Любой организм постоянно совершает работу:
синтез молекул, входящих в состав его
клеток, поглощение извне необходимых ему
веществ и выброс различных шлаков; многие
организмы способны также к перемещению
в пространстве, активному восприятию
внешнего мира и воздействию на него. Для
совершения любой работы требуется энергия.
Способ получения энергии связан с типом питания,
по которому группы организмов делят на ав-
тотрофов и гетеротрофов. При всех типах
энергетического обмена энергия запасается в
живой клетке в виде макроэргических
соединений. Это органические соединения,
содержащие богатые энергией (макроэргические)
химические связи. К ним относятся, например,
вещества, при гидролизе которых
высвобождается энергии в 2—4 раза больше, чем при
гидролизе других веществ.
К макроэргическим соединениям относятся
аденозинтрифосфорная кислота (АТФ), аденозиндифосфорная кислота (АДФ), а также пирофосфат (Н4Р2О7), полифосфаты (полимеры
метафосфорной кислоты — (НРО3)п - Н2О) и
ряд других соединений. Самое важное макроэргическое соединение — АТФ. Используя
энергию, заключенную в макроэргических
связях АТФ, при действии ферментов,
переносящих фосфатные группы, можно получить
другие макроэргические соединения, например,
ГТФ (гуанозинтрифосфорная кислота), ФЕП
(фосфоенолпировинограднал кислота) и др.
Образуется АТФ в процессах
биологического окисления и при фотосинтезе. Энергия
макроэргических связей используется для
совершения любой работы: активации
соединений (например, глюкозы, чтобы могла
начаться цепь ее окислительных превращений),
синтеза биополимеров (нуклеиновых кислот,
белков, полисахаридов), избирательного
поглощения веществ из окружающей клетку среды и
выброса из клетки ненужных продуктов,
мышечного сокращения и.восстановления
активного состояния организма и т. д. Запас этих
соединений позволяет организму быстро
реагировать на изменение внешних условий и
совершать физическую работу. При спортивной
тренировке содержание макроэргических
соединений в мышцах и скорость их образования
возрастают.
Есть и другие формы запасания энергии.
Во-первых, это разность электрических
потенциалов на биологических мембранах, которая
может быть использована для синтеза
макроэргических соединений и на поддержание
которой клетке приходится расходовать энергию.
Во-вторых, поскольку любой организм
способен окислять углеводы и жиры с
образованием макроэргических соединений, то можно
считать, что жировые капли, зерна крахмала,
частицы гликогена — это не только запасы
пластического («строительного») материала,
но и запасы энергии, только в более инертной
и менее доступной для быстрого
использования форме, чем макроэргические соединения.
Энергетический обмен в организме изучает
раздел биохимии — биоэнергетика.