Анаболизм и катаболизм – этапы и взаимосвязь, как происходит энергетический обмен в организме

Анаболизм и катаболизм — основные понятия

Анаболизм и катаболизм – взаимосвязанные, но разнонаправленные процессы, лежащие в основе обмена веществ и энергии (метаболизма).

  • превращение энергии и веществ в живом организме, что позволяет клеткам, расти, развиваться и сохранять свою структуру;
  • обмен энергией и веществами между самим организмом и окружающей средой.

На скорость метаболических реакций оказывают влияние следующие факторы:

  • пол: основные метаболические процессы у мужчин протекают на 10 – 20 % выше, чем у женщин;
  • возраст: с 25 – 30 – ти лет скорость метаболических процессов снижается в среднем на 3%, это происходит каждые десять лет;
  • вес: чем выше общая масса внутренних органов, мышц и костей, тем выше будет катаболизм;
  • физическая нагрузка на организм: регулярные занятия спортом ускоряют метаболизм – в первые два – три часа в среднем на 30%, далее в течение суток – на 5%.

Узнайте, какие препараты формируют рейтинг жиросжигателей и сделайте лучший выбор.

Креатин моногидрат является одной из самых популярных добавок для спортсменов и любителей. Здесь вы найдете всю необходимую информацию.

Процессы анаболизма и катаболизма

Анаболизм (пластический обмен) – это процесс создания новых клеток и их структур, органических веществ и тканей организма, сопровождающийся поглощением энергии.

Этот процесс способствует:

  • развитию и росту новых тканей, в том числе и мышц;
  • обновлению и восстановлению биологических структур (клеток, тканей);
  • минерализации костей.

Процессы анаболизма происходят в покое и под действием анаболических гормонов (инсулин, гормон роста, стероиды), а также веществ с анаболической активностью (аминокислоты, протеины и др.).

Катаболизм (энергетический обмен) – противоположный анаболизму процесс расщепления сложных веществ, структур клеток, органов и тканей до простых веществ.

Этапы катаболизма происходят с образованием энергии в виде АТФ. Таким образом, важнейшая функция катаболизма — обеспечить организм необходимой энергией из продуктов питания и дальнейшее использование этой энергии в нуждах организма.

Катаболизм провоцируют:

  • стресс;
  • физическая нагрузка;
  • голодание и др. ситуации, сопровождающиеся повышением концентрации адреналина;

Стадии катаболизма

  1. Крупные молекулы (белки, жиры и углеводы) расщепляются до простых молекул. Этот процесс происходит в желудочно-кишечном тракте, вне клетки.
  2. Во второй стадии простые молекулы поступают внутрь клетки, начинается образование энергии.
  3. Третья стадия – дыхания (с участием кислорода), заканчивается она образованием углекислого газа, воды и большого количества энергии.

Процессы анаболизма и катаболизма в организме могут находиться в двух состояниях: равновесия или временного преобладания друг над другом.

Преобладание анаболического процесса способствует накоплению массы и росту тканей, а катаболического – к разрушению тканевых структур и образованию энергии.

Соотношение равновесия или неравновесия анаболизма и катаболизма находится в зависимости от возраста:

  • У детей преобладают анаболические процессы;
  • У взрослых оба процесса находятся в равновесии, но их соотношение может меняться от состояния здоровья, физической и психо-эмоциональной нагрузки;
  • У пожилых преобладает процесс катаболизма.

Взаимосвязь анаболизма и катаболизма

Анаболизм и катаболизм – два абсолютно противоположных процесса, но несмотря на это, они тесно взаимосвязаны.

В результате катаболических реакций образуются вещества и энергия, которые используются при анаболическом процессе. А анаболизм осуществляет поставку ферментов и веществ, необходимых для катаболизма.

Так, например, организм человека может покрыть свою потребность в 14-ти аминокислотах. Дисбаланс этих процессов может привести к гибели организма.

Давайте разберемся, как правильно принимать гейнер и чем он отличается от остальных добавок.

Научитесь подтягиваться на турнике. Это не так сложно, как кажется.

Что предпринять, чтобы убрать пивной живот? Для начала прочитать это: http://ifeelstrong.ru/manworkouts/methods/kak-ubrat-zhivot-i-boka-v-domashnih-usloviyah.html. Все о питании и нужных упражнениях.

Анаболизм и катаболизм в спорте

Физическая нагрузка – тренировка – это сильный стресс для организма. А как мы писали выше, это то, что нужно для запуска катаболической реакции. Тренировки вынуждают организм искать энергию не только в жирах, которые мы усиленно пытаемся сжечь, но и в белках.

Поэтому, в спорте большое значение имеет катаболизм белков, при котором разрушаются протеин мышц до аминокислот. Главная задача спортсмена – ослабить катаболизм белков и запустить анаболизм. На таком принципе строится питание бодибилдеров, атлетов, комплексы спортивных добавок, режим отдыха.

Способы изменения метаболизма в сторону преобладания анаболических процессов:

Диета – увеличить потребление белковой пищи. Чем больше протеина, тем больше строительного материала для клеток и мышц. Стоит отметить, что протеин не будет так полезен, если еда будет низкокалорийной, т.к. будет не хватать энергии организму. Все должно быть сбалансировано.

Можно использовать в своем рационе аминокислотные добавки, они усваиваются быстрее белковых продуктов, т.к. не тратится время на их переваривание. Как результат, мышечные клетки получают быстрее строительный материал и соответственно быстрее восстанавливаются и увеличиваются в объеме.

Подавить катаболизм – непростая задача, но выполнимая: знать меру в тренировках (можно даже их сократить до 30 мин), много спать, не пропускать прием пищи, избегать стрессов и переутомлений.

Ускорить анаболизм с помощью допинга – специального набора гормонов, что не рекомендуется делать, т.к. он запрещен и вреден для организма (приводит к гормональному дисбалансу).

Динамическое равновесие анаболизма с катаболизмом обеспечивает правильный обмен веществ и хорошее самочувствие. Будьте здоровы!

Анаболизм и катаболизм – этапы и взаимосвязь, как происходит энергетический обмен в организме

Обмен веществ и энергии лежит в основе всех проявлений жизнедеятельности и представляет собой совокупность процессов превращения веществ и энергии в живом организме и обмен веществами и энергией между организмом и окружающей средой.

Для поддержания жизнедеятельности в процессе обмена веществ и энергии обеспечиваются пластические и энергетические потребности организма. Пластические потребности удовлетворяются за счет веществ, используемых для построения биологических структур, а энергетические — путем преобразования химической энергии поступающих в организм питательных веществ в энергию макроэргических (АТФ и другие молекулы) и восстановленных (НАДФ • Н — никотин-амид-адениндинуклеотидфосфат) соединений. Их энергия используется организмом для синтеза белков, нуклеиновых кислот, липидов, а также компонентов клеточных мембран и органелл клетки, для выполнения деятельности клеток, связанной с использованием химической, электрической и механической энергии.

Обмен веществ и энергии (метаболизм) в организме человека — совокупность взаимосвязанных, но разнонаправленных процессов: анаболизма (ассимиляции) и катаболизма (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 макроэргических соединений и их накопление.

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 метаболизма (с образованием макроэргических и восстановленных соединений).

Взаимосвязь процессов катаболизма и анаболизма основывается на единстве биохимических превращений, обеспечивающих энергией все процессы жизнедеятельности и постоянное обновление тканей организма. Сопряжение анаболических и катаболических процессов в организме могут осуществлять различные вещества, но главную роль в этом сопряжении играют АТФ, НАДФ • Н. В отличие от других посредников метаболических превращений АТФ циклически рефосфорилируется, а НАДФ • Н — восстанавливается, что обеспечивает непрерывность процессов катаболизма и анаболизма.

Обеспечение энергией процессов жизнедеятельности осуществляется за счет анаэробного (бескислородного) и аэробного (с использованием кислорода) катаболизма поступающих в организм с пищей белков, жиров и углеводов. В ходе анаэробного расщепления глюкозы (гликолиза) или ее резервного субстрата гликогена (гликогенолиза) превращение 1 моля глюкозы в 2 моля лактата приводит к образованию 2 молей АТФ. Лактат — промежуточный продукт обмена. В химических связях его молекулы аккумулировано значительное количество энергии. Энергии, образующейся в ходе анаэробного обмена, недостаточно для осуществления процессов жизнедеятельности животных организмов. За счет анаэробного гликолиза могут удовлетворяться лишь относительно кратковременные энергетические потребности клетки.

В организме животных и человека в процессе аэробного обмена органические вещества, в том числе продукты анаэробного обмена, окисляются до конечных продуктов — С02 и Н20. Общее количество молекул АТФ, образующихся при окислении 1 моля глюкозы до С02 и Н20, составляет 25,5 моля. При окислении молекулы жиров образуется большее количество молей АТФ, чем при окислении молекулы углеводов. Так, при окислении 1 моля пальмитиновой кислоты образуется 91,8 моля АТФ. Количество молей АТФ, образующихся при полном окислении аминокислот и углеводов, примерно одинаково. АТФ играет в организме роль внутренней «энергетической валюты» и аккумулятора химической энергии клеток.

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 из 1 моля глюкозы образуется 12 молей НАДФ • Н.

Процессы анаболизма и катаболизма находятся в организме в состоянии динамического равновесия или временного превалирования одного из них. Преобладание анаболических процессов над катаболическими приводит к росту, накоплению массы тканей, а катаболических — к частичному разрушению тканевых структур, выделению энергии. Состояние равновесного или неравновесного соотношения анаболизма и катаболизма зависит от возраста. В детском возрасте преобладают процессы анаболизма, а в старческом — катаболизма. У взрослых людей эти процессы находятся в равновесии. Их соотношение зависит также от состояния здоровья, выполняемой человеком физической или психоэмоциональной деятельности.

Читайте также:  Полезные свойства чайного гриба для здоровья

Анаболизм и катаболизм – энергетический обмен и взаимосвязь процессов в организме

Человеческий организм обладает удивительной способностью поддерживать прочные связи с окружающей средой, что осуществляется с помощью обмена веществ – комплекса процессов, который также называют метаболизмом (он включает в себя анаболизм и катаболизм). Обе составляющие отличаются друг от друга и играют одинаково важные роли для поддержания жизнедеятельности тела.

Понятие об обмене веществ

Метаболизмом можно обозначить как набор биохимических процессов, осуществляющихся в любом живом организме, включая тело человека. Обмен веществ нужен для обеспечения жизнедеятельности органов и систем, причем эти химические реакции позволяют нам расти, адаптироваться к условиям внешней среды, заживлять раны, размножаться, пр. Обменные процессы делятся на два вида:

  • ассимиляция (конструктивные процессы или анаболизм);
  • диссимиляция (разрушительные процессы или катаболизм).

Что такое анаболизм

Пластический обмен возможен лишь при условии наличия достаточного количества энергии. Анаболизм – это процесс образования новых клеток, структур, тканей, органических веществ в организме. Создание частиц сопровождается поглощением энергии, при этом все процессы происходят в состоянии покоя и стимулируются анаболическими гормонами (стероидами, инсулином, гормоном роста, пр.) Анаболизм способствует:

  • росту/развитию мышц;
  • минерализации костей;
  • восстановлению тканей, клеток.

Что такое катаболизм

Этапы данного процесса осуществляются с образованием энергии (при этом синтез АТФ происходит в ЦПЭ – цепи переноса электронов). Катаболизм – это энергообмен, противоположный анаболизму, который характеризуется расщеплением тканей, структур органов, сложных веществ до простых элементов. Важнейшей задачей процесса является обеспечение организма необходимой энергией и дальнейшее использование ее для нужд тела. Катаболизм вызывают:

  • стресс;
  • голодание;
  • физическая нагрузка, другие факторы, которые сопровождаются выработкой адреналина.

Взаимосвязь анаболизма и катаболизма

Оба процесса взаимосвязанные и одинаково важные для человека, они лежат в основе метаболизма. При этом энергетический обмен служит основой любой биохимии, происходящей в теле. Каждый процесс жизнедеятельности будет неосуществимым без метаболизма: благодаря трансформации энергии и веществ в организме клетки могут расти, сохранять свою структуру и развиваться, создавая сложные структуры.

Взаимосвязь анаболизма и катаболизма неоспорима, хотя два процесса являются кардинально противоположными друг другу. Вследствие катаболических реакций вырабатывается энергия и вещества, которые необходимы для осуществления анаболического процесса. При этом анаболизм обеспечивает выработку ферментов и прочих продуктов, нужных для катаболизма. К примеру, человеческий организм может самостоятельно восполнить нехватку четырнадцати аминокислот (составляющих компонентов белков). Дисбаланс метаболических процессов способен повлечь гибель всего организма.

Что происходит в процессе катаболизма

С помощью энергообмена организм получает энергию за счет разрушения биологических материалов. В ходе катаболизма происходит процесс распада крупных комплексов молекул на более мелкие, при этом происходит выработка энергии, которая нужна для здорового функционирования органов и систем. Благодаря катаболизму организм получает силы для любой физической активности – от уровня клеток, до движения всего тела. Во время катаболических реакций происходит расщепление крупных полимеров до простых мономеров – строительных единиц, из которых они формируются. Пример катаболизма:

  1. Происходит нарушение целостности нуклеиновых кислот, отвечающих за передачу генетической информации, вследствие чего они распадаются на нуклеотиды. Нуклеиновые кислоты разделяются на пентозу, пурины, пиримидины.
  2. Из полисахаридов в процессе катаболизма получаются моносахариды. Вещества (сложные углеводы) типа целлюлозы, крахмала или гликогена относятся к группе полисахаридов. Если их разрушить, организм получит простые или быстрые углеводы – рибозу, глюкозу, фруктозу (группа веществ называется моносахаридами).
  3. При распаде протеинов выходят аминокислоты. Эти вещества, сформированные вследствие катаболизма, могут повторно использовать при анаболических реакциях, превращаться в иные химические соединения или участвовать в синтезе других аминокислот. Иногда белки распадаются на аминокислоты, необходимые для синтеза глюкозы, попадающей в кровь.

Этапы катаболизма

Данный процесс нужен, чтобы организм получал энергию в достаточном количестве. Любые вещества, перерабатываемые в теле человека, являются источниками АТФ – специальных молекул, необходимых для накопления энергии. Количество аденозинтрифосфата ограничено, поэтому его следует постоянно пополнять и сделать это можно лишь посредством катаболизма. Энергообмен осуществляется в несколько стадий. Этапы катаболизма:

  • углеводы, белки, жиры распадаются до простых молекул в ЖКТ, вне клетки;
  • молекулы попадают внутрь клетки, в результате чего начинается накопление энергии (бескислородный этап);
  • завершаются катаболические процессы образованием углекислого газа, большого количества энергии и воды.

Что происходит в процессе анаболизма

Во время энергообмена создается материя и потребляется энергия. Как результат анаболических реакций создаются сложные субстанции. В ходе анаболизма происходит создание новых клеток и поддержание гомеостаза всех живых тканей тела. Действие организма при этом направлено на создание из простых единиц более сложные молекулы. Механизм анаболических реакций характеризуется использованием нескольких простых веществ для синтеза множества разных конечных продуктов. Примеры эффектов анаболизма – это:

  • питание костных тканей для их роста, восстановления, развития;
  • увеличение мышечной массы;
  • заживление ран;
  • рост ногтей, волос, пр.

Вследствие анаболических процессов мономеры преобразуются в полимеры – крупные молекулы, имеющие сложную структуру, включающие множество миниатюрных строительных единиц, схожих друг с другом. К примеру: аминокислоты (мономеры) в результате ряда анаболических химических реакций формируют протеины, являющиеся крупными сложными молекулами с трехмерной структурой (полимеры).

Значение анаболизма и катаболизма

Энергетические обменные реакции играют очень важную роль для человека, при этом организм сможет поддерживать свое состояние в норме лишь, если анаболизм и катаболизм будут находится в равновесии. При подавлении одного из биопроцессов нарушение второго неизбежно, поскольку они тесно связаны между собой. Дисбаланс энергообмена способен вызвать различные заболевания, гормональные сбои и, как следствие, сильный набор жиров или же запуститься обратный процесс и произойдет чрезмерное похудение.

Катаболизм отвечает за разрушение мышечных тканей и других элементов для получения энергии. Реакция запускается во время стресса, плохого сна, спортивных тренировок, утомления, голода. При этом организм вырабатывает гормон кортизол, который разрушает мышцы, тем самым активирует накопление жира и повышение уровня глюкозы. Эти явления крайне нежелательны для спортсменов. Тем не менее, кортизол оказывает и позитивное действие на организм: он расщепляет мышечные аминокислоты, что крайне важно для жизнедеятельности человека.

Значение анаболизма и катаболизма для жизнедеятельности человека нельзя переоценить. Если пытаться искусственно подавить катаболические реакции, вероятно развитие гормональных сбоев, поэтому стоит научиться придерживаться правильного режима дня и контролировать развитие мышц. Осуществить это можно, если обеспечивать своему телу полноценный отдых, вести здоровый образ жизни, подобрать сбалансированное питание и грамотно составить программу тренировок. Кроме того, специалисты советуют использовать спортсменам биологически активные добавки и витамины.

Как повысить анаболизм

Только при равновесии анаболизма и катаболизма будет обеспечен правильный обмен веществ и здоровое состояние человека. Чрезмерное преобладание одного процесса над другим становится причиной развития разных патологий, поэтому стоит проконсультироваться у врача, прежде чем решиться повысить анаболизм. Сделать скорость энергообмена высокой можно такими способами:

  1. Диета. Увеличение количества потребляемого белка приводит к закономерному росту объема строительных материалов для мышц. При этом лишний протеин не будет так полезен, если употреблять низкокалорийную пищу, поскольку организму не хватит энергии на его усвоение. Питание должно быть сбалансированным, тогда клетки будут получать необходимый строительный материал быстрее и мышечные ткани начнут расти.
  2. Сон. Полноценный отдых очень важен для анаболизма, особенно, если в этот день человек занимался спортом.
  3. Режим питания. Без своевременного поступления в организм питательных веществ процесс роста тканей невозможен.
  4. Психическая стабильность. Для снижения скорости катаболических реакций важно избегать стрессовых ситуаций.
  5. Прием допинговых препаратов. Эта мера крайне нежелательна для ускорения анаболизма, поскольку часто приводит к проблемам на гормональном уровне и другим патологиям.

Анаболизм и катаболизм в спорте

Поскольку физические нагрузки являются серьезным стрессом для организма, они запускают катаболические процессы. Тренировки формируют необходимость искать дополнительные источники энергии (организм берет их не только из жировых отложений, но и в белках – строительных единицах мышц). Что такое катаболизм мышц? Это закономерный процесс, при котором энергия, необходимая для физических усилий, вырабатывается путем распада мышечных тканей.

Анаболизм и катаболизм в спорте – всегда актуальная тема, поскольку для спортсменов важно сохранить максимум или даже нарастить объем мышц. Одной из основных задач человека любого возраста, который активно занимается спортом, является ослабление катаболических реакций белков и активизация анаболического процесса. Уравновесить анаболизм и катаболизм бодибилдеру можно с помощью правильного питания, соблюдения режима отдыха и приема спортивных добавок (протеина, пр.).

Метаболизм, катаболизм, анаболизм I Что это и как влиять?

Zheleznyakova Alyona

Писатель и эксперт / Опубликовано

Поделиться этой страницей

Метаболизм и его стадии

«Метаболизм» — это слово мы часто слышим от диетологов и спортсменов, фитнес-инструкторов и вечно худеющих знакомых. Чаще всего его употребляют имея в виду «обмен веществ». Давайте подробнее разберемся в том, что же это такое.

Читайте также:  УЗИ кишечника - как делается исследование и что показывает, подготовка к диагностике

Итак, метаболизмом называется основа процессов, происходящих во всех живых организмах, предназначенных для поддержания их жизнедеятельности. Рост, размножение, заживление повреждений, похудение и набор веса – всё это можно назвать клиническими примерами метаболизма.

Качество метаболизма зависит от:

  • пола: у большинства мужчин метаболизм на 15 — 20% выше, чем у женщин;
  • возраста: у людей старше 25 лет скорость метаболизма начинает снижаться в среднем на 3-5% каждые десять лет;
  • веса: чем больше общий вес внутренних органов, костей и мышц, тем больше калорий требуется организму;
  • физических нагрузок: в первые 2-3 часа после тренировки метаболизм увеличивается в среднем на 25-30%, в течение последующих суток после тренировки – на 5-7%.

Конечно, в научной терминологии не существует такого понятия, как «скорость метаболизма», однако оно часто употребляется для удобства восприятия. Необходимо помнить, что метаболизм каждого человека уникален. В результате проведенных исследований, ученые доказали, что действительно замедленный метаболизм наблюдается лишь у людей, подверженных ряду сложных заболеваний, таких как гипотиреоз. Люди же, страдающие от лишнего веса, в большинстве своем не могут похудеть не из-за болезней, а в связи с энергетическим дисбалансом. Это означает, что в организм этих людей поступает больше питательных веществ, чем нужно для преобразования в энергию, и в результате они складируются про запас.

Процессы метаболизма принято делить на две стадии: созидательную, которую еще называют анаболизмом, и разрушительную – ее называют катаболизмом.

Анаболизм

Анаболизм – это процесс, при котором посредством поглощения энергии создаются новые клетки, клеточные структуры, органические вещества и ткани организма. В результате анаболических реакций в организме развиваются и растут новые ткани, в том числе и мышцы; обновляются и восстанавливаются биологические структуры (клеточные и тканевые); происходит минерализация костей.

Примеры анаболизма: рост волос, ногтей, увеличение мышечной массы, заживление ран, трещин и переломов костей, увеличение жировой прослойки в организме, синтез белков и гормонов и т.д.

Скорее всего, многие слышали словосочетание «анаболические стероиды» — это запрещенные препараты, использующиеся некоторыми спортсменами. Содержащиеся в них вещества, вмешиваясь в гормональную систему человека, ускоряют процессы создания новых клеток и веществ. Однако гормональная система под их воздействием постепенно разрушается, а это, в конечном итоге, чревато нарушениями обмена веществ, травмами и серьезными сердечными, почечными и печеночными заболеваниями.

Поэтому, если вы хотите как-то ускорить анаболические процессы, принимайте только разрешенные спортивные добавки, такие как протеин, белково-углеводные смеси, витамины и аминокислоты. Не рискуйте своим здоровьем! Укрепляйте свой организм, а не разрушайте его!

Что такое метаболизм?

Метаболизм представляет собой высоко координированную и целенаправленную клеточную активность, обеспеченную участием многих взаимосвязанных ферментативных систем, и включает два неразрывных процесса анаболизм и катаболизм .

Он выполняет три специализированные функции:

  1. Энергетическая – снабжение клетки химической энергией,
  2. Пластическая – синтез макромолекул как строительных блоков,
  3. Специфическая – синтез и распад биомолекул, необходимых для выполнения специфических клеточных функций.

Анаболизм

Анаболизм – это биосинтез белков, полисахаридов, липидов, нуклеиновых кислот и других макромолекул из малых молекул-предшественников. Поскольку он сопровождается усложнением структуры, то требует затрат энергии. Источником такой энергии является энергия АТФ .

Цикл НАДФ-НАДФН

Также для биосинтеза некоторых веществ (жирные кислоты, холестерол) требуются богатые энергией атомы водорода – их источником является НАДФН. Молекулы НАДФН образуются в реакциях окисления глюкозо-6-фосфата в пентозосфатном пути или декарбоксилирования яблочной кислоты малик-ферментом. В реакциях анаболизма НАДФН передает свои атомы водорода на синтетические реакции и окисляется до НАДФ. Так формируется НАДФ-НАДФН –цикл.

Катаболизм

Катаболизм – расщепление и окисление сложных органических молекул до более простых конечных продуктов. Оно сопровождается высвобождением энергии, заключенной в сложной структуре веществ. Большая часть высвобожденной энергии рассеивается в виде тепла. Меньшая часть этой энергии “перехватывается” коферментами окислительных реакций НАД и ФАД , некоторая часть сразу используется для синтеза АТФ .

Атомы водорода, высвобождаемые в реакциях окисления веществ, в основном используются клеткой по двум направлениям:

  • на анаболические реакции в составе НАДФН (например, синтез жирных кислот и холестерина),
  • на образование АТФ в митохондриях при окислении НАДН и ФАДН 2 .

Весь катаболизм условно подразделяется на три этапа, включающие реакции общих и специфических путей.

Первый этап

Происходит в кишечнике (переваривание пищи) или в лизосомах (самообновление клеток) при расщеплении уже ненужных или лишних молекул. При этом освобождается около 1% энергии, заключенной в молекуле. Она рассеивается в виде тепла.

Второй этап

Вещества, образованные при внутриклеточном гидролизе или проникающие в клетку из крови, на втором этапе обычно превращаются

  • в пировиноградную кислоту (моносахариды в гликолизе),
  • в ацетил-SKoA, в пируват и другие кетокислоты (в катаболизме аминокислот),
  • в ацетил-SКоА (при β-окислении жирных кислот).

Локализация второго этапа – цитозоль и митохондрии. На этом этапе выделяется около 30% энергии, заключенной в молекуле, и при этом запасается около 13% от всей энергии вещества (или примерно 43% от выделенной на этом этапе энергии).

Схема общих и специфичных путей катаболизма
(более подробная схема представлена здесь)

Третий этап

Все реакции этого этапа идут в митохондриях. Ацетил-SКоА (и кетокислоты) включается в реакции цикла трикарбоновых кислот, где углероды веществ окисляются до углекислого газа. Выделенные атомы водорода соединяются с НАД и ФАД, восстанавливают их и после этого НАДН и ФАДН2 переносят водород в цепь ферментов дыхательной цепи, расположенную на внутренней мембране митохондрий. Сюда же отдают свои атомы водорода молекулы НАДН и ФАДН2, образованные на втором этапе (гликолиз, окисление жирных кислот и аминокислот). В третьем этапе выделяется до 70% всей энергии вещества. Из этого количества усваивается почти две трети (66%), что составляет около 46% от общей. Таким образом, из 100% энергии окисляемой молекулы клетка запасает больше половины – 59%.

Соотношение выделенной и запасенной энергии
при биологическом окислении

На внутренней мембране митохондрий в результате процесса под названием ” окислительное фосфорилирование ” образуется вода и главный продукт биологического окисления – АТФ.

Роль АТФ

Энергия, высвобождаемая в реакциях катаболизма, запасается в виде связей, называемых макроэргическими. Основной и универсальной молекулой, которая запасает энергию и при необходимости отдает ее, является АТФ .

Все молекулы АТФ в клетке непрерывно участвуют в каких-либо реакциях, постоянно расщепляются до АДФ и вновь регенерируют.

Существует три основных способа использования АТФ:

  • биосинтез веществ,
  • транспорт веществ через мембраны,
  • изменение формы клетки и ее движение.

Эти процессы вкупе с процессом образования АТФ получили название АТФ-цикл :

Метаболизм: анаболизм + катаболизм

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.

Читайте также:  Кедровая бочка - показания и противопоказания процедур для похудения и здоровья

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;

– 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.

  1. 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.

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.

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:

  1. 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;
  2. 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: С6Н12О6+ 6 О2 ——> 6 CO2 + 6 H2O + 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, В2 или рибофлавин, пантотеновая и никотиновая кислота.

Ссылка на основную публикацию