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有机物代谢

生物体内有机物质的合成和分解以及相互转化的过程。有机物是生物体的基本组成成分。生物通过有机物代谢不仅可以获得维持生命所需要的能量,有机体本身也得到保存和延续。代谢是合成与分解(或同化与异化)作用的统一。同化指生物体将从环境中摄取的各种营养物质转化为构成生物体的各种有机组成。异化指与此同时生物体又把体内的有机物进行分解,并把分解产物排泄和排除到体外去。

生物体内有机物质的合成和分解以及相互转化的过程。有机物是生物体的基本组成成分。生物通过有机物代谢不仅可以获得维持生命所需要的能量,有机体本身也得到保存和延续。代谢是合成与分解(或同化与异化)作用的统一。同化指生物体将从环境中摄取的各种营养物质转化为构成生物体的各种有机组成。异化指与此同时生物体又把体内的有机物进行分解,并把分解产物排泄和排除到体外去。因此,在生物的生长发育过程中,体内的各种有机物不断地在发生分解,再合成和转化,所有这些变化统称新陈代谢。

就自养生物而言(如绿色植物),是依靠吸收外界水分、二氧化碳、无机盐并利用光能,合成其代谢所需的有机物。但异养生物(如动物)则需要依靠外源的有机物,提供其代谢所需要的基质。因此,二者合成代谢的起点不一样,而合成生物大分子有机化合物的主要途径和步骤,以及生物大分子有机化合物分解代谢的途径和步骤(尤其是产生能量的异化过程)基本相同。一切生物正是通过有机物的代谢,使自身表现出各种复杂的生命活动现象,完成其生长、发育、繁殖过程。因此,可以认为有机物代谢是生物体所有生理活动和生命现象的物质基础。

有机物类型和作用

组成生物体的有机物种类繁多,但基本上可以分为生物小分子和生物大分子两大类。生物小分子即指构成细胞的基本生物分子。包括氨基酸、脂肪酸、有机酸、多元醇、可溶性糖、含氮生物碱、胆碱、辅酶、维生素、激素等。它们大多数是一些分子量中等的有机化合物,其中有的又是组成生物大分子的元件(如氨基酸、脂肪酸、单糖等),或是有机物代谢的原料(如有机酸,含氮生物碱等),有的还是生物体内代谢活动和生理功能的调节者(如辅酶、维生素、激素等)。可见,生物小分子在生物体生命活动中起着重要的作用。

生物大分子是指由某些生物小分子聚合而成的分子量更大、结构和功能更为复杂的一类有机化合物。例如,由氨基酸聚合成蛋白质、由脂肪酸和甘油等聚合成为脂类,由葡萄糖聚合成多糖,由含氮碱和核糖组成的核苷酸聚合成核酸等等。由此而构成了生物体内的四大类生物大分子化合物,它们既是维持生命的结构基础,又是延续生命的物质基础,这是基于生物大分子都具有一定的形态结构,又有较为活跃的反应能力,在大分子链上有规律地分布和排列着进行生化反应的活性部位。这就为生命系统中代谢反应严格的方向性,顺序性和可调节性创造了条件,使细胞内各种生命活动得以有条不紊地进行。同时,有的生物大分子还能形成膜性结构,从而在空间上为细胞内生命活动的顺利进行创造了特定的微环境。生物大分子还能携带和传送信息,大分子内单体的组合和排列方式的变化,都代表着一种结构信息从而表达出某种生物学含意。加之,大分子结构复杂,构型变化多端(如各种类型的异构现象和大分子的多级结构层次),使生物大分子贮存和携带着惊人的信息量。这些信息的表达,使生物体表现出错综复杂和千姿百态的生命活动现象。其中如核酸大分子所携带和传递信息,保证了生物体内各种代谢反应和生命活动能按照不同生物体所预定的遗传程序,依次和有调节控制地一步步进行。由此可以认为,生物大分子是生命现象的主宰者,在生物体的生命活动中的起着决定性的作用。

主要有机物间的代谢关系

糖、脂类、蛋白质、核酸等四类生物大分子,都各有其复杂的代谢转化过程,但并非各自孤立地进行,而是互相联系、相互制约,并以糖代谢为枢纽把几类物质的代谢沟通起来,共同组成一个完整的代谢网络。例如,糖氧化分解所形成的各种酮酸(丙酮酸、α-酮戊二酸,草酰乙酸),可以通过氨基化和氨基转移作用形成氨基酸,进一步再合成为蛋白质。并且蛋白质也可降解为氨基酸,然后再转变为糖。又如,糖酵解过程所产生的磷酸丙糖可转变为α-甘油磷酸,所产生的丙酮酸经氧化脱羧转变为乙酰辅酶A,再转变为脂肪酰辅酶A,然后与α-甘油磷酸缩合形成脂肪。同时,脂肪分子中的α-甘油磷酸也可转变为磷酸丙糖,再沿酵解过程的逆转而形成糖。并且脂肪酸也可经β-氧化形成乙酰辅酶A。后者经三羧酸循环形成草酰乙酸,草酰乙酸脱羧形成丙酮酸,再沿糖酵解过程的逆转形成糖。由于糖与蛋白质、糖与脂肪可以互相转变,因此,通过代谢网络可将糖—脂肪—蛋白质之间的转变互相沟通起来。再如,糖代谢的磷酸戊糖途径可以产生核糖,氨基酸和其它代谢产物组成的碱基(嘌呤、嘧啶)与核糖结合形成核苷酸,再聚合成多核苷酸即核酸,可见,核酸代谢与糖代谢和氨基酸代谢有密切的关系(如图)。

主要有机物间的代谢关系

总之,有机物代谢是生物体内所发生的极其复杂的物质转化、能量转化和信息传递的过程,物质流、能量流、信息流成为推动生命活动并使生命得以延续的根本动力。