Что такое метаболизм (обмен веществ) и как его улучшить? Что такое метаболизм

Общее представление о метаболизме органических веществ.
Что такое метаболизм? Понятие метаболизма. Методы исследования.
Метаболизм - значение слова. Метаболизм углеводов и липоидов.

Метаболизм белков

МЕТАБОЛИЗМ - этообмен веществ, химические превращения, протекающие от момента поступления питательных веществ в живой организм до момента, когда конечные продукты этих превращений выделяются во внешнюю среду. К метаболизму относятся все реакции, в результате которых строятся структурные элементы клеток и тканей, и процессы, в которых из содержащихся в клетках веществ извлекается энергия. Иногда для удобства рассматривают по отдельности две стороны метаболизма – анаболизм и катаболизм, т.е. процессы созидания органических веществ и процессы их разрушения. Анаболические процессы обычно связаны с затратой энергии и приводят к образованию сложных молекул из более простых, катаболические же сопровождаются высвобождением энергии и заканчиваются образованием таких конечных продуктов (отходов) метаболизма, как мочевина, диоксид углерода, аммиак и вода.

Клеточный метаболизм.

Живая клетка – это высокоорганизованная система. В ней имеются различные структуры, а также ферменты, способные их разрушить. Содержатся в ней и крупные макромолекулы, которые могут распадаться на более мелкие компоненты в результате гидролиза (расщепления под действием воды). В клетке обычно много калия и очень мало натрия, хотя клетка существует в среде, где натрия много, а калия относительно мало, и клеточная мембрана легко проницаема для обоих ионов. Следовательно, клетка – это химическая система, весьма далекая от равновесия. Равновесие наступает только в процессе посмертного автолиза (само переваривания под действием собственных ферментов).

Потребность в энергии.

Чтобы удержать систему в состоянии, далеком от химического равновесия, требуется производить работу, а для этого необходима энергия. Получение этой энергии и выполнение этой работы – непременное условие для того, чтобы клетка оставалась в своем стационарном (нормальном) состоянии, далеком от равновесия. Одновременно в ней выполняется и иная работа, связанная со взаимодействием со средой, например: в мышечных клетках – сокращение; в нервных клетках – проведение нервного импульса; в клетках почек – образование мочи, значительно отличающейся по своему составу от плазмы крови; в специализированных клетках желудочно-кишечного тракта – синтез и выделение пищеварительных ферментов; в клетках эндокринных желез – секреция гормонов; в клетках светляков – свечение; в клетках некоторых рыб – генерирование электрических разрядов и т.д.

Источники энергии.

В любом из перечисленных выше примеров непосредственным источником энергии, которую клетка использует для производства работы, служит энергия, заключенная в структуре аденозинтрифосфата (АТФ). В силу особенностей своей структуры это соединение богато энергией, и разрыв связей между его фосфатными группами может происходить таким образом, что высвобождающаяся энергия используется для производства работы. Однако энергия не может стать доступной для клетки при простом гидролитическом разрыве фосфатных связей АТФ: в этом случае она расходуется впустую, выделяясь в виде тепла. Процесс должен состоять из двух последовательных этапов, в каждом из которых участвует промежуточный продукт, обозначенный здесь X–Ф (в приведенных уравнениях X и Y означают два разных органических вещества; Ф – фосфат; АДФ – аденозиндифосфат).

Термин «обмен веществ» вошел в повседневную жизнь с тех пор, как врачи стали связывать избыточный или недостаточный вес, чрезмерную нервозность или, наоборот, вялость больного с повышенным или пониженным обменом. Для суждения об интенсивности метаболизма ставят тест на «основной обмен». Основной обмен – это показатель способности организма вырабатывать энергию. Тест проводят натощак в состоянии покоя; измеряют поглощение кислорода (О2) и выделение диоксида углерода (СО2). Сопоставляя эти величины, определяют, насколько полно организм использует («сжигает») питательные вещества. На интенсивность метаболизма влияют гормоны щитовидной железы, поэтому врачи при диагностике заболеваний, связанных с нарушениями обмена, в последнее время все чаще измеряют уровень этих гормонов в крови.

Методы исследования метаболизма.

При изучении метаболизма какого-нибудь одного из питательных веществ прослеживают все его превращения от той формы, в какой оно поступает в организм, до конечных продуктов, выводимых из организма. В таких исследованиях применяется крайне разнообразный набор биохимических методов. Использование интактных животных или органов. Животному вводят изучаемое соединение, а затем в его моче и экскрементах определяют возможные продукты превращений (метаболиты) этого вещества. Более определенную информацию можно получить, исследуя метаболизм определенного органа, например печени или мозга. В этих случаях вещество вводят в соответствующий кровеносный сосуд, а метаболиты определяют в крови, оттекающей от данного органа. Поскольку такого рода процедуры сопряжены с большими трудностями, часто для исследования используют тонкие срезы органов. Их инкубируют при комнатной температуре или при температуре тела в растворах с добавкой того вещества, метаболизм которого изучают. Клетки в таких препаратах не повреждены, и так как срезы очень тонкие, вещество легко проникает в клетки и легко выходит из них. Иногда затруднения возникают из-за слишком медленного прохождения вещества сквозь клеточные мембраны. В этих случаях ткани измельчают, чтобы разрушить мембраны, и с изучаемым веществом инкубируют клеточную кашицу. Именно в таких опытах было показано, что все живые клетки окисляют глюкозу до СО2 и воды и что только ткань печени способна синтезировать мочевину.

Использование клеток.

Даже клетки представляют собой очень сложно организованные системы. В них имеется ядро, а в окружающей его цитоплазме находятся более мелкие тельца, т.н. органеллы, различных размеров и консистенции. С помощью соответствующей методики ткань можно «гомогенизировать», а затем подвергнуть дифференциальному центрифугированию (разделению) и получить препараты, содержащие только митохондрии, только микросомы или прозрачную жидкость – цитоплазму. Эти препараты можно по отдельности инкубировать с тем соединением, метаболизм которого изучается, и таким путем установить, какие именно субклеточные структуры участвуют в его последовательных превращениях. Известны случаи, когда начальная реакция протекает в цитоплазме, ее продукт подвергается превращению в микросомах, а продукт этого превращения вступает в новую реакцию уже в митохондриях. Инкубация изучаемого вещества с живыми клетками или с гомогенатом ткани обычно не выявляет отдельные этапы его метаболизма, и только последовательные эксперименты, в которых для инкубации используются те или иные субклеточные структуры, позволяют понять всю цепочку событий.

Использование радиоактивных изотопов.

Для изучения метаболизма какого-либо вещества необходимы: 1) соответствующие аналитические методы для определения этого вещества и его метаболитов; и 2) методы, позволяющие отличать добавленное вещество от того же вещества, уже присутствующего в данном биологическом препарате. Эти требования служили главным препятствием при изучении метаболизма до тех пор, пока не были открыты радиоактивные изотопы элементов и в первую очередь радиоактивный углерод 14C. С появлением соединений, «меченных» 14C, а также приборов для измерения слабой радиоактивности эти трудности были преодолены. Если к биологическому препарату, например к суспензии митохондрий, добавляют меченную 14C жирную кислоту, то никаких специальных анализов для определения продуктов ее превращений не требуется; чтобы оценить скорость ее использования, достаточно просто измерять радиоактивность последовательно получаемых митохондриальных фракций. Эта же методика позволяет легко отличать молекулы радиоактивной жирной кислоты, введенной экспериментатором, от молекул жирной кислоты, уже присутствовавших в митохондриях к началу эксперимента.

Хроматография и электрофорез.

В дополнение к вышеупомянутым требованиям необходимы и методы, позволяющие разделять смеси, состоящие из малых количеств органических веществ. Важнейший из них – хроматография, в основе которой лежит феномен адсорбции. Разделение компонентов смеси проводят при этом либо на бумаге, либо путем адсорбции на сорбенте, которым заполняют колонки (длинные стеклянные трубки), с последующей постепенной элюцией (вымыванием) каждого из компонентов.

Разделение методом электрофореза зависит от знака и числа зарядов ионизированных молекул. Электрофорез проводят на бумаге или на каком-нибудь инертном (неактивном) носителе, таком, как крахмал, целлюлоза или каучук. Высокочувствительный и эффективный метод разделения – газовая хроматография. Им пользуются в тех случаях, когда подлежащие разделению вещества находятся в газообразном состоянии или могут быть в него переведены.

Выделение ферментов.

Последнее место в описываемом ряду – животное, орган, тканевой срез, гомогенат и фракция клеточных органелл – занимает фермент, способный катализировать определенную химическую реакцию. Выделение ферментов в очищенном виде – важный раздел в изучении метаболизма.

Сочетание перечисленных методов позволило проследить главные метаболические пути у большей части организмов (в том числе у человека), установить, где именно эти различные процессы протекают, и выяснить последовательные этапы главных метаболических путей. К настоящему времени известны тысячи отдельных биохимических реакций, изучены участвующие в них ферменты.

Поскольку практически для любого проявления жизнедеятельности клеток необходим АТФ, неудивительно, что метаболическая активность живых клеток направлена в первую очередь на синтез АТФ. Этой цели служат различные сложные последовательности реакций, в которых используется потенциальная химическая энергия, заключенная в молекулах углеводов и жиров (липидов).

МЕТАБОЛИЗМ УГЛЕВОДОВ И ЛИПОИДОВ

Синтез АТФ. Анаэробный метаболизм (без участия кислорода).

Главная роль углеводов и липидов в клеточном метаболизме состоит в том, что их расщепление на более простые соединения обеспечивает синтез АТФ. Несомненно, что те же процессы протекали и в первых, самых примитивных клетках. Однако в атмосфере, лишенной кислорода, полное окисление углеводов и жиров до CO2 было невозможно. У этих примитивных клеток имелись все же механизмы, с помощью которых перестройка структуры молекулы глюкозы обеспечивала синтез небольших количеств АТФ. Речь идет о процессах, которые у микроорганизмов называют брожением. Лучше всего изучено сбраживание глюкозы до этилового спирта и CO2 у дрожжей.

В ходе 11 последовательных реакций, необходимых для того, чтобы завершилось это превращение, образуется ряд промежуточных продуктов, представляющих собой эфиры фосфорной кислоты (фосфаты). Их фосфатная группа переносится на аденозиндифосфат (АДФ) с образованием АТФ. Чистый выход АТФ составляет 2 молекулы АТФ на каждую молекулу глюкозы, расщепленную в процессе брожения. Аналогичные процессы происходят во всех живых клетках; поскольку они поставляют необходимую для жизнедеятельности энергию, их иногда (не вполне корректно) называют анаэробным дыханием клеток.

У млекопитающих, в том числе у человека, такой процесс называется гликолизом и его конечным продуктом является молочная кислота, а не спирт и CO2. Вся последовательность реакций гликолиза, за исключением двух последних этапов, полностью идентична процессу, протекающему в дрожжевых клетках.

Аэробный метаболизм (с использованием кислорода).

С появлением в атмосфере кислорода, источником которого послужил, очевидно, фотосинтез растений, в ходе эволюции развился механизм, обеспечивающий полное окисление глюкозы до CO2 и воды, – аэробный процесс, в котором чистый выход АТФ составляет 38 молекул АТФ на каждую окисленную молекулу глюкозы. Этот процесс потребления клетками кислорода для образования богатых энергией соединений известен как клеточное дыхание (аэробное). В отличие от анаэробного процесса, осуществляемого ферментами цитоплазмы, окислительные процессы протекают в митохондриях. В митохондриях пировиноградная кислота – промежуточный продукт, образовавшийся в анаэробной фазе – окисляется до СО2 в шести последовательных реакциях, в каждой из которых пара электронов переносится на общий акцептор – кофермент никотинамидадениндинуклеотид (НАД). Эту последовательность реакций называют циклом трикарбоновых кислот, циклом лимонной кислоты или циклом Кребса. Из каждой молекулы глюкозы образуется 2 молекулы пировиноградной кислоты; 12 пар электронов отщепляется от молекулы глюкозы в ходе ее окисления.

Липиды как источник энергии.

Жирные кислоты могут использоваться в качестве источника энергии приблизительно так же, как и углеводы. Окисление жирных кислот протекает путем последовательного отщепления от молекулы жирной кислоты двууглеродного фрагмента с образованием ацетилкофермента A (ацетил-КоА) и одновременной передачей двух пар электронов в цепь переноса электронов. Образовавшийся ацетил-КоА – нормальный компонент цикла трикарбоновых кислот, и в дальнейшем его судьба не отличается от судьбы ацетил-КоА, поставляемого углеводным обменом. Таким образом, механизмы синтеза АТФ при окислении, как жирных кислот, так и метаболитов глюкозы практически одинаковы.

Если организм животного получает энергию почти целиком за счет одного только окисления жирных кислот, а это бывает, например, при голодании или при сахарном диабете, то скорость образования ацетил-КоА превышает скорость его окисления в цикле трикарбоновых кислот. В этом случае лишние молекулы ацетил-КоА реагируют друг с другом, в результате чего образуются в конечном счете ацетоуксусная и b-гидроксимасляная кислоты. Их накопление является причиной патологического состояния, т.н. кетоза (одного из видов ацидоза), который при тяжелом диабете может вызвать кому и смерть.

Запасание энергии.

Животные питаются нерегулярно, и их организму нужно как-то запасать заключенную в пище энергию, источником которой являются поглощенные животным углеводы и жиры. Жирные кислоты могут запасаться в виде нейтральных жиров либо в печени, либо в жировой ткани. Углеводы, поступая в большом количестве, в желудочно-кишечном тракте гидролизуются до глюкозы или иных сахаров, которые затем в печени превращаются в ту же глюкозу. Здесь из глюкозы синтезируется гигантский полимер гликоген путем присоединения друг к другу остатков глюкозы с отщеплением молекул воды (число остатков глюкозы в молекулах гликогена доходит до 30 000). Когда возникает потребность в энергии, гликоген вновь распадается до глюкозы в реакции, продуктом которой является глюкозофосфат. Этот глюкозофосфат направляется на путь гликолиза – процесса, составляющего часть пути окисления глюкозы. В печени глюкозофосфат может также подвергнуться гидролизу, и образующаяся глюкоза поступает в кровоток и доставляется кровью к клеткам в разных частях тела.

Синтез липидов из углеводов.

Если количество углеводов, поглощенных с пищей за один прием, больше того, какое может быть запасено в виде гликогена, то избыток углеводов превращается в жиры. Начальная последовательность реакций совпадает при этом с обычным окислительным путем, т.е. сначала из глюкозы образуется ацетил-КоА, но далее этот ацетил-КоА используется в цитоплазме клетки для синтеза длинноцепочечных жирных кислот. Процесс синтеза можно описать как обращение обычного процесса окисления жирных клеток. Затем жирные кислоты запасаются в виде нейтральных жиров (триглицеридов), отлагающихся в разных частях тела. Когда требуется энергия, нейтральные жиры подвергаются гидролизу и жирные кислоты поступают в кровь. Здесь они адсорбируются молекулами плазменных белков (альбуминов и глобулинов) и затем поглощаются клетками самых разных типов. Механизмов, способных осуществлять синтез глюкозы из жирных кислот, у животных нет, но у растений такие механизмы имеются.

Метаболизм липидов.

Липиды попадают в организм главным образом в форме триглицеридов жирных кислот. В кишечнике под действием ферментов поджелудочной железы они подвергаются гидролизу, продукты которого всасываются клетками стенки кишечника. Здесь из них вновь синтезируются нейтральные жиры, которые через лимфатическую систему поступают в кровь и либо транспортируются в печень, либо отлагаются в жировой ткани. Выше уже указывалось, что жирные кислоты могут также синтезироваться заново из углеводных предшественников. Следует отметить, что, хотя в клетках млекопитающих может происходить включение одной двойной связи в молекулы длинноцепочечных жирных кислот (между С–9 и С–10), включать вторую и третью двойную связь эти клетки неспособны. Поскольку жирные кислоты с двумя и тремя двойными связями играют важную роль в метаболизме млекопитающих, они в сущности являются витаминами. Поэтому линолевую (C18:2) и линоленовую (C18:3) кислоты называют незаменимыми жирными кислотами. В то же время в клетках млекопитающих в линоленовую кислоту может включаться четвертая двойная связь и путем удлинения углеродной цепи может образоваться арахидоновая кислота (C20:4), также необходимый участник метаболических процессов.

В процессе синтеза липидов остатки жирных кислот, связанные с коферментом А (ацил-КоА), переносятся на глицерофосфат – эфир фосфорной кислоты и глицерина. В результате образуется фосфатидная кислота – соединение, в котором одна гидроксильная группа глицерина этерифицирована фосфорной кислотой, а две группы – жирными кислотами. При образовании нейтральных жиров фосфорная кислота удаляется путем гидролиза, и ее место занимает третья жирная кислота в результате реакции с ацил-КоА. Кофермент А образуется из пантотеновой кислоты (одного из витаминов). В его молекуле имеется сульфгидрильная (– SH) группа, способная реагировать с кислотами с образованием тиоэфиров. При образовании фосфолипидов фосфатидная кислота реагирует непосредственно с активированным производным одного из азотистых оснований, таких, как холин, этаноламин или серин.

За исключением витамина D, все встречающиеся в организме животных стероиды (производные сложных спиртов) легко синтезируются самим организмом. Сюда относятся холестерин (холестерол), желчные кислоты, мужские и женские половые гормоны и гормоны надпочечников. В каждом случае исходным материалом для синтеза служит ацетил-КоА: из ацетильных групп путем многократно повторяющейся конденсации строится углеродный скелет синтезируемого соединения.

МЕТАБОЛИЗМ БЕЛКОВ

Синтез аминокислот. Растения и большинство микроорганизмов могут жить и расти в среде, в которой для их питания имеются только минеральные вещества, диоксид углерода и вода. Это значит, что все обнаруживаемые в них органические вещества эти организмы синтезируют сами. Встречающиеся во всех живых клетках белки построены из 21 вида аминокислот, соединенных в различной последовательности. Аминокислоты синтезируются живыми организмами. В каждом случае ряд химических реакций приводит к образованию a-кетокислоты. Одна такая a-кетокислота, а именно a-кетоглутаровая (обычный компонент цикла трикарбоновых кислот), участвует в связывании азота.

Азот глутаминовой кислоты может быть затем передан любой из других a-кетокислот с образованием соответствующей аминокислоты.

Организм человека и большинства других животных сохранил способность синтезировать все аминокислоты за исключением девяти т.н. незаменимых аминокислот. Поскольку кетокислоты, соответствующие этим девяти, не синтезируются, незаменимые аминокислоты должны поступать с пищей.

Синтез белков.

Аминокислоты нужны для биосинтеза белка. Процесс биосинтеза протекает обычно следующим образом. В цитоплазме клетки каждая аминокислота «активируется» в реакции с АТФ, а затем присоединяется к концевой группе молекулы рибонуклеиновой кислоты, специфичной именно для данной аминокислоты. Эта сложная молекула связывается с небольшим тельцем, т.н. рибосомой, в положении, определяемом более длинной молекулой рибонуклеиновой кислоты, прикрепленной к рибосоме. После того как все эти сложные молекулы соответствующим образом выстроились, связи между исходной аминокислотой и рибонуклеиновой кислотой разрываются и возникают связи между соседними аминокислотами – синтезируется специфичный белок. Процесс биосинтеза поставляет белки не только для роста организма или для секреции в среду. Все белки живых клеток со временем претерпевают распад до составляющих их аминокислот, и для поддержания жизни клетки должны синтезироваться вновь.

Синтез других азотсодержащих соединений.

В организме млекопитающих аминокислоты используются не только для биосинтеза белков, но и как исходный материал для синтеза многих азотсодержащих соединений. Аминокислота тирозин является предшественником гормонов адреналина и норадреналина. Простейшая аминокислота глицин служит исходным материалом для биосинтеза пуринов, входящих в состав нуклеиновых кислот, и порфиринов, входящих в состав цитохромов и гемоглобина. Аспарагиновая кислота – предшественник пиримидинов нуклеиновых кислот. Метильная группа метионина передается ряду других соединений в ходе биосинтеза креатина, холина и саркозина. При биосинтезе креатина от одного соединения к другому передается также и гуанидиновая группировка аргинина. Триптофан служит предшественником никотиновой кислоты, а из валина в растениях синтезируется такой витамин, как пантотеновая кислота. Все это лишь отдельные примеры использования аминокислот в процессах биосинтеза.

Азот, поглощаемый микроорганизмами и высшими растениями в виде иона аммония, расходуется почти целиком на образование аминокислот, из которых затем синтезируются многие азотсодержащие соединения живых клеток. Избыточных количеств азота ни растения, ни микроорганизмы не поглощают. В отличие от них, у животных количество поглощенного азота зависит от содержащихся в пище белков. Весь азот, поступивший в организм в виде аминокислот и не израсходованный в процессах биосинтеза, довольно быстро выводится из организма с мочой. Происходит это следующим образом. В печени неиспользованные аминокислоты передают свой азот a-кетоглутаровой кислоте с образованием глутаминовой кислоты, которая дезаминируется, высвобождая аммиак. Далее азот аммиака может либо на время запасаться путем синтеза глутамина, либо сразу же использоваться для синтеза мочевины, протекающего в печени.

У глутамина есть и другая роль. Он может подвергаться гидролизу в почках с высвобождением аммиака, который поступает в мочу в обмен на ионы натрия. Этот процесс крайне важен как средство поддержания кислотно-щелочного равновесия в организме животного. Почти весь аммиак, происходящий из аминокислот и, возможно, из других источников, превращается в печени в мочевину, так что свободного аммиака в крови обычно почти нет. Однако при некоторых условиях довольно значительные количества аммиака содержит моча. Этот аммиак образуется в почках из глутамина и переходит в мочу в обмен на ионы натрия, которые таким образом реадсорбируются и задерживаются в организме. Этот процесс усиливается при развитии ацидоза – состояния, при котором организм нуждается в дополнительных количествах катионов натрия для связывания избытка ионов бикарбоната в крови.

Избыточные количества пиримидинов тоже распадаются в печени через ряд реакций, в которых высвобождается аммиак. Что касается пуринов, то их избыток подвергается окислению с образованием мочевой кислоты, выделяющейся с мочой у человека и других приматов, но не у остальных млекопитающих. У птиц отсутствует механизм синтеза мочевины, и именно мочевая кислота, а не мочевина, является у них конечным продуктом обмена всех азотсодержащих соединений.

ОБЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О МЕТАБОЛИЗМЕ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ

Можно сформулировать некоторые общие понятия, или «правила», касающиеся метаболизма. Приведенные ниже несколько главных «правил» позволяют лучше понять, как протекает и регулируется метаболизм.

1. Метаболические пути необратимы. Распад никогда не идет по пути, который являлся бы простым обращением реакций синтеза. В нем участвуют другие ферменты и другие промежуточные продукты. Нередко противоположно направленные процессы протекают в разных отсеках клетки. Так, жирные кислоты синтезируются в цитоплазме при участии одного набора ферментов, а окисляются в митохондриях при участии совсем другого набора.

2. Ферментов в живых клетках достаточно для того, чтобы все известные метаболические реакции могли протекать гораздо быстрее, чем это обычно наблюдается в организме. Следовательно, в клетках существуют какие-то регуляторные механизмы. Открыты разные типы таких механизмов.

а) Фактором, ограничивающим скорость метаболических превращений данного вещества, может быть поступление этого вещества в клетку; именно на этот процесс в таком случае и направлена регуляция. Роль инсулина, например, связана с тем, что он, по-видимому, облегчает проникновение глюкозы во все клетки, глюкоза же подвергается превращениям с той скоростью, с какой она поступает. Сходным образом проникновение железа и кальция из кишечника в кровь зависит от процессов, скорость которых регулируется.

б) Вещества далеко не всегда могут свободно переходить из одного клеточного отсека в другой; есть данные, что внутриклеточный перенос регулируется некоторыми стероидными гормонами.

в) Выявлено два типа сервомеханизмов «отрицательной обратной связи».

У бактерий были обнаружены примеры того, что присутствие продукта какой-нибудь последовательности реакций, например аминокислоты, подавляет биосинтез одного из ферментов, необходимых для образования этой аминокислоты.

В каждом случае фермент, биосинтез которого оказывается затронутым, был ответствен за первый «определяющий» этап (на схеме реакция 4) метаболического пути, ведущего к синтезу данной аминокислоты.

Второй механизм хорошо изучен у млекопитающих. Это простое ингибирование конечным продуктом (в нашем случае – аминокислотой) фермента, ответственного за первый «определяющий» этап метаболического пути.

Еще один тип регулирования посредством обратной связи действует в тех случаях, когда окисление промежуточных продуктов цикла трикарбоновых кислот сопряжено с образованием АТФ из АДФ и фосфата в процессе окислительного фосфорилирования. Если весь имеющийся в клетке запас фосфата и (или) АДФ уже исчерпан, то окисление приостанавливается и может возобновиться лишь после того, как этот запас вновь станет достаточным. Таким образом, окисление, смысл которого в том, чтобы поставлять полезную энергию в форме АТФ, происходит только тогда, когда возможен синтез АТФ.

3. В биосинтетических процессах участвует сравнительно небольшое число строительных блоков, каждый из которых используется для синтеза многих соединений. Среди них можно назвать ацетилкофермент А, глицерофосфат, глицин, карбамилфосфат, поставляющий карбамильную (H2N–CO–) группу, производные фолиевой кислоты, служащие источником гидроксиметильной и формильной групп, S-аденозилметионин – источник метильных групп, глутаминовую и аспарагиновую кислоты, поставляющие аминогруппы, и наконец, глутамин – источник амидных групп. Из этого относительно небольшого числа компонентов строятся все те разнообразные соединения, которые мы находим в живых организмах.

4. Простые органические соединения редко участвуют в метаболических реакциях непосредственно. Обычно они должны быть сначала «активированы» путем присоединения к одному из ряда соединений, универсально используемых в метаболизме. Глюкоза, например, может подвергнуться окислению лишь после того, как она будет этерифицирована фосфорной кислотой, для прочих же своих превращений она должна быть этерифицирована уридиндифосфатом. Жирные кислоты не могут быть вовлечены в метаболические превращения прежде, чем они образуют эфиры с коферментом А. Каждый из этих активаторов либо родствен одному из нуклеотидов, входящих в состав рибонуклеиновой кислоты, либо образуется из какого-нибудь витамина. Легко понять в связи с этим, почему витамины требуются в таких небольших количествах. Они расходуются на образование «коферментов», а каждая молекула кофермента на протяжении жизни организма используется многократно, в отличие от основных питательных веществ (например, глюкозы), каждая молекула которых используется только один раз.

В заключение следует сказать, что термин «метаболизм», означавший ранее нечто не более сложное, чем просто использование углеводов и жиров в организме, теперь применяется для обозначения тысяч ферментативных реакций, вся совокупность которых может быть представлена как огромная сеть метаболических путей, многократно пересекающихся (из-за наличия общих промежуточных продуктов) и управляемых очень тонкими регуляторными механизмами.

Многие люди не задумываются над тем, насколько сложен наш организм. Среди разнообразных процессов, протекающих в теле человека, нельзя забывать о том, что такое метаболизм, ведь благодаря ему живые существа, в том числе и человек, могут поддерживать свои жизненные функции - дыхание, размножение и другие. Нередко от метаболизма зависят общее самочувствие и вес человека.

Что такое метаболизм в организме человека?

Чтобы понять, что такое метаболизм в организме, нужно разобраться в его сути. Метаболизм – научный термин, обозначающий . Это совокупность химических процессов, благодаря которым потребляемая пища превращается в тот объем энергии, который необходим живому существу для поддержания жизненных функций. Данный процесс происходит при участии специальных ферментов, способствующих перевариванию и усвоению жиров, углеводов и белков. Для человека он играет важнейшую роль, потому что участвует в процессах роста, дыхания, размножения, регенерации тканей.

Метаболизм и катаболизм

Зачастую, чтобы сохранить здоровье и не беспокоиться о проблеме , важно в процессе жизнедеятельности соблюдать баланс между потребляемой и затраченной энергией. С научной точки зрения это объясняется тем, что метаболические процессы состоят их двух этапов:

Анаболизм , во время которого происходит синтез веществ в более сложные структуры, что требует определенных энергетических затрат.
Катаболизм , при котором, наоборот, происходит распад сложных веществ до простых элементов и выделяется необходимая энергия.

При этом два вышеупомянутых процесса находятся в неразрывной связи друг с другом. Во время катаболизма выделяется энергия, которая впоследствии может быть направлена на функционирование анаболических процессов, что приведет к синтезу необходимых веществ и элементов. На основе написанного можно сделать вывод, что одно рассматриваемое понятия вытекает из второго.

Нарушение метаболизма - симптомы

Часто ускоренный, или, наоборот, замедленный метаболизм, может быть причиной некоторых изменений в работе организма. Чтобы не допустить подобной ситуации, важно вести , отказаться от вредных привычек и прислушаться к собственному организму. Медленный или быстрый метаболизм может проявляться в виде следующих симптомов:

появление ломкости волос и ногтей, разрушение зубов, проблемы с кожей;
нарушение работы желудочно-кишечного тракта, запоры, жидкий стул;
резкое увеличение или снижение веса;
у женщин ;
бесконтрольное чувство жажды или голода.

Подобные признаки, помимо изменения метаболических процессов, могут свидетельствовать о серьезных проблемах со здоровьем. Поэтому важно вовремя обратиться за консультацией к врачу. Возможно, могут потребоваться дополнительное обследование и сдача анализов для выявления точного диагноза и постановки верного лечения.

Типы метаболизма

Мало знать, что такое процессы метаболизма, важно разбираться в его типах:

Белковый тип характеризуется ярко выраженной парасимпатической нервной системой, а также быстрым окислением. Человек с подобным метаболизмом часто голоден, не приветствует строгие диеты, постоянно испытывает чувство голода, может быть нервным и вспыльчивым. Невзирая на внешнюю энергичность, он уставший, или даже изможденный. В подобных случаях может быть рекомендована белковая диета, но полностью исключать углеводы не всегда целесообразно, потому что они являются источником глюкозы;
Углеводный тип метаболизма, наоборот, характеризуется симпатической нервной системой и медленным окислением. В таких случаях люди не зависят от употребления сладкого, отличаются слабым аппетитом и любят кофе. Часто они отличаются А-образным типом фигуры. Как правило, в таких случаях назначается , но при условии контроля со стороны врача. Это связано с тем, что подобная пища может способствовать набору веса и негативно сказываться на здоровье человека;
Смешанный тип отличается признаками первого и второго типа, но с менее выраженными характеристиками. Люди часто бывают усталыми, могут испытывать чувство тревоги. Они любят сладкое, но при этом не всегда сталкиваются с проблемой лишнего веса.

Как разогнать метаболизм?

Бытует мнение, что чем быстрее обмен веществ, тем меньше проблем возникает с массой тела. Как ускорить метаболизм для похудения? Существует ряд методов – различные диеты, травяные настои, витаминные комплексы и лечебные препараты, но не всегда они надежны, так как вес человека зависит не только от метаболизма. Не стоит забывать об особенностях организма и физической активности. Важно помнить, что ускоренный метаболизм может быть симптомом проблем со здоровьем.

Продукты, ускоряющие метаболизм

Задумываясь над тем, как повысить метаболизм, многие люди для своего рациона выбирают определенные продукты. Иногда рекомендуют принимать пищу небольшими порциями несколько раз в день и не забывать об употреблении воды. Часто подобное меню включает:

цельнозерновые продукты;
постное мясо;
молочные продукты;
яблоки и цитрусовые фрукты;
рыба;
зеленый чай и кофе.

Напитки для ускорения метаболизма

Иногда ускорение метаболизма может вызвать употребление некоторых напитков. Помимо жидкой диеты нельзя забывать о полноценном питании и умеренных физических нагрузках. В качестве напитков рекумендуется принимать:

воду - после сна способствует улучшению обмена веществ;
зеленый чай - за счет содержания в нем кахетина запускается процесс жиросжигания;
молоко - благодаря входящему в состав кальцию стимулируется метаболизм;
кофе - кофеин подавляет чувство голода и замедляет метаболистический процесс.

Витамины для метаболизма и жиросжигания

Вопрос, как ускорить метаболизм в организме, лучше задавать врачу. Это связано с тем, что любое постороннее вмешательство может негативно сказаться на организме человека. После обследования и постановки точного диагноза в качестве лечения может быть назначена диета и прием дополнительных витаминов, таких, например, как:

рыбий жир - снижает уровень холестерина в крови, тем самым восстанавливая метаболизм;
фолиевая кислота - способствует укреплению иммунной системы, вследствие чего нормализуется метаболистический процесс;
витамины группы В, С, D, A - приводят к ускорению обмена веществ на 10%, за счет нормализации уровня инсулина.

Препараты, улучшающие метаболизм

Иногда, при появлении мыслей о том, как улучшить метаболизм и похудеть, возникает желание использования всевозможных препаратов. Большую популярность среди них приобрели БАДы из серий "Турбослим" и "Лида", которые имеют ряд противопоказаний:

индивидуальная непереносимость компонентов, входящих в состав средства;
период беременности и лактации;
заболевания сердечно-сосудистой системы;

Любые препараты стоит принимать только после консультации врача и уточнения диагноза. Бесконтрольный прием таких средств может негативно отразиться на здоровье пациента, и разгон метаболизма останется малозначимой проблемой. В качестве назначений иногда используются стимуляторы, анаболики и другие сильные лекарства, поэтому важно учитывать наличие противопоказаний и побочных эффектов:

сухость в ротовой полости;
нарушение сна;
рвотные позывы;
аллергическая реакция;
тахикардия;
нарушение работы желудочно-кишечного тракта.

Травы для ускорения метаболизма

В качестве способа изменения скорости метаболических процессов иногда используют всевозможные травяные настои и отвары. При этом важно учитывать отсутствие аллергии, проблем со здоровьем и других особенностей организма, говорящих о том, что перед употреблением травяных настоев лучше проконсультироваться с врачом. Травы ускоряющие метаболизм, могут быть следующими:

китайский лимонник;
женьшень;
эхинацея пурпурная;
шиповник;
череда;
листья черной смородины или земляники.

Упражнения для ускорения метаболизма

Помимо правильного питания и витаминных комплексов для ускорения обмена веществ иногда рекомендуют спортивные упражнения. Как улучшить метаболизм с помощью физических нагрузок? Полезными будут:

Ходьба с умеренным темпом и прогулки на свежем воздухе – они не требуют специальной подготовки и посещения спортзала.
Еще одним упражнением могут быть приседания, которые можно выполнять в домашних условиях.
Иногда рекомендуют отжимания от пола, бег на месте, качание мышц живота. Популярными становятся интервальные тренировки, при которых физические нагрузки чередуются с отдыхом при выполнении одной группы упражнений.

Как замедлить метаболизм и набрать вес?

Задумываясь над тем, как замедлить метаболизм, важно помнить, что подобные действия не всегда будут полезны для здоровья человека, даже если это необходимо при наборе веса. Существует несколько рекомендаций, выполнений которых может дать возможность некоторого уменьшения скорости метаболических процессов, но отсутствие медицинского контроля при их выполнении может вызвать негативные последствия:

длительный сон, потому что во время сновидения замедляются многие процессы в организме, в том числе и метаболизм;
потребление меньшего количества калорий, что даст организму сигнал к накапливанию энергии;
пропуск некоторых приемов пищи;
употребление большого количества сложных углеводов – злаковых культур, бобовых;
отказ от кофе, зеленого чая.

Видно, что эти рекомендации в основном противоречат принципам правильного полноценного питания, поэтому они могут быть применимы в самых крайних случаях по рекомендации врача. Не стоит забывать о наследственных факторах, которые могут сказаться на результате желанного набора веса после снижения темпов обмена веществ.

Любому человеку полезно будет знать, что такое метаболизм, или обмен веществ, каковы его особенности и от чего он зависит. С ним напрямую связаны жизненно важные процессы организма, поэтому, наблюдая у себя какие-либо признаки нарушения обмена веществ, важно не предпринимать самостоятельных действий без консультации врача.

Слово «метаболизм» употребляют в речи диетологи и спортсмены, фитнес-инструкторы и вечно худеющие.

Чаще всего термин употребляется в значении «обмен веществ». Но что это такое на самом деле, знают далеко не все. Попробуем разобраться.

Что это такое?

Метаболизм – это процессы, проходящие в любом живом организме для поддержания его жизни. Метаболизм позволяет телу расти, размножаться, заживлять повреждения и реагировать на окружающую среду.

Для этого действительно необходим постоянный обмен веществ . Разделить процессы можно на два потока. Один разрушительный – катаболизм, другой созидательный – анаболизм.

Разборка на молекулярном уровне…

Любое питательное вещество, попадающее в организм, не может сразу пойти на его нужды. Например, белки из орехов, молока и человеческих мышц – совершенно разные, и друг друга заменить не могут.

Однако они состоят из одних и тех же «кирпичиков» — аминокислот . Хотя в каждом из белков их разный набор и соотношение.

Чтобы получить стройматериал для, например, бицепса, специальные ферменты разбирают содержащийся в молоке или котлете белок на отдельные аминокислоты , которые уже и идут в дело.

Параллельно высвобождается энергия, измеряемая в калориях. Процесс разбора и есть катаболизм . Другой пример катаболизма – расщепление обычного сахара-рафинада на фруктозу и глюкозу.

… и сборочный цех

Организму недостаточно разобрать белки из съеденного на аминокислоты. Из них необходимо собрать новые белки для той же мышцы бицепса.

Постройка сложных молекул из более мелких компонентов требует энергозатрат. На нее идут те самые калории, которые организм получил при «разборке». Этот процесс называется анаболизм .

Еще пара наглядных примеров работы «сборочного цеха» организма – рост ногтей и заживление трещин в костях.

А откуда берется жир?

Если в процессе расщепления питательных веществ производится энергии больше, чем ее требуется на постройку новых клеток организма, появляется явный избыток , который надо куда-то деть.

Когда организм находится в состоянии покоя, метаболизм протекает в «фоновом» режиме и не требует активного расщепления и синтеза веществ. Но как только тело начинает двигаться, все процессы ускоряются и усиливаются. Возрастает и потребность в энергии и питательных веществах.

Но даже у подвижного организма могут оставаться излишки калорий , если их поступает слишком много с пищей.

Небольшая часть полученной и нерастраченной энергии складывается в виде углевода гликогена – источника энергии для активной работы мышц. Он запасается в самих мышцах и печени.

Остальное накапливается в жировых клетках . Причем для их образования и жизни требуется гораздо меньше энергии, чем для постройки мышц или костей.

Как метаболизм связан с массой тела

Можно сказать, что вес тела — это катаболизм минус анаболизм . Другими словами, разница между количеством поступившей в организм энергии и использованной им.

Так, один грамм съеденного жира дает 9 ккал, а то же количества белка или углевода – 4 ккал. Те же 9 ккал организм отложит в 1 грамм жира уже в своем теле, если не сумеет потратить.

Несложный пример : съедаете бутерброд и ложитесь на диван. Из хлеба и колбасы организм получил жиры , белки, углеводы и 140 ккал. При этом лежащее тело потратит полученные калории только на расщепление съеденной пищи и немного на поддержание функций дыхания и кровообращения – около 50 ккал в час. Остальные 90 ккал превратятся в 10 г жира и отложатся в жировое депо.

Если же любитель бутербродов выйдет на спокойную прогулку, полученные калории организм потратит примерно за час.

«Хороший» и «плохой» метаболизм?

Многие с завистью глядят на хрупкую девушку, регулярно лакомящуюся пирожными и не прибавляющую ни грамма веса. Принято считать, что у таких счастливчиков метаболизм хороший, а у тех, для кого кусочек сахара в чае грозит прибавкой веса – метаболизм плохой.

На самом деле результаты исследований показывают, что действительно замедленный метаболизм наблюдается только при ряде заболеваний , например, гипотиреозе – недостатке гормона щитовидной железы. А у большинства людей с лишним весом нет никаких болезней, но наблюдается энергетический дисбаланс.

То есть, энергии в организм поступает гораздо больше, чем ее нужно на самом деле, и она складируется про запас.

Статьи расхода калорий

Чтобы расход и получение калорий держать под контролем, стоит помнить основные направления дополнительных энергозатрат.

1. Чем выше масса тела , тем больше калорий ему требуется. Но, как мы знаем, жировой ткани надо совсем мало энергии для жизни, а вот мышечная потребляет достаточно.

Поэтому 100-килограммовый культурист потратит больше калорий на ту же работу, что и его 100-килограммовый ровесник с неразвитыми мышцами и высоким процентом жира.

2. Чем старше становится человек , тем выше у него разница между поступлением энергии и ее тратами за счет гормонального дисбаланса и резкого снижения физической активности.

3. В метаболизме мужского организма активно участвует гормон тестостерон. Это настоящий естественный анаболик, заставляющий организм тратить энергию и ресурсы на выращивание дополнительных мышц. Именно поэтому мышечная масса у мужчин обычно гораздо выше, чем у женщин.

А поскольку на поддержание жизнедеятельности мышц требуется гораздо больше энергии, чем для сохранения жира, то мужчина и женщина одного роста и веса тратят неодинаковое количество калорий на одни и те же действия.

Проще говоря: мужчины больше тратят энергии, им требуется больше еды, а при желании они гораздо быстрее худеют.

Что надо знать о метаболизме

Вся жизнь организма – это баланс между расщеплением питательных веществ и получением из них энергии и энергозатратах при создании новых молекул и клеток.

Если энергии поступает слишком много – она откладывается про запас в виде жировой ткани. Увеличить энергозатраты можно, много двигаясь или вырастив достаточное количество мышечной массы.

Обмен веществ - это поступление в организм питательных веществ и жидкостей из окружающей среды, переваривание, усвоение их и выделение продуктов.

Все вещества, поступающие в организм животного, подверга-ются в нем значительным превращениям. Одни из них распадаются до простых, большей частью, неорганических продуктов, выделяя при этом энергию, используемую организмом как для мышечной работы, так и для секреторных и нервных процессов (диссими-ляция). Продукты их распада выделяются из организма. Другие вещества подвергаются менее глубокому расщеплению и из них синтезируются вещества, подобные составным частям организма (ассимиляция — уподобление). Вновь созданные вещества или превращаются в активные элементы клеток и тканей или же откла-дываются в запас, становясь потенциальными источниками энер-гии. Неорганические вещества включаются в общий обмен веществ тела, подвергаясь сложным превращениям вместе с органическими, участвуя во всех жизненных проявлениях.

Во всех живых клетках и тканях организма как в спокойном состоянии, так и во время деятельности одновременно протекают два противоположных процесса: разрушение вещества и его синтез.

Обмен веществ состоит из двух тесно взаимосвязанных процессов: ассимиляции и диссимиляции. Эти два процесса не только одновременны, но и взаимообус-ловлены. Одно без другого невозможно, ибо никакая работа в ор-ганизме не может происходить без распада веществ, ранее ассими-лированных организмом. С другой стороны, и для процессов синте-за в организме необходима энергия, выделяющаяся при распаде веществ.

Эти два процесса и составляют обмен веществ в организме. Обмен веществ происходит постоянно и непрерывно. Все клетки, все ткани тела, не исключая и таких плотных и, казалось бы, незыблемых, как кости и роговые образования, находятся в постоян-ном процессе распада и возобновления. Это касается как органичес-ких, так и неорганических веществ.

Ассимиляция (анаболизм)

Ассимиляцияили анаболизм- это переход составных частей пищевых веществ, поступивших в человеческий организм из внешней среды в клетки, то есть превращение более простых веществ в химически сложные. В результате ассимиляции происходит размножение клеток. Чем моложе организм, тем активнее протекают в нем процессы ассимиляции, обеспечивая его рост и развитие.

Диссимиляция (катаболизм)

Белки, или протеины, играют важную роль в здоровье , нормальном росте и развитии организма человека . Они выполняют две разные физиологические функции: пластическую и энергетическую.

Функции белков

Пластическая функция белков состоит в том, что они входят в состав всех клеток и тканей. Энергетическая функция белков состоит в том, что они, подвергаясь окислению в присутствии кислорода, расщеп-ляются и выделяют энергию. При расщеплении 1 г белка выделя-ется 4,1 ккал энергии.

Строение белков

Белки состоят из аминокислот. По аминокислотному составу они разделяются на полноценные и неполноценные.

Полноценные бел-ки

Полноценные бел-ки содержатся в продуктах животного происхождения (в мясе, яйцах, рыбе, икре, молоке и молочных продуктах). Для нормального роста и развития организма в суточном рационе детей и подростков не-обходимо наличие достаточного количества полноценных белков.

Неполноценные белки

Неполноценные белки содержатся в продуктах растительного про-исхождения (в хлебе, картошке, кукурузе, горохе, маше, фасоле, рисе и др.).

Жиры, так же как и белки, в организме чело-века имеют пластическое и энергетическое значение. 1 г жира, окисляясь в организме в присутствии кислорода, выделяет 9,3 ккал энергии. Различают два вида жиров: животные и растительные.

Для организма человека углеводы имеют в основном энергетическое значение. В частности, при выполнении физической работы углеводы первыми подвергаются расщеплению и снабжают клетки, ткани и в особенности мышцы необходимой энергией для их деятельности. При окислении 1 г углеводов в при-сутствии кислорода выделяется 4,1 ккал энергии. Углеводы содер-жатся в большом количестве в продуктах растительного происхож-дения (в хлебе, картошке, фруктах, бахчевых) и сладостях.

Количество воды в организме

Вода входит в состав всех клеток и тканей организма человека. В зависимости от физиологи-ческих свойств каждой ткани вода в ней содержится в различном количестве. 50 — 60% организма взрослого человека составляет вода, в организме молодых людей содержание воды больше. Суточная потребность организма взрослых людей в воде составляет 2-3 л.

Влияние воды на организм

Вода играет важную роль в обмене веществ. Если человек совер-шенно не будет питаться, но будет употреблять воду в нормальном количестве, то он может прожить 40-45 дней (до уменьшения массы его тела на 40%). Но если, наоборот, питание будет нормальным, а вода не будет употребляться, то человек может погибнуть в течение одной недели (до уменьшения массы на 20-22%).

Вода поступает в организм в составе пищи и в виде напитков. Она, всасываясь из желудка и кишечника в кровь , участвует в про-цессах обмена веществ в клетках и тканях, основная ее часть выво-дится наружу путем дыхания , потоотделения и с мочой.

В жаркий летний период происходят большие по-тери воды организмом при потоотделении и дыхании. Поэтому воз-растает потребность организма в воде. При жажде и ощущении сухости во рту , не прибегая к обиль-ному употреблению воды, следует часто прополаскивать рот, под-кисленная вода (вода с лимоном, минеральная вода) лучше утоляет жажду и при этом сердце не испытывает дополнительной нагрузки.

Минеральные соли входят в состав всех клеток и тканей орга-низма человека. Различают макро- и микроэлементы.

Макроэлементы

К макроэле-ментам относятся натрий, хлор, кальций, фосфор, калий, железо. Они содержатся в большом количестве в крови, клетках, в особен-ности в костях.

Микроэлементы

К микроэлементам относятся марганец, кобальт, медь, алюминий, фтор, йод, цинк. Они содержатся в крови, клет-ках и костях , но в меньшем количестве. Минеральные соли играют важную роль в обмене веществ, в особенности в процессах возбуж-дения клеток.

Тканевое дыхание

Тканевое дыхание - это последний этап распада органических веществ в клетках тела, в котором участвует кислород и образуется углекислота.

Чтобы объяснить, почему при тканевом дыхании окисляются вещества, обычно стойкие по отношению к молекулярному кислороду, была выдви-нута мысль об активизации кислорода. Предполагают, что кислород обра-зует перекись, от которой отщепляется активный кислород. Происходит и активизация водорода, который переходит от одного вещества к другому, в результате чего одно из веществ оказывается богаче кислородом т. е. окисляется, тогда как другое становится беднее им, т. е восстанавливается.

Большое значение в тканевом дыхании имеют клеточные пигменты, которые содержат железо и находятся на поверхности клеток и окисляющихся веществ. Железо является одним из сильнейших катализаторов, как это можно увидеть на примере гемоглобина крови. Кроме того, существуют и другие катализаторы, способствующие переносу кислорода или водорода. Из них известен фермент каталаза и трипептид-глютатион, содержащий серу, которая и связывает водород, отщепляя его от окисляющихся веществ

В результате хими-ческих, механических, термических изменений органических ве-ществ, которые содержатся в пище, происходит превращение их по-тенциальной энергии в тепловую, механическую и электрическую энергию. Ткани и органы выполняют работу, клетки размножают-ся, изношенные их составные части обновляются, молодой орга-низм растет и развивается за счет этой образовавшейся энергии. Постоянство температуры тела человека также обеспечивается за счет этой энергии.

Терморегуляция

В разных органах тела обмен веществ протекает с разной ин-тенсивностью. Об этом можно отчасти судить по количеству проте-кающей через них крови, так как с кровью к ним доставляются пи-тательные вещества и кислород.

Нервная регуляция

У высших животных процессы обмена веществ регулируются нервной системой , которая влияет на течение всех химических процессов. Все изменения в ходе обмена веществ воспринимаются нервной системой, которая рефлекторным путем стимулирует об-разование и выделение ферментативных систем, осуществляющих распад и синтез веществ.

Гуморальная регуляция

Процессы обмена веществ зависят и от гуморальной регуляции, что определяется состоянием эндокринных желез . Органы внутренней секреции, особенно гипофиз, надпо-чечники, щитовидные и половые железы — во многом определяют ход обмена веществ. Некоторые из них влияют на интенсивность процесса диссимиляции, иные же на обмен отдельных веществ жиров, минеральных веществ, углеводов и пр.

Роль печени в обмене веществ

Возраст

Обмен веществ различен также у животных разного возраста. У молодняка преобладают процессы синтеза, нужные для их роста (у них синтез превышает распад в 4-12 раз). У взрослых животных процессы ассимиляции и диссимиляции обычно уравновешены.

Лактация

На обмен влияет и продук-ция, вырабатываемая животным. Так, обмен веществ у лактирующей коровы перестраивается в сторону синтеза специфических ве-ществ молока-казеина, молочного сахара. Материал с сайта

Питание

У разных видов животных обмен веществ различен, особенно если они питаются различной пищей. На характер и степень обменных процессов влияет характер питания. Особое значение имеет количество и состав белков, витаминный, а также минеральный состав пищи. Одностороннее питание какими-либо одними веществами показало, что, питаясь одними белками, животные могут жить даже при мышечной работе. Это связано с тем, что белки являются как строительным материалом, так и источником энергии в организме.

Голодание

При голодании орга-низм использует имеющиеся у него запасы, сначала гликоген печени, а затем жир из жировых депо. Распад же белков в теле умень-шается, и количество азота в выделениях падает. Это обнару-живается уже с первого дня голодания и указывает на то, что умень-шение белкового распада носит рефлекторный характер, так как в течение суток или двух в кишечнике еще находится много пищевых веществ. При дальнейшем голодании азотистый обмен устанавливается на низком уровне. Лишь после того, как запас углеводов и жиров в организме уже исчерпан, начинается усиленный распад белков и выделение азота резко увеличивается. Теперь белки со-ставляют основной источник энергии для организма. Это всегда является предвестником близкой смерти. Дыхательный коэффици-ент в начале голодания равен 0,9 — организм сжигает преимущественно углеводы, затем опускается до 0,7 — используются жиры, к концу голодания он равен 0,8-организм сжигает белки своего тела.

Абсолютное голодание (при приеме воды) может продолжаться человека до 50 дней, у собак — свыше 100 дней, у лошадей — до 30 дней.

Длительность голодания может увеличиваться при предварительной тренировке, так как оказалось, что после коротких пе-риодов голодания организм откладывает запасы в большем, чем обычно, количестве, и это облегчает вторичное голодание.

Вскрытие трупов животных, павших от голодания, показывает, что разные органы уменьшаются в весе в разной степени. Больше всего теряет в весе подкожная клетчатка, затем мышцы, кожа , и пищеварительный канал, еще меньше теряют в весе железы, почки; сердце и мозг теряют не больше 2-3% своего веса.

Физическая нагрузка

Обмен веществ при физической нагрузке сопровождается усилением процесса диссимиляции в связи с большой потребностью организма в энергии.

Даже при полном покое животное затрачивает энергию на работу внут-ренних органов, деятельность которых никогда не прекращается: сердца, дыхательных мышц, почек, желез и др. Мышцы скелета постоянно находятся в состоянии известного напряжения, на поддержание которого также необходим значительный расход энергии. Много энергии затрачивают животные на прием, переже-вывание корма и его переваривание. У лошади на это тратится до 20% энергии принятого корма. Но особенно увеличивается рас-ход энергии при мышечной работе, причем тем больше, чем тяжелее производимая работа. Так, лошадь при движении по ровной дороге со скоростью 5-6 км в час расходует 150 кал тепла на каждый километр пути, а при скорости 10-12 км в час — 225 кал.

какие основные процессы обмена веществ в организме

спеуефические продукты обмена веществ

процессы в обмене веществ

Вопросы к этой статье:

Всем привет! На связи Иван Устинов и я рад вас снова видеть на страницах своего блога. Сегодня нас ждет разбор очень интересной темы, так что не расходитесь быстро... Повышенная масса тела у людей в современном мире – не редкость.

Многие тучные люди понимают, что все дело в замедленном обмене веществ и зачастую завидуют худышкам. Сегодня мы разберемся в вопросе: быстрый метаболизм хорошо или плохо это на самом деле?

Чаще всего люди, не склонные к полноте, не испытывают в связи с этим никаких проблем. Однако порой бывает так, что, сколько бы человек ни ел, а масса его тела не только не увеличивается, но, наоборот, продолжает быстрыми темпами уменьшаться.

Так что вскоре худое тело становится скорее недостатком, чем признаком стройности, и отталкивает противоположный пол выпирающими костями. В какой же момент стоит задуматься, не слишком ли быстрый у вас обмен веществ и не грозит ли это анорексией?

Стоит сразу расставить все точки над «и». Быстрый метаболизм, как и замедленный, это в любом случае плохо, потому что замедленный грозит ожирением, а ускоренный – болезненной худобой. Но в зависимости от ситуаций кто-то чтобы похудеть, а кто-то его наоборот

Хорошо – это когда метаболизм соответствует норме. Нормальный уровень обмена веществ у каждого человека свой. Как определить свой базовый уровень, мы поговорим чуть ниже, а сейчас перечислим симптомы, по которым вы сможете определить, не слишком ли высока скорость обмена веществ в вашем организме.

Основные признаки быстрого метаболизма – это слишком сильная худоба при нормальном или даже повышенном питании, ощущение голода вскоре после обильного приема пищи, невозможность увеличить мышечную массу, несмотря на занятия спортом.

Факторы быстрой потери массы тела

Почему так важно вовремя отреагировать на болезненную худобу своего тела и не запустить процесс? Внешне заметная чрезмерная потеря веса – это еще полбеды. Процессы, происходящие при этом в организме, намного опаснее. Они становятся источником заболеваний, ведь неправильный обмен веществ не позволяет организму усваивать витамины и микроэлементы, получаемые с пищей. От этого вы обязательно почувствуете недостаток жизненных сил и вас частенько будет клонить в сон.

Кроме того одновременно с недостатком жизненно важных веществ организм начинает усиленно вырабатывать адреналин. Так что мнение, что полные люди жизнерадостны и добры, — отнюдь не миф. Переизбыток адреналина делает худощавых людей не в меру раздражительными, что становится проблемой не только для них, но и для окружающих.

Причины быстрого метаболизма:

генетическая предрасположенность;
заболевания щитовидной железы;
злоупотребление курением;
частые депрессии, недосыпание.

Последствия чрезмерной худобы

Еще совсем недавно худощавость была в моде, и многие женщины стремились похудеть, используя различные диеты и не задумываясь о том, какими последствиями резкое похудание может грозить их организму.

Слишком быстрый метаболизм становится угрозой для жизни в целом, ведь из-за него в организме человека развиваются многие заболевания. Резко худеющий человек испытывает постоянную слабость, не способен выполнять элементарные физические упражнения, а в запущенных случаях даже прием пищи становится для него тяжелым трудом.

Изможденное тело отвращает от себя взгляды окружающих. Кожа у резко худеющего человека становится неестественного серого цвета, потому что недостаток витаминов и других веществ сказывается и на ее состоянии. Аппетит постепенно совершенно пропадает, вследствие чего развиваются заболевания органов пищеварения.

Постепенно худоба начинает сопровождаться отеками, особенно они заметны на лице и нижних конечностях. Одновременно с истощением в организме, лишенном необходимых для него микроэлементов, развиваются серьезнейшие болезни, вплоть до злокачественных опухолей.

Как вычислить уровень обмена веществ в вашем организме?

РАССЧИТЫВАЕМ ПО ФОРМУЛЕ. Для начала нам нужно понять, что мы собираемся рассчитывать. Скорость метаболизма определяется в килокалориях, которые необходимы организму для обеспечения его жизнедеятельности В СОСТОЯНИИ ПОКОЯ. Да, именно в состоянии покоя. Это ещё называют базовым метаболизмом.

То есть по сути, мы будет рассчитывать число калорий, которое обязательно нужно будет потреблять в день для нормальной работы нашего организма. Так сказать — наш необходимый минимум. И это число будет зависеть от скорости нашего метаболизма.

Формула расчета скорости метаболизма называется BMR (от англ. Basal Metabolic Rate) . Данная формула учитывает и ваш рост, и ваш вес и даже ваш возраст. Обмен веществ ускоряется при повышении массы тела и вашего роста, но с возрастом замедляется. Выглядит она следующим образом:

BMR (для женщин) = 655 + (9,6 х вес) + (1,8 х рост) — (4,7 х возраст)
BMR (для мужчин) = 66 + (13.8 x вес в кг.) + (5 x рост в см.) — (6.8 x возраст)

Возможно вы спросите — «а почему для мужчин и женщин разные формулы?» . Различия состоят в том, что как правило мужчины обладают большим количеством мышц и из-за этого метаболизм у них выше. Да и вообще у мужчин быстрый метаболизм – это скорее норма, чем отклонение, потому что в организме представителей мужского пола обмен веществ происходит быстрее на 10-15%.

В то же время метаболизм у женщин замедляется не так сильно с возрастом, как у мужчин. Все эти нюансы различий учтены в формулах.

Но это ещё не все. Полученное количество калорий необходимо умножить на коэффициент уровня вашей физической активности. Коэффициенты следующие:

Если вы ведете сидячий образ жизни, тогда вы можете умножить количество калорий на 1,2
Если вы занимаетесь спортом, но в легкой форме и не более 1-3 раз в неделю, умножьте на 1,375
Если занятия спортом проходят 3-5 раз в неделю, но не превышают обычный уровень нагрузки, умножьте на 1,55
Если ваши тренировки проходят с увеличенной физической нагрузкой, умножьте на 1,725
Если вы вынуждены заниматься тяжелым физическим трудом или увлечены очень интенсивными тренировками, умножьте на 1,9

И что теперь делать с этой цифрой? Для чего она вам? Ещё раз напомню что эта цифра показывает минимальное количество калорий, которое вам нужно на день, чтобы организм чувствовал себя нормально. Соответственно, все что сверх этой цифры — теоретически уже будет накапливаться в виде жира в проблемных зонах (на попе, животе и т.д.)

Поэтому вам нужно эту цифру сравнить с тем количеством калорий, которое вы сейчас потребляете. Если у вас вышло 1700 ккал., а фактически вы потребляете 2000 ккал., то ваш избыток составляет 300 ккал.

Если вы хотите похудеть, то от полученной цифры отнимите 300-500 ккал. и подгоните ваш рацион уже под эту цифру. Думаю ясно.

Но не стоит зацикливаться на формуле и слишком трепетно к ней относиться, так как все эти расчеты всё равно примерны. Даже когда вы будете рассчитывать калорийность пищи по таблицам — помните, что это тоже очень «на глаз». Иногда калорийность пищи называют не боле чем «шутка». Это просто некий показатель того, сколько тепла выделяет та или иная еда при полном сжигании.

То есть взяли батончик сникерс, сожгли в каком-то специальном контейнере для экспериментов, зафиксировали количество тепла которое он выделил и записали на упаковке эту цифру. Вот так это делается. Но как этот батончик усвоится у вас в организме, усвоится ли полностью или же частично отложится на заднице, брюшке — это уже ни одно исследование точно сказать не сможет.

А потому количество калорий — лишь очень примерный показатель, на который желательно равняться, но не более. Эта цифра имеет право нарушаться как в меньшую, так и в большую сторону.

Интересно что 7000 ккал. сверх нормы вашего показателя по формуле — способны прибавить человеку примерно + 1 кг лишнего веса...

Упор всегда делайте на качество пиши, а не на расчеты калорий.

Кстати, по поводу калорий — недавно нашел классную штуку, которую можно надеть на руку и она будет подсчитывать сжигаемые калории и частоту сердечного ритма. Ознакомиться можно ЗДЕСЬ.

Другую спортивую электронику, которая поможет вам подсчитывать подобные вещи (пульс, калории, шаги) вы можете выбрать по ссылке ниже:

ПУЛЬСОМЕТРЫ, ШАГОМЕРЫ, КАРДИО-ЭЛЕКТРОНИКА (Aliexpress.com)

СПОРТИВНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА (banggood.com)

ПРОВОДИМ МАЛЕНЬКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ. А теперь предлагаю вам привести эксперимент по определению вашего уровня метаболизма — быстрый он или медленный. Никакие формулы нам здесь не нужны. Мы просто будем «хомячить» овсянку на обычной воде, а не на молоке. Да, это очень мерзко, знаю, но для чистоты эксперимента можно потерпеть один разочек. Молоко усложнит усвояемость и смысл эксперимента пропадет.

Итак. Нам нужно просто выбрать какое-нибудь утро, в которое мы сможем проделать этот эксперимент. Если это суббота — то овсянку нужно будет сварить вечером в пятницу. Не свежую сварить, чтобы была горячая а именно вчерашнюю, чтобы потом можно было подогреть её до комнатной температуры.

В это утро нельзя никуда спешить, испытывать стресс — должен быть мир и покой.
Не принимайте душ, только умойтесь, почистите зубки, ну и что вы там ещё делаете по утрам)
Оденьтесь так чтобы вам не было жарко, нужно чтобы было чуть прохладно.
Проветрите комнату.

А теперь возьмите 300 грамм овсянки и скушайте не запивая ничем и по-быстренькому. Ждем 2-3 минуты и получаем результат эксперимента:

Вам стало жарко и вы даже слегка испарина выступила по телу — у вас быстрый метаболизм, поздравляю.
Вы ощущаете незначительное тепло по телу — у вас нормальный обмен веществ, без крайностей.
«Что кушал, что радио слушал», то есть никаких ощущений — у вас медленный метаболизм.

Правила безопасного замедления метаболизма

Существует несколько простых правил, как замедлить обмен веществ при быстром метаболизме.

Ограничьте количество часов, оставленных на сон.
Отложите завтрак на час после просыпания.
Употребляйте значительно больше кофе, чем обычно.

Несмотря на то, что кофе разгоняет обмен веществ — употребление его в больших количествах приводит к обратному эффекту. Избыток этого напитка способен истощить нашу нервную систему до такого уровня, при котором будут ощутимы нарушения сна. А это напрямую связано с замедлением обмена веществ.

К тому же помните, что кофе активизирует обменные процессы лишь временно (примерно на 30 минут), а аппетит вызывает будь здоров (получаем лишние калории). И в итоге замедление метаболизма от избытка кофе более заметно, чем его разгон. Люди, которые испытывали этот эффект на себе — прямо говорят об этом.

Если и вы решитесь на этот шаг для того чтобы притормозить свой метаболизм — не злоупотребляйте кофе долгое время, иначе может развиться зависимость.

Питайтесь не маленькими порциями и часто, а, наоборот, не реже трех раз в день, нормально насыщаясь.
Пейте больше молока.
Ограничьте себя в продуктах с большим содержанием белка, а также откажитесь от цитрусовых, специй, зеленого чая.
Если вы не представляете свою жизнь без спорта, всего лишь уменьшите нагрузку.

На этом пожалуй закончим. Теперь вы сами сможете ответить на вопрос, если кто-нибудь вас спросит: «хорошо или плохо, когда у тебя быстрый метаболизм?». Так же вы научились рассчитывать уровень своего обмена веществ и понимать сам принцип всей этой «движухи».

Я надеюсь что данная статья принесла вам пользу. Поделитесь ею с вашими друзьями в социальных сетях и не забывайте подписываться на обновление моего блога, чтобы узнать еще больше интересного и полезного! Да, и опишите в комментариях как ощущения после овсянки с водой натощак... Пока-пока...

comments powered by HyperComments

P .S. Подписывайтесь на обновление блога, чтобы ничего не упустить! Если вы хотите приобрести какие-либо спорттовары, спортивное питание или добавки - можете воспользоваться этой специальной страницей!