Обмен веществ в организме человека от чего зависит: Обмен веществ — Википедия – Факты о метаболизме, которые помогут вам управлять своим телом

Обмен веществ — Википедия

Метаболи́зм, или обме́н веще́ств — набор химических реакций, которые возникают в живом организме для поддержания жизни. Эти процессы позволяют организмам расти и размножаться, сохранять свои структуры и отвечать на воздействия окружающей среды.

Метаболизм обычно делят на 2 стадии: катаболизм и анаболизм. В ходе катаболизма сложные органические вещества деградируют до более простых, обычно выделяя энергию. А в процессах анаболизма — из более простых синтезируются более сложные вещества и это сопровождается затратами энергии.

Серии химических реакций обмена веществ называют метаболическими путями. В них, при участии ферментов, одни биологически значимые молекулы последовательно превращаются в другие.

Ферменты играют важную роль в метаболических процессах, потому что:

• действуют как биологические катализаторы и снижают энергию активации химической реакции;
• позволяют регулировать метаболические пути в ответ на изменения среды клетки или сигналы от других клеток.

Особенности метаболизма влияют на то, будет ли пригодна определённая молекула для использования организмом в качестве источника энергии. Так, например, некоторые прокариоты используют сероводород в качестве источника энергии, однако этот газ ядовит для животных^[1]. Скорость обмена веществ также влияет на количество пищи, необходимой для организма.

Основные метаболические пути и их компоненты одинаковы для многих видов, что свидетельствует о единстве происхождения всех живых существ^[2]. Например, некоторые карбоновые кислоты, являющиеся интермедиатами цикла трикарбоновых кислот, присутствуют во всех организмах, начиная от бактерий и заканчивая многоклеточными организмами эукариот^[3]. Сходства в обмене веществ, вероятно, связаны с высокой эффективностью метаболических путей, а также с их ранним появлением в истории эволюции

[4]^[5].

Органические вещества, входящие в состав всех живых существ (животных, растений, грибов и микроорганизмов), представлены в основном аминокислотами, углеводами, липидами (часто называемые жирами) и нуклеиновыми кислотами. Так как эти молекулы имеют важное значение для жизни, метаболические реакции сосредоточены на создании этих молекул при строительстве клеток и тканей или разрушении их с целью использования в качестве источника энергии. Многие важные биохимические реакции объединяются вместе для синтеза ДНК и белков.

Аминокислоты и белки[править | править код]

Белки являются биополимерами и состоят из остатков аминокислот, соединённых пептидными связями. Некоторые белки являются ферментами и катализируют химические реакции. Другие белки выполняют структурную или механическую функцию (например образуют цитоскелет).

[6] Белки также играют важную роль в передаче сигнала в клетках, иммунных реакциях, агрегации клеток, активном транспорте через мембраны и регуляции клеточного цикла.^[7]

Липиды[править | править код]

Липиды входят в состав биологических мембран, например плазматических мембран, являются компонентами коферментов и источниками энергии.^[7] Липиды являются гидрофобными или амфифильными биологическими молекулами, растворимыми в органических растворителях, таких как бензол или хлороформ.^[8]Жиры — большая группа соединений, в состав которых входят жирные кислоты и глицерин. Молекула трёхатомного спирта глицерина, образующая три сложные эфирные связи с тремя молекулами жирных кислот, называется триглицеридом.^[9] Наряду с остатками жирных кислот, в состав сложных липидов может входить, например, сфингозин (сфинголипиды), гидрофильные группы фосфатов (в фосфолипидах). Стероиды, например холестерол, представляют собой ещё один большой класс липидов.

[10]

Углеводы[править | править код]

Сахара могут существовать в кольцевой или линейной форме в виде альдегидов или кетонов, имеют несколько гидроксильных групп. Углеводы являются наиболее распространёнными биологическими молекулами. Углеводы выполняют следующие функции: хранение и транспортировка энергии (крахмал, гликоген), структурная (целлюлоза растений, хитин у грибов и животных).^[7] Наиболее распространёнными мономерами сахаров являются гексозы — глюкоза, фруктоза и галактоза. Моносахариды входят в состав более сложных линейных или разветвлённых полисахаридов.^[11]

Нуклеотиды[править | править код]

Полимерные молекулы ДНК и РНК представляют собой длинные неразветвлённые цепочки нуклеотидов. Нуклеиновые кислоты выполняют функцию хранения и реализации генетической информации, которые осуществляются в ходе процессов репликации, транскрипции, трансляции и биосинтеза белка.^[7] Информация, закодированная в нуклеиновых кислотах, защищается от изменений системами репарации и мультиплицируется при помощи репликации ДНК.

Некоторые вирусы имеют РНК-содержащий геном. Например, вирус иммунодефицита человека использует обратную транскрипцию для создания матрицы ДНК из собственного РНК-содержащего генома.^[12] Некоторые молекулы РНК обладают каталитическими свойствами (рибозимы) и входят в состав сплайсосом и рибосом.

Нуклеозиды — продукты присоединения азотистых оснований к сахару рибозе. Примерами азотистых оснований являются гетероциклические азотсодержащие соединения — производные пуринов и пиримидинов. Некоторые нуклеотиды также выступают в качестве коферментов в реакциях переноса функциональных групп.^[13]

Коферменты[править | править код]

Метаболизм включает широкий спектр химических реакций, большинство из которых относится к нескольким основным типам реакций переноса функциональных групп.

[14] Для переноса функциональных групп между ферментами, катализирующими химические реакции, используются коферменты.^[13] Каждый класс химических реакций переноса функциональных групп катализируется отдельными ферментами и их кофакторами.^[15]

Аденозинтрифосфат (АТФ) — один из центральных коферментов, универсальный источник энергии клеток. Этот нуклеотид используется для передачи химической энергии, запасённой в макроэргических связях, между различными химическими реакциями. В клетках существует небольшое количество АТФ, который постоянно регенерируется из AДФ и AМФ. Организм человека за сутки расходует массу АТФ, равную массе собственного тела.^[15] АТФ выступает в качестве связующего звена между катаболизмом и анаболизмом: при катаболических реакциях образуется АТФ, при анаболических — энергия потребляется. АТФ также выступает донором фосфатной группы в реакциях фосфорилирования.

Витамины — низкомолекулярные органические вещества, необходимые в небольших количествах, причём, например, у человека большинство витаминов не синтезируется, а получается с пищей или через микрофлору ЖКТ. В организме человека большинство витаминов являются кофакторами ферментов. Большинство витаминов приобретает биологическую активность в изменённом виде, например, все водорастворимые витамины в клетках фосфорилируются или соединяются с нуклеотидами.

[16]Никотинамидадениндинуклеотид (NADH) является производным витамина B₃ (ниацина) и представляет собой важный кофермент — акцептора водорода. Сотни различных ферментов дегидрогеназ отнимают электроны из молекул субстратов и переносят их на молекулы NAD⁺, восстанавливая его до NADH. Окисленная форма кофермента является субстратом для различных редуктаз в клетке.^[17] NAD в клетке существует в двух связанных формах — NADH и NADPH. NAD⁺/NADH больше важен для протекания катаболических реакций, а NADP⁺/NADPH чаще используется в анаболических реакциях.

Структура гемоглобина. Белковые субъединицы окрашены красным и синим, а железосодержащий гем — зелёным. Из PDB 1GZX

Неорганические вещества и кофакторы[править | править код]

Неорганические элементы играют важнейшую роль в обмене веществ. Около 99 % массы млекопитающего состоит из углерода, азота, кальция, натрия, магния, хлора, калия, водорода, фосфора, кислорода и серы.^[18] Биологически значимые органические соединения (белки, жиры, углеводы и нуклеиновые кислоты) содержат большое количество углерода, водорода, кислорода, азота и фосфора.^[18]

Многие неорганические соединения являются ионными электролитами. Наиболее важны для организма ионы натрия, калия, кальция, магния, хлоридов, фосфатов и гидрокарбонатов. Баланс этих ионов внутри клетки и во внеклеточной среде определяет осмотическое давление и pH.^[19] Концентрации ионов также играют важную роль для функционирования нервных и мышечных клеток. Потенциал действия в возбудимых тканях возникает при обмене ионами между внеклеточной жидкостью и цитоплазмой.

[20] Электролиты входят и выходят из клетки через ионные каналы в плазматической мембране. Например, в ходе мышечного сокращения в плазматической мембране, цитоплазме и Т-трубочках перемещаются ионы кальция, натрия и калия.^[21]

Переходные металлы в организме являются микроэлементами, наиболее распространены цинк и железо.^[22][23] Эти металлы используются некоторыми белками (например ферментами в качестве кофакторов) и имеют важное значение для регуляции активности ферментов и транспортных белков.^[24] Кофакторы ферментов обычно прочно связаны со специфическим белком, однако могут модифицироваться в процессе катализа, при этом после окончания катализа всегда возвращаются к своему первоначальному состоянию (не расходуются). Металлы-микроэлементы усваиваются организмом при помощи специальных транспортных белков и не встречаются в организме в свободном состоянии, так как связаны со специфическими белками-переносчиками (например ферритином или металлотионеинами).

[25]^[26]

Классификация организмов по типу метаболизма[править | править код]

Все живые организмы можно разделить на восемь основных групп в зависимости от используемого: источника энергии, источника углерода и донора электронов (окисляемого субстрата)^[27].

1. В качестве источника энергии живые организмы могут использовать: энергию света (фото-) или энергию химических связей (хемо-). Дополнительно для описания паразитических организмов, использующих энергетические ресурсы хозяйской клетки, применяют термин паратроф.
2. В качестве донора электронов (восстановителя) живые организмы могут использовать: неорганические вещества (лито-) или органические вещества (органо-).
3. В качестве источника углерода живые организмы используют: углекислый газ (авто- ) или органические вещества (гетеро-). Иногда термины авто- и гетеротроф используют в отношении других элементов, которые входят в состав биологических молекул в восстановленной форме (например азота, серы). В таком случае «автотрофными по азоту» организмами являются виды, использующие в качестве источника азота окисленные неорганические соединения (например растения; могут осуществлять восстановление нитратов). А «гетеротрофными по азоту» являются организмы, не способные осуществлять восстановление окисленных форм азота и использующие в качестве его источника органические соединения (например животные, для которых источником азота служат аминокислоты).

Название типа метаболизма формируется путём сложения соответствующих корней и добавлением в конце корня -троф-. В таблице представлены возможные типы метаболизма с примерами^[28]:

Источник энергии	Донор электронов	Источник углерода	Тип метаболизма	Примеры
Солнечный свет Фото-	Органические вещества -органо-	Органические вещества -гетеротроф	Фотоорганогетеротрофы	Пурпурные несерные бактерии, Галобактерии, Некоторые цианобактерии.
		Неорганический углерод** -автотроф	Фотоорганоавтотрофы	Редкий тип метаболизма, связанный с окислением неусваиваемых веществ. Характерен для некоторых пурпурных бактерий.
	Неорганические вещества -лито-*	Органические вещества -гетеротроф	Фотолитогетеротрофы	Некоторые цианобактерии, пурпурные и зелёные бактерии, также гелиобактерии.
		Неорганический углерод** -автотроф	Фотолитоавтотрофы	Высшие растения, Водоросли, Цианобактерии, Пурпурные серные бактерии, Зелёные бактерии.
Энергия химических связей Хемо-	Органические вещества -органо-	Органические вещества -гетеротроф	Хемоорганогетеротрофы	Животные, Грибы, Большинство микроорганизмов редуцентов.
		Неорганический углерод** -автотроф	Хемоорганоавтотрофы	Окисление трудноусваиваемых веществ, например факультативные метилотрофы, окисляющие муравьиную кислоту.
	Неорганические вещества -лито-*	Органические вещества -гетеротроф	Хемолитогетеротрофы	Метанобразующие археи, Водородные бактерии.
		Неорганический углерод** -автотроф	Хемолитоавтотрофы	Железобактерии, Водородные бактерии, Нитрифицирующие бактерии, Серобактерии.

• Некоторые авторы используют -гидро-, когда в качестве донора электронов выступает вода.
  • • CO₂, CO, HCHO, CH₃OH, CH₄ HCOO^— и «неорганическая» метильная группа -СH₃, присоединённая через атом кислорода, азота или серы к другим метильным группам (от одной до трёх) или к многоуглеродному скелету^[29]

Классификация была разработана группой авторов (А. Львов, К. ван Ниль, F. J. Ryan, Э. Тейтем) и утверждена на 11-м симпозиуме в лаборатории Колд-Спринг-Харбор и изначально служила для описания типов питания микроорганизмов. Однако в настоящее время применяется и для описания метаболизма других организмов^[30].

Из таблицы очевидно, что метаболические возможности прокариот значительно разнообразнее по сравнению с эукариотами, которые характеризуются фотолитоавтотрофным и хемоорганогетеротрофным типом метаболизма.

Следует отметить, что некоторые виды микроорганизмов могут в зависимости от условий среды (освещение, доступность органических веществ и т. д.) и физиологического состояния осуществлять метаболизм разного типа. Такое сочетание нескольких типов метаболизма описывается как миксотрофия.

При применении данной классификации к многоклеточным организмам важно понимать, что в рамках одного организма могут быть клетки, отличающиеся типом обмена веществ. Так клетки надземных, фотосинтезирующих органов многоклеточных растений характеризуются фотолитоавтотрофным типом метаболизма, в то время как клетки подземных органов описываются как хемоорганогетеротрофные. Так же как и в случае с микроорганизмами, при изменении условий среды, стадии развития и физиологического состояния тип метаболизма клеток многоклеточного организма может изменяться. Так, например, в темноте и на стадии прорастания семени клетки высших растений осуществляют метаболизм хемоорганогетеротрофного типа.

Катаболизмом называют метаболические процессы, при которых расщепляются относительно крупные органические молекулы сахаров, жиров, аминокислот. В ходе катаболизма образуются более простые органические молекулы, необходимые для реакций анаболизма (биосинтеза). Часто именно в ходе реакций катаболизма организм мобилизует энергию, переводя энергию химических связей органических молекул, полученных в процессе переваривания пищи, в доступные формы: в виде АТФ, восстановленных коферментов и трансмембранного электрохимического потенциала. Термин катаболизм не является синонимом «энергетического обмена»: у многих организмов (например у фототрофов) основные процессы запасания энергии не связаны напрямую с расщеплением органических молекул. Классификация организмов по типу метаболизма может быть основана на источнике получения энергии, что отражено в предыдущем разделе. Энергию химических связей используют хемотрофы, а фототрофы потребляют энергию солнечного света. Однако все эти различные формы обмена веществ зависят от окислительно-восстановительных реакций, которые связаны с передачей электронов от восстановленных доноров молекул, таких как органические молекулы, вода, аммиак, сероводород, на акцепторные молекулы, такие как кислород, нитраты или сульфат.^[31] У животных эти реакции сопряжены с расщеплением сложных органических молекул до более простых, таких как двуокись углерода и воду. В фотосинтезирующих организмах — растениях и цианобактериях — реакции переноса электрона не высвобождают энергию, но они используются как способ запасания энергии, поглощаемой из солнечного света.^[32]

Катаболизм у животных может быть разделён на три основных этапа. Во-первых, крупные органические молекулы, такие как белки, полисахариды и липиды, расщепляются до более мелких компонентов вне клеток. Далее эти небольшие молекулы попадают в клетки и превращается в ещё более мелкие молекулы, например ацетил-КоА. В свою очередь, ацетильная группа кофермента А окисляется до воды и углекислого газа в цикле Кребса и дыхательной цепи, высвобождая при этом энергию, которая запасается в форме АТР.

Пищеварение[править | править код]

Такие макромолекулы, как крахмал, целлюлоза или белки, должны расщепляться до более мелких единиц прежде, чем они могут быть использованы клетками. Несколько классов ферментов принимают участие в деградации: протеазы, которые расщепляют белки до пептидов и аминокислот, гликозидазы, которые расщепляют полисахариды до олиго- и моносахаридов.

Микроорганизмы выделяют гидролитические ферменты в пространство вокруг себя,^[33][34] чем отличаются от животных, которые выделяют такие ферменты только из специализированных железистых клеток.^[35] Аминокислоты и моносахариды, образующиеся в результате активности внеклеточных ферментов, затем поступают в клетки с помощью активного транспорта.^[36][37]

Получение энергии[править | править код]

В ходе катаболизма углеводов сложные сахара расщепляются до моносахаридов, которые усваиваются клетками.^[38] Попав внутрь, сахара (например глюкоза и фруктоза) в процессе гликолиза превращаются в пируват, при этом вырабатывается некоторое количество АТФ.^[39] Пировиноградная кислота (пируват) является промежуточным продуктом в нескольких метаболических путях. Основной путь метаболизма пирувата — превращение в ацетил-КоА и далее поступление в цикл трикарбоновых кислот. При этом в цикле Кребса в форме АТР запасается часть энергии, а также восстанавливаются молекулы NADH и FAD. В процессе гликолиза и цикла трикарбоновых кислот образуется диоксид углерода, который является побочным продуктом жизнедеятельности. В анаэробных условиях в результате гликолиза из пирувата при участии фермента лактатдегидрогеназы образуется лактат и происходит окисление NADH до NAD⁺, который повторно используется в реакциях гликолиза. Существует также альтернативный путь метаболизма моносахаридов — пентозофосфатный путь, в ходе реакций которого энергия запасается в форме восстановленного кофермента NADPH и образуются пентозы, например рибоза, необходимая для синтеза нуклеиновых кислот.

Жиры на первом этапе катаболизма гидролизуются в свободные жирные кислоты и глицерин. Жирные кислоты расщепляются в процессе бета-окисления с образованием ацетил-КоА, который в свою очередь далее катаболизируется в цикле Кребса, либо идёт на синтез новых жирных кислот. Жирные кислоты выделяют больше энергии, чем углеводы, так как жиры содержат удельно больше атомов водорода в своей структуре.

Аминокислоты либо используются для синтеза белков и других биомолекул, либо окисляются до мочевины, диоксида углерода и служат источником энергии.^[40] Окислительный путь катаболизма аминокислот начинается с удаления аминогруппы ферментами трансаминазами. Аминогруппы утилизируются в цикле мочевины; аминокислоты, лишённые аминогрупп, называют кетокислотами. Некоторые кетокислоты — промежуточные продукты цикла Кребса. Например, при дезаминировании глутамата образуется альфа-кетоглутаровая кислота.^[41] Гликогенные аминокислоты также могут быть преобразованы в глюкозу в реакциях глюконеогенеза.^[42]

Окислительное фосфорилирование[править | править код]

При окислительном фосфорилировании электроны, удалённые из пищевых молекул в метаболических путях (например в цикле Кребса), переносятся на кислород, а выделяющаяся энергия используется для синтеза АТФ. У эукариот данный процесс осуществляется при участии ряда белков, закреплённых в мембранах митохондрий, называемых дыхательной цепью переноса электронов. У прокариот эти белки присутствуют во внутренней мембране клеточной стенки.^[43] Белки цепи переноса электронов используют энергию, полученную при передаче электронов от восстановленных молекул (например NADH) на кислород, для перекачки протонов через мембрану.^[44]

При перекачке протонов создаётся разница концентраций ионов водорода и возникает электрохимический градиент.^[45] Эта сила возвращает протоны обратно в митохондрии через основание АТФ-синтазы. Поток протонов заставляет вращаться кольцо из c-субъединиц фермента, в результате чего активный центр синтазы изменяет форму и фосфорилирует аденозиндифосфат, превращая его в АТФ.^[15]

Энергия из неорганических соединений[править | править код]

Хемолитотрофами называют прокариот, имеющих особый тип обмена веществ, при котором энергия образуется в результате окисления неорганических соединений. Хемолитотрофы могут окислять молекулярный водород,^[46] соединения серы (например сульфиды, сероводород и неорганические тиосульфаты),^[1]оксид железа(II)^[47] или аммиак.^[48] При этом энергия от окисления этих соединений образуется с помощью акцепторов электронов, таких как кислород или нитриты.^[49] Процессы получения энергии из неорганических веществ играют важную роль в таких биогеохимических циклах, как ацетогенез, нитрификация и денитрификация.^[50][51]

Энергия из солнечного света[править | править код]

Энергия солнечного света поглощается растениями, цианобактериями, пурпурными бактериями, зелёными серными бактериями и некоторыми простейшими. Этот процесс часто сочетается с превращением диоксида углерода в органические соединения, как часть процесса фотосинтеза (см. ниже). Системы захвата энергии и фиксации углерода у некоторых прокариот могут работать раздельно (например у пурпурных и зелёных серных бактерий).^[52][53]

У многих организмов поглощение солнечной энергии в принципе аналогично окислительному фосфорилированию, так как при этом энергия запасается в форме градиента концентрации протонов и движущая сила протонов приводит к синтезу АТФ.^[15] Электроны, необходимые для этой цепи переноса, поступают от светособирающих белков, называемых центрами фотосинтетических реакций (примером являются родопсины). В зависимости от вида фотосинтетических пигментов классифицируют два типа центров реакций; в настоящее время большинство фотосинтезирующих бактерий имеют только один тип, в то время как растения и цианобактерии два.^[54]

У растений, водорослей и цианобактерий фотосистема II использует энергию света для удаления электронов из воды, при этом молекулярный кислород выделяется как побочный продукт реакции. Электроны затем поступают в комплекс цитохрома b6f, который использует энергию для перекачки протонов через тилакоидную мембрану в хлоропластах.^[7] Под действием электрохимического градиента протоны движутся обратно через мембрану и запускают АТР-синтазу. Электроны затем проходят через фотосистему I и могут быть использованы для восстановления кофермента NADP⁺, для использования в цикле Кальвина или рециркуляции для образования дополнительных молекул АТР.^[55]

Анаболизм — совокупность метаболических процессов биосинтеза сложных молекул с затратой энергии. Сложные молекулы, входящие в состав клеточных структур, синтезируются последовательно из более простых предшественников. Анаболизм включает три основных этапа, каждый из которых катализируется специализированным ферментом. На первом этапе синтезируются молекулы-предшественники, например аминокислоты, моносахариды, терпеноиды и нуклеотиды. На втором этапе предшественники с затратой энергии АТФ преобразуются в активированные формы. На третьем этапе активированные мономеры объединяются в более сложные молекулы, например белки, полисахариды, липиды и нуклеиновые кислоты.

Не все живые организмы могут синтезировать все биологически активные молекулы. Автотрофы (например растения) могут синтезировать сложные органические молекулы из таких простых неорганических низкомолекулярных веществ, как углекислый газ и вода. Гетеротрофам необходим источник более сложных веществ, таких как моносахариды и аминокислоты, для создания более сложных молекул. Организмы классифицируют по их основным источникам энергии: фотоавтотрофы и фотогетеротрофы получают энергию из солнечного света, в то время как хемоавтотрофы и хемогетеротрофы получают энергию из неорганических реакций окисления.

Связывание углерода[править | править код]

Растительные клетки содержат хлоропласты (зелёного цвета), в тилакоидах которых происходят процессы фотосинтеза. Plagiomnium affine из семейства Mniaceae отдела Настоящие мхи (Bryophyta)

Фотосинтезом называют процесс биосинтеза сахаров из углекислого газа, при котором необходимая энергия поглощается из солнечного света. У растений, цианобактерий и водорослей при кислородном фотосинтезе происходит фотолиз воды, при этом как побочный продукт выделяется кислород. Для преобразования CO₂ в 3-фосфоглицерат используется энергия АТФ и НАДФ, запасённая в фотосистемах. Реакция связывания углерода осуществляется с помощью фермента рибулозобисфосфаткарбоксилазы и является частью цикла Кальвина.^[56] У растений классифицируют три типа фотосинтеза — по пути трёхуглеродых молекул, по пути четырёхуглеродых молекул (С4), и CAM фотосинтез. Три типа фотосинтеза отличаются по пути связывания углекислого газа и его вхождения в цикл Кальвина; у C3 растений связывание CO₂ происходит непосредственно в цикле Кальвина, а при С4 и CAM CO₂ предварительно включается в состав других соединений. Разные формы фотосинтеза являются приспособлениями к интенсивному потоку солнечных лучей и к сухим условиям.^[57]

У фотосинтезирующих прокариот механизмы связывания углерода более разнообразны. Углекислый газ может быть фиксирован в цикле Кальвина, в обратном цикле Кребса^[58] или в реакциях карбоксилирования ацетил-КоА.^[59][60] Прокариоты — хемоавтотрофы также связывают CO₂ через цикл Кальвина, но для протекания реакции используют энергию из неорганических соединений.^[61]

Углеводы и гликаны[править | править код]

В процессе анаболизма сахаров простые органические кислоты могут быть преобразованы в моносахариды, например в глюкозу, и затем использованы для синтеза полисахаридов, таких как крахмал. Образование глюкозы из соединений, таких как пируват, лактат, глицерин, 3-фосфоглицерат и аминокислот, называют глюконеогенезом. В процессе глюконеогенеза пируват превращается в глюкозо-6-фосфат через ряд промежуточных соединений, многие из которых образуются и при гликолизе.^[39] Однако глюконеогенез не просто является гликолизом в обратном направлении, так как несколько химических реакций катализируют специальные ферменты, что даёт возможность независимо регулировать процессы образования и распада глюкозы.^[62][63]

Многие организмы запасают питательные вещества в форме липидов и жиров, однако позвоночные не имеют ферментов, катализирующих превращение ацетил-КоА (продукта метаболизма жирных кислот) в пируват (субстрат глюконеогенеза).^[64] После длительного голодания позвоночные начинают синтезировать кетоновые тела из жирных кислот, которые могут заменять глюкозу в таких тканях, как головной мозг.^[65] У растений и бактерий данная метаболическая проблема решается использованием глиоксилатного цикла, который обходит этап декарбоксилирования в цикле лимонной кислоты и позволяет превращать ацетил-КоА в оксалоацетат и далее использовать для синтеза глюкозы.^[64][66]

Полисахариды выполняют структурные и метаболические функции, а также могут быть соединены с липидами (гликолипиды) и белками (гликопротеиды) при помощи ферментов олигосахаридтрансфераз.^[67][68]

Жирные кислоты, изопреноиды и стероиды[править | править код]

Жирные кислоты образуются синтазами жирных кислот из ацетил-КоА. Углеродный скелет жирных кислот удлиняется в цикле реакций, в которых сначала присоединяется ацетильная группа, далее карбонильная группа восстанавливается до гидроксильной, затем происходит дегидратация и последующее восстановление. Ферменты биосинтеза жирных кислот классифицируют на две группы: у животных и грибов все реакции синтеза жирных кислот осуществляются одним многофункциональным белком I типа,^[69] в пластидах растений и у бактерий каждый этап катализируют отдельные ферменты II типа.^[70][71]

Терпены и терпеноиды являются представителями самого многочисленного класса растительных натуральных продуктов.^[72] Представители данной группы веществ являются производными изопрена и образуются из активированных предшественников изопентилпирофосфата и диметилаллилпирофосфата, которые, в свою очередь, образуются в разных реакциях обмена веществ.^[73] У животных и архей изопентилпирофосфат и диметилаллилпирофосфат синтезируются из ацетил-КоА в мевалонатном пути,^[74] в то время как у растений и бактерий субстратами не-мевалонатного пути являются пируват и глицеральдегид-3-фосфат.^[73][75] В реакциях биосинтеза стероидов молекулы изопрена объединяются и образуют сквалены, которые далее формируют циклические структуры с образованием ланостерола.^[76] Лан

что это такое простым языком и как его улучшить в организме человека

Слово метаболизм или обмен веществ не понаслышке знакомо всем, кто худеет или пытается набрать вес. Под ним принято понимать комплекс протекающих в организме человека процессов химического характера и энергетических реакций. Обмен веществ во многом определяет внешний вид и здоровье человека, длительность и качество жизни.

Что такое обмен веществ

Любой живой организм, в том числе и человеческий, является сложной химической лабораторией. Вещества, попадающие внутрь при еде, дыхании и прочих процессах, вступают в непрерывное взаимодействие  с молекулами и атомами в организме, ввиду чего выделяется необходимая для работы внутренних органов энергия.

Метаболические процессы связаны со следующим:

• Переработка компонентов, поступающих вместе с пищей;
• Преобразование их в простые составляющие;
• Высвобождение из клеток организма отработанных элементов;
• Насыщение клеток необходимым материалом.

Живой организм не может существовать без обмена веществ. Он позволяет адаптироваться к влиянию различных факторов извне. Мудрая природа сделала этот процесс автоматическим. Обменные реакции позволяю клеткам, органам и тканям быстро восстанавливаться самостоятельно после нарушений и негативных факторов извне. Благодаря метаболизму обеспечивается протекание процессов регенерации. Он делает из человеческого организма крайне сложную высокоорганизованную систему, которая способна саморегулироваться и самосохраняться, принимает участие в дыхательных процессах, в регенерации тканей, размножении, росте и так дальше.

Если разораться в том, что такое метаболизм или обмен веществ простыми словами, то суть его в переработке химических компонентов и превращении их в энергию. Эти процессы состоят из двух стадий, которые между собой:

Эти два процесса протекают одновременно, но при этом они в корне разные. Катаболизм провоцирует распад пищи, которая попадает в организм, сначала на макронутриенты, а после – на простые компоненты. В результате этого процесса происходит высвобождение энергии, которая измеряется в килокалориях. На базе этой энергии происходит построение молекул для клеток и тканей организма. Анаболизм предполагает синтез простых компонентов в сложные и требует немалых энергетических затрат.

Энергия, высвобождаемая в результате обменных процессов, идет на физическую активность и протекание в организме внутренних процессов. Причем на последние уходит около 80 ее процентов, остальная часть тратится на физическую активность.

Принято выделять также пластический и энергетический обмен веществ. Пластический обмен предполагает процессы, в результате которых в клетках образуются новые структуры и соединения, характерные для организма.

Энергетический обмен – это превращения энергии, в результате которых ввиду биологического окисления выделяется энергия, которая нужна для жизнедеятельности клеток, органов, тканей и организма в целом.

Основной обмен веществ и факторы, которые на него влияют

Что такое основной обмен веществ? Под этим термином понимается количество калорий, которое сжигает организм для поддержания жизнедеятельности.   На этот обмен приходится до 75% всех расходуемых организмом калорий. На показатели основного обмена влияют следующие факторы:

• Пол. У мужчин в равных условиях уровень основного обмена выше, чем у женщин, так как мышечной массы у них больше.
• Структура тела. Чем больше мышц, тем быстрее обмен веществ. Повышенный процент жира же, напротив, его замедляет.
• Рост. Чем он выше, тем выше уровень основного обмена.
• Возраст. Самый высокий уровень обменных процессов у детей, с возрастом он замедляется.
• Физическая активность. Регулярные занятия спортом помогают сжечь жир и увеличить мышечную массу, что способствует ускорению базового обмена.
• Питание. Как переедание, так и частые голодания негативно влияют на метаболизм, замедляя его.

Нарушение метаболизма: что это такое

Метаболизм человека оказывает влияние на попадание в его организм всех необходимых компонентов. Нарушения обменных процессов провоцируют различные физиологические расстройства, например, набор веса и ожирение.

У мужчин обменные процессы интенсивнее, нежели у женщин. Разница составляет около 20%. Причина этого в том, что в мужском организм больше мышц и скелета.

Сбои обменных процессов могут провоцироваться рядом факторов: неправильное питание, эндокринные и другие заболевания, вредные привычки, постоянные стрессы, факторы окружающей среды и так далее.

Нарушения метаболизма, как в одну, так и в другую сторону, провоцируют изменения в функционировании организма. Они могут дать о себе знать следующими симптомами:

• ломкость волос и ногтей, проблемы с кожей, разрушение зубов;
• постоянный голод или жажда;
• резкое увеличение либо снижение веса без причины;
• хронические запоры или жидкий стул.

Эти характеристики могут свидетельствовать не только о нарушении обменных процессов, но и о проблемах со здоровьем, поэтому необходимо обратиться к эндокринологу для обследования и диагностики.

Обмен веществ помимо нормального может быть ускоренным или замедленным. Замедленный метаболизм – что это такое? При этом состоянии организма интенсивность процессов преобразования поступающих в организм питательных компонентов чрезмерно низкая. Ввиду замедления обменных процессов сжигаются не все калории, которые поступают в организм, что провоцирует образование лишнего жира.

Если же говорить об ускоренном метаболизме, то человек в данном случае весит слишком мало, и не может набрать вес даже при интенсивном питании, так как компоненты, которые поступают в его организм, не усваиваются полностью. Казалось бы, что в этом плохого? Тем не менее, человек с такой проблемой может ощущать постоянную слабость, иметь плохой иммунитет и быть слишком восприимчивым к различного рода инфекцией. Нередко причиной такого состояния является тиреотоксикоз – болезнь щитовидной железы.

Как замедлить ускоренный обмен веществ

Таких людей меньше, но, тем не менее, существуют те, для которых быстрый метаболизм – это проблема, когда они не могут набрать вес и сталкиваются с ухудшением здоровья по этой причине. Это состояние тоже не считается нормой, и в определенных случаях обменные процессы нужно замедлять. Для этого используются следующие меры:

• Для ускорения обмена веществ рекомендуется высыпаться. А вот для его замедления можно спать чуть меньше (но не сильно, поскольку недосып чреват серьезными проблемами со здоровьем). Недостаток сна повышает в организме уровень кортизола, который замедляет метаболизм.
• Завтракать рекомендуется не сразу после пробуждения, а немного позже, поскольку ранний завтрак активизирует процессы обмена.
• Кофе бодрит и ускоряет обмен веществ, потому желающим поправиться рекомендуется не слишком им увлекаться
• Кушать лучше реже и в больших количествах – все ведь знают, что дробное питание ускоряет метаболизм.
• Такие продукты, как специи, цитрусовые, зеленый чай, белки ускоряют обменные процессы, поэтому налегать на них не стоит.
• Старайтесь кушать калорийную пищу.
• Воду пейте не холодную, так как в этом случае организм будет тратить много энергии на ее согревание.

Несмотря на все рекомендации, людям со слишком быстрым обменом веществ не стоит увлекаться фаст-фудом и жирной пищей, поскольку они оказывают негативное влияние на здоровье.

Замедленный обмен веществ: что делать?

Замедление обменных процессов является причиной многих проблем, и это не только лишний вес, но и такие серьезные патологии, как, например, сахарный диабет.

Поэтому важно знать, как его ускорить, и какие методы для этого безопасны. Для разгона метаболизма стоит обратить внимание на следующие рекомендации:

• Забудьте о голоде и жестких диетах. Все это только замедляет метаболизм. Питаться рекомендуется дробно – часто и небольшими порциями. Именно такой режим помогает разогнать обмен веществ и способствует правильному похудению.
• Важно высыпаться, поскольку недостаток сна замедляет процессы обмена. Объясняется это тем, что организм, находясь в условиях повышенной нагрузки, начинает экономить силы и замедляет обмен. К тому же недостаток сна также провоцирует выработку гормона стресса, а это тоже оказывает свое негативное влияние.
• Физическая активность – важное условие нормального обмена веществ. Она помогает увеличить мышечную массу, соответственно, метаболизм ускоряется.
• Полезны высокоинтенсивные интервальные тренировки. Это идеальный вид активности для ускорения обмена веществ.
• Силовые нагрузки также полезны, причем не только мужчинам, но и женщинам. Они помогут держать мышцы в тонусе, а организм будет расходовать больше энергии.
• Рекомендуется минимизировать в рационе продукты, которые замедляют обмен веществ. В основном это простые углеводы, сладости, фаст-фуд и прочие вредности. Поищите для них более полезную альтернативу.
• Из продуктов, которые ускоряют обменные процессы, стоит выделить белки, зеленый чай, черный кофе, специи, чеснок, а также орехи, семечки, фрукты, овощи, зелень. Эти продукты требуют больших затрат энергии, соответственно, обмен веществ ускоряется.
• Часто худеющие отказываются от жиров, что является ошибкой, так как недостаток их чреват нарушением метаболизма и серьезными сбоями в организме. Нужно выбирать полезные их источники – растительные масла, авокадо, рыба и так далее.

Теперь вы знаете, что такое обмен веществ, и как его нормализовать. Используя несложные правила, вы сможете сделать это без вреда для здоровья.

О метаболизме на видео

Как ускорить метаболизм? | Fitvid

11 августа 2013     Опубликовал(а): admin

Метаболизм (обмен веществ) — это превращение поступивших в организм питательных веществ в энергию и ее расходование. Чем быстрее протекает этот процесс, тем меньше человек склонен к накоплению лишнего веса. Сколько бы он ни съел — вся пища быстро превратится в энергию, а энергия так же стремительно будет израсходована. Другими словами, люди с хорошим, то есть быстрым, метаболизмом легко сжигают калории, даже не прикладывая особых усилий. У людей с медленным обменом веществ калории сжигаются долго, в результате чего набираются запасы жира.

От чего зависит скорость метаболизма?

Почему у некоторых людей быстрый метаболизм? От чего зависит скорость обмена веществ? Есть несколько факторов, влияющих на это.

1. Пол. У мужчин скорость обмена веществ, как правило, выше. Поэтому мужчины всегда потребляют и сжигают больше калорий, чем женщины, и дело здесь вовсе не в массе тела.

2. Возраст. После 30 лет обмен веществ начинает замедляться, но ощутимо это становится только к 40 годам. После 40 лет скорость метаболизма стабильно снижается примерно на 5% каждые 10 лет. Возможно, это обусловлено уменьшением мышечной массы.

3. Наследственность. Хороший обмен веществ, как и медленный, может передаваться по наследству. Этот факт отмечали, наверное, все. Мы постоянно наблюдаем подобные картины: например, в семье могут быть полными мама и дочь, в то время как папа и сын худые, несмотря на абсолютно одинаковый рацион и общую страсть к калорийной пище.

4. Объем мышечной массы. Чем больше мышц — тем быстрее протекает обмен веществ. Мышцам требуется гораздо больше питания, чем жиру. Из двух человек с одинаковым весом больше калорий сжигает тот, у кого более развиты мышцы.

5. Особенности рациона. Например, у «водохлебов» обмен веществ обычно быстрее. Несколько ускорен метаболизм и у любителей кофе. Это приятная новость, не так ли? Те, кто предпочитает белковую пищу, калории сжигают быстрее, чем те, кто ест преимущественно углеводы.

6. Нарушения работы щитовидной железы. Нарушения могут оказывать влияние в сторону как ускорения, так и замедления обмена веществ (гипертиреоз и гипотиреоз). Однако такие нарушения встречаются не более чем у 3-4% людей на планете.

Если вас настораживает ваш обмен веществ, посетите эндокринолога. При наличии нарушений работы щитовидной железы доктор назначит вам специальные препараты, которые помогут нормализовать метаболизм.

Итак, мы разобрались, какие факторы влияют на скорость обмена веществ. Но можно ли ускорить метаболизм? Однозначно, да. Как? Об этом и поговорим.

Как ускорить обмен веществ?

1. Полноценный сон. Много говорят о том, что норма сна у всех разная. Возможно, это так. Однако исследования показывают, что люди с быстрым обменом веществ спят, как правило, не меньше средних семи (мужчины) и восьми (женщины) часов в сутки.

Если вы спите меньше 7-8 часов в сутки и при этом жалуетесь на плохой обмен веществ — начните спать больше, и вы быстро заметите улучшения. Вам может быть полезна наша статья «Как избавиться от бессонницы?».

Давно известно, что среди людей, регулярно не высыпающихся, гораздо больше тех, кто страдает ожирением.

2. Дробное питание. Чем чаще человек принимает пищу, тем больше энергии он расходует. Порции при этом, конечно, должны быть небольшими. Многочисленные исследования подтверждают: гораздо полезнее разбивать дневную норму пищи на 5-7 приемов, чем съедать этот же объем продуктов в 2-3 приема. Во втором случае человек быстрее набирает лишний вес.

Дело не только в том, что при частом употреблении пищи организму приходится многократно включаться в интенсивную работу. Если организм начинает испытывать голод, он переходит в так называемый «экономичный режим», то есть медленно расходует энергию. При выполнении одной и той же работы в голодном и сытом состоянии человек сожжет разное количество калорий. В сытом, соответственно, больше.

Когда вы сыты — ваш организм работает в полную силу. Поэтому диетологи настоятельно рекомендуют постоянно поддерживать ощущение сытости. Не переедать, но и не доводить до чувства голода. Понемногу, но часто! Это поможет ускорить метаболизм и не набирать лишнего.

3. Завтрак. Многие отказываются от завтрака, так как не могут заставить себя принимать пищу вскоре после пробуждения. Но это, увы, очень плохая привычка! Завтракать необходимо!

Сытный завтрак с утра приводит организм в тонус. В нем запускается процесс активной работы, и в течение всего дня вы быстрее сжигаете калории. Если вы не завтракаете, организм переходит в «экономичный режим» и расходует энергию медленно, чтобы защитить вас от мучительного чувства голода и слабости. Чтобы ускорить метаболизм, полюбите завтрак.

Исследования показывают, что среди людей, регулярно пропускающих завтрак, гораздо больше тех, кто страдает избыточным весом.

Завтракать предпочтительнее медленно перевариваемыми закусками. Тем, кто хочет улучшить обмен веществ и сбросить лишние килограммы, диетологи рекомендуют есть на завтрак белки: например, омлет из одного целого яйца с желтком и одного-двух яиц без желтков; десерт из овсяных хлопьев, ягод и орехов; кофе с молоком.

4. Достаточное количество воды. Быстрый обмен веществ отмечается обычно у тех людей, которые пьют много воды. Рекомендуется выпивать в среднем 8-12 стаканов воды в день.

Диетологи советуют пить именно холодную воду. Чтобы ее нагреть, организму приходится затратить немного энергии.

Желательно начинать утро со стакана воды. Если делать это изо дня в день, можно не только улучшить обмен веществ, но и избавиться от запоров.

5. Развитие мышц. Больше калорий сжигают те, у кого развиты мышцы. Мышцам требуется больше питания, поэтому чем выше мышечная масса — тем быстрее метаболизм. Таким образом, чтобы ускорить метаболизм в долгосрочной перспективе, необходимо выполнять силовые упражнения. Проще говоря, качать мышцы. Также следует потреблять много белка.

Необходимо помнить о том, что белок нельзя получать только из мяса. Это опасно! Чем больше мяса вы едите — тем чаще необходимо потреблять клетчатку. Дело в том, что переизбыток мяса при недостатке клетчатки может приводить к развитию колоректального рака и сердечно-сосудистых заболеваний. Получайте разные виды белков. Помимо мяса, белком богаты рыба, орехи, бобовые, молочные продукты.

Некоторые диетологи рекомендуют съедать примерно 30 г белка в каждый прием пищи. Такое количество белка содержится, например, в одной чашке нежирного творога или в четверти куриной грудки.

6. Кардиотренировки. Одних только силовых тренировок для ускорения метаболизма недостаточно. В идеале нужно чередовать виды физической активности: не только, например, приседать с гантелями, отжиматься и выполнять становую тягу, но и бегать, плавать, танцевать, заниматься аэробикой, играть в теннис и др.

Неважно, какой именно вид кардиотренировок вы предпочтете. Главное — чтобы сердце тренировалось. Ведь выполнение силовых упражнений при «вялом» сердце — это все равно что строительство дома на слабом фундаменте.

Для ускорения метаболизма кардиотренировка должна длиться не менее 30 минут. Заниматься следует от 3 до 7 раз в неделю.

«Что вам, при вашем плотном графике, больше подходит: заниматься гимнастикой один час в день или быть умершим 24 часа в сутки?»

7. Жирные кислоты Омега. Потребление продуктов, содержащих кислоты Омега, способствует ускорению обмена веществ. Омега стимулируют термогенез, то есть способность организма вырабатывать достаточно тепла для быстрого протекания обмена веществ.

Жирные кислоты Омега содержатся в следующих продуктах: льняном масле, оливковом масле, рыбе, рыбьем жире, орехах, яйцах, авокадо. Из продуктов питания не всегда удается получить достаточное количество Омега3, поэтому эту кислоту можно принимать дополнительно в виде специальных пищевых добавок.

Смотрите ещё:

Профилактика болезней сердца

Профилактика ожирения у детей и подростков

Скакалка для похудения

Суточная норма калорий. Как похудеть, считая калории?

Товары для здоровья, спорта и похудения

Как ускорить обмен веществ — Умная

Нарушение обмена веществ может привести к многим заболеваниям. Самое известное из них — ожирение. Если метаболизм нарушен, то это может также привести к плохому самочувствию в целом, поэтому очень важно держать его в норме.

От чего зависит скорость обмена веществ

Обмен веществ — биохимический процесс, направленный на поддержание количества питательных веществ в организме. Во время метаболизма в ткани органов поступают питательные минеральные вещества и кислород. Именно благодаря ему организм растет и развивается.

В течение обмена веществ сложные вещества преобразуются в более простые, что помогает организму их усваивать. Это играет большую роль в обеспечивании человека энергией, а также влияет даже на то, как человек будет переносить боль. Скорость метаболизма зависит от множества причин. Главными являются:

• наследственность;
• заболевания;
• питание и потребляемые продукты;
• режим сна;
• нервная система, устойчивость психики;
• внешние негативные факторы;
• физическая активность.

И, как ни странно, возраст. Причина, по которой наш метаболизм быстрее, когда мы молоды, объясняется нашими повышенными потребностями в энергии и уменьшенной массой жира. Когда мы молоды, мы все еще развиваемся и растем. Этот процесс требует большой энергии, и, в свою очередь, организму требуется гораздо больше энергии от продуктов питания и напитков для поддержки этого процесса. Другая причина, по которой наш обмен веществ быстрее, когда мы моложе, состоит в том, что мы, как правило, более активны и имеем меньше жировой массы по сравнению с более взрослыми людьми.

По мере того как мы становимся старше, скорость метаболизма обычно замедляется, потому что процесс старения приводит к уменьшению мышечной массы и увеличению количества накопленного жира.
Активность может помочь оптимизировать ваш метаболизм. Есть также ряд гормональных и неврологических изменений, что также скажется на уровнях хранимого жира. Но есть ли что-нибудь, что мы можем сделать, чтобы предотвратить замедление нашего метаболизма? К сожалению, мы не можем игнорировать процесс старения, поэтому наш метаболизм будет уменьшаться естественным образом по мере старения. Однако есть несколько шагов, которые мы можем предпринять для оптимизации нашего метаболизма.

Как ускорить обмен веществ?

1. Физическая нагрузка
Чтобы ускорить свой метаболизм через физическую активность, подойдет даже кардионагрузка. Высокоинтенсивная нагрузка является самой полезной, так как после нее на 24 часа максимально ускоряется метаболизм. Нагрузка, направленная на формирование мышечной массы, также важна для оптимального метаболизма, поскольку мышца более метаболически активна, чем жировая масса. Ваша изначальная скорость метаболизма определяется, по большей части, именно количеством мышечной массы — а когда мышцы перестают быть поддерживаемыми в тонусе, скорость стремительно падает.

2. Сон
Если вы слишком мало спали, ваш метаболизм замедляется, чтобы сохранить энергию, которая затем вызывает высвобождение гормона стресса — кортизола. Наличие последовательных высоких уровней кортизола увеличивает рост и долговечность жировых клеток, потому что ткань висцерального жира содержит большое количество рецепторов кортизола, которые реагируют на циркулирующий кортизол в крови. В результате это может отрицательно сказаться на нашем метаболизме.

3. Диета
Поскольку более высокие уровни жира могут негативно повлиять на наш метаболизм, важно иметь сбалансированную питательную диету. Поддержание здорового веса является оптимальным для здорового обмена веществ. Существует определенные витамины, недостаток которых часто приводит к замедлению обмена веществ. К ним относятся:

Витамин D
Низкий уровень витамина D приводит к тому, что ваше тело вырабатывает определенные гормоны, которые отвечают за жировые клетки, чтобы накапливать и хранить жир, а не сжигать его. Жирная рыба, такая как лосось, является хорошим источником витамина D.

Магний
Магний является кофактором многих ферментов, участвующих в метаболизме глюкозы. Он играет важную роль в действии инсулина, а инсулин стимулирует поглощение магния в чувствительных к инсулину тканях. Таким образом, люди с более низким содержанием магния могут подвергаться более высокому риску резистентности к инсулину, что приводит к накоплению жира вокруг брюшной полости.

4. Гормональный баланс
Метаболизм контролируется щитовидной железой в области шеи, которая, в свою очередь, управляется частью мозга, называемой гипоталамусом. Замедление обмена веществ является частью процесса старения, но есть шаги, которые мы можем предпринять, чтобы исправить этого. Скорость вашего метаболизма зависит от сложных химических сообщений, которые отправляются в ваш мозг вашим телом, сообщая ему, сколько питания ему нужно для оптимальной работы.

Если есть дисбаланс гормонов щитовидной железы, это может замедлить метаболизм, поэтому полезно проверить ваши гормоны щитовидной железы, чтобы убедиться, что они находятся в оптимальных пределах.

Хотя, в конечном счете, мы не можем остановить старение, а наш метаболизм замедляется, есть и другие пищевые и диетические советы, которые могут помочь ускорить ваш обмен веществ.

Подсказки для повышения метаболизма

Избегайте странных диет — они обычно исключают определенные группы продуктов питания и чрезмерно сокращают количество калорий, что может поставить вас под угрозу дефицита питательных веществ.

Сократите потребление алкоголя.

Увеличьте количество белка — ваше тело переваривает белок медленнее, чем жир или углеводы, что заставляет вас чувствовать себя сытым дольше. Достаточное потребление белка также поможет в создании и сохранении мышечной массы.

Добавьте специи к своей пище, например, чили и кайенский перец.

Избегайте транс-жиров — эти жиры связываются с жировыми клетками и клетками печени, что может замедлить обмен веществ и увеличить шанс воспаления в организме.

Пейте зеленый чай — активный ингредиент катехин, который содержится в зеленом чае, может повысить ваш метаболизм.

что это? У кого бывает ускоренный метаболизм? Как ускорить метаболизм?

Метаболизм – это все химические процессы, протекающие в человеческом организме. В результате этих процессов белки, жиры, углеводы превращаются в другие вещества и выделяется энергия, которую организм использует для своих нужд.

Например, наша кожа, волосы, ногти регулярно обновляются: для их построения нужны «кирпичики» — белки и жиры, а также «рабочая сила» — энергия. Это и есть метаболизм.

Метаболизм разделяют на два вида:

• основной, который происходит постоянно, когда человек находится в состоянии покоя;

• дополнительный, связанный с активностью организма, например, физической.

Затраты энергии при основном обмене веществ — это калории, которые уходят на поддержание температуры тела, работы сердца, легких, мозга, органов пищеварения, а также различных реакций в организме. Эти потребности восполняются с помощью питания.

У каждого человека имеется своя норма калорий в день. Она зависит от телосложения, пола, веса, возраста, уровня ежедневной физической активности и состояния щитовидной железы.

Энергетические потребности организма после 21 года начинают снижаться, в среднем на 2%-3% за десятилетие. А потребности детей, наоборот, в два раза выше, чем у взрослых.

Сегодня в интернете существуют калькуляторы расчета метаболизма, которые помогают рассчитать индивидуальное суточное количество калорий, необходимое для поддержания жизнедеятельности в состоянии покоя.

Как был открыт метаболизм

Понятие обмена веществ впервые встречается в работах врача Ибн аль-Нафиса (1213—1288), который писал, что «тело и его части находятся в постоянном состоянии распада и питания, так что оно неизбежно претерпевает постоянные изменения».

Первые контролируемые эксперименты по метаболизму у человека опубликовал другой врач — Санторио в 1614 году. Он рассказал, как сам взвесил себя до и после приема пищи, сна, работы, натощак, после питья и выделения мочи, и обнаружил, что большая часть пищи, которую он принял, была утрачена в результате процесса, названного им «незаметным испарением».

В начале ХХ века Эдуард Бухнер открыл ферменты, что позволило еще точнее изучать метаболические реакции. Ферменты – это вещества, которые ускоряют химические реакции в организме человека.

Как происходит обмен веществ

Процесс метаболизма делят на три стадии:

1. Белки, жиры, углеводы поступают вместе с пищей в организм человека, где они взаимодействуют с веществами, ускоряющими химические реакции – ферментами и распадаются на более простые вещества. Белки распадаются на аминокислоты, углеводы на глюкозу, жиры на глицерин и жирные кислоты.

2. Все полученные питательные элементы всасываются в кровь и вместе с ней передвигаются по всему организму к тканям, клеткам. Далее эти элементы еще больше распадаются до конечных продуктов и при этом выделяется энергия, которая нужна для обеспечения слаженной работы всего организма.

3. Побочные продукты, которые организму не нужны, выводятся через пот, кал, мочу, легкие.

Что влияет на скорость обмена веществ

Обычно, услышав фразы «ускоренный метаболизм» или «медленный метаболизм», люди представляют возможность сохранять стройность без физических нагрузок и ограничений в еде, либо же наоборот легко набирать вес. Однако это не совсем так.

У людей с быстрым метаболизмом на жизненно важные функции, например, работу сердца и лёгких, за одно и то же время тратится больше энергии, чем у обладателей медленного обмена веществ.

Поэтому при одинаковых нагрузках один человек питается булочками, мгновенно сжигая все полученные калории, а другой будет стремительно набирать вес – это значит, что у них разная скорость основного обмена.

Есть два типа факторов, влияющих на метаболизм: статические и динамические.

Статические факторы — это все, на что невозможно повлиять: наследственность, пол, возраст, тип телосложение.

Динамические факторы позволяют немного ускорить или замедлить обмен веществ: масса тела, физические нагрузки, организация рациона питания, психоэмоциональное состояние.

Однако нельзя начать изнурять себя постоянными тренировками и жесткой диетой. Так, при снижении калорийности питания, организм сокращает потребности в энергии, когда он в ней нуждается. Человеку это только вредит — он становится сонным, заторможенным. Эти процессы ускоряются, если при соблюдении диеты выполняются активные тренировки на жиросжигание.

Как ускорить метаболизм?

Для ускорения метаболизма придерживайтесь следующих рекомендаций:

• Не истощать себя жесткой диетой. Питаться следует 5-6 раз в день, небольшими порциями.

• Не пренебрегать жирами. Часто худеющие отказываются от продуктов, содержащих жир.

• Необходимо употреблять в пищу растительные масла, рыбу, орехи.

• Важно высыпаться, так как недостаток сна тормозит обмен веществ. Кроме этого вырабатывается кортизол – «гормон стресса», который негативно влияет на организм.

• Пить воду. Вода помогает улучшить метаболические процессы, притупляет чувство голода. При недостатке воды у организма появляется новая задача – восполнить водный баланс, а не сжечь жиры.

• Употреблять продукты, содержащие йод. За обмен веществ в организме отвечает щитовидная железа. Йод активизирует ее работу. Он содержится в морской капусте, креветках, кальмарах, яйцах, кукурузе, черносливе, тунце.

Что такое обмен веществ в организме человека. Обмен веществ в организме

Что такое обмен веществ в организме человека. Обмен веществ в организме

Суть обмена веществ – поддержание жизнедеятельности организма. Это вся совокупность химических реакций, протекающих в теле человека. Все важные этапы, от получения энергии до роста и развития, руководствуются метаболическими процессами. В ходе реакций полученные с пищей вещества преобразуются в необходимые для функционирования организма соединения. Метаболизм отвечает и за выведение излишков и токсинов. Чаще всего, говоря об обмене веществ, подразумевают углеводный баланс (нарушение которого сказывается на весе), однако под этим понятием объединено множество других реакций.

Обмен веществ у взрослых

Поскольку процессы обмена веществ в организме отвечают, в частности, за рост тканей, метаболизм у детей ускорен по сравнению с взрослыми. К старости же реакции замедляются – каждые 10 лет жизни на 5-10%. Кроме этого, на их скорость влияют и другие факторы. Среди них:

В мужском организме обменные процессы протекают быстрее. Связано это прежде всего с тем, что по строению в теле мужчины процент мышечной массы выше. А мышцы более активно расходуют энергию.

• Болезни щитовидной железы.

Повышенное количество тироксина вызывает ускоренный обмен веществ, его нехватка, наоборот, замедляет метаболизм.

• Наследственность.

Скорость метаболизма часто передается по наследству, отсюда и склонность к полноте у детей тучных родителей.

• Тип телосложения.

У спортивных людей основной обмен веществ быстрее – им нужно больше калорий даже в состоянии покоя.

Если масса тела увеличивается за счет мышц, процессы будут ускоряться, а если за счет жира – наоборот, замедляться.

Потребление некоторых продуктов может ускорять или замедлять метаболизм. Например, блюда с содержанием трансжиров тормозят его, а вот свежие овощи, наоборот, улучшают обмен веществ. Кроме этого, на процессы влияет режим приема пищи – редкие перекусы или резкое сокращение калорийности рациона замедляет химические реакции.

• Количество выпиваемой воды.

Доказано, что у людей с привычкой пить чистую воду обмен веществ протекает быстрее.

Несмотря на наследственную предрасположенность, все же скорость обмена веществ в тканях взрослого человека во многом завит от того, какой образ жизни он ведет, от пищевых привычек и физической активности.

Обмен веществ у детей

Как уже было сказано, реакции обмена веществ в детском организме протекают быстрее. Это позволяет телу расти и полноценно развиваться. У ребенка по сравнению с взрослым интенсивнее восстанавливаются ткани, это хорошо видно по тому, насколько быстрее срастаются переломы костей (особенно до 7 лет) и зарастают раны. При этом ускоренный обмен веществ может вызвать более тяжелую интоксикацию организма – попавшие с пищей яды усвоятся быстрее, чем у взрослого, и на момент оказания первой помощи могут уже нанести серьезные повреждения органам.

Патологические нарушения обмена веществ носят наследственный характер и при правильной диагностике обнаруживаются именно в детском возрасте. Поэтому нужно очень внимательно следить за возможными симптомами болезней:

• Задержка роста.
• Слабость, сонливость.
• Частый плач.
• Изменение цвета кожных покровов.
• Запоры и другие проблемы с пищеварением.
• Увеличение или уменьшение массы тела.

Вовремя выявленные наследственные заболевания обмена веществ помогают сохранить здоровье. Ведь часто лекарства или специфическая диета позволяют полностью исключить негативные проявления болезней. В противном случае возможны тяжелые поражения ЦНС, печени, головного мозга и прочего.

В том случае если нарушение обмена веществ вызваны не патологией, а неправильным питанием, у ребенка могут наблюдаться такие заболевания:

• Анемия (дефицит белков и железа).
• Рахит (дефицит фосфора и кальция).
• Судорожный синдром (переизбыток кальция).

Обмен веществ и энергии в клетках

Обязательным условием существования любого организма является постоянный приток питательных веществ и постоянное выделение конечных продуктов химических реакций, происходящих в клетках. Клетка постоянно находится в движении – цитоплазма перемещается, увлекая за собой органоиды и включения, активно работают рибосомы и митохондрии, совершается множество химических превращений. Все живые организмы, существующие на Земле, представляют собой открытые системы, характеризующиеся способностью активно обмениваться с окружающей средой веществами и энергией. Из окружающей среды в клетку поступают различные вещества, а из клетки в окружающую среду удаляются ненужные продукты обмена – происходит обмен веществ, или метаболизм (Рис. 1).

Рис. 1. Обмен веществ клетки с окружающей средой ( Источник )

Питательные вещества используются организмами в качестве источника атомов химических элементов (прежде всего атомов углерода), из которых строятся либо обновляются все структуры. В организм, кроме питательных веществ, поступают также вода, кислород, минеральные соли.

Поступившие в клетки органические вещества (или синтезированные в ходе фотосинтеза) расщепляются на строительные блоки – мономеры и направляются во все клетки организма (Рис. 2). Часть молекул этих веществ расходуется на синтез специфических органических веществ, присущих данному организму. В клетках синтезируются белки, липиды, углеводы, нуклеиновые кислоты и другие вещества, которые выполняют различные функции (строительную, каталитическую, регуляторную, защитную и так далее).

Другая часть низкомолекулярных органических соединений, поступивших в клетки, идет на образование АТФ, в молекулах которой заключена энергия, предназначенная непосредственно для выполнения работы.

Рис. 2. Распределение органических веществ ( Источник )

Энергия необходима для синтеза всех специфических веществ организма, поддержания его высокоупорядоченной организации, активного транспорта веществ внутри клеток, из одних клеток в другие, из одной части организма в другую, для передачи нервных импульсов, передвижения организмов, поддержания постоянной температуры тела (у птиц и млекопитающих) и для других целей.

Обмен веществ (метаболизм) – совокупность биохимических реакций, протекающих в клетке и обеспечивающих процессы ее жизнедеятельности.

В ходе превращения веществ в клетках образуются конечные продукты обмена, которые могут быть токсичными для организма и выводятся из него (например, аммиак). Таким образом, все живые организмы постоянно потребляют из окружающей среды определенные вещества, преобразуют их и выделяют в среду конечные продукты.

В зависимости от общей направленности процессов выделяют катаболизм и анаболизм.

Анаболизм (ассимиляция) – совокупность химических процессов, направленных на образование и обновление структурных частей клеток, этот процесс имеет второе название – пластический обмен.

Сюда можно отнести, например, фиксацию азота и биосинтез белка, синтез углеводов из углекислого газа и воды в ходе фотосинтеза, синтез полисахаридов, липидов, нуклеотидов, ДНК, РНК и других веществ. Анаболизм является созидательным этапом обмена веществ, он всегда осуществляется с потреблением энергии и с участием ферментов.

Катаболизм (диссимиляция) – совокупность реакций, в которых происходит распад крупных органических молекул до простых соединений с одновременным высвобождением энергии.

Катаболизм обеспечивает энергией все процессы, протекающие в клетке, и имеет второе название – энергетический обмен.

При разрыве химических связей молекул органические соединения энергии высвобождаются и запасаются главным образом в виде молекул аденозинтрифосфорной кислоты – АТФ, универсального источника энергии у всех живых организмов (Рис. 3).

Рис. 3. Строение молекулы АТФ ( Источник )

По своей химической природе АТФ является мононуклеотидом и состоит из азотистого основания аденина, углевода рибозы и трех остатков фосфорной кислоты, соединенных между собой макроэргическими связями. Выделение энергии в клетке происходит при отделении одного из фосфорных остатков от молекулы АТФ, разрыв этой связи высвобождает 7,3 килокалории, тогда как при разрыве химических связей других соединений энергии выделяется в три-четыре раза меньше. При этом образуется молекула аденозиндифосфата – АДФ, с двумя фосфорными остатками. Она легко может восстановиться до АТФ, присоединив один остаток фосфорной кислоты или отдать еще один фосфорный остаток и превратиться в аденозинмонофосфат – АМФ (Рис. 4).

Рис. 4. Выработка энергии в клетке ( Источник )

Переход АТФ в АДФ и обратно – это основной механизм выработки энергии в клетке. Отщепление от АТФ и АДФ фосфорного остатка приводит к выделению энергии, а присоединение к АМФ и АДФ фосфорного остатка приводит к накоплению энергии.

Источник: https://pohudeymax.ru/novosti/obmen-veshchestv-chto-eto-takoe-chto-takoe-metabolizm

Обмен веществ в клетке. Метаболизм — обмен веществ и энергии в клетке кратко, процессы (Таблица, схема)

— это обмен веществ и превращение энергии в клетке, сложная цепь превращений веществ в организме начиная с момента их поступления из внешней среды и кончая удалением продуктов распада. В процессе обмена организм получает вещества для построения клеток и энергию для жизненных процессов. Поэтому выделяются два вида обмена: пластический и энергетический.

Пластическим обменом (анаболизм или ассимиляция) — это совокупность реакций, способствующих построению клетки и обновлению ее состава.

Энергетический обмен (катаболизм, диссимиляция) — совокупность реакций, обеспечивающих клетку энергией.

Метаболизм его процессы катаболизм и анаболизм таблица

Определение

Катаболизм — это совокупность ферментативных реакций в живом организме, направленных на расщепление сложных органических веществ (белков, липидов, углеводов, нуклеиновых кислот), поступающих с пищей или запасенных в самом организме. Метаболические процессы, которые разрушают простые вещества в сложные молекулы. Конечные продукты распада CO2и H2O.

Анаболизм — это совокупность химических процессов в живом организме, направленных на образование и обновление структурных частей клеток и тканей. При этом идет синтез сложных молекул (белков, жиров, углеводов) из более простых с накоплением энергии.

В сознании многих он связан только с весом. Замедлился метаболизм — жди набора, ускорился — снижения. Однако этим данное понятие не ограничивается.

Обмен веществ — это процесс непрерывного поступления в организм питательных веществ, их расщепление на составляющие, частичное усвоение и последующее выделение продуктов распада. Его активные участники:

Конечные продукты, которые выделяются во внешнюю среду, — это железо, углекислый газ, молочная кислота, вода, соли, тяжёлые металлы.

Метаболизм — это ступенчатый процесс, в котором выделяются следующие этапы:

Первый. Пищеварение — представляет собой механическую и химическую переработку пищи в ЖКТ. На данном этапе происходит разложение углеводов (превращаются в моносахариды), белковых соединений (синтезируются в аминокислоты), липидов (расщепляются до жирных кислот) с последующим их всасыванием.

Второй. На уровне тканей протекает промежуточный обмен, который предполагает расщепление питательных веществ до конечных продуктов.

Третий. Включает в себя усвоение и выделение образовавшихся конечных продуктов.

Обмен веществ человека протекает в виде двух процессов:

Пища → ЖКТ (переваривание) → всасывание питательных веществ → транспортировка питательных веществ в кровь, лимфу, клетки, тканевую жидкость (расщепление веществ, образование новых органических соединений) → выведение продуктов распада через кожу и почки.

Метаболизм человека оказывает влияние на попадание в его организм всех необходимых компонентов. Нарушения обменных процессов провоцируют различные физиологические расстройства, например, набор веса и ожирение.

У мужчин обменные процессы интенсивнее, нежели у женщин. Разница составляет около 20%. Причина этого в том, что в мужском организм больше мышц и скелета.

Сбои обменных процессов могут провоцироваться рядом факторов: неправильное питание, эндокринные и другие заболевания, вредные привычки, постоянные стрессы, факторы окружающей среды и так далее.

Нарушения метаболизма, как в одну, так и в другую сторону, провоцируют изменения в функционировании организма. Они могут дать о себе знать следующими симптомами:

Эти характеристики могут свидетельствовать не только о нарушении обменных процессов, но и о проблемах со здоровьем, поэтому необходимо обратиться к эндокринологу для обследования и диагностики.

Обмен веществ помимо нормального может быть ускоренным или замедленным. Замедленный метаболизм – что это такое? При этом состоянии организма интенсивность процессов преобразования поступающих в организм питательных компонентов чрезмерно низкая. Ввиду замедления обменных процессов сжигаются не все калории, которые поступают в организм, что провоцирует образование лишнего жира.

Если же говорить об ускоренном метаболизме, то человек в данном случае весит слишком мало, и не может набрать вес даже при интенсивном питании, так как компоненты, которые поступают в его организм, не усваиваются полностью. Казалось бы, что в этом плохого? Тем не менее, человек с такой проблемой может ощущать постоянную слабость, иметь плохой иммунитет и быть слишком восприимчивым к различного рода инфекцией. Нередко причиной такого состояния является тиреотоксикоз – болезнь щитовидной железы.

Влияет ли обмен веществ на фигуру

Существует множество причин, по которым у человека появляется лишний вес. Если он ведет неправильный образ жизни, физически не нагружает организм, питается нездоровой пищей (фастфудами, жирной едой, сладостями, полуфабрикатами, консервами), то у него велик шанс заработать ожирение и испортить здоровье. Но некоторые люди оправдывают невнимание к своему телу и состоянию здоровья особенностями метаболизма. Они считают, что именно от него зависит, наберет ли человек лишний вес. Так оказывает ли обмен веществ влияние на фигуру или нет?

Суть метаболизма заключается в том, что организм получает питательные вещества из еды и превращает их в энергию. Это сложная, превосходно организованная система. Организм постоянно делает запасы калорий, получаемых с едой. Они превращаются в подкожные жировые отложения, в энергию, необходимую для поддержания работы внутренних органов и систем. Скорость их образования у каждого человека индивидуальна и во многом зависит от типа телосложения. Организм активно набирает калории, если скорость обмена веществ снижена. Плохой метаболизм приводит к нарушению кровообращения, ухудшению иммунитета, работы сердечно — сосудистой системы и других органов, прибавлению лишних килограммов.

Как нормализовать обмен веществ в организме

Чтобы наладить обмен веществ, необходимо, в первую очередь, пройти полное обследование, которое выявит причину замедления его скорости. Необходимо тщательно проанализировать свой режим питания, качество потребляемой пищи, режим сна, состояние мышц, количество потребляемой жидкости и образ жизни в целом.

Здоровое питание

Еда – это уникальный источник энергии и важнейший строительный материал. Обмен веществ во многом зависит от того, как и чем человек питается. Особое внимание нужно уделить завтраку. Прекрасным источником энергии во время завтрака станет пища, содержащая углеводы: каши, блюда из макарон, картофель, блины. Скорость обмена веществ выше с раннего утра до полудня, она поддерживается сбалансированным, полезным завтраком. Специалисты рекомендуют не пропускать утренний прием пищи, и есть не менее 4-5 раз в день небольшими порциями. К концу дня обмен веществ замедляется, поэтому пища на ужин не должна быть жирной, тяжело усваиваемой, желательно отдавать предпочтение продуктам, содержащим белок в достаточных количествах. Диетологи рекомендуют есть рыбу, готовить блюда из творога, делать куриный или овощной супы. Ужин желательно проводить за 3 часа до сна.

Улучшение метаболизма с помощью воды

Вода играет огромную роль в поддержании работы органов и жизненно важных систем организма. Скорость обмена веществ во многом зависит от количества выпиваемой за сутки воды. При недостатке воды пища начинает медленнее перевариваться, получение организмом питательных веществ также замедляется. Поэтому так важно пить не меньше 2 л воды в день.

Влияние сна на обмен веществ

Сон поддерживает метаболизм. Человек должен спать не меньше 7 часов и просыпаться не позднее 7 утра. Именно такой режим сна позволяет сохранить фигуру и привести в порядок обмен веществ. Во время сна в организме происходят жизненно важные процессы, жиры активно расщепляются именно в это время. Чем меньше человек спит, тем меньше жиров у него расщепляется. Слишком поздние приемы пищи оказывают негативное влияние на скорость обмена веществ, она стремительно падает, и человек, вместо того, чтобы терять вес во время сна, активно набирает его.

Чтобы улучшить метаболизм, необходимо заниматься спортом, умеренно нагружать организм, правильно питаться, пить 2 л. воды в день, постоянно завтракать. Нужно уметь расслабляться и отдыхать, беречь себя от стресса. В этом случае высокая скорость обмена веществ станет основой красивой фигуры и крепкого здоровья.