5.3.4. Изучение молекулярных основ обмена веществ

Существует два основных типа обмена веществ (метаболизма):

Катаболизм или диссимиляция - процесс расщепления сложных органических соединений, сопровождающийся выделением химической энергии при разрыве химических связей. Эта энергия запасается в фосфатных связях АТФ.

Анаболизм или ассимиляция - разветвленная система процессов биосинтеза сложных молекул с расходованием энергии АТФ.

Эти типы метаболизма к настоящему времени полностью расшифрованы. Не последнюю роль сыграла при этом фундаментальная для всего естествознания идея единства состава и механизмов функционирования живой природы независимо от уровня организации представляющих ее структур. Эта идея получила название концепции биохимического единства и возникла еще во второй половине прошлого века, но получила свое распространение благодаря голландским микробиологам А.Клюйверу и Г. Донкеру в 1926г.

В настоящее время накоплен богатый фактический материал о том, каким образом осуществляется регулировка метаболизма в клетках. Изучается специфика биокатализа (ферментативного катализа) и разрабатываются теоретические механизмы действия различных ферментов. Открыты так называемые аллостерические ферменты, в которых имеется два центра связывания с молекулами: один - связывающий и распознающий исходный субстрат, т.е. вещество, вступающее в данную реакцию, а другой -распознающий конечный и промежуточный продукты реакции. Второй центр, связываясь с продуктом реакции, изменяет свою конформацию (пространствен'ную структуру), что влияет на скорость биокатализа. Поэтому эти ферменты называют еще иначе: регулирующие ферменты или эффекторы.

Еще один способ регуляции биохимических процессов в живой клетке был обнаружен при исследовании механизмов передачи ионов через клеточную мембрану в 60-е годы. Оказалось, что часть химических веществ переносится через мембрану клетки в направлении противоположном естественному. Т.е. получается так, что молекулы ряда веществ устремляются не в то место, где их немного, а наоборот, - против их концентрационного потенциала. Клетка как бы "накапливает" такие молекулы. Такой вид "транспорта" называется активным и осуществляется за счет использования энергии расщепления фосфатных связей АТФ.

Невозможно перечислить все достижения в области исследования регуляции метаболизма клеток. Эта область постоянно развивается и радует нас новыми научными открытиями,

каждое из которых не перестает удивлять совершенством механизмов регуляции процессов обмена веществ, осуществляемых на макромолекулярном уровне.

5.4. Онтогенетический уровень

Термин онтогенез был введен Э. Геккелем еще в 1866г. Ученый подразумевал под ним рассмотрение особенностей структурной и функциональной организации отдельных организмов, - как многоклеточных, так и одноклеточных.

В настоящее время под этим термином понимают саморегулирующуюся иерархическую систему, определяющую согласованную реализацию наследственных признаков и функций, осуществляющихся в пределах автономной живой особи. Другими словами, онтогенетический уровень - это уровень изучения организма как единого целого, системы, в которой все связано, все отрегулировано и все прекрасно работает.

"Минимальной живой системой" является простейшая живая клетка. Она наделена всеми функциями, присущими многоклеточному организму: обменивается с окружающей средой, растет и увеличивает свой объем, делится и размножается, обладает системами метаболизма или биохимической регуляции.