В організмі одночасно відбувається перебіг процесів двох типів. Для синтезу сполук, необхідних для життєдіяльності організму, з навколишнього середовища надходять певні речовини. При цьому поглинається енергія, необхідна для утворення хімічних зв'язків, тощо. Сукупність реакцій синтезу складних речовин із простих, що забезпечують розвиток клітин й організмів, поновлення їхнього хімічного складу називають пластичним обміном (від грец. пластос - створений). Водночас у клітині відбувається протилежний процес - розщеплення речовин. Сукупність реакцій розщеплення складних речовин на простіші з вивільненням енергії називається енергетичним обміном.

Пластичний та енергетичний обмін є протилежними складовими єдиного процесу обміну речовин. Реакції біосинтезу потребують поглинання енергії, що вивільняється в результаті реакцій енергетичного обміну. Для перебігу реакцій енергетичного обміну необхідний постійний біосинтез органічних речовин, які надалі будуть розщеплюватися (рис. 56). У процесі енергетичного обміну молекули АТФ утворюються, а в процесі пластичного обміну вони витрачаються, розщеплюються з виділенням енергії. Перебіг реакцій обміну відбувається впорядковано за участі специфічних білків - ферментів. Завдяки їм ці реакції йдуть швидко й ефективно за звичайних умов функціонування клітин.

Рис. 56. Взаємозв'язок пластичного й енергетичного обміну

Перетворення енергії. Для забезпечення власних енергетичних потреб організми використовують енергію, що надходить із навколишнього середовища. Вони акумулюють енергію у формі хімічних зв'язків органічних молекул, отже, перетворення енергії взаємопов'язане з обміном речовин. Ви пам'ятаєте, що організми, здатні синтезувати органічні речовини з неорганічних, називають автотрофами (від грец. аутос - сам і трофе - їжа, живлення). Одні з них використовують для цих процесів енергію світла (зелені рослини й деякі прокаріоти - ціанобактерії, зелені та пурпурові бактерії). Інші автотрофи використовують енергію, що вивільняється під час хімічних реакцій. До цієї групи належать деякі бактерії (ви дізнаєтеся про них із § 17). Енергію у формі хімічних зв'язків синтезованих сполук ці організми використовують для власних потреб або запасають. Організми ж, які використовують енергію готових органічних речовин, називаються гетеротрофами (від грец. гетерос - інший). До цієї групи належать гриби, більшість тварин і бактерій. Для них джерелом енергії є синтезовані іншими організмами органічні сполуки, які вони одержують із їжею (живі організми, їхні рештки або продукти життєдіяльності) (рис. 57).

Енергія, що надходить до організму з навколишнього середовища, може запасатися в хімічних зв'язках синтезованих сполук або ж витрачатися на різноманітні процеси функціонування. Витрачена енергія перетворюється на теплову. Отже, живим системам притаманний енергетичний баланс: скільки енергії організм отримує, стільки й витрачає або запасає. Основою цього є фізичний принцип збереження енергії.

Рис. 57. Приклади автотрофних і гетеротрофних організмів

Які серед наведених організмів є автотрофними, а які - гетеротрофними?

ПОВТОРІТЬ, ПОМІРКУЙТЕ

• 1. Що таке обмін речовин?
• 2. Порівняйте пластичний та енергетичний обмін.
• 3. Які організми належать до автотрофних, а які - до гетеротрофних?
• 4. Обґрунтуйте взаємозв'язок пластичного та енергетичного обміну.