Какой процесс не относится к катаболизму. Анаболизм и катаболизм — основные понятия

Анаболизм и катаболизм – это основные метаболические процессы.

Катаболизм – это ферментативное расщепление сложных органических соединений, осуществляющееся внутри клетки за счет реакций окисления. Катаболизм сопровождается выделением энергии и запасанием ее в макроэргических фосфатных связях АТФ.

Анаболизм – это синтез сложных органических соединений – белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов – из простых предшественников, поступающих в клетку из окружающей среды или образующихся в процессе катаболизма. Процессы синтеза связаны с потреблением свободной энергии, которая поставляется АТФ (рис. 31).

Рис. 31 Схема путей метаболизма в бактериальной клетке

В зависимости от биохимии процесса диссимиляции (катаболизма) различают дыхание и брожение.

Дыхание – это сложный процесс биологического окисления различных соединений), сопряженный с образованием большого количества энергии, аккумулируемой в виде макроэргических связей в структуре АТФ (аденозинтрифосфат), УТФ (уридинтрифосфат) и т.д., и образованием углекислого газа и воды. Различают аэробное и анаэробное дыхание.

Брожение – неполный распад органических соединений с образованием незначительного количества энергии и продуктов, богатых энергией.

Анаболизм включает процессы синтеза, при которых используется энергия, вырабатываемая в процессе катаболизма. В живой клетке одновременно и непрерывно протекают процессы катаболизма и анаболизма. Многие реакции и промежуточные продукты являются для них общими.

Живые организмы классифицируют в соответствии с тем, какой источник энергии или углерода они используют. Углерод – основной элемент живой материи. В конструктивном метаболизме ему принадлежит ведущая роль.

В зависимости от источника клеточного углерода все организмы, включая прокариотные, делят на автотрофы и гетеротрофы.

Автотрофы используют CO 2 в качестве единственного источника углерода, восстанавливая его водородом, который отщепляется от воды или другого вещества. Органические вещества они синтезируют из простых неорганических соединений в процессе фото- или хемосинтеза.

Гетеротрофы получают углерод из органических соединений.

Живые организмы могут использовать световую или химическую энергию. Организмы, живущие за счет энергии света, называют фототрофными. Органические вещества они синтезируют, поглощая электромагнитное излучение Солнца (свет). К ним относятся растения, сине-зеленые водоросли, зеленые и пурпурные серобактерии.

Организмы, получающие энергию из субстратов, источников питания (энергия окисления неорганических веществ), называют хемотрофами. Кхемогетеротрофам относятся большинство бактерий, а так же грибы и животные.

Существует немногочисленная группа хемоавтотрофов . К таким хемосинтезирующим микроорганизмам относятся нитрифицирующие бактерии, которые, окисляя аммиак до азотистой кислоты, высвобождают необходимую для синтеза энергию. К хемосинтетикам относятся также водородные бактерии, получающие энергию в процессе окисления молекулярного водорода.

Углеводы как источник энергии

У большинства организмов расщепление органических веществ происходит в присутствии кислорода – аэробный обмен. В результате такого обмена остаются бедные энергией конечные продукты (СО 2 и Н 2 О), но высвобождается много энергии. Процесс аэробного обмена называется дыханием, анаэробного – брожением.

Углеводы – основной энергетический материал, который клетки используют в первую очередь для получения химической энергии. Кроме того, при дыхании могут использоваться также белки и жиры, а при брожении – спирты и органические кислоты.

Расщепление углеводов организмы осуществляют разными путями, в которых важнейшим промежуточным продуктом является пировиноградная кислота (пируват). Пируват занимает центральное место в метаболизме при дыхании и брожении. Выделяют три основных механизма образования ПВК.

1. Фруктозодифосфатный (гликолиз) или путь Эмбдена-Мейергофа-Парнаса – универсальный путь.

Процесс начинается с фосфорилирования (рис. 32). При участии фермента гексокиназы и АТФ глюкоза фосфорилируется по шестому углеродному атому с образованием глюкозо-6-фосфата. Это активная форма глюкозы. Она служит исходным продуктом при расщеплении углеводов любым из трех путей.

При гликолизе глюкозо-6-фосфат изомеризуется во фруктозо-6-фосфат, а затем под действием 6-фосфофруктокиназы фосфорилируется по первому углеродному атому. Образовавшийся фруктозо-1,6-дифосфат под действием фермента альдолазы легко распадается на две триозы: фосфоглицериновый альдегид и дигидроксиацетонфосфат. Дальнейшее превращение С 3 -углеводов осуществляется за счет переноса водорода и фосфорных остатков через ряд органических кислот с участием специфических дегидрогеназ. Все реакции этого пути, за исключением трех, протекающих с участием гексокиназы, 6-фосфофруктокиназы и пируваткиназы, полностью обратимы. На стадии образования пировиноградной кислоты заканчивается анаэробная фаза превращения углеводов.

Максимальное количество энергии, получаемое клеткой при окислении одной молекулы углеводов гликолитическим путем, равно 2·10 5 Дж.

Рис.32. Фруктозодифосфатный путь расщепления глюкозы

2. Пентозофосфатный (Варбурга-Дикенса-Хорекера) путь характерен также для большинства организмов (в большей степени для растений, а для микроорганизмов играет вспомогательную роль). В отличие от гликолиза ПФ путь не образует пируват.

Глюкозо-6-фосфат превращается в 6-фосфоглюколактон, который декарбоксилируется (рис. 33). При этом образуется рибулозо-5-фосфат, на котором завершается процесс окисления. Последующие реакции рассматриваются как процессы превращения пентозофосфатов в гексозофосфаты и обратно, т.е. образуется цикл. Считают, что пентозофосфатный путь на одном из этапов переходит в гликолиз.

При прохождении через ПФ путь каждых шести молекул глюкозы происходит полное окисление одной молекулы глюкозо-6-фосфата до CO 2 и восстановление 6 молекул НАДФ + до НАДФ·Н 2 . Как механизм получения энергии этот путь в два раза менее эффективен, чем гликолитический: на каждую молекулу глюкозы образуется 1 молекула АТФ.

Рис. 33. Пентозофосфатный путь расщепления глюкозо-6-фосфата

Основное назначение этого пути – поставлять пентозы, необходимые для синтеза нуклеиновых кислот, и обеспечивать образование большей части НАДФ·Н 2 , необходимого для синтеза жирных кислот, стероидов.

3. Путь Энтнера-Дудорова (кетодезоксифосфоглюконатный или КДФГ-путь) встречается только у бактерий. Глюкоза фосфорилируется молекулой АТФ при участии фермента гексокиназы (рис. 34).

Рис.34. Путь Энтнера-Дудорова расщепления глюкозы

Продукт фосфорилирования – глюкозо-6-фосфат – дегидрируется до 6-фосфоглюконата. Под действием фермента фосфоглюконатдегидрогеназы от него отщепляется вода и образуется 2-кето-3-дезокси-6-фосфоглюконат (КДФГ). Последний расщепляется специфичной альдолазой на пируват и глицеральдегид-3-фосфат. Глицеральдегид далее подвергается действию ферментов гликолитического пути и трансформируется во вторую молекулу пирувата. Кроме того, этот путь поставляет клетке 1 молекулу АТФ и 2 молекулы НАД·Н 2 .

Таким образом, основным промежуточным продуктом окислительного расщепления углеводов является пировиноградная кислота, которая при участии ферментов превращается в различные вещества. Образовавшаяся одним из путей ПВК в клетке подвергается дальнейшему окислению. Освобождающиеся углерод и водород удаляются из клетки. Углерод выделяется в форме CO 2 , водород передается на различные акцепторы. Причем может передаваться либо ион водорода, либо электрон, поэтому перенос водорода равноценен переносу электрона. В зависимости от конечного акцептора водорода (электрона) различают аэробное дыхание, анаэробное дыхание и брожение.

Дыхание

Дыхание – окислительно-восстановительный процесс, идущий с образованием АТФ; роль доноров водорода (электронов) в нем играют органические или неорганические соединения, акцепторами водорода (электронов) в большинстве случаев служат неорганические соединения.

Если конечный акцептор электронов – молекулярный кислород, дыхательный процесс называют аэробным дыханием . У некоторых микроорганизмов конечным акцептором электронов служат такие соединения, как нитраты, сульфаты и карбонаты. Этот процесс называется анаэробным дыханием .

Аэробное дыхание – процесс полного окисления субстратов до CO 2 и Н 2 О с образованием большого количества энергии в форме АТФ.

Полное окисление пировиноградной кислоты происходит в аэробных условиях в цикле трикарбоновых кислот (ЦТК или цикл Кребса) и дыхательной цепи.

Аэробное дыхание состоит из двух фаз:

1). Образующийся в процессе гликолиза пируват окисляется до ацетил-КоА, а затем до CO 2 , а освобождающиеся атомы водорода перемещаются к акцепторам. Так осуществляется ЦТК.

2). Атомы водорода, отщепленные дегидрогеназами, акцептируются коферментами анаэробных и аэробных дегидрогеназ. Затем они переносятся по дыхательной цепи, на отдельных участках которой образуется значительное количество свободной энергии в виде высокоэнергетических фосфатов.

Цикл трикарбоновых кислот (цикл Кребса, ЦТК)

Пируват, образующийся в процессе гликолиза, при участии мультиферментного комплекса пируватдегидрогеназы декарбоксилируется до ацетальдегида. Ацетальдегид, соединяясь с коферментом одного из окислительных ферментов – коферментом А (КоА-SH), образует «активированную уксусную кислоту» - ацетил-КоА – высокоэнергетическое соединение.

Ацетил-КоА под действием цитрат-синтетазы вступает в реакцию со щавелевоуксусной кислотой (оксалоацетат), образуя лимонную кислоту (цитрат С 6), которая является основным звеном ЦТК (рис. 35). Цитрат после изомеризации превращается в изоцитрат. Затем следует окислительное (отщепление Н) декарбоксилирование (отщепление СО 2) изоцитрата, продуктом которого является 2-оксоглутарат (С 5). Под влиянием ферментного комплекса ɑ-кетоглутаратдегидрогеназы с активной группой НАД он превращается в сукцинат, теряя СО 2 и два атома водорода. Сукцинат затем окисляется в фумарат (С 4), а последний гидратируется (присоединение Н 2 О) в малат. В завершающей цикл Кребса реакции происходит окисление малата, что приводит к регенерации оксалоацетата (С 4). Оксалоацетат взаимодействует с ацетил-КоА, и цикл повторяется снова. Каждая из 10 реакций ЦТК, за исключением одной, легко обратима. В цикл вступают два атома углерода в виде ацетил-КоА и такое же количество атомов углерода покидают этот цикл в виде СО 2 .

Рис. 35. Цикл Кребса (по В.Л. Кретовичу):

1, 6 – система окислительного декарбоксилирования; 2 – цитратсинтетаза, кофермент А; 3, 4 – аконитатгидратаза; 5 – изоцитратдегидрогеназа; 7 – сукцинатдегидрогеназа; 8 – фумаратгидратаза; 9 – малатдегидрогеназа; 10 – спонтанное превращение; 11 - пируваткарбоксилаза

В результате четырех окислительно-восстановительных реакций цикла Кребса осуществляется перенос трех пар электронов на НАД и одной пары электронов на ФАД. Восстановленные таким путем переносчики электронов НАД и ФАД подвергаются затем окислению уже в цепи переноса электронов. В цикле образуется одна молекула АТФ, 2 молекулы СО 2 и 8 атомов водорода.

Биологическое значение цикла Кребса заключается в том, что он является мощным поставщиком энергии и «строительных блоков» для биосинтетических процессов. Цикл Кребса действует только в аэробных условиях, в анаэробных он разомкнут на уровне α-кетоглутаратдегидрогеназы.

Дыхательная цепь

Последней стадией катаболизма является окислительное фосфорилирование. В ходе этого процесса высвобождается большая часть метаболической энергии.

Восстановленные в цикле Кребса переносчики электронов НАД и ФАД подвергаются окислению в дыхательной цепи или цепи транспорта электронов. Молекулы-переносчики – это дегидрогеназы, хиноны и цитохромы.

Обе ферментные системы у прокариот находятся в плазматической мембране, а у эукариот – во внутренней мембране митохондрий. Электроны от атомов водорода (НАД, ФАД) по сложной цепи переносчиков переходят к молекулярному кислороду, восстанавливая его, при этом образуется вода.

Баланс. Расчеты энергетического баланса показали, что при расщеплении глюкозы гликолитическим путем и через цикл Кребса с последующим окислением в дыхательной цепи до СО 2 и Н 2 О на каждую молекулу глюкозы образуется 38 молекул АТФ. Причем максимальное количество АТФ образуется в дыхательной цепи – 34 молекулы, 2 молекулы - в ЭМП-пути и 2 молекулы – в ЦТК (рис. 36).

Неполное окисление органических соединений

Дыхание обычно связано с полным окислением органического субстрата, т.е. конечными продуктами распада являются СО 2 и Н 2 О.

Однако некоторые бактерии и ряд грибов не до конца окисляют углеводы. Конечными продуктами неполного окисления являются органические кислоты: уксусная, лимонная, фумаровая, глюконовая и др., которые аккумулируются в среде. Этот окислительный процесс используется микроорганизмами для получения энергии. Однако общий выход энергии при этом значительно меньший, чем при полном окислении. Часть энергии окисляемого исходного субстрата сохраняется в образующихся органических кислотах.

Микроорганизмы, развивающиеся за счет энергии неполного окисления, используются в микробиологической промышленности для получения органических кислот и аминокислот.

Читатели этих строк наверняка близко знакомы с проблемой избавления от лишнего веса. Но после ознакомления с этой статьей многие смогут совсем по-другому отнестись к проблеме приведения в порядок собственного тела, слегка располневшего. Совершенно не стоит ассоциировать проблему похудения с жесткой диетой, постоянным голодом, постными и невкусными продуктами и прочими ужасами. Не диеты, способные вас уморить, нужно использовать для похудения, а стимулировать ускорение обмена веществ. Вот с тем, что такое обмен веществ, как с его помощью создать себе стройную фигуру, мы и постараемся в этой статье разобраться. Тема ускорения обмена веществ, который еще называют метаболизмом, исключительно важна и крайне необходима.

Метаболизм - что это такое

Понятие метаболизма имеет отношение к тем биохимическим процессам, которые происходят в любом живом организме и поддерживают его жизнь, помогая расти, восстанавливать повреждения, размножаться и взаимодействовать с окружающей средой. Метаболизм обычно определяют количественной характеристикой, показывающей, насколько быстро организм преобразует калории из поступающей пищи и напитков в энергию.

Обмен веществ существует в двух формах:

диссимиляция, разрушительный метаболизм или катаболизм;
ассимиляция, конструктивный метаболизм или анаболизм.

На массу тела и его композицию оказывают влияние все эти формы. Количество калорий, в которых нуждается человек, напрямую зависит от нескольких параметров:

физической активности человека;
достаточного сна;
рациона питания или диеты.

Метаболизм по своей сущности представляет собой преобразование энергии и веществ на основе внутреннего и внешнего обмена, катаболизма и анаболизма. В ходе созидательного процесса - анаболизма - из мелких компонентов синтезируются молекулы. Процесс этот требует для синтеза энергии. Разрушительные процессы катаболизма - это ряд химических реакций деструктивного направления, при которых сложные молекулы расщепляются на значительно более мелкие. Эти процессы, как правило, сопровождаются высвобождением энергии.

Как происходит анаболизм

Анаболизм приводит к созданию новых клеток, росту всех тканей, увеличению мышечной массы , повышению минерализации костей. Для строительства сложных полимерных соединений в ходе анаболических процессов используются мономеры. Наиболее типичные примеры мономеров - это аминокислоты , а самые частые полимерные молекулы - это протеины .

Гормоны, которые определяют анаболические процессы, это:

гормон роста , благодаря которому печень синтезирует гормон соматомедин, несущий ответственность за рост;
инсулиноподобный фактор роста IGF1, стимулирующий выработку белка;
инсулин , который определяет уровень наличия в крови сахара (глюкозы);
тестостерон , который является мужским половым гормоном;
эстроген - женский половой гормон.

Как происходит катаболиз

Цель катаболизма - обеспечение энергией тела человека и на клеточном уровне, и для совершения различных движений. Реакции катаболического характера происходят с разрушением полимеров на отдельные мономеры. Примеры таких реакций:

расщепление молекул полисахаридов до уровня моносахаридов, причем сложные молекулы углеводов типа гликогена распадаются на полисахариды, а более простые, рибоза или глюкоза, осуществляют распад до уровня моносахаридов;
белки расщепляются на аминокислоты.

При потреблении пищи в организме происходит расщепление питательных органических веществ, при этом разрушительном действии высвобождается энергия, сберегаемая в организме в молекулах АТФ (аденозинтрифосфата).

Основные гормонами, обеспечивающими катаболические реакции, являются:

Кортизол, который часто называют гормоном стресса;

Глюкагон, способствующий тому, что в печени усиливается распад гликогена и поднимающий в крови уровень сахара;

Адреналин;

Цитоксины, обеспечивающие своеобразное взаимодействие клеток между собой.

Запасенная в фирме АТФ энергия служит топливом для прохождения анаболических реакций. Получается, что имеет место тесная взаимосвязь катаболизма с анаболизмом: первый обеспечивает для второго энергию, расходуемую на рост клеток, восстановление тканей, синтез ферментов и гормонов.

Если в процессе катаболизма производится избыточная энергия, то есть ее производится большее количество, чем необходимо для анаболизма, то тело человека обеспечивает ее хранение в виде гликогена или жира. В сравнении с мышечной тканью жировая относительно не активна, клетки ее бездействуют, и для поддерживания себя самих им много энергии не нужно.

Чтобы лучше понять рассказаные процессы изучите следующее изображение

В таблице приведены основные отличия между анаболическими и катаболическими процессами:

Связь метаболизма с массой тела

Связь эта, если не углубляться в теоретические выкладки, может быть описана следующим образом: вес нашего тела представляет собой последствия катаболизма за минусом анаболизма, или количество высвобожденной энергии минус та энергия, которую наше тело использует. Избыточная энергия в организме накапливается в виде жировых отложений или в виде гликогена, собирающегося в печени и в мышцах.

Один грамм жира, высвобождая энергию, может дать 9 ккал. Для сравнения соответствующее количество белков и углеводов дает по 4 ккал. Избыточный вес возникает по причине повышенной способности организма сохранять в виде жира избыток энергии, но причиной этого могут послужить также гормональные проблемы и заболевания, включая наследственные. Их негативное воздействие способно заморозить обмен веществ.

Многие считают, что у худых людей метаболизм ускоренный, а тучные люди обладают медленным метаболизмом, что и приводит их к избыточному весу. Но замедленный метаболизм редко становится истинной причиной лишнего веса. На энергетические потребности организма он, конечно, влияет, но основой для роста веса служит дисбаланс энергии в организме, когда калорий потребляется заметно больше, чем расходуется.

Уровень обмена веществ человека в процессе отдыха, который часто называют основным или базальным метаболизмом, не так уж многими способами можно изменить. Так, одной из эффективных стратегий придания метаболизму интенсивности является наращивание мышечной массы. Но более эффективной окажется стратегия, при которой определяются энергетические потребности организма, после чего под них подгоняется образ жизни. Вес будет ликвидирован более быстро и качественно.

Как распределяются потребляемые калории

Большинство потребляемой человеком энергии - 60-70% всех калорий - требуется организму для поддержки процессов жизнедеятельности в целом (базовый уровень метаболизма), на работу сердца и мозга, на дыхание и т.д. На поддержание физической активности уходит 25-30% калорий и на переваривание пищи - 10%.

Интенсивность обмена веществ в разных тканях и органах человека весьма различна. Так, мышцы человека, занимающие 33 кг от общей массы тела 84-килограммового человека, требуют всего 320 ккал, а весящая 1,8 кг печень требует 520 ккал.

Потребности человека в калориях зависят от трех основных факторов.

Размер тела, тип телосложения.

Если масса тела велика, то и калорий требуется большее количество. Человек, у которого мышц больше, чем жира, нуждается в большем количестве калорий, чем весящий столько же, но имеющий меньшее соотношение мышц и жира. Те, у кого мышц больше, имеют более высокий метаболизм на базальном уровне.

Возраст.

С возрастом начинают действовать сразу несколько факторов, снижающих количество калорий. Усыхание мышечной массы с возрастом повышает соотношение жира и мышц, меняется уровень метаболизма, и соответственно меняется и потребность в калориях. Есть и другие возрастные факторы, воздействующие на этот процесс:

Люди обоего пола с возрастом начинают производить меньшее количество анаболических гормонов, потребляющих энергию, снижается с возрастом и секреция гормона роста;

Коррективы в процессы использования и потребления энергии вносит менопауза;

С возрастом снижается физическая активность человека, его работа становится менее активной и требует меньше нагрузок;

На процесс метаболизма влияют «клеточные отходы», отмирающие с возрастом и накапливающиеся клетки.

Пол.

Базальный уровень метаболизма у мужчин обычно выше, чем у женщин, соответственно, у них и соотношение мышц и жира выше. Следовательно, мужчины в среднем сжигают больше калорий при том же возрасте и весе тела.

Как рассчитать свою скорость метаболизма

Те калории, которые организм тратит на обеспечение основных функций жизнедеятельности, называют метаболизмом или скоростью обмена веществ базальной или основной. На основные функции требуется достаточно стабильное количество энергии, и потребности эти изменить не так и просто. На основной обмен веществ уходит процентов 60-70 калорий из тех, которые человек сжигает каждый день.

Стоит отметить, что с возрастом, приблизительно с 30 лет, скорость обмена веществ начинает замедляться на 6% каждое десятилетие. Рассчитать количество энергии, которое вашему организму требуется в состоянии покоя (БМ, базальный метаболизм), можно в несколько этапов:

измерить свой рост в сантиметрах;
взвеситься и записать собственный вес в килограммах;
вычислить БМ по формуле.

Для мужчин и женщин формулы между собой отличаются:

для мужчин скорость метаболизма равна: 66+(13.7 x вес в кг) + (5 x рост в см.) — (6.8 x возраст в годах);
для женщин скорость метаболизма равна: 655 + (9.6 x вес в кг) + (1.8 x рост в см.) — (4.7 x возраст в годах).

Так, для 25-летнего мужчины ростом 177,8 см и весом 81,7 кг BMR= 1904,564.

Приняв полученное значение за основу, можно откорректировать его по степени физической активности, умножив его на коэффициент:

для тех, кто ведет сидячий образ жизни - 1,2;
для 1-2 раза в неделю занимающихся спортом - 1,375;
для тех, кто занимается спортом 3-5 раз в неделю - 1,55;
для занимающихся спортом каждый день - 1,725;
для тех, кто в спортзале проводят все свое время - 1,9.

В нашем примере общие суточные затраты при умеренной активности составят 2952,0742 ккал. Именно такое количество калорий требует организм, чтобы поддерживать примерно на одном уровне свой вес. Для похудения калории надо понизить на 300-500 ккал.

В дополнение к основному обмену необходимо учитывать еще два фактора, определяющие дневной расход калорий:

процессы пищевого термогенеза, связанные с перевариванием еды и ее транспортировкой. Это примерно 10% калорий из тех, которые используются за день. Эта величина также стабильна, и изменить ее практически невозможно;
физическая активность - это самый легко изменяемый фактор, влияющий на ежедневное расходование калорий.

Откуда организм получает энергию для своих нужд

Метаболизм основан на питании. Организму необходимы основные энергетические составляющие - белки, жиры и углеводы. Энергетический баланс человека зависит именно от них. Углеводы, поступающие в организм, могут быть трех форм - это волокна целлюлозы, сахар и крахмал. Именно сахар с крахмалом создают основные источники необходимой для человека энергии. Все ткани организма находятся в зависимости от глюкозы, они ее применяют для всех видов деятельности, расщепляя до более простых составляющих.

Реакция сжигания глюкозы выглядит так: С 6 Н 12 О 6 + 6 О 2 ——> 6 CO 2 + 6 H 2 O + энергия, при этом один грамм расщепленного углевода обеспечивает получение 4 ккал. Питание атлета должно включать сложные углеводы - перловку, гречку, рис, которые при наборе мышечной массы должны составлять 60-65% всего рациона.

Второй источник концентрированной энергии - жиры. При своем расщеплении они производят вдвое большее количество энергии, чем белки и углеводы. Энергия из жиров получается с трудом, но при успехе ее количество намного больше - не 4 ккал, а 9.

В питании важную роль играет также набор минералов и витаминов . Непосредственного вклада в энергетику организма они не делают, но регулируют тело и нормализуют метаболические пути. В обмене веществ особенно важное значение имеют витамины А, В 2 или рибофлавин, пантотеновая и никотиновая кислота.

Еще несколько фактов по обмену веществ:

в состоянии покоя мужчины расходуют калорий больше, чем женщины;
базальный метаболизм выше зимой, чем летом;
у более тяжелых людей обмен веществ быстрее;
затраты энергии организма после приема пищи возрастают на 10-40%, при этом жиры основной обмен увеличивают на 5-15%, углеводы - на 5-7%, а белки на 30-40%;
белковая пища способствует похудению.

Понравилось? - Расскажи друзьям!

text_fields

arrow_upward

Обмен веществ и энергии - это совокупность физических, химических и физиологических процессов превращения веществ и энергии в организме человека и обмен веществами и энергией между организмом и окружающей средой .

Непрерывно идущий между организмом и окружающей средой обмен веществ и энергией является одним из наиболее существенных признаков жизни.

Для поддержания процессов жизнедеятельности обмен веществ и энергии обеспечивает пластические и энергетические потребности организма. Это достигается за счет извлечения энергии из поступающих в организм питательных веществ и преобразования ее в формы макроэргических (АТФ и другие молекулы) и восстановленных (НАДФ-Н - никотин- амид- адениндинуклеотидфосфат) соединений. Их энергия используется для синтеза белков, нуклеиновых кислот, липидов, а также компонентов клеточных мембран и органелл клетки, для выполнения механической, химической, осмотической и электрической работ, транспорта ионов. В ходе обмена веществ в организм доставляются пластические вещества, необходимые для биосинтеза, построения и обновления биологических структур.

Анаболизм и Катаболизм

text_fields

arrow_upward

В обмене веществ (метаболизме) и энергии выделяют два взаимосвязанных, но разнонаправленных процесса:

1. Анаболизм, основу которого составляют процессы ассимиляции,

2. Катаболизм, в основе которого лежат процессы диссимиляции.

Анаболизм - это совокупность процессов биосинтеза органических веществ, компонентов клетки и других структур органов и тканей. Анаболизм обеспечивает рост, развитие, обновление биологических структур, а также непрерывный ресинтез макроэргов и накопление энергетических субстратов.

Катаболизм - это совокупность процессов расщепления сложных молекул, компонентов клеток, органов и тканей до простых веществ, с использованием части из них в качестве предшественников биосинтеза, и до конечных продуктов распада с образованием макроэргических и восстановленных соединений. Взаимная связь основных функциональных элементов метаболизма представлена на рис. 10.1.

На схеме видно, что взаимосвязь процессов катаболизма и анаболизма основывается на единстве биохимических превращений, обеспечивающих энергией все процессы жизнедеятельности и постоянное обновление тканей организма . Движущей силой жизнедеятельности служит катаболизм. Сопряжение анаболических и катаболических процессов могут осуществлять различные вещества, но главную роль играют АТФ, НАДФ-Н. В отличие от других посредников метаболических превращений АТФ циклически рефосфорилируется, а НАДФ-Н - восстанавливается.

Обеспечение энергией процессов жизнедеятельности осуществляется за счет анаэробного и аэробного катаболизма поступающих в организм с пищей белков, жиров и углеводов .

В ходе анаэробного сбраживания глюкозы (гликолиза) или ее резервного субстрата гликогена (гликогенолиза) превращение 1 моля глюкозы в 2 моля лактата приводит к образованию 2 молей АТФ. Энергии, образующейся в ходе анаэробного обмена, недостаточно для осуществления процессов жизнедеятельности животных организмов. За счет анаэробного гликолиза могут удовлетворяться лишь ограниченные кратковременные энергетические потребности клетки. Известно, например, что зрелый эритроцит млекопитающих полностью удовлетворяет свои энергетические нужды за счет гликолиза.

В организме животных и человека в процессе аэробного обмена почти все органические вещества, в том числе продукты анаэробного обмена, полностью распадаются до СО 2 и Н 2 О. Общее количество молекул АТФ, образующихся при полном окислении 1 моля глюкозы до СО 2 и Н 2 О, составляет 25,5 молей. При полном окислении молекулы жиров образуется большее количество молей АТФ, чем при окислении молекулы углеводов. Так при полном окислении 1 моля пальмитиновой кислоты образуется 91,8 молей АТФ. Количество молей АТФ, образующихся при полном окислении аминокислот и углеводов, примерно одинаково. АТФ играет в организме роль внутренней «энергетической валюты», переносчика и аккумулятора химической энергии.

Основным источником энергии восстановления для реакции биосинтеза жирных кислот, холестерина, аминокислот, стероидных гормонов, предшественников синтеза нуклеотидов и нуклеиновых кислот является НАДФ-Н. Образование этого вещества осуществляется в цитоплазме клетки в процессе фосфоглюконатного пути катаболизма глюкозы. При таком расщеплении 1 моля глюкозы образуется 12 молей НАДФ-Н.

Процессы анаболизма и катаболизма находятся в организме в состоянии динамического равновесия или превалирования одного из них . Преобладание анаболических процессов над катаболическими приводит к росту, накоплению массы тканей, а преобладание катаболических процессов ведет к частичному разрушению тканевых структур, выделению энергии. Состояние равновесного или неравновесного соотношения анаболизма и катаболизма зависит от возраста (преобладание анаболизма в детском возрасте, равновесие у взрослых, преобладание катаболизма в старческом возрасте), состояния здоровья, выполняемой организмом физической или психоэмоциональной нагрузки.

Любой начинающий спортсмен, поставивший перед собой цель похудеть или набрать мышечную массу, вне зависимости от пола, сталкивается с процессом под названием катаболизм. Что это такое, какое влияние он оказывает на организм, как его запустить или остановить, поможет разобраться данная статья. Важно всегда помнить, что все процессы в организме изначально заложены природой, и вмешательство в них без начальных этапов подготовки может лишь навредить. Поэтому, прежде чем бросаться в крайности, нужно прочесть не один материал. Лишь сопоставив факты из нескольких источников, можно делать первый шаг.

Из курса физиологии

Все не раз слышали про который в научной среде называется метаболизмом. В свою очередь, он подразделяется на анаболизм и катаболизм. Что это такое, понять будет проще, если дословно перевести названия с латинского - рост и разрушение, соответственно. Если перед спортсменом стоит задача набора мышечной массы - его прерогативой будет анаболизм. Для человека, желающего сбросить лишний жир - катаболизм. Всё достаточно просто на уровне и сжигаемых калорий. Однако углубившись в физиологию, а без понимания биохимических процессов невозможно добиться результатов, можно столкнуться с понятием «сложные органические вещества», к которым относятся белки, углеводы и жиры, принимающие непосредственное участие в обмене веществ и отвечающие за построение фигуры любого человека.

Запуск процесса сброса лишнего веса

Доподлинно известно, благодаря не только многочисленным отзывам профессионалов, а и многим научно-исследовательским институтам мира, что для запуска процесса катаболизма достаточно потреблять калорий меньше, а тратить больше. Причем разница между потребляемыми и расходуемыми калориями не должна превышать 15% от дневной нормы, иначе катаболизм перерастет в полное разрушение организма. Пути катаболизма, на понятном языке, для любого спортсмена включают в себя окисление сложного органического вещества, транспортировку продуктов окисления в митохондрии клеток для сжигания и выделение энергии. Вот на этом этапе для человека, главным является то, чтобы в окислении участвовали жиры, а не белок, иначе в процессе похудения уйдет и мышечная масса, которую восстановить значительно сложнее, чем жировую прослойку.

Правильное питание

Катаболизм мышц при похудении неизбежен, что бы ни говорили спортсмены и тренеры. Но его можно свести к минимуму, поставляя в организм необходимое количество белков, углеводов и жиров. Полностью урезать жиры и углеводы из рациона нельзя, и диеты, где такое рекламируется, нужно обходить стороной. Организм человека способен добыть из мышц необходимое ему количество энергии, а при малейшей возможности, сэкономив энергию, сделает себе такой запас жира, который достать будет очень сложно.

Расчет питания прост. В среднем, потребность организма в калориях составляет 33 ккал на один килограмм веса. Потребность в белке и углеводах - 3 и 4 грамма на 1 кг массы человека, соответственно. Остальное жиры. В одном грамме белка и углеводов - 4 ккал, а в грамме жира - 9 ккал. То есть для спортсмена весом 80 кг нужно потреблять 2640 ккал. После математических расчетов, чтобы не запустить мышечный катаболизм, нужно 240 гр. белков, 320 гр. углеводов и 44 грамма жиров. Урезать нужно жиры и углеводы по 3-5% в день, при ухудшении самочувствия остановиться.

Химический запуск катаболизма

Большинство спортсменов в поисках быстрого решения прибегают к препаратам, запускающим сугубо жировой катаболизм. Что это, понять будет проще, если представить себе программу, которую можно загрузить в человеческое тело, задав параметры - брать энергию только из жировых клеток, весь поступающий белок отправлять на постройку мышц, а лишние углеводы ни в коем случае не откладывать про запас, а выводить из организма естественным путем. Такое вполне возможно при приеме гормональных препаратов либо с использованием специальных растительных компонентов. Для многих людей такое «вмешательство в систему» пройдет безболезненно. Полностью остановив катаболизм белков, спортсмен быстро распрощается с А некоторые могут навредить сердечно-сосудистой системе, нарушить обмен веществ, развить аллергию, стать бесплодным и т.п. В любом случае сначала нужно сделать общий анализ крови, и только выяснив свою предрасположенность к болезням, потреблять химические препараты.

Биологически активные добавки

Катаболизм мышц можно побороть приемом специальных добавок к питанию под названием протеин, заменимые и О них написано немало статей и отзывов, и сделать правильный выбор начинающему атлету помогут специализированные (а также тренер). Остается лишь пояснить, что в процессе сжигания мышц для получения энергии, при попадании подготовленного белка извне мышца может восстановиться. Как известно, белок в организме синтезируется на аминокислоты, а те, в свою очередь, участвуют в синтезе строительного белка для мышц. Поэтому многие спортсмены и прибегают к совершенно безвредным, синтезированным из растительных или животных белков протеинам и аминокислотам.

Активный образ жизни

Узнав про катаболизм, что это и как его правильно использовать, остается выяснить, какие ещё внешние факторы влияют на обмен веществ и могут запускать разрушение белка в организме.

Недосыпание. Во сне организм не отдыхает, как считает половина а перераспределяет ресурсы. После тяжелой тренировки он восстанавливает и укрепляет мышцы. Или продолжает добывать энергию из жиров по ранее запущенной программе. Соответственно, недосыпание нарушает важные процессы и приводит к стрессу.
Стресс. Так уж устроен организм, что в случае стресса вырабатывается гормон кортизол, который, разрушая белок, участвует в синтезе глюкозы. А неиспользованная глюкоза синтезируется в жировые клетки.
Поддержка скорости Не зря многие тренеры настоятельно рекомендуют выпивать по 3-4 литра воды в день и употреблять пищу в небольших количествах, разбив её на несколько приемов. Все это заставляет организм без остановки проводить синтез сложных веществ. Необходимые элементы быстро доставляются в места назначения, а все шлаки выводятся из организма естественным путем.

Анаболизм и катаболизм – это процессы, выполняемые в нашем организме. Одни из них – процессы построения (анаболические), а другие – процессы деградации или разрушения (катаболические). Вероятно, многие из вас скажут, что анаболические процессы важнее и нужно снизить катаболические процессы до минимума.

Правда, однако, что процессы строения и деградации в организме зависят друг от друга, клетка не может существовать, если она только поглощает вещества, не синтезируя новые и наоборот. Анаболические и катаболические процессы строят единую биохимическую и энергетическую сущность метаболизма.

Вероятно, многие люди до сих пор не знают, что во время тренировки мы стимулируем катаболические процессы нашего тела, которые разрушают наши мышечные ткани. Для некоторых это может показаться странным, но если мы подумаем, то увидим логику. У нас не может быть процессов строительства, если мы не противопоставим им противоположное и они вызваны именно тренировкой мышц.

Короче говоря, мы разрушаем мышцы, чтобы они могли строиться и становиться все больше и сильнее. Хорошо знать, как на анаболические процессы влияет катаболизм и наоборот, потому что чем лучше мы знаем их зависимость, тем лучше результаты у нас в спортзале!

Анаболические процессы

Как мы уже говорили, анаболические процессы инициируются катаболическими процессами. Во время тренировок и обычных ежедневных занятий наш организм находится под напряжением и находится в катаболической фазе. Нормальный ответ организма на катаболические процессы – это процессы построения.

Анаболические процессы производятся в организме с энергией от проглоченной пищи, достаточным количеством покоя и гормонов: соматотропина, инсулиноподобного фактора роста, инсулина, тестостерона, эстрадиола. Этот процесс можно разделить на три этапа: синтез промежуточных соединений, синтез мономерных звеньев и синтез полимеров и мономеров. Проще говоря, движение от простого сложного с использованием доступной энергии организма.

Статья по теме: Энергетическая практика для поддержания здоровья

Катаболические процессы

Катаболизм (деградация) – это процессы высвобождения энергии, при деградации веществ. Они определяются теплотворной способностью, обозначаемой как ккал / г (ккал / г вещества). Под влиянием катаболических процессов основные питательные вещества (белки, жиры и углеводы) деградируют до конечных продуктов: воды, CO2, аммиака, мочевины, мочевой кислоты и т. д., которые впоследствии выгружаются из организма через выделительную систему.

Катаболические процессы происходят во время физической активности и они на самом деле являются виновниками создания более сильных мышц и очистки подкожного жира.

Балансировка процессов

Многие люди пытаются остановить катаболические процессы или перестараться с ними (на тренировках) в идее получения максимальных результатов. Это не очень хороший подход, поскольку процессы зависят друг от друга. Чтобы максимизировать результаты, необходимо сбалансировать процессы анаболизма и катаболизма.

Мы должны напрячь наши мышцы и деградировать многие вещества, чтобы высвободить энергию, но мы также должны позволить нашему организму отдохнуть достаточно долго и получить необходимую пищу , чтобы преуспеть в восстановлении тканей и строительстве новых и более сильных. Когда человек тренируется слишком часто и недостаточно спит или недостаточно питается, у организма нет выбора, кроме как оставаться дольше в катаболической фазе и поэтому результаты уменьшаются или даже переходят от прогресса к регрессу!

Как добиться баланса

Самое главное – следить за прогрессом, чтобы знать, находимся ли мы на правильном пути (хорошо ли сбалансированы). Поделимся некоторыми вещами, которые следует иметь в виду и позволят минимизировать потери.

Не переутомляйтесь. Часто смущенные знакомыми, друзьями или журналами, мы меняем нашу программу до такой степени, что наше тело не прекращает тренировки 7 дней в неделю. Большинство людей будет думать, что когда они тренируются каждый день, у них будут лучшие результаты. Это может быть справедливо только в том случае, если вы позволите своему телу отдохнуть и восстановиться, что трудно сделать, если вы тяжело и продолжительно, немного спите или не едите достаточно.
Не пытайтесь подавить катаболические процессы . Потому что, как мы уже говорили несколько раз, они так же важны для вас, как и анаболические.
Если вы уменьшите свою тренировку или интенсивность, ваше тело будет иметь очень плохой катаболизм и не будет необходимости в создании процессов построения мышц. Если вы тренируетесь регулярно и серьезно, то не переусердствуйте, позвольте вашему телу использовать максимальное анаболическое окно. Попробуйте ложиться спать до 11 вечера, чтобы встать рано в 7 утра. Наше тело сконструировано так, что, когда солнце садится, оно переходит в анаболическую фазу, а когда солнце утром поднимается, анаболизм переходит к катаболизму, который длится в течение дня.
Избегайте эстрогенных продуктов (пищевые продукты, содержащие гормон эстроген): соевые бобы, продукты, обработанные пестицидами, говядина от мясников (эстроген добавляют в рацион коров, и он накапливается в клетках тела, соответственно есть, и в мясе, которое встречается в мясных магазинах). Органы по контролю за продуктами и лекарствами говорят, что они не позволяют использовать добавленные гормоны в свинине или домашней птице (курица, яйца, индейка), поэтому эти продукты не должны содержать эстроген. Тип пищи с эстрогенами будет склонять тело в пользу катаболических процессов, снижает количество анаболических гормонов (например, тестостерона) в сторону эстрогена.
Расслабьтесь . Физический и умственный стресс оказывают большое влияние на процессы тела. Попытайтесь избавиться от таких ситуаций или если вы не можете избежать их, попытайтесь расслабиться.
Избегайте сигарет, алкоголя и, конечно, всех видов наркотических веществ. Они не только замедлят ваш прогресс, но, как мы все знаем, это наносит ущерб вашему здоровью.
Ешьте продукты, богатые клетчаткой (цельнозерновые