Возрастные особенности обмена веществ и энергии в организме человека. Что такое метаболизм? Как ускорить обмен веществ и стоит ли это делать

Что такое метаболизм, понять несложно, так как к здоровому обмену веществ нас приобщают с детства родители, воспитатели, доктора. То есть практически все, кроме бабушки, которая желает закормить тебя насмерть пирогами и . В данном примере добрая бабушка стимулирует нарушение обмена веществ, но вряд ли бабушка станет главным источником проблем. Об этом, а также о том, как ускорить метаболизм для похудения, рассказываем в подробностях.

Интернет и пресса полны дискуссий на тему, работают ли добавки для ускорения обмена веществ, а если работают, то как отличить ценную добавку от бесполезного дорогостоящего мусора. Здесь самое место честно заявить, что обильный рацион и большие физические нагрузки являются не только простейшим, но и единственно надежным методом заставить организм быстрее тратить энергию. Физические упражнения - лучший ответ на вопрос, как ускорить обмен веществ.

Как ускорить метаболизм для похудения?

Пищевые добавки и уловки, строго говоря, метаболизм ускорить не в состоянии, но ряд продуктов (обычный кофе, к примеру) могут стимулировать нервную систему и вынуждать организм растрачивать больше энергии. Такой же принцип действия у жиросжигателей.

Представь себе три вида метаболизма: основной, пищеварительный и активный. Базовый и пищеварительный отвечают за жизнедеятельность организма: усвоение пищи, мышление, зрение, кровообращение, теплообмен, рост, регенерацию и так далее - на них тратится около 80% всей поступающей в организм энергии! Активный метаболизм (то есть энергия физических нагрузок) отнимает лишь 20%.

Все это время в твоем теле протекают два процесса обмена веществ: катаболизм и анаболизм.

Катаболизм - это разрушение и разборка элементов, попадающих в организм. Например, расщепление белка на аминокислоты, поступающие вместе с едой. Данная реакция сопровождается выделением энергии, теми самыми калориями и килокалориями, которые дотошно подсчитывают сторонники здорового образа жизни.

Анаболизм - обратный катаболизму процесс синтеза. Он необходим, когда требуется взять уже расщепленные аминокислоты и сделать из них материал для постройки мышц. Рост человека, заживление ран - это все результат анаболизма.

Поэтому с математической точки зрения прирост тела (мышц, жира и всего остального) - это разница между катаболизмом и анаболизмом. Вся энергия, которые ты не успеешь растратить, уйдет в первую очередь в жир и кое-что по мелочи в другие закоулки тела, будь то мышцы или печень.

Ускорение метаболизма - серьезный шаг в деле похудения, но многие такой шаг делают неправильно. Например, резко увеличивают физические нагрузки, параллельно столь же резко ограничив рацион. Ведь организм будет получать мало калорий, метаболизм замедлится и жир никуда не денется, даже может активно отложиться на животе и в области пояса.

Подобная стратегия также нарушит гормональный баланс: человек начнет испытывать голод, стресс, сонливость, упадок настроения и сексуального влечения. Такой ускоренный метаболизм нам не нужен!

Как разогнать метаболизм с умом и без скверных последствий?

Силовые тренировки и спорт вкупе с усилением питания не только сделают тебя крепышом, но и разгонят некогда замедленный метаболизм. Что любопытно, получаемые спортивным организмом калории будут активнее тратиться не только на сам спорт, но и на все остальные функции твоего тела, включая пищевой и базовый метаболизмы! То есть чем более активной и прожорливой машиной ты станешь, тем сильнее будет разогнан твой обмен веществ.

Тело также изменит рутинную процедуру усвоения простых углеводов, теперь простые углеводы будут направляться в первую очередь к мышцам. А вот жировые прослойки начнут голодать и постепенно рассасываться.

Из сказанного несложно сделать вывод: ускоренный обмен веществ сам по себе не является ценностью - это инструмент, который прекрасен лишь в сочетании с регулярными физическими и спортивными нагрузками.

Если в твоей жизни физическому спорту уделяется не много времени, если теплая компьютерная мышь и мягкое кресло автомобиля затмевают остальные ценности, забудь о том, как улучшить метаболизм. Человек малоподвижный вынужден по старинке - диетами и только диетами.

Врожденный хороший и плохой метаболизм

Разбираясь с вопросом, как улучшить обмен веществ, люди постоянно сталкиваются с феноменом врожденного хорошего и врожденного плохого метаболизма. В любой компании найдется человек, который в один присест съедает тортик и свиную рульку, но при этом остается тощим как жердь. Вот про него все и шепчутся с завистью - дескать, хороший метаболизм от родителей получил. А вот у его коллеги, лыжника и поклонника диет, мгновенно растет пузо от одной сырой морковки. Он несчастный и жертва плохого метаболизма.

Научные исследования показали, что замедленный обмен веществ случается при ряде редких заболеваний, сопровождаемых гормональным расстройством. В первую очередь врачи вспоминают гипотиреоз - состояние нехватки гормонов щитовидной железы.

Что касается тощих людей, то к ним надо внимательнее присмотреться: многие из них хоть и не спортсмены, но крайне подвижные, «разогнанные» люди, к тому же разборчивые в рационе и графике питания, пусть даже подсознательно. Худые люди зачастую худы просто потому, что привыкли быть тощими с раннего детства и инстинктивно держат себя в привычной форме. Возможно, у них еще крепкие нервы, спокойная работа и хороший сон, потому у них не бывает избыточного аппетита на нервной почве.

И психологи, и физиологи уверяют, что в основной массе случаев то, что мы считаем врожденным ускоренным метаболизмом и худобой, - следствие воспитания, а не генетики. Ну и психологически мы таких людей не всегда воспринимаем верно: нам кажется, что они все время что-то жрут, хотя на самом деле практикуют здоровое дробное питание, а это порождает у окружающих иллюзию обжоры.

От главного же закона, сформулированного в начале статьи (прирост массы - это катаболизм минус анаболизм), даже им не спрятаться.

Нарушение обмена веществ

Гормональные сбои, неправильное питание и обойма болезней приводят к нарушениям обмена веществ. Чаще всего это выражается в появлении излишка подкожного жира из-за сбоев в цикле переработки жиров. Но это чисто внешний эффект, внутри же происходят процессы еще менее приятные, как-то: повышение уровня холестерина, сердечно сосудистые аномалии и т.п. Отеки, нездоровый цвет кожи, больные волосы - все перечисленное является следствием нарушения метаболизма.

Хорошая новость: в большинстве случаев от всего этого можно избавиться диетой. Но, чтобы убедиться, что тебе не потребуется врачебная помощь, что надо сделать? Правильно, к этой врачебной помощи обратиться!

С рождения у человека есть много предопределенностей, в том числе и метаболизм или другими словами – обмен веществ.

У кого-то он замедленный - такой человек склонен к полноте, у кого-то наоборот – ускоренный, и такому человеку нужно сильно постараться, чтобы набрать вес.

И в том, и в другом случаях нет ничего страшного.

От врожденного обмена веществ во многом зависит и последующий образ жизни человека.

Но в процессе жизни, из-за неправильного питания или нарушения распорядка дня, человек может воздействовать на метаболизм, от которого зависит не только склонность к полноте, но и такие моменты, как:

1. Продолжительность сна.
2. Уровень активности.
3. Здоровье кожи в частности и правильная работа организма в целом.
4. Стрессоустойчивость.

И данная зависимость обоюдная. Это значит, что при нарушении обмена веществ может ухудшиться здоровье или нарушиться сон.

И, наоборот, при нарушении сна, может измениться и обмен веществ.

Чаще всего с такой проблемой сталкиваются жители больших городов и особенно опасно, что человек замечает изменения тогда, когда появляются внешние признаки, такие как:

• Изменение веса. При нормальной работе организма вес может изменяться незначительно, как в ту, так и в другую сторону на 2-5 килограмм, но при нарушениях обмена веществ может обнаруживаться резкое изменение веса свыше 5 килограмм за короткий промежуток времени.
• Ухудшение состояния кожи и волос. Сюда относится, в том числе, и угревая сыпь.
• Нарушения сна. Сюда относится как бессонница, так и излишняя сонливость.

Основными причинами нарушений являются неправильное питание, стресс и малоподвижный образ жизни.

И если первое заметить не так сложно и изменить можно с помощью даже нестрогих диет, о которых будет сказано далее, то для устранения влияния второй и третьей причин придется попотеть, как в прямом, так и в переносном смысле.

Принцип улучшения обмена веществ в организме основан на уменьшении воздействия основных вредных факторов. Так можно выделить два способа - это правильное питание и ведение активного образа жизни.

Правильное питание

Чтобы улучшить пищеварение необязательно сидеть на строгих диетах, достаточно лишь придерживаться простых правил в питании:

• Не переедать. Простое на первый взгляд правило, но его мало кто соблюдает, а все потому, что часто прием пищи сводиться к 2-3 разам в день. Чтобы облегчить задачу и лишний раз не переедать нужно есть чаще, минимум 5-6 раз в день, но небольшими порциями. Это поможет избавиться от чувства голода между приемами пищи и окажет положительное психологическое воздействие.
• Уменьшить количества потребляемой жирной пищи. И лучше всего совсем отказаться от таких продуктов, как майонез.
• Увеличить количество потребляемого белка в день.
• Выпивать минимум 2 литра воды в сутки, иначе организм начнет экономить воду, тем самым нарушая обмен веществ в целом, а также ухудшая кровообращение.
• Обязательно завтракать каждый день. Запомните, время, сэкономленное на завтраке – это перевод организма в режим экономии энергии и замедления обмена веществ. Именно по утрам организм испытывает большую потребность в энергии, пище и воде.
• Прием пищи не позднее, чем за три часа до сна.
• Принимать витамины.

Соблюдение этих правил позволит не только улучшить обмен веществ, но и укрепить здоровье в целом.

Как бы странно это ни звучало, но именно ведение активного образа жизни благоприятно скажется на улучшение обмена веществ. И речь тут не идет об обязательном посещении спортзала.

Просто больше ходите пешком и делайте по утрам разминку. Упражнения на растяжку и разминку помогают организму взбодриться после сна и позволяют разогнать кровь, что очень полезно для пищеварительной системы. Добавьте к этому пробежку или продолжительную пешую прогулку по выходным и уже через пару месяцев вы заметите улучшения.

Но бывают случаи серьезного ухудшения здоровья, когда обмен веществ нужно не просто улучшить, а восстановить. В таком случае обязательно нужно обратиться к врачам.

А дополнительно можно использовать вышеприведенную методику, но уже в измененной, более жесткой форме. Так, на замену правильному питанию приходит диета, а вместо активного образа жизни – каждодневные упражнения. И начинать нужно именно с диеты. Не лишней будет и консультация у диетолога.

Упражнения для восстановления обмена веществ

Если вам необходимо именно восстанавливать обмен веществ, то говорить нужно не об активном образе жизни, а о специальных упражнениях и строгом распорядке дня.

Именно соблюдение распорядка дня поможет организму быстрее восстановиться. Сюда относится не только режим сна и отдыха, но и ежедневное соблюдение времени тренировок.

Ослабленному организму легче всего восстанавливаться, если соблюдается ежедневный режим физической активности, который включают в себя следующие правила:

• Каждое утро начинать с контрастного душа. Это поможет разогнать кровь и в целом плодотворно повлияет на организм.
• Перед выполнением утренних упражнений необходимо выпить минимум один стакан воды.
• Не выполнять по утрам тяжелых физических упражнений - это лишь повредит, поскольку организм после сна испытывает недостаток питательных веществ и энергии в целом.
• Обязательная вечерняя пробежка или прогулка не менее часа.
• Посещение бассейна или спортзала. При этом в спортзале заниматься лучше под присмотром тренера или инструктора, чтобы еще больше не травмировать организм.

Выполнение тяжелых физических упражнений по вечерам – это гарантия укрепления не только мышц, но и организма в целом.

Именно вечером организму нужно хорошенько поработать, тем более, если в течение дня вы мало двигались.

Физические нагрузки по вечерам помогут также справиться со стрессом и бессонницей.

Помимо всего выше перечисленного, на обмен веществ положительное влияние окажет посещение бани или сауны. В том числе и инфракрасной бани. А также посещение массажиста, то есть все то, что способствует улучшению кровообращения.

Таким образом, можно сделать акцент на трех основных правилах, способствующих улучшению и восстановлению обмена веществ в организме человека:

• Правильное питание.
• Физическая активность.
• Соблюдение распорядка дня.

Соблюдайте эти нехитрые правила и будьте всегда в прекрасном расположении духа и хорошей физической форме.

Персональный тренер, спортивный врач, врач ЛФК

Составляет и проводит персональные программы занятий, для коррекции телосложения. Специализируется на спортивной травматологии, физиотерапии. Занимается проведением сеансов классического медицинского и спортивного массажа. Проводит медико-биологический мониторинг.

«Обмен веществ» — словосочетание практически магическое. Во — первых, потому, что все его знают, но меньше половины сможет дать ему определение. Во — вторых, потому, что «хороший» или «плохой» обмен веществ — любимая отговорка многих лентяев и запустивших себя личностей. В — третьих, потому, что способность того или иного волшебного средства «влиять на метаболизм» — один из любимейших способов манипуляций над сознанием желающих обрести фигуру своей мечты, используемых как на желающих набрать мышечную массу, так и на желающих похудеть. Пришло время разобраться в том, что же это такое, и сделать для себя выводы.

Метаболизм (или обмен веществ) — это совокупность всех химических реакций, которые происходят в живом организме

Синтез белка, расщепление глюкозы, переваривание крахмала, образование новых клеточных мембран или миофибрилл — любые химические процессы, которые могут прийти вам в голову, объединяясь с остальными реакциями, составляют наш обмен веществ. Хотя реакций, происходящих в организме, огромное множество, их можно разделить на две большие группы: на реакции синтеза и реакции распада.

Реакции синтеза (анаболические реакции) — это реакции, в результате которых из простых веществ образуются сложные. В качестве примера можно привести любую реакцию синтеза: синтез белка из аминокислот, синтез гликогена из глюкозы, синтез фосфолипидов (основного компонента клеточной мембраны). Именно в эти реакции отвечают за создание любых структур вашего тела, в них происходит строительство мышечной ткани, в них же растут запасы жировых клеток. Это реакции «творческие», организм строит большие и сложные молекулы из «кирпичиков», поэтому, как и любой другой процесс созидания, такие реакции требуют энергетических затрат. На любую анаболическую реакцию организму придется «потратиться».

Если анаболические реакции — энергозатратны и, кроме того, требуют наличия строительного материала, где же взять и то, и другое? Ответ прост: в реакциях, противоположных по получаемым продуктам — реакциях расщепления сложных соединений до простых.

Реакции расщепления по — другому называются «катаболические реакции».

Как известно, «разрушать — не строить», и процессы распада сложных молекул до простых не только обеспечивают получение «кирпичиков» для анаболических реакций, но и протекают с высвобождением энергии.

Энергия может рассеиваться в виде тепла (это происходит, например, при переваривании пищи, наверняка вы замечали, что после плотного приема пищи вы быстро согреваетесь). Либо запасаться в виде специальных молекул.

В качестве топлива для энергозатратных процессов наш организм использует энергию молекулы, которая называется АТФ. Это своеобразное «электричество» для работающих «машин» организма.

Все источники энергии, которые могут быть использованы в дальнейшем, наши клетки переводят в АТФ при помощи специальных процессов (аналогично, например, многие источники энергии человек переводит в электричество, потому, что ситуация, когда источник энергии универсален, гораздо целесообразнее, чем ситуация, когда холодильник работает от электричества, чайник — от тепловой энергии сгорания дров, вода для душа нагревается при помощи солнца, а поднимать грузы на высокие этажи приходится при помощи механической работы — при помощи веревки, перекинутой через блоки).

К реакциям катаболизма относится гликолиз (бескислородное расщепление глюкозы), расщепление жиров, аминокислот и другие реакции, в которых из сложных молекул получаются простые. Проще говоря, любые, которые можно охарактеризовать словом «расщепление» или «разложение». Именно эта группа реакций отвечает за сжигание ваших «накоплений». Только вот незадача, любых накоплений, как жировых, так и мышечных.

Как видите, анаболические и катаболические реакции — это две противоположности, которые дополняют друг друга и не могут существовать одна без другой.

В этом месте уже можно сделать первый вывод: то, будем мы «увеличиваться» или «уменьшаться», зависит от того, какие реакции преобладают.

Если говорить просто и не принимать во внимание гормональную регуляцию метаболизма (а она имеет принципиальное значение для протекания тех или иных реакций, поэтому будет рассмотрена отдельно), то реакции будут преобладать тогда, когда продукта реакций мало по сравнению с исходными веществами.

Катаболические реакции стимулируются в случае, когда простых веществ в организме мало по сравнению со сложными (например, в результате диетических ограничений. Если вы перестаете получать глюкозу из пищи, организм активизирует катаболическую реакцию — расщепление гликогена (сложной молекулы) для получения глюкозы (простой молекулы)).

Условия «голодания» по тому или иному простому веществу активизируют процессы расщепления сложных веществ, из которых его можно получить.

Анаболические процессы активизируются тогда, когда организм получает много простых веществ и имеет достаточное количество энергии. Отсюда становится понятно, что одновременный выраженный рост мышечной массы (процесс анаболический) и аметное (катаболический процесс) невозможны.

Из — за огромного количества химических реакций, протекающих в организме, обычно говорят не про обмен веществ в целом, а про метаболизм отдельных классов соединений.

Например, про метаболизм углеводов или метаболизм жиров. В такое понятие входят все превращения, которым подвергается этот класс соединений в организме. От момента поступления с пищей до момента выделения продуктов его превращений. Они для организма являются «лишними» и выбрасываются в окружающую среду.

Не раз и не два вам доводилось слышать про «скорость метаболизма». Чаще всего высокая «скорость» ассоциируется с «тебе повезло». На ум приходит стройный человек без выраженного количества жира (хотя и практически лишенный мускулатуры). Что же имеют в виду под этим понятием? Когда говорят про «скорость метаболизма», обычно подразумевают повышенную скорость катаболических реакций, которые способствуют уничтожению запасов организма. Отсюда и советы по «разгону метаболизма», следование которым заставляет организм при выборе между сжиганием и запасанием выбирать сжигание. Некоторые из этих мер также способствуют активизации анаболических процессов, однако то, что вы «ускоряете» данными мерами, будет в гораздо большей степени зависеть от вашего питания, индивидуальных особенностей организма в целом и эндокринной системы в частности. Причем, если дело касается определенных рекомендаций по режиму питания и образу жизни, то в такие меры могут иметь должное воздействие, так как обычно связаны с попытками регулировать уровни тех или иных гормонов. И совсем другое дело — списки «продуктов питания, ускоряющих метаболизм». Они не имеют практически никакого влияния без использования других способов стимуляции тех или иных реакций.

Теперь поговорим про один из наиболее интересных аспектов — гормональную регуляцию метаболизма.

Гормоны — это молекулы, которые организм вырабатывает с целью управления процессами, протекающими в клетках. Действие различных гормонов на обменные процессы может быть сходным (в таком случае они называются синергистами) и противоположным (гормоны — антагонисты).

Основными гормонами, которые управляют движением главного «энергоносителя» организма — глюкозы, являются инсулин и глюкагон. Инсулин образуется в ответ на значимое повышение уровня глюкозы в крови и командует клеткам (самым разным) забирать глюкозу из крови.

Также он ускоряет синтез гликогена в мышцах и способствует усилению потока аминокислот из крови в мышечные клетки.

Повышение уровня инсулина приводит к преобладанию процессов синтеза белка и жирных кислот над их распадом. Так что потребление простых углеводов после тренировки (в это время требуется быстрое восстановление запаса гликогена и синтез мышечных белков, которые заместили бы поврежденные в результате тренировки) и повышение уровня инсулина, которое за ним следует, довольно важно для успешного роста мышечной массы.

Вообще, при выборе «куда девать глюкозу» у организма всегда есть несколько возможностей: использовать для синтеза АТФ, пустить на гликоген печени, гликоген мышц или отложить в жировые запасы. Если первые 3 потребности удовлетворены, организму ничего не останется, кроме как отложить глюкозу в виде жировых запасов. Поэтому резкие скачки инсулина в любое другое время, кроме как с утра (18 — 24 часовое голодание полностью истощает запас гликогена печени, с утра же из — за ночного перерыва, в приеме пищи имеется некоторый дефицит) и после тренировки (т. е. в условиях, когда есть дефицит гликогена мышц), способствуют жироотложению.

Гормоны щитовидной железы также играют важную роль в регуляции обменных процессов, как анаболических, так и катаболических.

С их недостатком или избытком могут быть связаны патологическое ожирение. При недостатке этих гормонов, вследствие которого замедляются обменные реакции. Или нездоровая худоба. Чаще всего при повышенном аппетите и увеличении щитовидной железы, которое связано с усиленной секрецией этих гормонов и приводит к ускорению многих ключевых обменных реакций.

Гормоны, которые играют важную роль в мобилизации жира из «жировых запасов» — гормоны коры надпочечников, адреналин и норадреналин. Именно эти гормоны активизируют жировые клетки, заставляя их включать фермент, расщепляющий их запасы. Высвобождать в кровь жирные кислоты, которые организм затем имеет шанс использовать в качестве источника энергии. «Имитаторы» этих гормонов — обычные компоненты жиросжигателей, которые и заставляют организм использовать жировые запасы в качестве источника энергии. На этом и основано действие жиросжигателей.

Гормоны, активизирующие синтез белка (что весьма важно для построения мышечной ткани) — гормон роста и андрогены (основной из них, синтезируемый в организме — тестостерон).

На основе природных андрогенов получено множество синтетических аналогов тестостерона. Они обладают большей анаболической активностью (т. е. эффективнее стимулируют синтез белка) и меньшей андрогенностью (т.е. не так выражено стимулируют развитие организма по мужскому типу). Гормоны надпочечников, которые называются кортикостероидами, действуют на белковый обмен мышц наоборот. Они активизируют реакции распада белка, что при длительном воздействии может приводить к атрофии мышц. Эти гормоны образуются в ответ на стресс, а также используются в медицине для подавления аллергических реакций.

ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ

Мотивационная характеристика темы.

В результате обмена веществ непрерывно образуются, обновляются и разрушаются клеточные структуры, синтезируются и разрушаются различные химические соединения. Для возмещения энергозатрат организма, сохранения массы тела и удовлетворения потребностей роста необходимо поступление из внешней среды белков, углеводов, липидов, витаминов, минеральных солей и воды. Их количество, свойства и соотношение должны соответствовать состоянию организма и условиям его существования, что обеспечивается питанием. Необходимо также, очищение организма от конечных продуктов распада, которые образуются при расщеплении различных веществ. Это обеспечивают органы выделения.

Обмен веществ является одной из основных признаков жизни.

Выписка из рабочей программы

специальность «Лабораторная диагностика»

Лекция. Обмен веществ и энергии

Обменом веществ (метаболизмом) и энергии, называют совокупность химических и физических превращений, происходящих в живом организме и обеспечивающих его жизнедеятельность во взаимосвязи с внешней средой. Суть обмена веществ заключается в поступлении в организм из внешней среды различных веществ, усвоении и использовании их в процессе жизнедеятельности и выделении образующихся продуктов обмена во внешнюю среду. Обмен веществ и энергии – специфическое свойство живого организма.

Назначение обмена веществ и энергии заключается в обеспечении организма химическими веществами, необходимыми для построения всех его структурных элементов и восстановления распадающихся в организме веществ.

Второе важнейшее биологическое назначение обмена веществ – обеспечение всех жизненных функций организма энергией.

Различают две стороны обмена веществ: анаболизм и катаболизм. Анаболизм – совокупность реакции обмена веществ, ведущих к построению тканей организма, образованию в них сложных органических веществ. Анаболизм основан на ассимиляции – процессе использования организмом внешних по отношению к нему веществ и синтезу свойственных ему сложных органических соединений. Катаболизм – совокупность реакций обмена веществ, приводящих к распаду веществ в живом организме, в его основе лежит диссимиляция – процесс разрушения органических веществ.

Процессы ассимиляции и диссимиляции неразрывно связаны: диссимиляция способствует ассимиляторным процессам, а ассимиляция сопровождается усилением диссимиляции (в работающей мышце происходит распад гликогена до молочной кислоты и высвобождение энергии, в ходе распада образуются фосфорные эфиры глюкозы, т.е. благодаря диссимиляции идут процессы диссимиляции).

В течении жизни наблюдаются разные количественные соотношения ассимиляторных и диссимиляторных процессов: в растущем организме преобладает ассимиляция; у взрослого устанавливается относительное равновесия анаболизма и катаболизма; в старческий период ассимиляция отстает от диссимиляции. Усиление любой деятельности организма, особенно мышечной, усиливает диссимиляторные процессы.

Основные этапы обмена веществ и их биологическое значение

Процессы обмена белков, жиров и углеводов имеют свои характерные особенности. Но существуют и принципиально общие закономерности, позволяющие выделить три этапа обмена веществ:

Переработку пищевых продуктов в органах пищеварения;

Межуточный обмен веществ;

Образование конечных продуктов метаболизма.

1 этап – это последовательное расщепление химических компонентов пищи в желудочно-кишечном тракте до низкомолекулярных структур и всасывание образовавшихся простых химических продуктов в кровь или лимфу.

Расщепление белков, жиров и углеводов происходит под влиянием специфических ферментов. Белки расщепляются пептидазами до аминокислот, жиры – липазами до глицерина и жирных кислот, сложные углеводы – амилазами до моносахаридов. Перечисленные вещества легко всасываются в кровь или лимфу, разносятся током к крови, к печени и тканям, где подвергаются дальнейшим превращениям.

Энергетическая ценность этого этапа ничтожна, но его значение заключается в образовании простейших веществ, которые в дальнейшем служит энергетическим источником.

2 этап – межуточный обмен веществ объединяет превращения аминокислот, моносахаридов, глицерина и жирных кислот. Процессы обмена углеводов, жиров и белков взаимосвязаны на стадии ключевых продуктов метаболизма (пировиноградная кислота, ацетилкоэнзим А) и имеют общий конечный путь – окислительный распад конечных продуктов углеводов, жиров, ацетилкоэнзима, который называется цикл трикарбоновых кислот (цикл Кребса).

Процессы межуточного обмена веществ приводит к синтезу видоспецефических белков, жиров и углеводов и их комплексов нуклеопротеидов, фосфолипидов и др., т.е. к образованию составных частей организма. Процессы межуточного обмена являются основными источниками энергии. Основная часть энергии (2\3) высвобождается в результате окисления в цикле Кребса.

Сохранение энергии осуществляется путем ее превращения в энергию особых химических соединений – макроэргов. В организме человека и животных функцию макроэргов выполняет аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). Именно АТФ аккумулирует 60-70% всей энергии. 30-40% энергии выделяется при окислении белков, жиров и углеводов и превращается в тепловую энергию и выделяется из организма во внешнюю среду в процессе теплоотдачи.

3 этап обмена заключается в образовании и выделений конечных продуктов обмена. Азотосодержащие продукты выделяются с мочой, калом и через кожу. Углерод выделяется главным образом в виде СО 2 через легкие и частично с мочой и калом. Выделение водорода происходит преимущественно в виде воды через легкие и кожу.

Баланс энергии

Энергетический обмен в живых организмах, как и во всей природе, подчиняется первому и второму закону термодинамики. В термодинамике различают открытые и закрытые термодинамические системы. Организм – это открытая термодинамическая система, способная к росту, развитию, размножению. В соответствии с первым законом термодинамики – законом сохранения и превращении энергии – энергия не исчезает и не появляется вновь, а лишь переходит из одной формы в другую. В живом организме все виды энергии превращаются в тепло.

Направление энергообмена живого организма, как и всех тел в природе определяется вторым законом термодинамики. Согласно ему процессы превращения энергии проходят с рассеиванием части энергии в виде тепла. При этом термодинамическая система стремится к наиболее вероятному состоянию – термодинамическому равновесию. Организм теплокровных животных способен сохранять присущую ему температуру тела независимо от температуры окружающей среды. В основе этого лежат совершенные механизмы терморегуляции, способствующие сохранению тепла в организме при низкой температуре среды или усилению теплоотдачи в условиях жаркого климата, т.е. в организме происходит целенаправленная регуляция энергообмена.

С пищевыми веществами организм получает энергию, освобождающуюся в процессе обмена веществ. Организм выделяет во внешнюю среду энергию в виде тепла и механической работы. Поэтому для определения баланса энергии необходимо знать, сколько энергии получено организмом с пищевыми веществами и каковы его энергетические траты.

Для установления прихода энергии следует определить калорийность пищевых веществ, которая рассчитывается исходя из калориметрического, или теплового, коэффициента – количества тепла, освобождаемого при сгорании одного грамма вещества. Калориметрические коэффициенты питательных веществ установлены путем сжигания их в калориметрической колбе Бертло. При окислении в организме калорийность пищевых веществ несколько понижается из-за потерь при всасывании.

Различают основной и общий обмен.

Основной обмен – энергетические затраты организма натощак (т.е. через 12-16 часов после приема пищи) при полном мышечном покое и температуре «комфорта» (18-20). Основной обмен выражают обычно количеством тепла в килоджоулях на 1 кг массы или на 1 м 2 поверхности тела за 1 час за сутки.

Для человека среднего возраста, среднего роста и средней массы основной обмен составляет 4,19 кДж на 1 кг массы в час (внесистемной единицей является 1 ккал = 4,19 кДж), или около 6915 кДж в сутки (1600-1700 ккал). У детей основной обмен значительно больше, чем у взрослых, а в пожилом возрасте основной обмен снижается.

Зная массу тела, рост и возраст, при помощи специальных таблиц или формул можно высчитывать величину основного обмена. Однако эти величины справедливы только для здоровых людей.

Общий обмен составляет энергетические затраты организма во время активной деятельности. Он значительно больше, чем основной обмен. В соответствии с энергетическими расходами представителей разных профессий делят на четыре группы. Минимальный суточный расход энергии выявлен у работников умственного труда – 12570-13410 кДж (1 группа), максимальный у рабочих тяжелого физического труда – 18850-20950 кДж (4 группа).

Следует иметь ввиду, что при определении баланса энергии при мышечной деятельности нужно учитывать коэффициент полезного действия (КПД): отношение энергии, затраченной на работу, ко всей израсходованной энергии. Чаще всего КПД составляет 0,20-0,25, т.е. 20-25% энергетических затрат используется на совершение работы, 75-80% теряется в виде тепла.

Общие принципы регуляции обмена веществ

В процессе жизнедеятельности живой организм постоянно меняет интенсивность обменных процессов, приспосабливаясь к условиям существования. В основе подобного приспособления лежит регуляция обмена веществ, сущность которой заключается в воздействии на скорость биохимических реакций, протекающих в клетках (основное изменение касается активности ферментов).

Различают три уровня регуляции обмена веществ:

Автоматическую регуляцию на уровне клетки;

Нервную и гуморальную регуляции метаболизма;

Автоматическая регуляция на уровне клетки (саморегуляция)

В каждой клетке есть специализированные ультраструктурные элементы взаимодействие которых обеспечивает внутриклеточный метаболизм. В митохондриях образуется АТФ, окисление пировиноградной кислоты, жирных кислот. В лизосомах находятся гидролитические ферменты с активностью в кислой среде. В рибосомах происходит синтез белка.

В основе саморегуляции клетки лежит принцип обратной связи, т. е. концентрация вещества в клетке регулирует активность химического процесса, влияя на активность и синтез ферментов (например, фосфорилаза печени катализирует процесс и распада и синтеза гликогена печени в зависимости от концентрации глюкозы, при избыточном присутствии глюкозы активизируется процесс синтеза гликогена).

Нервно-гуморальная регуляция обмена веществ

В организме человека обменные процессы регулируются эндокринной системой. Гормоны влияют на:

Активность ферментов (приводят ферменты в активную форму, тормозят их деятельность);

Синтез ферментов (воздействуют на генетический аппарат клетки);

Проницаемость мембран (инсулин усиливает проницаемость мембран к глюкозе);

Влияние нервной системы на обменные процессы составляет ее трофическую функцию. Основную роль играет симпатическая нервная система, медиатором которой является норадреналин. Медиаторы вмешиваются в метаболизм клетки, влияя на их активность.

Центральная нервная система оказывает влияние на обмен веществ, воздействуя на эндокринные железы. Особая роль при этом принадлежит гипоталамусу. Гипоталамус через симпатическую нервную систему осуществляет регуляцию некоторых желез внутренней секреции, кроме того вырабатывает нейрогормоны, стимулирующие деятельность передней доли гипофиза, а через нее – ряд периферических эндокринных желез.

Тепловой гомеостаз является основным условием жизнедеятельности организма. Фактором, обеспечивающим непрерывное течение метаболизма в разных органах и тканях, является определенная температура крови.

Обмен веществ, заключающийся в процессах ассимиляции и диссимиляции, состоит из трех этапов:

Поступление различных органических и неорганических веществ в организм;

Их изменение в организме;

Выведение продуктов распада.

В процессе обмена веществ непрерывно идет превращение энергии, переход потенциальной энергии химических соединений, освобождаемой при их расщеплении, в другие виды энергии, в основном тепловую и механическую.

На всех этапах обмена веществ и энергии оба эти процесса неотделимы друг от друга. Это два проявления единого процесса.

Химические превращения различных веществ, протекающие в клетках, тканях и органах, составляют межуточный обмен.

Последний (также как и обмен веществ в целом) разделяют на обмен белков, жиров, обмен углеводов, минеральных солей и воды. Они являются неразрывными частями единого биологического процесса. Однако при некоторых физиологических и патологических условиях наблюдаются изменения в отдельных видах обмена веществ: белкового или жирового, или минерального, или углеводного.

Обмен белков

Материалом для образования белков в организме человека являются белки пищи, которые подвергаются в пищеварительном тракте расщеплению и образующиеся при этом продукты распада всасываются. Предварительное расщепление белка является первым этапом белкового обмена. Синтез белка происходит непосредственно в клетках организма из аминокислот и пептидов, переносимых кровью. Прежде чем поступить в общую артериальную сеть, продукты переваривания белков проходят с кровью воротной вены через печень, где происходит синтез полипептидов. Процессы синтеза белка происходят в организме беспрерывно в связи с тем, что постоянно происходит разрушение клеток и распад их протоплазмы. Об интенсивности этих процессов свидетельствует баланс азота в организме.

Азотистый баланс

Характерной особенностью химического состава белков является наличие в них азота, который составляет около 16%. Поэтому определение количества азота вводимого в организм и выделяемого из него, дает возможность определить количество поступившего и разрушенного в тканях белка, т.е. его приход и расход. Разница между приходом и расходом азота составляет азотистый баланс. Количество введенного белка определяется путем исследования количества азота, содержащегося в принятой пище. Для определения количества разрушенного белка необходимо установить содержание азота в моче.

Положительный азотистый баланс – преобладание синтеза белка над его распадом;

Отрицательный азотистый баланс – преобладание разрушения белка в тканях, которое играет большую роль в жировом и углеводном обмене. Синтезируемый слизистой кишечника и поступающий в лимфу и кровь жир по своей химической структуре обычно отличается от жиров принятой пищи. При питании, содержащем небольшие количества жира, в теле животных и человека откладывается жир, свойственный видовым особенностям.

Образование жира из углеводов и белков

Многочисленными наблюдениями установлено, что при обильном безжировом питании жиры в организме все же образуются. Основным источником их образования являются углеводы.

Обмен жиров и углеводов

Большую роль в обмене жиров играет печень, где жировой обмен связан с углеводным. При уменьшении гликогена количество жира, содержащегося в печени, увеличивается.

Жир, поступающий в лимфу откладывается преимущественно в жировой ткани, которая имеет значение жирового депо организма. Жиры в процессе обмена расщепляются на глицерин и жирные кислоты. Эти вещества затем подвергаются окислению. При окислении высокомолекулярных жирных кислот постепенно образуются кислоты меньшего молекулярного веса. К продуктам распада жиров, количество которых увеличивается при диабете и голодании, относятся ацетоновые и кетоновые тела. Увеличение их количества может стать причиной тяжелой формой ацидоза. В результате повышения содержания кетоновых тел в крови может происходить выделение их с мочой – кетонурия. Усиленное образование кетоновых тел происходит при использовании запасов углеводов, когда идет усиленная их потребление при недостаточном поступлении или при усиленном их выделении (сахарный диабет).

Обмен углеводов

Углеводы, расщепляясь в организме, имеют значение энергетического материала. Энергетическое значение их особенно велико в следствие быстроты распада и окисления, а также потому, что они быстро извлекаются из депо – мобилизуются и могут быть использованы в тех случаях, когда организм нуждается в дополнительных и стремительно нарастающих затратах энергии. Это имеет место при эмоциональном возбуждении (гнев, страх, боль), тяжелых мышечных усилиях, судорогах, в условиях, вызывающих резкое падение температуры тела.

Очень важна роль углеводов в обмене веществ мышц и механизме мышечного сокращения; они являются главными источниками энергии, затрачиваемой мышцами при их деятельности. Роль углеводов, как источника энергии видна из следующего: при уменьшении уровня сахара в крови, при так называемой гипогликемии, наблюдается падение температуры тела и мышечная слабость, сопровождаемая ощущениями утомления. Резкое гипогликемия может повлечь смерть.

Углеводы имеют значение для нормальной деятельности центральной нервной системы. В случае падения сахара в крови наблюдаются: судороги, бред, потеря сознания и изменения органов, иннервируемых ВНС.

Углеводы поступают в организм в больших количествах, чем белки и жиры.

Зачастую причиной избыточного веса является замедленный обмен веществ. На сегодняшний день это вполне решаемая проблема.

Для эффективного ускорения обмена веществ и решения проблем избыточного веса существует несколько методов:

1. Ешьте часто, но небольшими порциями.

Главным условием многих диет является дробление питания. Для того, чтобы переработать поступающие в организм питательные вещества, расходуется до 10% калорий, потребляемых за день. Таким образом еда ускоряет процесс метаболизма.

2. Физическая активность.

Регулярные силовые упражнения с отягощением, ходьба, бег, езда на велосипеде способствуют восстановлению мышечной ткани, а также ускорению темпа обмена веществ, эффект сохраняется на протяжении часа после тренировки. Известно, что темп обмена веществ замедляется в конце дня, вечерние тренировки препятствуют этому. К тому же эффект от них сохраняется уже до нескольких часов после окончания. Таким образом жир сжигается и во время сна. Стоит помнить, что тренировку лучше проводить не менее, чем за три часа до сна.

3. Увеличение объема мышц.

Для обеспечения деятельности мышечная ткань расходует на много больше калорий, чем жировая. Полкилограмма мышечной ткани расходует ежедневно около 35-45 калорий, а такая же масса жировой ткани только 2 калории. А это значит, что чем более развиты мышцы, тем больше сжигается калорий в процессе жизнедеятельности.

4. Массаж для коррекции веса.

В результате антицеллюлитного массажа усиливается циркуляция крови, а следовательно ускоряется обмен веществ.

Медовый массаж способствует самовосстановлению мышц, улучшает кровообращение и повышает скорость метаболизма.

Вакуумному массаж улучшает микроциркуляцю крови в мышцах и тканях, ускоряет обмен веществ, помогает выведению из организма лишней жидкости и токсинов.

5. Баня.

Баня повышает уровень метаболизма в несколько раз. Пар открывает кожные поры, выгоняет скопившиеся шлаки, учащает сердцебиение. Баня ускоряет обменные процессы в тканях и клетках и восстанавливает организм.

Инфракрасная сауна так же способствует ускорению обмена веществ. Инфракрасное излучение обеспечивает свободное дыхание кожи и усиливает клеточную активность.

6. Вода.

Вода является важнейшим участником обменных процессов организма. Это основа обмена веществ! Она способна вовлекать в обменные процессы отложенные жиры и подавлять аппетит. Недостаток воды значительно замедляет метаболизм, так как главной задачей печени становится восстановление запасов жидкости в организме, а не сжигание жиров.

7. Горячие ванны с добавлением масел.

Ванны с добавлением можжевелового масла помогут снять боль в мышцах, улучшить кровообращение и потоотделение, а также обмен веществ. Но помните, что горячие ванны с добавлением можжевелового масла рекомендуется принимать не более 5-10 минут.

8. Сон.

Гормон роста, ответственный за обновление клеток головного мозга, ускорения обмена веществ и сжигания калорий вырабатывается в организме во время фазы глубокого сна. Таким образом здоровый сон продолжительностью не менее 8 часов способствует потере веса.

9. Солнечный свет.

Солнечный свет активизирует и стабилизирует защитные силы организма, положительно влияет на общее состояние человека.

10. Кислород.

Кислород ускоряет обмен веществ, благодаря чему сжигается подкожный жир.

11. Отсутствие стресса.

Жировые кислоты во время стрессовых ситуаций высвобождаются и перераспределяются по организму, откладываясь в жир.

12. Секс.

Получаемый во время занятий сексом оргазм улучшает питание тканей, насыщает кровь кислородом и ускоряет обмен веществ.

13. Контрастный душ.

Контрастный душ помогает сохранять упругость тела и усилить обмен веществ. Такой душ рекомендуется принимать с понижением от 34 до 20 градусов и заканчивать всегда холодной водой.

14. Яблочный уксус.

Яблочный уксус содержит калий, нормализующий нервную систему и органические кислоты: уксусную, яблочную, лимонную, щавелево-уксусную и другие. Он слегка понижает аппетит, а также тягу к сладкому, ускоряет расщепление жиров и стимулирует обменные процессы в организме.

Способ применения яблочного уксуса с целью снижения веса: на стакан воды – половина чайной ложки меда и столовая ложка яблочного уксуса. Принимать напиток следует перед едой. Яблочный уксус полезен для растираний в области растяжек и целлюлита: он придаст коже гладкость, свежесть, поможет уменьшить объемы.

15. Жирные кислоты.

Жирные кислоты Омега-3 регулируют уровень лептина в организме. Этот гормон отвечает за скорость метаболизма, а также за процессы сжигания и накапливания жира.

16. Белок.

На усвоение белковой пищи организму требуется в 2 раза больше времени, чем на легкоусваиваемые жиры и углеводы. По данным датских ученых увеличение содержания белка в рационе на 20% повышает энергозатраты на 5%.

17. Витамин В 6 .

Прием витамина В 6 способствует ускорению обмена веществ.

18. Фолиевая кислота.

Фолиевая кислота, содержащаяся в больших количествах в моркови, укрепляет иммунную систему и ускоряет обмен веществ в организме.

19. Кофеин и EGGG.

Экстракт зеленого чая содержит натуральный связанный кофеин, который на 10-15% повышает уровень метаболизма, способствует высвобождению жирных кислот.

По мнению канадских диетологов трехразовый прием кофеина с 90 г. EGGG поможет даже при отсутствии физических нагрузок избавиться от 25 ккал в день. Чашка утреннего кофе на несколько часов повышает выносливость и уровень насыщения кислородом крови. Кофеин учащает сердцебиение, ускоряя при этом сжигание калорий. EGGG возбуждает нервную систему, что приводит к ускорению обмена веществ. В экстракте зеленого чая присутствует натуральный связанный кофеин, что на 10-16% повышает уровень [b]обмена веществ , а также способствует высвобождению накопленных жирных кислот.

20. Капсаицин.

Капсаицин – вещество, придающее остроту перцу. Оно способствует учащению сердцебиение и повышению температуры тела. Порция острой пищи на 25% ускоряет метаболизм на три часа.

За день можно избавиться от 305 ккал, употребляя приправленные красным острым перцем легкие закуски. Но также стоит помнить и о том, что острая пища возбуждает аппетит.

21. Хром.

Хром отвечает за регуляцию поступления сахара в кровь, расщепление жиров и углеводов, а, следовательно, ускоряет обмен веществ.

22. Кальций, клетчатка, углеводы.

Углеводы в сочетании с клетчаткой достаточно медленно усваиваются организмом. Если уровень инсулина в крови нестабилен, организм начинает запасаться жиром, воспринимая это как опасный сигнал. Когда же уровень инсулина в норме, скорость метаболизма увеличивается на 10%.

Кальций так же может ускорять метаболизм. По наблюдениям британских диетологов, увеличив потребление кальция, люди с избыточным весом худели значительно быстрее.

23. Грейпфрут.

Грейпфрут широко известен своей способностью улучшать пищеварение и повышать уровень метаболизма. Именно поэтому он является хитом многих диет для похудения.

24. Лимон.

Употребление во время тренировок негазированной воды с добавлением лимона поможет активизировать обмен веществ и процесс сжигания жира.

25. Фруктовые кислоты.

Большинство фруктовых кислот позволяют сбросить лишние килограммы, ускоряя обмен веществ. Этому, например, способствуют вещества, содержащиеся в яблоках.

26. Йод.

За обмен веществ в организме отвечает щитовидная железа. Йод активирует ее работу. Его дневная норма содержится всего в шести яблочных семечках. Богата йодом морская капуста.