Совокупность всех химических превращений, обеспечивающих жизнедеятельность организма, называют обменом веществ, или метаболизмом.
Обмен веществ, осуществляемый между организмами и внешней средой, называют внешним, или общим. Обмен веществ, обусловленный превращениями внутри организма, называют внутренним, или промежуточным. Во внутреннем и внешнем обмене веществ принято различать структурный (пластический) и энергетический обмены. В структурном обмене рассматривают превращения различных соединений в организме, их перенос (транспорт) внутри организма и между организмом и средой. В энергетическом обмене рассматривают механизмы использования образующейся в метаболических процессах химической энергии в биосинтезе, активном транспорте (транспорте соединений через биологические мембраны против градиента концентрации) и ее превращения в тепло, мышечную работу и т.п.
Хим.превращения в организме осуществляются в двух противоположных направлениях – путем синтеза и расщепления сложных соединений до более простых.
Различают три основных типа метаболизма:
- диссимиляция (или катаболизм) – окислительно-восстановительный процесс разрушения сложных молекул структуры живых организмов, сопровождающийся выделением энергии разрыва химических связей;
- ассимиляция (или анаболизм) – превращение веществ, поступающих из внешней среды в процессах биосинтеза в сложные молекулы структуры живых организмов, сопровождающееся расходованием энергии молекул аденозинтрифосфата (АТФ);
- амфоболизм – процесс образования в живом организме более сложных молекул из небольших молекул веществ, образующихся в процессе катаболизма.
В период роста организма преобладают процессы ассимиляции; во взрослом организме устанавливается относительное равновесие между процессами ассимиляции и диссимиляции; в пожилом возрасте скорость процессов диссимиляции превышает скорость ассимиляционных процессов. Все процессы регулируются катализаторами, называемыми биокатализаторами, функцию которых выполняют ферменты, витамины и гормоны. Исключительно важную роль в обмене веществ играет ферментативный катализ, обусловленный действием ферментов.
Ферменты, или энзимы – биологические катализаторы, ускоряющие химические реакции в живых организмах. Все ферменты относятся к белкам, и их разделяют на две различающиеся по составу группы: вещества чисто белковой природы и соединения, в которых белковая часть связана в комплекс с небелковыми компонентами – коферментами. В последнем случае образованный комплекс называют холоферментом, а его белковую часть – апоферментом. В качестве кофермента могут выступать простатические группы, входящие в состав фермента – протеида, или другие низкомолекулярные органические соединения, чаще всего витамины, связанные с белком в комплекс (в этом случае биологическая активность белковой структуры проявляется только в соединении с небелковой частью молекулы). Многие ферменты представляют собой комплексы, состоящие из нескольких молекул белка (субъединиц), соединенных между собой нековалентными связями.