Метаболизм назначение метаболизма. Метаболизм – что это такое простым языком, как ускорить или замедлить обмен веществ? Как же разогнать свой метаболизм, чтобы похудеть

Обмен веществ - процесс достаточно сложный. Характеризуется он осуществлением превращения в организме химических компонентов. Этот процесс способствует деятельности, росту, развитию и жизни организма в целом. Энгельс, характеризуя говорил о том, что это главный жизненный признак, и отмечал, что с прекращением процесса остановится и жизнь. При превращении химических компонентов образуется энергия, необходимая для обеспечения жизнедеятельности.

Обмен веществ, как известно, состоит из двух противоположных процессов, протекающих в одно время.

Диссимиляция (катаболизм) включает реакции, обусловленные распадом продуктов, их окислением и последующим выведением компонентов распада. Ассимиляция (анаболизм) подразумевает все реакции, которые связаны с синтезом нужных организму элементов, их усвоением и применением для развития, роста, жизнедеятельности.

Обмен веществ - комплекс энергетических и биохимических процессов, который обеспечивает применение пищевых компонентов для нужд организма, удовлетворяет его потребности в энергетических и пластических продуктах.

В пищеварительной системе вещества и прочие высокомолекулярные соединения) расщепляются на более простые соединения (низкомолекулярные). Последние после проникновения в кровь и ткани подвергаются последующим превращениям: окислительному фосфолированию, аэробному окислению и прочим.

Необходимо отметить, что в каждом живом организме протекают различные биохимические процессы. При этом в неживых телах не происходит замещение атомов и молекул, их составляющих.

При проведении исследований с внедрением меченых атомов в организм животных было установлено, что обменные процессы во всех клетках и тканях происходят непрерывно. При этом не выявлено каких-либо ограничений между "энергетическими" и "строительными" молекулами. Их движение в равной степени составляет основной обмен веществ.

Установлено, что в среднем у человека половина всех белков ткани изменяется каждые восемьдесят суток. Ферменты печени (для этого органа характерно наличие наиболее интенсивных реакций) обновляются каждые два или четыре часа. Есть некоторые элементы, обновление которых происходит через каждые несколько десятков минут.

Обеспечивают динамическое равновесие живому организму как системе. При этом процессы синтеза и разрушения, гибели и размножения сбалансированы. Неправильный обмен веществ сопровождается нарушением баланса. Это, в свою очередь, приводит к расстройству деятельности систем и органов.

Основу реакций обмена веществ составляют взаимодействия молекул и атомов на физико-химическом уровне. Эта взаимосвязь подчинена единым законам для неживой и живой материи.

Обменные процессы неразрывно связаны с обменом энергией. считаются открытыми системами (с энергетической точки зрения). В зависимости от среды, окружающей организм, внутри него (организма) происходит формирование энергии. Таким образом, существование обеспечивается при условии непрерывного поступления энергии извне.

Для человека и животных первичным энергетическим источником является излучение Солнца. Благодаря его воздействию происходит и образование пищи.

Пища имеет разнообразный и сложный состав. Больше всего в ней основных питательных компонентов - макронутриентов. К ним относят углеводы, жиры, белки. В пище присутствуют также и минеральные компоненты (макроэлементы). К ним относят кальций и прочие. Присутствуют в пище и микроэлементы: селен, марганец, йод, цинк, кобальт, медь и прочие. Вместе с витаминами микроэлементы относятся к классу микронутриентов.

В попытках похудеть или набрать мышечную массу, мы начинаем вдаваться в различные аспекты диетологии: как правильно питаться, сколько нужно макро- и микронутриентов для достижения спортивных целей, какие продукты лучше, а какие хуже. Но полной ясности в этих вопросах не будет без понимания того, что такое метаболизм. В сегодняшней статье мы разберем, как происходит метаболизм разных нутриентов и, какие факторы влияют на скорость обмена веществ.

Определение

С физиологической точки зрения метаболизм – это все химические реакции, которые происходят в вашем организме, необходимые для нормальной жизнедеятельности. В повседневной жизни метаболизм обычно называют обменом веществ.

Что же это такое простым языком? Метаболизм – это все процессы, которые происходят для усвоения и использования тех или иных нутриентов. Мы регулярно получаем те или иные микро и макроэлементы с едой, водой, воздухом и т.д. За счет метаболизма мы ими распоряжаемся: используем в качестве энергии, накапливаем в виде жировой ткани, пускаем на восстановление травмированных тканей и многое другое.

Как связан метаболизм и масса тела?

Существует такое понятие, как базальный метаболизм. Это своеобразный индикатор того, сколько вашему организму требуется энергии в состоянии покоя для поддержания нормальной жизнедеятельности. Расчет производится на основании вашего пола, возраста, роста, веса и уровня физической активности. Прежде чем пытаться набрать массу или похудеть, обязательно рассчитайте свой базальный метаболизм. Не нужно соваться в эти дебри без понимания того, что, как и почему вы делаете.

К примеру, в состоянии покоя вашему организму требуется 2000 калорий для надлежащего выполнения всех функций и поддержания работы всех систем. Если вы хотите похудеть, вам нужно потреблять меньше калорий. Если хотите набрать мышечную массу – больше. Разумеется, все это только математический расчет, и не всегда эта цифра соответствует действительности. Если вы молодой человек эктоморфного типа телосложения и у вас быстрый метаболизм, вы не будете набирать лишнего веса, даже существенно превышая свою норму. Если у вас замедленный метаболизм и генетическая склонность к полноте – наоборот.

Суть метаболизма

Чтобы все эти нутриенты, которые мы потребляем, полностью усваивались организмом, их необходимо разложить до более простых веществ. К примеру, нашим мышцам для восстановления и роста не нужен белок как таковой. Нам нужны лишь отдельные аминокислоты (всего их 22), которые нужны для мышечной активности. В процессе переваривания белок распадается на отдельные аминокислоты, и организм их усваивает для своих нужд. К примеру, лейцин и валин сразу идут на восстановление поврежденных на тренировках мышц, триптофан идет на выработку дофамина, глютамин идет на поддержание иммунной системы и т.д. Распад сложного вещества на простые называется анаболизмом. При анаболизме организм получает энергию в виде калорий, которые мы тратим при физической активности. Это первая стадия нашего обмена веществ.

Следующая стадия метаболизма – катаболизм. С этим явлением обычно связывают распад мышечной ткани или сжигание жира, однако его значение куда обширнее. В широком смысле катаболизм – это синтез сложных веществ из простых. С катаболизмом непосредственно связана регенерация тканей, мы видим это при затягивании ран, обновлении крови и других процессах, которые постоянно протекают в организме без нашего ведома.

Обмен белков

Белок необходим нашему организму для целого ряда важных биологических функций, среди которых:

1. Регенерация и создание новых мышечных клеток.
2. Восстановление микротравм в мышечной ткани после силовых тренировок.
3. Ускорение всех биохимических процессов.
4. Синтез половых гормонов и нормальное функционирование эндокринной системы.
5. Транспортировка питательных веществ: витаминов, минералов, углеводов, гормонов и т.д.

В процессе усвоения белок распадается на отдельные аминокислоты. Этот процесс и называется метаболизмом белков.

Важное значение имеет не только количество, но и качество белка. Аминокислотный состав – это то, что определяет биологическую ценность белка. Если он скуден, то он покрывает лишь малую часть потребностей организма. В основном это относится к белкам из продуктов растительного происхождения. Исключением некоторые диетологи считают бобовые культуры, так как в них содержится достаточно большое количество незаменимых аминокислот.

С белками животного происхождения дела обстоят иначе. Обычно его аминокислотный состав куда обширнее, и в нем в большом количестве содержатся незаменимые аминокислоты, которые так необходимы спортсменам в периоды интенсивного тренинга.

Обмен углеводов

Углеводы являются «топливом» для нашего организма. Глюкоза, до которой в процессе метаболизма распадаются углеводы, имеет свойство накапливаться в печени и в мышцах в виде гликогена. Именно гликоген делает мышцы визуально объемными и наполненными. Доказано, что мышцы, наполненные гликогеном, более сильные и выносливые, чем «пустые» мышцы. Поэтому полноценный силовой тренинг в тренажерном зале невозможен без достаточного количества углеводов в рационе.

Без углеводов вы будете неработоспособными, вялыми и сонными. Именно поэтому часто во время низкоуглеводной диеты спортсмены жалуются на плохое самочувствие и заторможенность. Существуют углеводы с высоким гликемическим индексом (простые) и с низким гликемическим индексом (сложные).

К простым углеводам относятся все сладости, кондитерские изделия, выпечка, белый рис, большинство фруктов, соки и другие сладкие напитки. Их гликемический индекс варьируется от 70 до 110. К сложным углеводам относятся все крупы, макароны из твердых сортов пшеницы, овощи, цельнозерновой хлеб и некоторые сухофрукты.

Метаболизм простых и сложных углеводов принципиально отличается. Простые углеводы еще называют быстрыми, так как они быстро насыщают организм энергией, но хватает этой энергии ненадолго. Да, вы чувствуете повышение работоспособности, прилив сил, улучшение настроения и концентрации, но длится это от силы минут 40. Их скорость усвоения слишком быстра, они быстро распадаются до глюкозы. Это провоцирует сильный всплеск инсулина, который способствует накоплению жировой ткани, а также вредит поджелудочной железе. Кроме того, прием простых углеводов в большом количестве напрочь убивает аппетит, а это принципиально важно в период набора мышечной массы, когда нужно есть по 6-8 раз в день.

Да, конечный продукт распада любого углевода – это глюкоза. Но дело в том, что у сложных углеводов этот процесс занимает намного больше времени – от 1,5 до 4 часов. Это не приводит к накоплению жира, так как не происходит резких скачков уровня инсулина в крови. Сложные углеводы должны составлять основу вашего рациона. Если их достаточно, вы сможете продуктивно работать в тренажерном зале и за его пределами. Если нет, КПД вашей жизнедеятельности будет снижаться.

Важную роль в обмене жиров играет печень. Именно она служит своеобразным фильтром, через который проходят продукты распада жиров. Поэтому у тех, кто не следует принципам правильного питания, проблемы с печенью – обычное дело. Количество жиров в вашей диете должно быть строго ограничено. Большинство диетологов рекомендуют употреблять до одного грамма жиров на один килограмм веса тела. Причем упор стоит делать на ненасыщенные жирные кислоты, которыми богаты рыба и морепродукты, орехи, растительные масла, авокадо и яйца. Они благоприятно сказываются на работе сердечно-сосудистой системы, так как способствуют снижению уровня холестерина в крови.

Часто жир откладывается не только под кожей, но и между внутренними органами, и внешне это абсолютно незаметно. Его называют висцеральным жиром. Избавиться от него очень трудно. Нарушения обмена жиров ведет к повышенному накоплению висцерального жира. Из-за этого к ним поступает меньше кислорода и полезных питательных веществ, и их работоспособность постепенно ухудшается, что может привести к развитию серьезных заболеваний.

Обмен воды и минеральных солей

Самое важное в диете и правильном питании – это далеко не калории, белки, жиры и углеводы. Наш организм просто не может существовать и нормально функционировать без воды. Наши клетки, внутренние органы, мышцы, кровь, лимфа практически полностью состоят из воды. Многие спортсмены забывают о том, насколько важно потреблять достаточно жидкости и как водно-солевой баланс влияет на ваше самочувствие и продуктивность.

Если вы не потребляете достаточно воды, вы будете постоянно испытывать головные боли, повышение артериального давления, сонливость, раздражительность и проблемы с желудочно-кишечным трактом. Ваша минимальная суточная норма – 3 литра чистой воды. Это нормализует водно-солевой баланс, улучшит работоспособность почек и будет способствовать ускорению обмена веществ.

Большая часть воды и минеральных солей выходит из организма вместе с мочой и потом. Поэтому помимо обычной воды рекомендуется на постоянной основе употреблять минеральную воду. Она покроет потребности организма в минеральных солях и других полезных микронутриентах. Если запасы солей не восполнять, ухудшится состояние суставов, связок и костной ткани. Концентрация минеральных солей в разных водах может быть разной. Подобрать «правильную» минеральную воду, которая улучшит ваше здоровье, сможет только квалифицированный специалист на основании анализов.

Как меняется уровень метаболизма с возрастом?

Это сугубо индивидуальный момент, но с возрастом у большинства людей скорость обменных процессов снижается. Обычно это отмечается еще в возрасте до 30 лет. С каждым годом метаболизм замедляется все сильнее и сильнее. Поэтому чем старше человек, тем выше склонность к набору лишнего веса. Начиная с 25-тилетнего возраста, следует особое внимание уделять правильному питанию. Должна быть четко подсчитана ваша норма по калориям, белкам, жирам и углеводам. Отступления от этого в ту или иную сторону могут быть минимальными, иначе метаболизм будет замедляться, и вы будете набирать лишнюю жировую массу. Нужно стараться питаться как можно чаще небольшими порциями. Основу вашего рациона составляют белки животного происхождения и сложные углеводы с низким гликемическим индексом. После 6-7 часов вечера рекомендуется полностью отказаться от углеводов. Пища должна полноценно усваиваться, поэтому чем больше в вашем рационе будет клетчатки, тем лучше.

Как пол влияет на скорость обмена веществ?

Мужчины более склонны к набору мышечной массы, чем женщины. Этому способствует, в первую очередь, мужской половой гормон тестостерон, без которого рост мышц практически невозможен. Уровень эндогенного тестостерона у здорового мужчины в несколько десятков раз выше, чем у женщины.

Мышечная масса требует больше энергии для ее функционирования. Соответственно, базальный метаболизм у мужчин будет выше, ведь ваши мышцы потребляют энергии даже в состоянии полного покоя. Иными словами, чтобы набирать лишний вес, мужчине потребуется съесть больше калорий, чем женщине.

У женщин ситуация несколько иная. Высокий уровень эстрогена способствует образованию жировой ткани. Женщины, не следящие за питанием и далекие от мира спорта и фитнеса, обычно быстро набирают лишний вес. Жир, в отличие от мышц, не требует дополнительных энергозатрат для своего функционирования. Соответственно, у женщин не такой быстрый метаболизм, как у мужчин.

Как режим питания влияет на метаболизм?

Чтобы ваш обмен веществ был в норме, а в перспективе даже ускорялся, нужно придерживаться следующих простых правил в питании:

Есть ряд продуктов, способствующих ускорению метаболизма: цитрусовые, яблоки, орехи, зелень, сельдерей, капуста, брокколи и зеленый чай. Обмен веществ становится более быстрым за счет большого содержания витаминов, минералов и антиоксидантов в этих продуктах. Кроме того, капуста и брокколи относятся к так называемым продуктам с отрицательной калорийностью. Организму требуется больше энергии на то, чтобы их усвоить, чем в них содержится. Соответственно, вы создаете энергодефицит, и скорость обменных процессов увеличивается.

Нарушения метаболизма

Процессы метаболизма зависят от многих факторов: генетики, функционирования желудочно-кишечного тракта, работы эндокринной системы, состояния внутренних органов, режима питания и тренировок и многих других.

Однако наиболее массовый характер имеет проблема неправильного питания. Переедание, голодание, злоупотребление фаст-фудом, большое количество жирной пищи и простых углеводов в рационе – все это приводит к замедленному метаболизму. Все диеты, гарантирующие быстрый результат, приведут к этому же. Даже если поначалу вы получили какой-то положительный результат, после диеты все сброшенные килограммы вернутся с лихвой, и метаболизм опять замедлится. В условиях замедленного обмена веществ особую опасность представляют токсины и свободные радикалы, так как они не успевают выводиться из организма.

Нарушения метаболизма в большинстве случаев имеют следующие симптомы:

1. Резкое снижение или увеличение массы тела;
2. Постоянное чувство голода или жажды;
3. Повышенная раздражительность;
4. Ухудшение состояния кожи.

Запомните: раскрутка метаболизма и сжигание жира – это долгий и кропотливый процесс. Это не произойдет за неделю или две без вреда для здоровья, который может выражаться в увеличении жировой прослойки, отечности, ухудшения состояния кожи, снижении анаэробной выносливости и ухудшения состояния волос.

10 704

Термин «метаболизм » (обмен веществ) в переводе с греческого языка означает «изменение» или «преобразование». Итак, что же преобразуется?

Метаболизм – это совокупность всех биохимических и энергетических процессов в организме, в ходе которых поступившая пища, вода, воздух преобразуются в энергию и ряд веществ, необходимых для поддержания жизнедеятельности. Это функция позволяет нашему организму использовать еду и другие ресурсы для поддержания своей структуры, восстановления повреждений, избавления от токсинов, размножения. Другими словами, метаболизм является необходимым процессом, без которого живые организмы погибнут.

Функции метаболизма:

1. поддержание постоянства внутренней среды организма в непрерывно меняющихся условиях существования и адаптация к изменениям внешних условий.
2. обеспечение жизнедеятельности, развития и самовоспроизведения.

Метаболизм начинается с поглощения питательных веществ, необходимых для поддержания жизни. Но поглощаем-то мы чужие белки, жиры и углеводы! А построить надо свои. Что для этого нужно сделать? Правильно! Расщепить поступившие сложные вещества на более простые составляющие, а затем из них построить индивидуальные белки, жиры и углеводы. То есть надо сначала разобрать, а потом построить.

Поэтому весь процесс метаболизма можно разделить на 2 тесно связанные между собой составляющие, две части одного процесса – обмена веществ.

1. Катаболизм – это такие процессы в организме, которые направлены на расщепление пищевых, а также собственных молекул на более простые вещества с освобождением при этом энергии и запасание ее в форме аденозинтрифосфата (АТФ).
Первый этап катаболизма – это процесс пищеварения, в ходе которого белки расщепляются до аминокислот, углеводы — до глюкозы, липиды — до глицерина и жирных кислот. Затем уже в клетках эти молекулы превращается в ещё более мелкие, к примеру, жирные кислоты – в ацетил-КоА, глюкоза — в пируват, аминокислоты — в оксалоацетат, фумарат и сукцинат и т.д. Основные конечные продукты катаболизма — вода, углекислый газ, аммиак, мочевина.

Разрушение сложных веществ необходимо для экстренных нужд получения энергии и построения новых тканей. Без процессов катаболизма организм остался бы без энергии, а значит, не мог бы существовать. Ведь эта энергия в последующем будет направлена на синтез необходимых веществ, создание тканей и обновление организма, то есть на анаболизм . Энергия также необходима для сокращения мышц, передачи нервных импульсов, поддержания температуры тела и др.

2. Анаболизм – это такие обменные процессы в организме, которые направлены на образование клеток и тканей этого организма. Многие вещества, полученные в результате катаболизма, в дальнейшем используются организмом для синтеза (анаболизма) других веществ.
Анаболические процессы всегда протекают с поглощением энергии АТФ. В ходе анаболического метаболизма из более мелких молекул структурируются крупные, из более простых структур образуются более сложные.
Таким образом, в результате катаболизма и последующего анаболизма из питательных веществ, поступающих в организм, строятся белки, жиры и углеводы, свойственные данному организму.

Таблица 1. Сравнение анаболизма и катаболизма.

Несмотря на противоположность анаболизма и катаболизма, они неразрывно связаны и не могут протекать друг без друга.
Совокупность процессов анаболизма и катаболизма – это и есть обмен веществ, или метаболизм .
Сбалансированность этих двух составляющих регулируется гормонами и делает работу организма слаженной. Ферменты при этом играют роль катализаторов в процессах метаболизма.

Как измеряется уровень метаболизма? Что такое скорость метаболизма ?

Измеряя уровень метаболизма, никто, конечно, не подсчитывает количество вновь образовавшихся или разрушившихся клеток или тканей.
Уровень обмена веществ измеряется по количеству поглощенной и выделенной энергии. Речь идёт о той энергии, которая поступает в организм с пищей, и той, которую расходует человек в процессе жизнедеятельности. Измеряется она в калориях.
Калории для организма – это как бензин для автомобиля. Это источник энергии, благодаря которому бьется сердце, сокращаются мышцы, функционирует мозг, человек дышит.

Когда говорят «повышенный или пониженный обмен веществ», имеется в виду повышенная или пониженная скорость (или интенсивность) обмена.

Скорость метаболизма — это расход организмом энергии в калориях за определённый период времени.

Сколько калорий в сутки тратит здоровый человек?
Энергия, которую человек тратит в процессе жизнедеятельности, включают в себя 3 составляющие:
1) Энергия, которая расходуется на основной обмен (это и есть основной показатель метаболизма) +
2) Энергия, расходуемая на усвоение пищи — специфическое динамическое действие пищи (СДДП) +
3) Энергия, которая расходуется на физические нагрузки.

Но когда речь идёт об индивидуальном повышенном или пониженном обмене веществ, имеется в виду именно основной обмен .

Основной обмен — что это такое?

Основной обмен – это минимальное количество энергии, которое необходимо организму для поддержания его нормальной жизнедеятельности в условиях полного покоя через 12 часов после приема пищи в состоянии бодрствования и при исключении влияния всех внешних и внутренних факторов.
Эта энергия расходуется на поддержание температуры тела, циркуляцию крови, дыхание, выделение, работу эндокринной системы, функционирование нервной системы, процессы клеточного метаболизма.
Основной обмен показывает насколько интенсивно протекает обмен веществ и энергии в организме.
Основной обмен зависит от пола, веса, возраста, состояния внутренних органов, влияния внешних факторов на организм (недостаток или избыток питания, интенсивность физических нагрузок, климат и т.п.)
Основной обмен может увеличиваться или уменьшаться при воздействии внешних или внутренних факторов. Так понижение внешней температуры увеличивает основной обмен . Повышение внешней температуры снижает основной обмен .

Почему важно знать основной обмен ?

Т.к. основной обмен является показателем интенсивности обмена веществ и энергии в организме, то его изменения могут свидетельствовать о наличии определённых заболеваний.
Для этого сравнивается «должный основной обмен » с «фактическим основным обменом».

Должный основной обмен — это средний показатель, который был установлен на основании результатов обследования большого числа здоровых людей. Его принято считать за норму.
По этим результатам составлены специальные таблицы, в которых указан должный основной обмен с учетом пола, возраста и веса.
Должный основной обмен принят за 100%. Измеряется он в ккал за 24 ч.
Должный основной обмен здорового взрослого человека равен примерно 1 ккал на 1 кг массы тела в 1 час.

Фактический основной обмен — это индивидуальный основной обмен отдельного человека. Он выражается величиной в процентах отклонения от должного. Если фактический основной обмен повышен — со знаком плюс, если понижен — со знаком минус.

Допустимым считается отклонение от должной величины на +15 или -15%.
Отклонения от +15% до +30% считаются сомнительными, при которых необходимо наблюдение и контроль.
Отклонения от +30% до +50% считаются отклонениями средней тяжести, от +50% до +70% — тяжелыми, а более +70% — очень тяжелыми.
Снижение основного обмена на 30-40% также считаются такими, которые связаны с заболеванием, при котором требуется лечение этого заболевания.

Фактический основной обмен определяют методом калориметрии в специальных лабораториях.

Хороший метаболизм – обязательное условие для построения здорового и спортивного тела. О том, что такое анаболизм и катаболизм, и о причинах, по которым Ваш обмен веществ может быть нарушен, читайте в статье.

Каждый раз, когда речь заходит о похудении, говорят о метаболизме и о том, что его нужно увеличить. Полные люди зачастую видят причину своего лишнего веса именно в замедленном обмене веществ. Да и говоря о наборе массы, вопросы скорости метаболизма тоже в числе лидирующих. Так почему же он так важен?

Что такое метаболизм?

Метаболизм (или обмен веществ) – это процесс переработки питательных веществ, поступающих в организм с пищей, в энергию. Процессам метаболизма подвергаются абсолютно все вещества в организме. Это и белки, и жиры, и углеводы и любые микро-, макроэлементы, и минеральные вещества. Каждая клетка Вашего тела участвует в обменных процессах.

Виды метаболизма

Существует два основных вида обмена веществ – анаболизм и катаболизм.

Анаболизм – совокупность химических процессов, направленных на создание новых клеток и тканей в организме. Одним из самых ярких примеров анаболизма является рост мышечной массы.

Катаболизм – процессы разрушения и распада сложных веществ до более простых. В процессе катаболизма, как правило, выделяется энергия, которую мы и используем для обеспечения нормальной жизнедеятельности. Когда мы говорим о жиросжигании, мы тоже говорим о катаболизме, ведь нам нужно чтобы энергия для нашей активности была получена именно за счёт расщепления всех трех видов жиров , существующих в теле человека.

Что такое скорость обмена веществ?

Это основной показатель метаболизма. Скорость обмена веществ – это то количество энергии, которое Ваш организм тратит для обеспечения жизнедеятельности. Обычно эта цифра рассчитывается для одного дня и равна количеству килокалорий, необходимых для покрытия энергозатрат. Чем больше этот показатель, соответственно, тем выше скорость Вашего метаболизма.

Метаболизм и жиросжигание

Скорость обмена веществ напрямую связана с успехом в процессе похудения. Ведь чем больше калорий Вы потратите, чем быстрее сможете избавляться от жира (естественно, при условии дефицита калорийности). И в данном случае, нас интересует именно жировой (липидный) обмен, если мы хотим худеть за счёт жира, а не мышц.

Существуют люди с относительно быстрым обменом веществ, которые как правило, могут кушать достаточно много и при этом оставаться очень «сухими». Но так же есть с люди с замедленным метаболизмом, которые кушают умеренно, но быстро набирают жир.

Но не спешите относить себя к тем или другим. На самом деле, на скорость обмена веществ влияет множество факторов (об этом речь пойдёт ниже), в том числе образ жизни и привычки питания. И зачастую те, кто винит в лишнем весе медленный метаболизм, на самом деле просто едят больше, чем им необходимо и ведут малоподвижный образ жизни.

Метаболизм и набор массы

Многие считают, что скорость обмена веществ важна только для тех, кто хочет похудеть, но это не так. При наборе массы огромное значение имеют обе формы метаболизма. Потому что с одной стороны, чтобы мышцы росли, нужно, чтобы процессы анаболизма протекали интенсивнее. Чем выше анаболизм, тем больше рост массы. С другой стороны, очень Важно замедлить процессы катаболизма, т. е не допустить, чтобы для получения энергии происходило расщепление мышечной ткани. Все эти процессы регулируются соответствующе подобранным режимами питания и тренировок.

Основные факторы, влияющие на скорость обмена веществ:

Вода – вода участвует абсолютно во всех процессах организма. Она участвует в процессах , растворяет питательные вещества, выводит вредные продукты обмена. Вывод очевиден: если воды поступает недостаточно, то и процессы обмена протекают медленнее.

Физическая активность – чем более подвижен Ваш образ жизни, тем быстрее проходят обменные процессы в организме.

Тип телосложения – все мы имеем ту или иную генетическую предрасположенность к определённому типу фигуры. Одни больше склонны к полноте, другие наоборот худощавы. Это фактор заложен в каждом человеке при рождении.

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

Метаболизм белков

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

Клеточный метаболизм.

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

Потребность в энергии.

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

Источники энергии.

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

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

Методы исследования метаболизма.

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

Использование клеток.

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

Использование радиоактивных изотопов.

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

Хроматография и электрофорез.

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

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

Выделение ферментов.

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

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

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

МЕТАБОЛИЗМ УГЛЕВОДОВ И ЛИПОИДОВ

Синтез АТФ. Анаэробный метаболизм (без участия кислорода).

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

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

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

Аэробный метаболизм (с использованием кислорода).

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

Липиды как источник энергии.

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

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

Запасание энергии.

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

Синтез липидов из углеводов.

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

Метаболизм липидов.

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

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

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

МЕТАБОЛИЗМ БЕЛКОВ

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

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

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

Синтез белков.

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

Синтез других азотсодержащих соединений.

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

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

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

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

ОБЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О МЕТАБОЛИЗМЕ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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