Обмін речовин та енергії — найзагальніша ознака живої матерії. Організм — це відкрита термодинамічна система, що поглинає з навколишнього середовища неорганічні й органічні сполуки і виділяє назовні продукти обміну. З поглинутих сполук клітина за допомогою ферментів синтезує власні сполуки. Цей процес називають асиміляцією (анаболізмом), або пластичним обміном (ендотермічні реакції відбуваються з поглинанням енергії). Протилежний процес розщеплення й окислення органічних сполук клітиною називають дисиміляцією (катаболізмом), або енергетичним обміном (ендергонічні реакції — з виділенням енергії).

Енергетичний обмін відбувається в три етапи:

1. підготовчий, під час якого складні органічні сполуки розщеплюються до мономерів (крохмаль — до глюкози, жири — до гліцерину і жирних кислот);
2. гліколіз (безкисневийй в гіалоплазмі, глюкоза розщеплюється на дві молекули молочної кислоти з виділенням двох молекул АТР;
3. кисневий, зв'язаний з матриксом і внутрішньою мембраною мітохондрій. Молочна кислота окислюється киснем до СO₂ і Н₂O з синтезом 38 молекул АТР. У разі повного окислення глюкози до СO₂ і Н₂0 виділяється 2860 кДж/моль енергії. У 38 АТР акумулюється (38 • 40 кДж) 1520 кДж, що становить понад 50% енергії, яка міститься в глюкозі.

За характером живлення організми поділяють на: автотрофи, які синтезують органічні речовини з неорганічних (зелені рослини) за рахунок сонячної енергії (фототрофи) або використовують хімічну енергію в разі окислення неорганічних речовин (хемотрофи); гетеротрофи, які для синтезу власних речовин використовують інші органічні сполуки (тварини, гриби).

Гетеротрофні організми (хижаки) одержують поживні речовини від живих організмів, сапрофіти — від мертвих. Мутуалізм має місце в разі взаємокорисних стосунків (рак-самітник і актинія).

Фотосинтез — процес синтезу органічних сполук з неорганічних у хлоропластах з використанням сонячної енергії. Фотосинтез відбувається так:

у тилакоїдах гран світло збуджує молекулу хлорофілу Р₆₈₀. Її електрон переходить на вищий енергетичний рівень і переноситься електронно-транспортним ланцюгом (пластохіноном, цитохромами f і b, FeS-білками) наР₇₀₀⁺,
заповнюючи електронну дірку;

дірку в молекулі хлорофілу Р₆₈₀ заповнюють електрони води, що утворюються внаслідок фотолізу води під дією світла:

протони водню нагромаджуються всередині тилакоїда, гідроксили, ставши радикалами ОН, об'єднуються з утворенням води й кисню:

при критичній різниці електрохімічного трансмембранного потенціалу з обох боків мембрани, утвореної електронами і протонами, протони Н⁺ проходять протонним каналом назовні. Енергія протонів використовується для синтезу АТР (фотофосфорилювання);

протони Н⁺, що вийшли на поверхню тилакоїда, сполучаються з електронами е^-, утворюючи атомарний водень, який відновлює нікотинамідаде-ніндинуклеотидфосфат (НАДР⁺):

АТР і НАДР • Н, утворені в світловій стадії фотосинтезу, використовуються в стромі хлоропласта, де проходить темнова ферментативна стадія — відновлення СO₂ до рівня вуглеводів (СН₂O)_n. У фотосинтезі енергія сонячного (космічного) світла (1—2%) трансформується в енергію хімічних зв'язків (щороку утворюється 160—250 млрд тонн біомаси), підтримується баланс O₂ і СO₂ в атмосфері. Продуктивність фотосинтезу підвищують різними шляхами: оптимізацією водопостачання, мінерального живлення, температурного і світлового режимів, підживленням рослин вуглекислотою.

інформація з довідника:

Мусієнко М.М., Славний П.С. М91 Біологія: Основні поняття. - К.: Либідь, 1994. - 96 с. - Укр. і рос. мовами.