Что же такое метаболизм?

Никогда не задумывались над тем, почему одни люди едят все подряд (не забывая про булочки и кондитерские изделия), при этом, они выглядят так, будто не ели несколько дней, а другие, наоборот, постоянно считают калории, сидят на диетах, посещают фитнесс залы и все равно никак не могут справиться с лишними килограммами. Так в чем же секрет? Оказывается, все дело в метаболизме!

Так что же такое метаболизм? И почему люди, у которых скорость метаболических реакций высокая, никогда не страдают ожирением или избыточным весом? Говоря о метаболизме, важно отметить следующее, что это обмен веществ происходящие в организме и все химические изменения, начинающиеся с момента попадания питательных веществ в организм, до момента выведения их из организма во внешнюю среду. Метаболический процесс – это все протекающие реакции в организме, благодаря которым происходит построение элементов структурны тканей, клеток, а также все те процессы, благодаря которым организм получает так необходимую ему для нормального поддержания энергию.

Метаболизм значение играет огромное в нашей жизни, так как, благодаря всем этим реакциям и химическим изменениям, из продуктов питания мы получаем все самое необходимое: жиры, углеводы, белки, а также витамины, минералы, аминокислоты, полезную клетчатку, органические кислоты и т.д.

По своим свойствам метаболизм можно разделить на две основные части – анаболизм и катаболизм, то есть на процессы, способствующие созиданию всех необходимых органических веществ и к разрушающим процессам. Именно, анаболические процессы способствуют «превращению» простых молекул в более сложные. И все эти данные процессы связаны с энергетической затратой. Катаболические процессы, наоборот, высвобождают организм от конечных продуктов распада, таких как диоксид углерода, мочевина, вода и аммиак, что приводит к высвобождению от энергии, то есть можно грубо сказать, происходит метаболизм мочи.

Что такое клеточный метаболизм?

Что представляет собою клеточный метаболизм или метаболизм живой клетки? Общеизвестно, что каждая живая клетка нашего организма, это хорошо слаженная и организованная система. В клетке содержатся различные структуры, крупные макромолекулы, которые помогают ей распасться благодаря гидролизу, (то есть расщеплению клетки под воздействием воды) на мельчайшие компоненты.

Кроме этого, в клетках содержится большое количество калия и совсем немного натрия, несмотря на то, что в клеточной среде содержится очень много натрия, а калия, наоборот, значительно меньше. К тому же, мембрана клеточная устроена таким образом, что помогает проникновению как натрия, так и калия. К сожалению, различные структуры и ферменты способны разрушить эту налаженную структуру.

И сама по себе клетка далека от соотношения калия и натрия. Такая «гармония» достигается только после смерти человека в процессе смертного автолиза, то есть переваривания или разложения организма под воздействием собственных ферментов.

Для чего энергия клеткам?

В первую очередь, энергия клеткам просто необходима для того, чтобы поддержать работу системы, которая далека от равновесия. Поэтому, чтобы клетка находилась в нормальном для нее состоянии, (пусть даже далеком от равновесия) она, непременно, должна получать необходимую для нее энергию. И это правило является непременным условием, для нормального клеточного функционирования. Вместе с этим происходит и другая работа, направленная на взаимодействие со средою.

К примеру, если наблюдается сокращение в мышечных клетках, или в клетках почек и даже начала образовываться моча, или появились нервные импульсы в нервных клетках, а в клетках, отвечающих за желудочно-кишечный тракт, началось выделение ферментов пищеварительных, или началась секреция гормонов в клетках желез эндокринных? Или, к примеру, у клеток светляков началось свечения, а в клетках рыб, например, появились разряды электричества? Чтобы всего этого не было, для этого и нужна энергия.

Каковы источники энергии

В вышеприведенных примерах мы видем. Что клетка использует для своей работы энергию, полученную благодаря структуре аденозинтрифосфата или (АТФ). Благодаря ей клетка насыщена энергией, высвобождение которой может поступать между группами фосфатными и послужить дальнейшей работе. Но, в то же время, при простом гидролитическом разрыве связей фосфатных (АТФ), полученная энергия не станет доступной клетке, в этом случае, энергия будет расходована впустую в качестве тепла.

Данный процесс состоит из двух последующих друг за другом этапов. В каждом таком этапе участвует продукт промежуточный, который обозначили ХФ. В приведенных ниже уравнениях X и Y обозначают два абсолютно разных веществ органических, буква Ф означает фосфат, а аббревиатура АДФ – аденозиндифосфат.

Нормализация обмена веществ – этот термин сегодня прочно вошел в нашу жизнь, к тому же стал показателем нормального веса, так как нарушения обменных процессов в организме или метаболизма, очень часто связывают с увеличением массы тела, избыточным весом, ожирением или его недостаточность. Выявить скорость метаболических процессов в организме можно благодаря тесту на основой обмен.

Что такое основной обмен?! Это такой показатель интенсивности выработки организмом энергии. Данный тест проводится утром на голодный желудок, во время пассивности, то есть в состоянии покоя. Квалифицированный специалист измеряет (О2) поглощение кислорода, а также выделение организмом (СО2). При сопоставлении данных, выясняют насколько процентов организм сжигает поступающие питательные вещества.

Также на активность метаболических процессов влияние оказывает гормональная система, щитовидная и эндокринные железы, поэтому медики при выявлении лечении заболеваний связанных с обменом веществ, также стараются выявить и учесть уровень работы данных гормонов в крови и имеющиеся в наличии заболевания данных систем.

Основные методы исследования метаболических процессов

Изучая процессы метаболизма одного (любого) из питательных веществ наблюдаются все его изменения (происходившие с ним) от одной формы поступившей в организм, до конечного состояния, при котором, оно выводится из организма.

Методы исследования обмена веществ сегодня крайне разнообразны. К тому же, для этого используют целый ряд биохимических методов. Одним из методов исследования метаболизма является метод использования животных или органов.

Испытуемому животному вводят специальное вещество, а затем по его моче и экскрементах выявляют возможные продукты изменений (метаболиты) данного вещества. Наиболее точную информацию можно собрать, исследуя метаболические процессы определенного органа, к примеру, мозга, печени или сердца. Для этого данное вещество вводят в кровь, после чего, метаболиты помогают выявить его в крови, исходящей от данного органа.

Данная процедура очень сложна и сопряжена с риском, так как часто при таких методах исследованиях используют метод тоненьких отщипов или делают срезы данных органов. Такие срезы помещают в специальные инкубаторы, где их содержат при температуре (сходной к температуре тела) в специальных растворимых веществах с добавлением того вещества, чей метаболизм и изучается.

При таком методе исследования не повреждаются клетки, благодаря тому, что срезы настолько тонки, что вещество легко и свободно проникает в клетки, а затем, покидает их. Бывает, что и возникают затруднения, вызванные медленным прохождением специального вещества сквозь мембраны клеточные.

В этом случае, чтобы разрушить мембраны обычно измельчают ткани , для того, чтобы специальное вещество инкубировало клеточную кашицу. Такие опыты доказали, что все живые клетки организма способны окислить глюкозу до углекислого газа и воды, и только тканевые клетки печени могут мочевину синтезировать.

Используем клетки?!

По своей структуре клетки представляют очень сложную организованную систему. Общеизвестно, что клетка состоит из ядра, цитоплазмы, а в окружающей цитоплазме находятся мелкие тельца, которые называются органеллы. Они бывают различными по размерам и консистенциям.

Благодаря специальным методикам, можно будет гомогенизовать ткани клеток, а после, подвергнуть специальному разделению (центрифугированию дифференциальному), таким образом, получить препараты, которые будут содержать одни лишь митохондрии, одни лишь микросомы, а также плазму или прозрачную жидкость. Данные препараты инкубируются по отдельности с тем соединением, чей метаболизм находится в стадии изучения, чтобы точно установить какие именно участвуют субклеточные структуры в последовательных изменениях.

Были известны случаи, когда первоначальная реакция начиналась в цитоплазме, а ее продукт подвергался изменениям в микросомах, а после этого, наблюдались изменения с другими уже реакциями с митохондриями. Изучаемого вещества инкубация с гомогенатом ткани или живыми клетками чаще всего не выявляет какие-то отдельные этапы, касающиеся метаболизма. Понять всю цепочку происходящих данных событий помогают следующие один за другим эксперименты, в которых используются для инкубации те или иные структуры субклеточные.

Как использовать радиоактивные изотопы

Чтобы изучить те или иные метаболические процессы какого-то вещества необходимо:

• использовать аналитические методы для определения вещества данного и его метаболитов;
• необходимо использовать такие методы, которые помогут отличить введенное вещество от того же вещества, но уже присутствующего в данном препарате.

Соблюдение данных требований было главным препятствием во время изучения метаболических процессов в организме, до того времени пока не были открыты радиоактивные изотопы, а также 14С – радиоактивный углевод. И после появления 14С и приборов, позволяющих измерить даже слабую радиоактивность, всем вышеперечисленным трудностям пришел конец. После чего, дела с измерением метаболических процессов пошли, как говорится, в гору.

Теперь, когда к специальному биологическому препарату (например, суспензии митохондрий) добавляют меченную жирную кислоту 14С, то, после этого, не нужно делать никаких специальных анализов для определения продуктов, влияющих на ее превращение. А чтобы выяснить скорость использования, теперь стало возможно просто измерить радиоактивность получаемых последовательно фракций митохондриальных.

Данная методика, помогает не только понять, как нормализовать метаболизм, но и благодаря ей можно легко отличить молекулы введенной радиоактивной жирной кислоты экспериментально, от присутствующих уже в митохондриях молекул жирной кислоты в самом начале эксперимента.

Электрофорез и... хроматография

Для того чтобы разобраться в том, что и как нормализует метаболизм, то есть как происходит нормализация метаболизма необходимы также использовать такие методы, которые помогут разделить смеси, в состав которых входят в малых количествах вещества органические. Одним из важнейших таких методов, основой которого является феномен адсорбции, считается метод хроматографии. Благодаря данному методу происходит разделение смеси компонентов.

При этом происходит разделение компонентов смеси, которое проводится либо путем адсорбции на сорбенте, либо, благодаря бумаге. При разделении путем адсорбции на сорбенте, то есть когда начинают заполнять такие специальные стеклянные трубки (колонки), с постепенной и последующей элюцией, то есть с последующим вымыванием каждого из имеющихся компонентов.

Метод разделения электрофореза напрямую зависит от наличия знаков, а также числа ионизированных зарядов молекул. Также электрофорез проводят на каком-нибудь из неактивных носителей, таких как целлюлоза, каучук, крахмал или, в конце концов, на бумаге.

Одним из самых высокочувствительных и эффективных методов разделения смеси является газовая хроматография. Таким методом разделения пользуются только в том случае, если нужные для разделения вещества находятся в состоянии газообразном или, к примеру, в любой момент могут перейти в это состояние.

Как происходит выделение ферментов?

Чтобы выяснить, как происходит выделение ферментов, для этого необходимо понять, что это является последним местом в данном ряду: животное, затем орган, затем тканевый срез, а после – фракция клеточных органелл и гомогенат занимает ферменты, которые катализирует определенную реакцию химическую. Выделить ферменты в очищенном виде стало важным направлением в изучении метаболических процессов.

Соединение и комбинирование вышеперечисленных методов позволило основные метаболические пути, у большинства организмов населяющих нашу планету, в том числе и у человека. К тому же, данные методы помогли установить ответы на вопрос, как протекают метаболические процессы в организме и также помогли выяснить системность основных этапов данных метаболических путей. Сегодня насчитывается более тысячи всевозможных биохимических реакций, которые уже изучены, а также изучены ферменты, которые участвуют в данных реакциях.

Так как для появления любого проявления в клетках жизни необходимо АТФ, то и неудивительно, что скорость метаболических процессов клеток жировых, в первую очередь, направлена на синтезирование АТФ. Для достижения этого используются различные по сложности последовательные реакции. Такие реакции, в основном, используют химическую потенциальную энергию, которая заключена в молекулах жиров (липидов) и углеводов.

Метаболические процессы между углеводами и липидами

Такой метаболический процесс между углеводами и липидами, по-другому, называются синтезом АТФ, анаэробным (значит, без участия кислорода) метаболизмом.

Основная роль липидов и углеводов состоит в том, что именно синтез АТФ обеспечивает более простые соединения, несмотря на то, что те же самые процессы протекали в примитивнейших клетках. Только в лишенной кислорода атмосфере стало невозможно полное окисление жиров и углеводов до углекислого газа.

Даже у этих примитивнейших клеток использовались те же самые процессы и механизмы, благодаря которым происходила перестройка самой структуры молекулы глюкозы, которая и синтезировала небольшие количества АТФ. По-другому, такие процессы у микроорганизмов называются брожением. На сегодня особенно хорошо изучено «брожение» глюкозы до состояния этилового спирта и углекислого газа у дрожжей.

Чтобы завершились все эти изменения и образовался ряд промежуточных продуктов, необходимо было проведение одиннадцати последовательных реакций, что, в конечном счете, в раде промежуточных продуктов представили (фосфаты), то есть эфиры кислоты фосфорной. Такая фосфатная группа переносилась на аденозиндифосфат (АДФ) и также с образованием АТФ. Всего две молекулы составляли чистый выход АТФ (на каждую из молекул глюкозы, полученную в результате процесса брожения). Подобные процессы также наблюдались во всех живых клетках организма, так как поставляли так необходимую для нормального функционирования энергию. Такие процессы очень часто называют анаэробным дыханием клеток, хотя это не совсем корректно.

Как у млекопитающих, так и у людей, данный процесс называется гликолизом, а его завершающим продуктом считается молочная кислота, а не СО2 (углекислый газ) и не спирт. За исключением двух последних этапов вся последовательность реакций гликолиза считается практически идентичной процессу, который протекает в клетках дрожжевых.

Метаболизм аэробный, значит с использованием кислорода

Очевидно, что с появлением кислорода в атмосфере, благодаря фотосинтезу растений, благодаря матушке-природе появился механизм, который позволял обеспечивать полное окисление глюкозу до воды и СО2. Такой аэробный процесс, позволял чистому выходу АТФ (из числа тридцати восьми молекул, из расчета на каждую молекулу глюкозы, только окисленную).

Такой процесс употребления клетками кислорода, для появления насыщенной энергией соединений сегодня известен как дыхание аэробное, клеточное. Такое дыхание осуществляется ферментами цитоплазмы (в отличие от анаэробного), а окислительные процессы проходят в митохондриях.

Здесь пировиноградная кислота, которая является промежуточным продуктом, после того, как образуется в анаэробной фазе, после окисляется до состояния СО2 благодаря последовательным шести реакциям, где в каждой реакции пара их электронов переносится на акцептор общий кофермент никотинамидадениндинуклеотид, сокращенно (НАД). Такая последовательность реакций и называется циклом кислот трикарбоновых, а также циклом кислоты лимонной или циклом Кребса, что приводит к тому, что каждая молекула глюкозу образует две молекулы кислоты пировиноградной. Во время данной реакции двенадцать пар электроном отходят от молекулы глюкозы для дальнейшего ее окисления.

В ходе источника энергии выступают... липиды

Оказывается, в качестве источника энергии, также как и углеводы, могут выступать жирные кислоты. Реакция окисления жирных кислот происходит благодаря последовательности отщепления от жирной кислоты (вернее ее молекула) двууглеродного фрагмента с появлением ацетилкофермента А, (по-другому, это ацетил-КоА) и передачи одновременных двух пар электронов саму цепь их переноса.

Таким образом, полученный ацетил-КоА такой же компонент цикла трикарбоновых кислот, чья дальнейшая судьба не особо отличается от ацетил-КоА, который поставляется благодаря углеводному обмену. Значит механизмы, синтезирующие АТФ при окислении, как метаболитов глюкозы, так и жирных кислот, практически идентичны.

Если энергия, поступающая в организм, получается практически за счет только одного процесса окисления жирных кислот (например, во время голодания, при таком заболевании как сахарный диатез и т.д.), то, в данном случае, интенсивность появления ацетил-КоА будет превышать интенсивность его окисления в самом цикле кислот трикарбоновых. В данном случае, молекулы ацетил-КоА (которые окажутся лишними) начнут реагировать друг с другом. Благодаря этому процессу появятся ацетоуксусная и b-гидроксимасляная кислоты. Такое накопление может стать причиной кетоза, это один из видов ацидоза, который может стать причиной тяжелой формы диабета и даже летального исхода.

Зачем запасы энергии?!

Чтобы как-то приобрести дополнительный запас энергии, к примеру, для животных, которые нерегулярно и не систематически питаются им просто необходимо как-то запастись необходимой энергией. Такие запасы энергии вырабатываются благодаря пищевым запасам, к которым относятся все те же жиры и углеводы .

Оказывается, жирные кислоты могут перейти в запас в виде жиров нейтральных, которые содержатся как в жировой ткани, так и в печени . А углеводы, при поступлении в огромном количестве в желудочно-кишечный тракт начинают гидролизироваться до глюкозы и других сахаров, которые при попадании в печень синтезируются в глюкозу. И тут же из глюкозы начинает синтезироваться полимер гигантский путем соединения остатков глюкозы, а также с отщеплением молекул воды.

Иногда остаточное количество глюкозы в гликогеновых молекулах доходит до 30000. А если ощущается потребность в энергии, тогда гликоген снова начинает распадаться до глюкозы во время химической реакции, продуктом последней является глюкозофосфат. Данный глюкозофосфат становится на путь процесса гликолиза, который составляет часть пути отвечающей за окисление глюкозы. Также может подвергнуться реакции гидролиза глюкозофосфат и в самой печени, а образовавшаяся таким образом глюкоза, доставляется к клеткам тела вместе с кровью.

Как происходит синтез из углеводов в липиды?

Любите углеводную пищу? Оказывается, если количество углеводов полученных с пищей за один прием, превышает допустимую норму, в таком случае, углеводы переходят в «запас» в виде гликогена, то есть, избыточная углеводная пища превращается в жиры. Сначала образуется ацетил-КоА из глюкозы, а потом он начинается синтезироваться в цитоплазме клетки для жирных длинноцепочечных кислот.

Данный процесс «превращения» можно описать как нормальный окислительный процесс жирных клеток. После чего, жирные кислоты начинают откладываться в виде триглицеридов, то есть нейтральных жиров, которые отлагаются (в основном проблемных зонах), в различных частях тела.

Если организму срочно понадобится энергия, тогда жиры нейтральные подвергшись гидролизу, а также жирные кислоты начинают поступать в кровь. Тут они насыщаются молекулами альбуминов и глобулинов, то есть плазменных белков, а потом начинают поглощаться другими, самыми разными клетками. У животных нет таких механизмом, которые могут осуществить синтез из глюкозы и жирных кислот, а вот у растений они имеются.

Синтез соединений азотосодержащих

В организме животных аминокислоты применяются не только в качестве белкового биосинтеза, но и в качестве начального материала готового для синтеза некоторых азотосодержащих соединений. Такая аминокислота как тирозин становится предшественником таких гормонов как норадреналин и адреналин. А глицерин (простейшая аминокислота) служит исходящим материалом для биосинтеза пуринов, которые входят в состав нуклеиновой кислоты, а также порфиринов и цитохромов.

Предшественником пиримидинов нуклеиновых кислот является аспарагиновая кислота, а группа метионина начинает передаваться в ходе синтеза креатина, саркозина и холина. Предшественником никотиновой кислоты является триптофан, а из валина (который образуется в растениях) может синтезироваться такой витамин как кислота пантотеновая. И это только некоторые примеры использования синтеза соединений азотосодержащих.

Как происходит липидный метаболизм

Обычно, в организм липиды попадают в виде триглицеридов жирных кислот. Попадая в кишечник под воздействие ферментов, вырабатываемых поджелудочной железой, они начинают подвергаться гидролизу. Тут они снова синтезируются как жиры нейтральные, после этого, они попадают или в печень, или в кровь, а также могут отложиться в виде запаса в жировой ткани.

Мы уже говорили о том, что жирные кислоты также могут заново синтезироваться из ранее появившихся предшественников углеводных. Необходимо также отметить, что, несмотря на то, что в клетках животных могут наблюдаться одновременное включение одной двойной связи в длинноцепочечных молекулах жирных кислот. Включать вторую и даже третью двойственная связь данные клетки не могут.

А так как жирные кислоты с тремя и двумя двойственными связями играют важную роль в метаболических процессах животных (в том числе и человека), по своей сущности они являются важными питательными компонентами, можно сказать, витаминами. Именно поэтому линоленовую (С18:3) и линолевую (С18:2) называют еще и незаменимыми жирными кислотами. Также обнаружено, что в клетках в линоленовую кислоту также может включиться двойственная четвертая связь. Благодаря удлинению углеродной цепи может появиться еще один важный участник метаболических реакций арахидоновая кислота (С20:4).

Во время синтеза липидов могут наблюдаться остатки жирных кислот, которые связаны с коферментом А. Благодаря синтезу, эти остатки переносятся на глицерофосфат эфир глицерина и фосфорной кислоты. В результате данной реакции образуется соединение фосфатидной кислоты, где одно ее соединение – это глицерина этерифицированного фосфорной кислотой, а другие две – жирными кислотами.

При появлении нейтральных жиров фосфорная кислота будет удалена путем гидролиза, а на ее месте окажется жирная кислота, появившаяся в результате химической реакции с ацил-КоА. Сам кофермент А может появиться благодаря одному из витаминов пантотеновой кислоты. В данной молекуле содержится сульфгидрильная группа, которая реагирует на кислоты с появлением тиоэфиров. В свою очередь, фосфолипидная фосфатидная кислота реагирует на азотистые основания, такие как серин, холин и этаноламин.

Таким образом, все встреченные в организме млекопитающих стероиды (за исключением витамина Д) могут самостоятельно синтезироваться самим организмом.

Как происходит метаболизм белков?

Доказано, что имеющиеся во всех живых клетках белки, состоят из двадцати одного вида аминокислот, которые соединены в различной последовательности. Данные аминокислоты и синтезируются организмами. Такой синтез обычно приводит к появлению а-кетокислоты. Именно, а-кетокислота или а-кетоглутаровая кислота и участвуют в синтезе азота.

Человеческий организм, как и организм многих животных, сумел сохранить умение синтезировать все имеющиеся аминокислоты (исключение составляет несколько незаменимых аминокислот), которые должны обязательно поступать с пищей.

Как происходит синтез белка

Данный процесс обычно протекает следующим образом. Каждая аминокислота в цитоплазме клетки вступает в реакцию с АТФ и после примыкает к завершающей группе молекулы рибонуклеиновой кислоты, которая именно специфична для этой аминокислоты. Затем усложненная молекула соединяется с рибосомой, определяемой в положении более удлиненной молекулы кислоты рибонуклеиновой, которая соединяется с рибосомой.

После того, как все сложные молекулы выстраиваются, происходит разрыв между аминокислотой и рибонуклеиновой кислотой, соседние аминокислоты начинают синтезироваться и таким образом получается белок. Нормализация метаболизма происходит благодаря гармоничному синтезу белково-углеводно-жировых метаболических процессов.

Так что же такое метаболизм органических веществ?

Чтобы лучше понять и разобраться в метаболических процессах, а также, чтобы восстановить здоровье и улучшить обмен веществ, необходимо придерживаться следующих рекомендаций, касающихся нормализации и восстановлении метаболизма.

• Важно понимать, что метаболические процессы нельзя обратить вспять. Распад веществ никогда не протекает по простому пути обращения синтезирующих реакций. В этом распаде обязательно принимают участие другие ферменты, а также некоторые промежуточные продукты. Очень часто направленные в разную сторону процессы начинают протекать в разных отсеках клетки. К примеру, жирные кислоты могут синтезироваться в цитоплазме клетки при воздействии одного какого-то набора ферментов, а процесс окисления в митохондриях может происходить совсем при другом наборе.
• В живых клетках организма наблюдается достаточное количество ферментов, для того, чтобы ускорить процесс метаболических реакций, но, несмотря на это метаболические процессы не всегда протекают быстро, таким образом, это указывает на существование в наших клетках некоторых регуляторных механизмов, которые воздействуют на обменные процессы. На сегодняшний день уже открыты некоторые виды таких механизмов.
• Один из факторов, влияющий на снижение скорости метаболических процессов данного вещества, является поступлением данного вещества в саму клетку. Поэтому, регуляция обменных процессов может быть направленная и на этот фактор. Например, если взять инсулин, функция которого, как нам известно, связана с облегчением проникновения глюкозы во все клетки. Скорость «превращения» глюкозы, в таком случае, будет зависеть от скорости, с которой она поступила. Если же рассмотреть кальций и железо, когда они из кишечника попадают в кровь, то скорость метаболических реакций, в данном случае, будет зависеть от многих, в том числе и регулирующих процессов.
• Свободно передвигаться из одного клеточного отсека в другой, к сожалению, могут далеко не все вещества. Также существует предположение, что перенос внутриклеточный постоянно контролируется некими гормонами стероидными.
• Учеными были выявлены два вида сервомеханизмов, которые отвечают в метаболических процессах за отрицательную обратную связь.
• Даже у бактерий были отмечены примеры, доказывающие присутствие каких-нибудь последовательных реакций. К примеру, биосинтез одного из ферментов, подавляет аминокислоты, так необходимые для получения данной аминокислоты.
• Изучая отдельные случаи метаболических реакций, было выявлено что фермент, чей биосинтез был затронутым, оказывался ответственным за главный этап метаболического пути, приведшего к синтезу аминокислоты.
• Важно понять, что в процессах метаболических и биосинтетических участвует небольшое количество блоков строительных, каждый из которых начинает использовать для синтеза множества соединений. К таким соединениям относятся: ацетилкофермент А, глицин, глицерофосфат, карбамилфосфат и другие. Из этих небольших компонентов выстраиваются потом сложные и разнообразные соединения, которые можно наблюдать в живых организмах.
• Очень редко принимают непосредственное участие в метаболических процессах простые соединения органические. Такие соединения для того, чтобы проявить свою активность должны будут присоединиться к какому-нибудь ряду соединений, который активно участвует в метаболических процессах. К примеру, глюкоза может начать окислительные процессы только после того, как будет подвержена этирифицированию фосфорной кислотой, а для других последующих изменений она должна будет этерифицирована уридиндифосфатом.
• Если рассмотреть жировые кислоты, то они также не могут принять участие в метаболических изменениях до тех пор, пока они образуют эфиры с коферментом А. При этом, любой активатор становится родственен кому-нибудь из нуклеотидов, которые входят в состав рибонуклеиновой кислоты или образуются из какого-то витамина. Поэтому становится понятным, почему нам требуются витамины только в небольших количествах. Расходуются они благодаря коферментам, при этом каждая молекула кофермента в течение всей свой жизни используется несколько раз, в отличие от питательных веществ, молекулы которых используются единожды (например, молекулы глюкозы).

И последнее! Завершая данную тематику, очень хочется сказать, что сам термин «метаболизм» если раньше означал как синтез белков, углеводов и жиров в организме, то сейчас его используют в качестве обозначения нескольких тысяч ферментативных реакций, которые могут представлять собою огромную сеть соединенных между собою метаболических путей.

Вконтакте

Метаболизм. Процессы метаболизма.

О метаболизме говорят и пишут много и со вкусом. Что ни сайт, посвященный фитнесу, то статья о метаболизме. Вот только подавляющее большинство статей перегружены научными терминами и написаны таким языком, что воспринять информацию простому человеку очень сложно. Поэтому сегодня мы расскажем о том, что такое метаболизм, но только простым языком.

Синонимом метаболизма является понятие обмен веществ . Это процессы, происходящие в организме любого живого существа на нашей планете. Человек не исключение. Они обеспечивают работу организма.

Большую часть веществ, необходимых для обменных процессов, мы получаем с едой, питьем и при дыхании. Это:

• Питательные вещества.
• Кислород.
• Вода.
• Минеральные вещества.
• Витамины.

Все перечисленные элементы поступают в базовом виде , который не усваивается организмом. Поэтому тело запускает ряд процессов, расщепляющих базовые элементы на более простые частицы, которые легко усваиваются. Новые компоненты идут на самые важные нужды организма: регенерацию тканей, обеспечение нормальной работы органов и прочее.

Существует ошибочное мнение, что метаболизм проявляет себя лишь в том случае, когда человек получает физическую нагрузку. На деле же обменные процессы в наших телах не останавливаются ни на секунду, ведь для нормальной работы постоянно нужны все новые элементы.

Метаболизм состоит из двух основных процессов:

Белковый обмен

Без белков наш организм неспособен нормально функционировать. При этом ему нужны разные виды белков: растительные и животные . Все объемы белка, получаемые человеком извне, сначала расщепляются до аминокислот, а затем синтезируются в новые соединения. При этом баланс сохраняется на уровне 1:1. То есть, весь получаемый белок идет в работу.

Углеводный обмен

Углеводы дают нашим телам больше всего энергии. Принято разделять их на простые и сложные.

К первым относятся крупы, злаки, ржаной хлеб, овощи и фрукты. Из этих продуктов человек получает полезные углеводы, которые усваиваются медленно, поэтому обеспечивают необходимую подкачку энергией в течение длительного времени.

К вторым следует отнести сахар, выпечку из рафинированной муки, газированные напитки. Они дают быстрые углеводы, да еще и в избыточном количестве. Как мы выше говорили, избыток энергии тело сразу же запасает в жир. Организму быстрые углеводы полезны лишь в одном случае – . Поэтому тяжелоатлеты позволяют себе во время тренировочного процесса пить углеводные коктейли.

Жировой обмен

При поступлении животных и растительных жиров в организм, тело сначала разлагает их на глицерин, а затем с помощью жирных кислот снова превращает в жир, который накапливается в жировой клетчатке. Жир очень важен для организма, поскольку является хранилищем энергии, которую тело стремится запасать при любом удобном случае. Однако, при избытке жировых отложений, жир начинает наносить вред здоровью человека. В частности, внутренние висцеральные запасы жира при их избытке давят на внутренние органы, мешая их нормальной работе. К слову, висцеральные отложения встречаются даже у худых людей, что является признаком нарушения жирового обмена.

Водный и солевой обмены

Вода – самый важный компонент человеческого тела. Ее в организме человека более 70% от массы тела. Вода есть в любой ткани человека. Она нужна для нормального хода биохимических процессов в организме.

Большинство современных людей испытывают постоянный недостаток воды, но даже не подозревают об этом. Головные боли, плохую работоспособность, раздражительность они списывают на стрессы, хотя на деле это проявление дефицита воды . Норма потребления воды для среднестатистического человека – 3 литра. Сюда входит влага, содержащаяся в продуктах питания.

Доля минеральных солей в теле человека также значительна – 4,5% от общей массы. Соли являются катализаторами различных обменных процессов, используются для строительства тканей тела, служат проводниками импульсов между клеток. Без них невозможна выработка целого ряда важных гормонов.

Недостаток солей способен спровоцировать серьезные проблемы со здоровьем.

Витамины

В отличие от других элементов, поступающих в организм извне, витамины не подвергаются расщеплению. Это готовый материал, который тело использует для построения клеток. Именно поэтому недостаток витаминов проявляется очень остро, ведь без них некоторые функции организма просто перестают работать.

Суточная норма витаминов относительно невелика и легко покрывается обычными приемами пищи. Впрочем, достаточное, но однообразное питание может вызывать авитаминоз . Значит, человек должен максимально разнообразить свой рацион.

При составлении диет и программы тренировок специалисты часто употребляют термин базовый метаболизм. Его также нередко называют основным. Он представляет собой показатель энергии, которая необходима организму для нормального функционирования в течение суток при полном покое. То есть, базовый метаболизм показывает, сколько энергии человек потратит в сутки просто лежа на кровати.

Очень часто люди в своем стремлении похудеть урезают рацион так, что калорийность падает ниже уровня базового метаболизма. Соответственно основные органы перестают получать необходимую энергию для нормальной работы. Это пагубно сказывается на здоровье. Поэтому без предварительных расчетов, учитывающих: вес, показатели базового метаболизма, уровень активности, никакие диеты составлять нельзя.

Метаболизм может быть замедленным и ускоренным. В первом случае организм тратит меньше энергии, чем получает. Из-за это происходит набор жировой ткани. Во втором случае тело тратит больше калорий, чем получает. Люди с ускоренным метаболизмом могут есть больше пищи и не набирать вес. При этом они чувствуют себя бодрыми и счастливыми.

Скорость метаболизма зависит от нескольких факторов:

• Пол человека. У мужчин организм более реактивный, поэтому затраты энергии у них в среднем на 5% выше, чем у женщин. Объясняется это большими объемами мышечной ткани, которой требуется больше энергии. У женщин объемы мышц меньше, поэтому энергозатраты ниже.
• Возраст человека. Начиная с тридцати лет обменные процессы в организме замедляются примерно на 10% в десятилетие. Поэтому чем старше человек, тем быстрее он набирает лишний вес. Для борьбы с таким набором веса доктора предлагают пожилым людям постепенно снижать калорийность рациона и увеличивать физические нагрузки.
• Соотношение объемов жира и мышц. Мышцы – основной потребитель энергии в человеческом теле. Они требуют энергетической подпитки даже в состоянии покоя. На поддержание жировых запасов энергии затрачивается гораздо меньше. По этой причине спортсмены расходуют на 15% больше калорий в состоянии покоя, чем тучные люди.
• Рацион. Избыточная калорийность питания, нарушение распорядка, обилие жирной пищи – все это приводит к замедлению обменных процессов.

Нарушение обменных процессов

Причинами проблем с метаболизмом могут быть различные заболевания , нарушающие нормальную работу основных эндокринных желез организма, а также наследственные факторы. Если с первыми медицина довольно успешно борется, то на вторые пока повлиять никак не может.

Обратите внимание, что нарушение обменных процессов у людей чаще всего все же происходит не по причине болезней и наследственных нарушений, а из-за неадекватного пищевого поведения. То есть, люди банально передают, не соблюдают режим питания, злоупотребляют жирной пищей, устраивают голодные диеты, сидят на низкокалорийном питании. Да, все экспресс-диеты в конечном итоге нарушают обмен веществ.

Очень большой вред обменным процессам несут вредные привычки: табакокурение и злоупотребление алкоголем . Положение усугубляется, если обладатель вредных привычек к тому же ведет малоактивный образ жизни.

Эти два понятия неразделимы. Наш вес находится в прямой зависимости от скорости обмена веществ. Чем выше скорость, тем больше энергии тело тратит в состоянии покоя.

Для каждого человека уровень базового метаболизма свой. Одному достаточно тысячи калорий для нормальной жизни, другому и двух тысяч будет мало. При этом человек с низким базовым метаболизмом будет вынужден серьезно ограничивать рацион в плане калорийности. А обладателю быстрого обмена веществ можно не заниматься ограничением питания. Он все равно не будет поправляться.

Важно понимать, что экстремальное ограничение рациона – это неверный путь к стройной фигуре . Правильнее будет ускорить обменные процессы.

Ускоряем метаболизм

Для нормализации и ускорения обменных процессов нужно избавиться от факторов, замедляющих их: гиподинамии, неправильного питания, недостаточного потребления жидкости, недостатка сна, стрессов. Как только вы этого достигнете, ваш метаболизм начнет ускоряться, вызывая нормализацию веса и делая вас более здоровыми.

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

Что такое метаболизм в организме человека?

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

Метаболизм и катаболизм

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

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

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

Нарушение метаболизма - симптомы

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

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

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

Типы метаболизма

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

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

Как разогнать метаболизм?

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

Продукты, ускоряющие метаболизм

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

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

Напитки для ускорения метаболизма

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

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

Витамины для метаболизма и жиросжигания

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

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

Препараты, улучшающие метаболизм

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

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

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

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

Травы для ускорения метаболизма

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

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

Упражнения для ускорения метаболизма

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

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

Как замедлить метаболизм и набрать вес?

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

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

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

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

Текст: Ольга Лукинская

СЛОВО «МЕТАБОЛИЗМ» ЧАСТО УПОТРЕБЛЯЮТ К МЕСТУ И НЕ К МЕСТУ, но не все до конца понимают, что такое обмен веществ и по каким законам он функционирует. Чтобы в этом разобраться, мы спросили спортивного диетолога, члена Международной ассоциации спортивных наук (ISSA) Леонида Остапенко и клинического психолога, основателя Клиники расстройств пищевого поведения Анну Назаренко, что нужно знать о метаболизме, и как не навредить своему телу в попытках его изменить.

Что такое метаболизм

Метаболизм, или обмен веществ, объединяет все химические реакции в организме. Они происходят непрерывно и включают катаболизм - разрушение белков, жиров и углеводов для получения энергии и «строительных материалов» - и анаболизм, то есть создание клеток или синтез гормонов и ферментов. Наша кожа, ногти и волосы и все остальные ткани регулярно обновляются: для их построения и восстановления после травм (например, для заживления ран) нужны «кирпичики» - в первую очередь белки и жиры - и «рабочая сила» - энергия. Всё это и называется обменом веществ.

Под метаболизмом подразумевают оборот энергии, необходимой для подобных процессов. Её затраты при основном обмене - это калории, которые уходят на поддержание температуры тела, работу сердца, почек, лёгких, нервной системы. К слову, при основном обмене в 1 300 килокалорий 220 из них приходится на работу мозга . Метаболизм можно разделить на основной (или базальный), который происходит постоянно, в том числе во сне, и дополнительный, связанный с любой активностью, отличной от покоя. Обмен веществ есть у всех живых организмов, включая растения: считается, что самый быстрый метаболизм у колибри, а самый медленный - у ленивца.

Что влияет на скорость обмена веществ

Мы часто слышим выражения «медленный метаболизм» или «быстрый метаболизм»: зачастую имеют в виду возможность сохранять стройность без ограничений в еде и физических нагрузок или, наоборот, склонность легко набирать вес. Но скорость обмена веществ отражается не только на внешности. У людей с быстрым метаболизмом на жизненно важные функции, например работу сердца и мозга, за одно и то же время тратится больше энергии, чем у обладателей медленного обмена веществ. При равных нагрузках один человек может завтракать и обедать круассанами, мгновенно сжигая все полученные калории, а другой будет стремительно набирать вес - это значит, что у них разная скорость базального обмена. Он зависит от множества факторов, на многие из которых нельзя повлиять.

Факторы метаболизма, которые не поддаются коррекции, называют статическими: это наследственность, пол, тип телосложения, возраст. Однако есть условия, на которые можно повлиять. К таким динамическим параметрам относятся масса тела, психоэмоциональное состояние, организация рациона, уровень выработки гормонов, физические нагрузки. От взаимодействия всего перечисленного и зависит скорость обмена. Если правильно корректировать факторы второй группы, можно в некоторой степени ускорить или замедлить метаболизм. Результат будет зависеть от особенностей генетики и устойчивости всей системы обмена.