обмен веществ

обме́н веще́ств, метаболизм, совокупность химических и связанных с ними энергетических процессов превращения поступающих извне и возникающих в клетках веществ; лежит в основе жизнедеятельности живых организмов и является одним из основных признаков жизни. О. в. определяет такие жизненно важные процессы, как рост, развитие, размножение, продуктивность, а также связь организма с окружающей средой и адаптацию его к изменениям внешних условий. Основу О. в. составляют взаимосвязанные процессы синтеза (анаболизма, или ассимиляции) и расщепления (катаболизма, или диссимиляции), направленные на непрерывное обновление тканей организма и обеспечение его необходимой энергией. Катаболизм и анаболизм протекают в клетках одновременно и заключительная стадия катаболических превращений является исходной стадией анаболизма. Все реакции О. в. и превращения энергии протекают при участии биологических катализаторов — ферментов. У самых разных организмов О. в. отличается упорядоченностью и сходством последовательности ферментативных превращений, несмотря на большое число разнообразных химических соединений, вовлекаемых в обмен. В то же время для каждого вида характерен особый, генетически закреплённый тип О. в., зависящий от условий его существования.

Между процессами О. в. у различных организмов, населяющих землю, существует взаимосвязь. Зелёные растения, ассимилируя неорганические формы различных элементов в процессе фотосинтеза, осуществляют первичный синтез органических соединений (углеводов, липидов, белков). Животные и другие гетеротрофные организмы используют созданные растениями органические соединения, подвергая их разнообразным превращениям в ходе своего О. в., ассимилируют их, то есть преобразуют не специфические для себя соединения в специфические, подобные веществам собственного тела. Такая схема материальной и энергетической взаимосвязи характерна не только для растительного и животного миров, но и для зелёных и незелёных тканей зелёного растения и всех тканей зелёного растения в отсутствие света. Такие же преобразования лежат в основе другой стороны О. в. — дыхания. С особенностями О. в. у растений, в частности ферментных систем, закономерно связаны важные в биологическом и хозяйственном отношении свойства растений: продолжительность вегетационного периода, общая продуктивность, количество и качество накапливаемых в урожае питательных веществ, устойчивость к неблагоприятным условиям существования, иммунитет к болезням и вредителям и тому подобное. Результаты изучения О. в. у растений широко используются в селекционной практике, при разработке комплекса агротехнических мероприятий и др.

О. в. у животных состоит из 3 этапов:
1) поступление и превращение веществ корма в пищеварительный тракте (см. Пищеварение);
2) изменение и усвоение веществ в клетках организма (промежуточный обмен);
3) образование и выделение конечных продуктов обмена из организма. Расщепление компонентов пищи (белки, жиры, углеводы) до более простых веществ обеспечивает организм химическими соединениями и одновременно энергией.

Эта энергия запасается в форме особых фосфорсодержащих соединений, центральное место среди которых занимает аденозинтрифосфат, и используется для поддержания температуры тела, синтетических процессов, сокращения мышц, проведения нервного импульса, процессов секреции, всасывания и др. Соотношение между количеством энергии, поступающей с питательными веществами корма, и количеством энергии, отдаваемой во внешнюю среду, называют энергетическим балансом организма. Определение этого баланса имеет значение для расчёта кормовых рационов. Для каждого организма характерен так называемый основной обмен (манимальное количество энергии, необходимое при полном покое животного), определяющий физиологические нормы кормления сельскохозяйственных животных.

О. в. у животных регулируется ферментативным путем и находится под контролем гормонов и нервной системы. Анализ состояния О. в. лежит в основе ранней биохимической диагностики многих болезней сельскохозяйственных животных. Нарушения О. в. приводят к ряду заболеваний животных, например, к кетозам. Обмен энергии в организме животного изучают методами прямого измерения теплопродукции в респирационных калориметрах и зоотронах; определения количества энергии потреблённого корма, энергии продуктов выделения (кал, моча, кишечные газы и др.) и продуктов отложения (прирост живой массы, прирост шерсти и др.); расчёта по данным газообмена животного. Энергетическую потребность животных определяют в калориметре или зоотроне измерением подачи ими тепла и рассчитывают её на основе данных потребления кислорода или образования CO₂. Трансформация химической энергии корма в обменную и продуктивную протекает с различной эффективностью у животных разных видов, пород, направления продуктивности и физиологического состояния. См. также Баланс энергии, Обменная энергия, Энергетическая ценность корма.

Литература:
Афонский С. И., Биохимия животных, 3 изд., М., 1970;
Ленинджер А., Основы биохимии, пер. с англ., т. 1—3, М., 1985—86;
Страйер Л., Биохимия, пер. с англ., т. 1—3, М., 1984—86;
Основы биохимии, пер. с англ., т. 1—3, М., 1981.
См. также литературу к статье Кормление сельскохозяйственных животных.