук Г. П. Біохімія людини. Т., 2001;
- Прімова Л. О., Висоцький І. Ю. Метаболізм вітамінів і мінеральних речовин. С., 2014.
Завантажити статтю
