Обменные процессы что это такое – Обменные процессы в организме. Вещества, участвующие в обмене веществ. Как повысить метаболизм

Содержание

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 относятся 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 приобретают биологическую активность в изменённом виде, например, все водорастворимые витамины в клетках фосфорилируются или соединяются с нуклеотидами.[16]Никотинамидадениндинуклеотид (NADH) является производным витамина B

3 (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.
Углекислый газ
-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.
Углекислый газ
-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.
Углекислый газ
-автотроф
Хемоорганоавтотрофы Окисление трудноусваиваемых веществ, например факультативные метилотрофы, окисляющие муравьиную кислоту.
Неорганические вещества
-лито-*
Органические вещества
-гетеротроф
Хемолитогетеротрофы Метанобразующие археи, Водородные бактерии.
Углекислый газ
-автотроф
Хемолитоавтотрофы Железобактерии, Водородные бактерии, Нитрифицирующие бактерии, Серобактерии.
  • Некоторые авторы используют -гидро- когда в качестве донора электронов выступает вода.

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[29].

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 хемоорганогетеротрфные. Также 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.[30] 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.[31]

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,[32][33] чем отличаются от животных, которые выделяют такие ферменты только из специализированных железистых клеток.[34] Аминокислоты и моносахариды, образующиеся в результате активности внеклеточных ферментов, затем поступают в клетки с помощью активного транспорта.[35][36]

Получение энергии[править | править код]

В ходе катаболизма углеводов сложные сахара расщепляются до моносахаридов, которые усваиваются клетками.[37] Попав внутрь, сахара (например, глюкоза и фруктоза) в процессе гликолиза превращаются в пируват, при этом вырабатывается некоторое количество АТФ.[38] Пировиноградная кислота (пируват) является промежуточным продуктом в нескольких метаболических путях. Основной путь метаболизма пирувата — превращаение 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.[39] 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.[40] Гликогенные аминокислоты также могут быть преобразованы в глюкозу в реакциях глюконеогенеза.[41]

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, называемые дыхательной цепью переноса электронов. У прокариот эти белки присутствуют во внутренней мембране клеточной стенки.[42] Белки цепи переноса электронов используют энергию, полученную при передаче электронов от восстановленных молекул (например NADH) на кислород, для перекачки протонов через мембрану.[43]

При перекачке протонов создаётся разница концентраций ионов водорода и возникает электрохимический градиент.[44] 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,[45] соединения серы (например, сульфиды, сероводород и неорганические тиосульфаты),[1]оксид железа(II)[46] или аммиак.[47] При этом энергия от окисления этих соединений образуется с помощью акцепторов электронов, таких как кислород или нитриты.[48] Процессы получения энергии из неорганических веществ играют важную роль в таких биогеохимических циклах, как ацетогенез, нитрификация и денитрификация.[49][50]

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).[51][52]

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.[53]

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.[54]

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.[55] 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.[56]

У фотосинтезирующих прокариот механизмы связывания углерода более разнообразны. Углекислый газ может быть фиксирован в цикле Кальвина, в обратном цикле Кребса,[57] или в реакциях карбоксилирования ацетил-КоА.[58][59] Прокариоты — хемоавтотрофы также связывают CO2 через цикл Кальвина, но для протекания реакции используют энергию из неорганических соединений.[60]

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, как пируват, лактат, глицерин, 3-фосфоглицерат и аминокислот называют глюконеогенезом. В процессе глюконеогенеза пируват превращается глюкозо-6-фосфат через ряд промежуточных соединений, многие из которых образуются и при гликолизе.[38] 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.[61][62]

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).[63] После длительного голодания позвоночные начинают синтезировать кетоновые тела из жирных кислот, которые могут заменять глюкозу в таких тканях, как головной мозг.[64] 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.[63][65]

Полисахариды выполняют структурные и метаболические функции, а также могут быть соединены с липидами (гликолипиды) и белками (гликопротеиды) при помощи ферментов олигосахаридтрансфераз.[66][67]

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,[68] в пластидах растений и у бактерий каждый этап катализируют отдельные ферменты II типа.[69][70]

Терпены и терпеноиды являются представителями самого многочисленного класса растительных натуральных продуктов.[71] 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.[72] У животных и архей изопентилпирофосфат и диметилаллилпирофосфат синтезируются из ацетил-КоА в мевалонатном пути,[73] в то время как у растений и бактерий субстратами не-мевалонатного пути являются пируват и глицеральдегид-3-фосфат.[72][74] В реакциях биосинтеза стероидов молекулы изопрена объединяются и образуют сквалены, которые далее формируют циклические структуры с образованием ланостерола.[75] Ланостерол может быть преобразован в другие стероиды, например холестерин и эргостерин.[75][76]

Белки[править | править код]

Организмы различаются по способности к синтезу 20 общих аминокислот. Большинство бактерий и растений могут синтезировать все 20, но млекопитающие способны синтезировать лишь 10 заменимых аминокислот.[7] Таким образом, в случае млекопитающих 9 незаменимых аминокислот должны быть получены из пищи. Все аминокислоты синтезируются из промежуточных продуктов гликолиза, цикла лимонной кислоты или пентозомонофосфатного пути. Перенос аминогрупп с аминокислот на альфа-кетокислоты называется трансаминированием. Донорами аминогрупп являются глутамат и глутамин. [77]

Аминокислоты, соединёнными пептидными связями, образуют белки. Каждый белок имеет уникальную последовательность аминокислотных остатков (первичная структура белка). Подобно тому, как буквы алфавита могут комбинироваться с образованием почти бесконечных вариаций слов, аминокислоты могут связываться в той или иной последовательности и формировать разнообразные белки. Фермент Аминоацил-тРНК-синтетаза катализирует АТР-зависимое присоединение аминокислот к тРНК сложноэфирными связями, при этом образуются аминоацил-тРНК.[78] Аминоацил-тРНК являются субстратами для рибосом, которая объединяют аминокислоты в длинные полипептидные цепочки, используя матрицу мРНК.[79]

Нуклеотиды[править | править код]

Нуклеотиды образуются из аминокислот, углекислого газа и муравьиной кислоты в цепи реакций, для протекания которых требуется большое количество энергии.[80][81] Именно поэтому большинство организмов имеют эффективные системы сохранения ранее синтезированных нуклеотидов и азотистых оснований.[80][82]Пурины синтезируются как нуклеозиды (в основном связанные с рибозой). Аденин и гуанин образуются из инозин-монофосфата, который синтезируется из глицина, глутамина и аспартата при участии метенил-тетрагидрофолата. Пиримидины синтезируются из оротата, который образуется из глутамина и аспартата.[83]

Ксенобиотики и окислительный метаболизм[править | править код]

Все организмы постоянно подвергаются воздействию соединений, накопление которых может быть вредно для клеток. Такие потенциально опасные чужеродные соединения называются ксенобиотиками.[84] Ксенобиотики, например синтетические лекарства и яды природного происхождения, детоксифицируются специализированными ферментами. У человека такие ферменты представлены, например, цитохром-оксидазами,[85]глюкуронилтрансферазой,[86] и глутатион S-трансферазой.[87] Эта система ферментов действует в три этапа: на первой стадии ксенобиотики окисляются, затем происходит конъюгирование водорастворимых групп в молекулы, далее модифицированные водорастворимые ксенобиотики могут быть удалены из клеток и метаболизированы перед их экскрецией. Описанные реакции играют важную роль в разложении микробами загрязняющих веществ и биоремедиации загрязнённых земель и разливов нефти.[88] Многие подобные реакции протекают при участии многоклеточных организмов, однако, ввиду невероятного разнообразия, микроорганизмы справляются с гораздо более широким спектром ксенобиотиков, чем многоклеточные организмы, и способны даже разрушать стойкие органические загрязнители, например хлорорганические соединения.[89]

Связанной с этим проблемой для аэробных организмов является оксидативный стресс.[90] В процессе окислительного фосфорилирования и образования дисульфидных связей при укладке белка образуются активные формы кислорода, например пероксид водорода.[91] Эти поврежда

Первые признаки нарушения обмена веществ

О проблемах с обменом веществ говорят медики, твердят производители различных добавок, не забывают упомянуть инструкторы кроссфит клубов. Нарушение метаболизма – это повод для спекуляций или реальная проблема? Разберёмся, что это такое, каковы причины и симптомы, в чём заключается лечение.

 

Метаболизм, или обмен веществ – это цикл химических реакций, обеспечивающих деятельность и развитие организма. Благодаря сложнейшим процессам поступающие извне вещества обеспечивают наши жизненные потребности на базовом уровне. Нарушение обмена веществ – это сбой в какой-либо системе, ответственной за протекание энергетических и биохимических процессов. Сбоить могут надпочечники, щитовидная или половые железы, гипофиз и т.д.

Нарушение обмена веществ (метаболизма) в организме

Проблема может быть в неправильном рационе. Питание может быть недостаточным, избыточным или и вовсе неполноценным. Это отражается на работе нервной системы, тонко регулирующей обмен веществ. В отдельных мозговых центрах меняется тонус. В контексте метаболизма проблема чаще всего касается гипоталамуса, отвечающего за накопительные и строительные процессы, за характер и скорость преобразования энергии из пищи.

Среди причин метаболических нарушений:

  • Возраст. Чаще возрастные сбои происходят у женщин. Со временем выработка женских половых гормонов прекращается, и это провоцирует проблемы в обменных процессах.

  • Нервное перенапряжение. Стрессы – частая причина нарушений обмена веществ.

  • Злоупотребление алкоголем и курением.

  • Генетическая предрасположенность.

  • Паразитарные факторы (глисты и микроорганизмы).

  • Беспорядочный режим дня.

  • Перенесённые определённые заболевания и др.

Подписывайтесь на наш аккаунт в INSTAGRAM!

Виды нарушения метаболизма

 

Выделяют несколько видов сбоев обменных процессов. Встречаются нарушения:

  • Белкового обмена. Белок – важная составляющая гормонов и ферментов. Но запасов этих компонентов в организме нет, они должны регулярно поступать с пищей. При недостатке белка организм черпает его из мышц, внутренних органов и костей. Это не может не обернуться метаболическими проблемами. Избыток белка тоже опасен.

  • Жирового обмена. Причины этой патологии – истощение и ожирение. Голодание приводит к гормональному дисбалансу, снижению иммунитета, выпадению волос, гиповитаминозу и прочим неприятностям. При ожирении возрастает риск развития сахарного диабета, сердечно-сосудистых заболеваний, гипертонического недуга, атеросклероза.

  • Обмена углеводов. Среди патологий, связанных с углеводными процессами, самые распространённые – гипергликемия и гипогликемия. В первом случае мы имеем дело с повышением в крови уровня глюкозы. Проблема может развиваться и усугубляться при переедании, сахарном диабете, при некоторых заболеваниях щитовидной железы и надпочечников.

Гипогликемия – противоположное состояние, при котором уровень глюкозы в крови снижается. Проблема появляется при недугах почек, печени, а также вследствие низкоуглеводного рациона и расстройств пищеварительной системы.

  • Водного обмена. Последствия – задержка жидкости или, наоборот, обезвоживание. И то, и другое очень опасно. Например, излишняя потеря жидкости ведёт к сгущению крови, дисфункции выделительных систем, повышенному давлению и т. д.

  • Обмена витаминов. Патологии, связанные с этим – авитаминоз, поливитаминоз и гипоавитаминоз. В каждом случае возникают серьёзные неприятности.

  • Обмена минералов. Минеральный дисбаланс приводит к ослаблению иммунитета, поражению тканей и органов и другим патологиям.

  • Кислотно-щелочного баланса. В здоровом организме содержание щелочи и кислот стабильно. Дисбаланс компонентов может проявиться по-разному – от раздражительности до летального исхода.

Первые признаки нарушения обмена веществ

Признаков нарушения процессов метаболизма очень много. Их характер зависит от особенностей организма и конкретной проблемы. Но есть ряд «примет», которые однозначно указывают на наличие сбоя в обменных процессах.

Внешне человек может ничем не выказывать существование проблемы. Но анализы способны выдать реальное положение дел. Низкий гемоглобин, повышенный сахар, избыток холестерина и солей – признак того, что на клеточном уровне не всё гладко.

Ещё до того, как метаболический синдром расцветёт буйным цветом, его ростки могут проявиться в апатии, слабости, хронической усталости, расстройствах сна, выпадении волос, головных болях. При снижении энергичности и жажды жизни нужно в первую очередь копать в сторону метаболических дисфункций.

Симптомы нарушения метаболизма

 

Среди симптомов:

  • снижение или набор веса;

  • подавленный аппетит;

  • проблемы с волосами;

  • сыпь и покраснение кожи;

  • усталость и неспособность восстановить силы даже после хорошего сна;

  • расстройства кишечника;

  • (у детей) задержка развития – физического и/или умственного.

Это основная симптоматика. Повторим – проявляться нарушение метаболизма может совершенно по-разному. Как и причины, симптомы очень вариативны. Поэтому и лечение может затрудниться поиском корня проблемы.

Способы лечения

Борьба с причинами и последствиями нарушения обмена веществ – дело ответственное и сложное. Врождённые метаболические недуги требуют постоянного меднаблюдения и регулярной терапии. Заболевания приобретённые обычно можно застопорить на ранних этапах их развития. Многие болезни без лечения перетекают в очень проблемные формы.

Тем не менее, и без врачей жертвам метаболических нарушений есть, чем заняться. Основное внимание необходимо уделять режиму питания и рациону. Следует снизить и постоянно мониторить количество потребляемых углеводов и животных жиров. Дробное питание – возможность уменьшить объём пищи, которая поступает за раз. Этот маневр откликается уменьшением желудка и постепенным снижением аппетита.

Не менее важно привести в порядок режим сна. Огромное значение имеет состояние нервной системы. Следует избегать стрессовых ситуаций и учиться адекватно реагировать на те, которые всё-таки происходят. Без регулярных физических нагрузок добиться того, другого и третьего почти невозможно – физкультура должна стать частью жизни.

Но базовые и очевидные моменты ни в коем случае не должны стопорить вас на пути к специалисту – врач подскажет, как лечить нарушение обмена веществ в организме. Вопрос в том, к кому бежать?

К кому обращаться при нарушении обмена веществ?

При первых признаках нарушения обменных процессов нужно идти к терапевту. Тот осмотрит, назначит анализы и установит первичный диагноз. А также отправит к профильному врачу. Таковым может стать едва ли не любой медспециалист.

При патологиях щитовидной, надпочечников или поджелудочной железы на приём придётся идти к эндокринологу. При расстройствах пищеварительной системы за больного, скорее всего, возьмётся гастроэнтеролог. А, возможно, даже психотерапевт – его помощь бывает незаменима для тех, кто злоупотребляет диетами. Чтобы грамотно составить рацион, нужны знания – они есть у диетолога.

Атеросклеротические признаки – причина оказаться в кабинете невролога, кардиолога или сосудистого хирурга. Если последствием проблем с обменом веществ станет остеопороз, прямой путь к травматологу или ревматологу. Вероятно, придётся оказаться и на осмотре у иммунолога – иммунную систему нужно привести в порядок большинству из нас.

Проблемами с почками займётся нефролог. При нарушениях менструального цикла и/или бесплодии следует идти к гинекологу – эти проблемы тоже могут быть отражением метаболического дисбаланса. Заметив высыпания на коже, необходимо обращаться к дерматологу.

Вернёмся к физическим нагрузкам. Они полезны и необходимы в любом случае, но самодеятельности всегда лучше предпочесть участие в проблеме специалиста. Врач ЛФК поможет составить физкультурный план с учётом проблематики и индивидуальных особенностей организма.

Мы перечислили большое количество специалистов – к сожалению, проблемный диапазон очень широк. Как бы то ни было, в лечении более всего важен комплексный подход. Беда не приходит одна, и метаболический дисбаланс крайне редко носит локальный характер. Поэтому наилучшие результаты возможны при комбинированной терапии. А ещё лучше болезнь предотвратить.

Профилактика нарушения обмена веществ

Лучшая защита – нападение. Упредить болезнь всегда проще, чем побороть её. Займитесь питанием, избегайте нервного перенапряжения, впустите в свою жизнь спорт. Если на проблему смотреть с точки зрения силовых спортивных дисциплин, важно учитывать количество потребляемых калорий и белков. Чрезмерно резкое сокращение калорийности, и теряются мышцы. Перекос в другую сторону, и жировая прослойка остаётся на месте. Борясь с проблемой, вам придётся ходить по грани и точно рассчитывать компоненты диеты.опубликовано econet.ru.

Рекомендованные продукты питания при метаболических нарушениях:

  • Белое мясо    

  • Нежирная рыба    

  • Свежие овощи    

  • Свежие фрукты  

  • Цельные зерна  

  • Бобовые    

  • Чай без сахара    

  • Обезжиренное или растительное молоко   

  • Обезжиренный йогурт    

  • Оливковое масло   

  • Нежирный сыр    

Нежелательные продукты питания при метаболических нарушениях:

  • Жирное мясо

  • Жирная рыба

  • Мясное ассорти

  • Субпродукты

  • Соусы и приправы

  • Алкоголь

  • Макароны и промышленный хлеб

  •  Жареные яйца

  • Сладости

  • Сладкие напитки

  • Сухофрукты

Если у вас возникли вопросы, задайте их здесь

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление — мы вместе изменяем мир! © econet

Почему возникают нарушения обмена веществ и что с ними делать

О метаболизме мы задумываемся в основном тогда, когда не получается похудеть. И по большей части волнуемся лишь о его скорости. Медленный — плохо, от него заводятся лишние кило. Быстрый — прекрасно: ешь и худеешь!

Между тем обмен веществ — процесс куда более сложный, чем кажется. Он описывается не только скоростью, но и качеством.

Как работает обмен веществ

В общих чертах метаболизм — это совокупность физико-химических процессов , с помощью которых организм превращает пищу в необходимую для жизни энергию.

Если говорить более подробно, процесс выглядит примерно так. Пища состоит из белков, жиров, углеводов, витаминов, микроэлементов и минералов. Эти вещества расщепляются ферментами в пищеварительной системе, поступают в кровь и с её помощью переносятся к каждой клеточке тела.

Клетки реагируют на сигнал «кушать подано», открываются, пропускают необходимое питание, с помощью кислорода сжигают (окисляют) его, а в процессе получают энергию. Именно она позволяет клеткам функционировать, а организму в целом — дышать, двигаться, думать, жить.

Это ещё не всё. В результате окисления в клетке образуются продукты распада: углекислый газ, вода, молочная кислота, разнообразные соли. Все они возвращаются в кровь, а та транспортирует их к органам выделительной системы: печени, почкам, лёгким…

Так работает обмен веществ в норме.

Что такое нарушение обмена веществ

Это сбой на любом этапе метаболизма. Например, в пищеварительной системе может не хватать ферментов, чтобы расщепить пищу и обеспечить доставку питания в кровь. Или в крови может оказаться слишком мало кислорода, из-за чего клетки не смогут окислить питательные вещества и получить нужное количество энергии. А может, клетки, к которым кровь принесёт питание, не примут его. Или, положим, не полностью выведут продукты распада и начнут отравлять сами себя.

Вариантов нарушений — сотни. При любом из них клетки получают слишком мало или слишком много тех или иных веществ. И это серьёзно сказывается на их работоспособности, а в итоге — на нашем самочувствии и здоровье.

Как распознать нарушения обмена веществ

Человеческое тело очень чувствительно к любым нарушениям метаболизма. Недостаток питания или избыток продуктов распада затрагивает клетки всех органов и тканей, включая мозг, нервные окончания, мышцы, сердце и сосуды, кожу, печень, эндокринные железы и так далее. Кроме того, он влияет на выработку гормонов, управляющих процессами во всём организме. Поэтому симптомы могут быть самыми разными: от постоянной тяги к сладкому до заболеваний внутренних органов.

Тем не менее предположить нарушение обмена веществ даже на начальной стадии всё же можно. Вот самые распространённые симптомы:

  • быстрая утомляемость;
  • упадок сил, хроническая усталость;
  • нарушения менструального цикла у женщин;
  • беспричинный (на первый взгляд, естественно) набор или потеря веса;
  • ухудшения памяти и когнитивных способностей;
  • ухудшение состояния кожи (появление акне и раздражений) и ногтей, ломкость и выпадение волос;
  • сердечная аритмия, скачки давления;
  • перепады настроения;
  • постоянные запоры или диарея;
  • учащённое мочеиспускание;
  • пониженная или повышенная температура, которая долго держится.

По отдельности каждый из этих симптомов может иметь собственное, неметаболическое обоснование. Но если вы наблюдаете у себя сразу несколько признаков, необходимо как можно быстрее обратиться к терапевту.

Обменные нарушения не обязательно что-то страшное: часто они легко корректируются. Но бывают случаи, когда сбои говорят о развитии серьёзного заболевания, например диабета. Важно этот сигнал не пропустить.

Почему происходит нарушение обмена веществ

Вот список наиболее распространённых причин метаболических сбоев:

  • Генетическая предрасположенность. Возможно, ваше тело изначально не вырабатывает те или иные ферменты, необходимые для полноценного пищеварения. Или неправильно выводит продукты распада из клеток. А может, определённые продукты повреждают ворсинки в кишечнике, не позволяя тому пропускать переваренную пищу в кровь (на этом механизме основана, например, непереносимость глютена).
  • Возраст. Годы меняют гормональный баланс. Например, во время климакса у женщин снижается выработка эстрогена. Это вызывает проблемы с обменом веществ.
  • Паразиты. Глисты и патогенные микроорганизмы нарушают процесс преобразования пищи в энергию.
  • Нервное перенапряжение. Стрессы — частые провокаторы нарушений обмена веществ.
  • Вредные привычки. В частности, злоупотребление алкоголем и курением или страсть к сидяче-лежачему образу жизни.
  • Диеты или нерегулярное питание. Они могут спровоцировать гипогликемию — состояние, характеризующееся постоянно низким уровнем сахара в крови, что тоже влияет на метаболизм.
  • Некоторые перенесённые заболевания, в том числе вирусные — грипп, корь, ветрянка.
  • Приём лекарственных препаратов, например оральных контрацептивов.

Что делать, если у вас нарушение обмена веществ

Главное — не разбрасываться диагнозами самостоятельно. Установить, что ваш метаболизм действительно дал сбой, может только терапевт. Для этого он заглянет в вашу медицинскую карту, расспросит об образе жизни, изменениях в самочувствии и внешности, предложит сдать анализы. В зависимости от результатов медик может отправить вас к эндокринологу или иному узкому специалисту.

Если причина нарушения обмена веществ кроется в болезни какого-то органа или генетической предрасположенности, схему лечение должен составить профессионал, учитывая ваши индивидуальные особенности.

Если же нарушения обмена веществ не связаны с генетикой и заболеваниями, их можно скорректировать самостоятельно. Для этих целей терапевт порекомендует вам внести некоторые изменения в образ жизни:

  • Следите за тем, чтобы ваш рацион был полноценным. Овощи, фрукты, мясо и кисломолочные продукты помогут вам поддерживать необходимый баланс питательных веществ.
  • Питайтесь регулярно. Завтрак, обед, ужин, пара перекусов между ними.
  • Откажитесь от фастфуда и полуфабрикатов. Они заставляют нас накапливать жировую ткань, которая, в свою очередь, влияет на гормональный фон и в итоге на метаболизм в целом.
  • Больше двигайтесь. Если нет времени на спортзал, хотя бы начните подниматься в офис и домой по лестнице, а не на лифте и по возможности больше гуляйте в выходные.

Кстати, этот же список мероприятий — эффективная профилактика нарушений обмена веществ.

Читайте также 🤕🧐😉

Кратко об обмене веществ

Хороший обмен веществ, плохой обмен веществ, стимулирование или ускорение обмена веществ и т.п. Данные понятия на слуху у каждого, при этом употребляем мы их чаще всего, не осознавая на самом деле, что же они значат, и трактуем их неправильно, поскольку обмен веществ – это далеко не процесс пищеварения, как все полагают.

Обмен веществ или по-другому метаболизм является основой всех жизненно важных процессов, протекающих в нашем теле. Под метаболизмом, грубо говоря, понимают все биохимические процессы, происходящие внутри клеток. Другими словами: то, из чего состоит наша пища, усваивается внутри клеток, т.е. распадается и используются для построения чего-то нового.

Наш организм заботится о себе сам, используя поступившие с пищей макро- и микроэлементы, витамины и минералы или прибегая к помощи уже имеющихся резервов. Все это необходимо для обеспечения надлежащей работы всех систем и органов и оптимального протекания всех процессов. При этом особую роль в обмене веществ играют гормоны и ферменты. Именно нервная и гормональная системы организма регулируют все обменные процессы. Влияют на метаболизм и факторы окружающей среды, к примеру, температура. При этом самым важным органом для всех обменных процессов является печень.

Кратко об обмене веществ

​Обмен веществ – это не процесс пищеварения

Чтобы должным образом выполнять все свои задачи, наш организм нуждается в энергии. Ее источниками являются такие макронутриенты, как углеводы, жиры и белки, которые поступают с продуктами питания.

Безусловно, процесс пищеварения в какой-то мере является предпосылкой для обмена веществ, поскольку именно в желудке и кишечнике питательные вещества расщепляются на составляющие: углеводы – до простых сахаров, белки или тот же протеин – до аминокислот, жиры – до жирных кислот и глицеридов. Происходит это в силу того, что кишечник в состоянии усваивать нутриенты только в расщепленной форме, которая способствует их последующему впитыванию в кишечнике и всасыванию в кровь.

Кровоток выступает в роли своеобразного распределителя питательных веществ во все клетки организма. Именно поэтому, когда речь заходит об обмене веществ, имеется в виду процесс, наступающий после пищеварения, всасывания в кровоток и попадания в клетки, т.е. процесс, происходящий внутри клетки.

Основные фигуранты обмена веществ: углеводы, белки, жиры, минералы

Существуют различные виды обмена веществ, в зависимости от того, что перерабатывается:

  • Углеводный обмен

    В процессе пищеварения сложные углеводы, поступающие с пищей, расщепляются до простых сахаров. Молекулы сахара попадают через кровь в клетки, где собственно и происходит углеводный обмен. Из простых сахаров наше тело получает энергию. В случае если, энергии достаточно, они накапливаются в печени и мышцах, соединяясь снова в полисахариды.

  • Белковый обмен

    В процессе расщепления белка получаются аминокислоты, которые также через кровь попадают в клетки. Там они служат либо источником «топлива», либо материалом для построения мышц, а также образования гормонов и ферментов. Именно поэтому самым популярным продуктом в спортивном питании является протеин.

  • Жировой обмен

    Жир используется в качестве источника энергии, а также как основной накопитель энергии. Кроме того, он участвует в образовании гормонов и сигнальных веществ, а то, в чем наше тело не нуждается, откладывается в жировых клетках на «черный день».

  • Обмен минералов

    В качестве примера можно привести обмен кальция и фосфора, участвующих в укреплении костной и зубной ткани. Кроме того, ионы кальция незаменимы при обеспечении работы мышц.

Анаболический и катаболический обмен веществ

В связке с обменом веществ часто используются понятия анаболизм и катаболизм, которые являются формами метаболизма.

  • Анаболизм

    Так называют процесс образования веществ в организме всех живых существ. В качестве примера можно привести углеводный обмен: часть простых сахаров, проникающих в клетки из кровотока, снова образуют в печени и мышцах полисахариды и накапливаются в них именно в такой форме.

    Часто под анаболизмом в узком смысле понимают белковый обмен на уровне мышечной ткани.

  • Катаболизм

    Под катаболизмом понимают расщепление сложных веществ до простых с целью производства энергии. Другими словами: накапливаемые питательные вещества, в случае острой необходимости, распадаются на составляющие и используются в качестве источника энергии.

    В условиях анаболзизма простые сахара соединяются до полисахаридов и накапливаются в печени и мышцах, а в условиях катаболизма они расщепляются до глюкозы и используются как топливо для мышц.

  • Нарушение обмена веществ

    Нарушение обмена веществ происходит тогда, когда усвоение некоторых веществ протекает не так как следует. Такие процессы провоцируют развитие различных заболеваний. К примеру, формирование сахарного диабета связано с нарушением углеводного обмена.

  • Обмен веществ в покое

    Человек нуждается в большом количестве энергии для поддержания оптимальной работы всех систем организма в любом состоянии, в первую очередь состояния покоя. Именно поэтому существует такое понятие, как обмен веществ в состоянии покоя, который генетически обусловлен. Не зря есть люди, у которых от рождения быстрый обмен веществ, что позволяет им питаться как угодно и при этом не переживать за лишние килограммы, поскольку хороший метаболизм позволяет им это делать. Таких людей можно назвать везунчиками, в отличие от тех, кто изначально страдает от того, что обмен веществ настолько медленный, что даже при условии правильного питания тяжело следить за своим весом. Таким образом, данный процесс различен от человека к человеку и варьируется от 800 до 4700 ккал, сжигаемых в состоянии покоя.

Что влияет на обмен веществ?

  • Половая принадлежность

    В основном у мужчин мышечной массы больше, чем жировых отложений, поэтому чаще всего у них более быстрый обмен веществ, чем у женщин.

  • Возраст

    Как известно, сухая мышечная масса всегда сжигает больше калорий, чем жировая ткань. Поскольку по мере взросления объем мышц сокращается, снижается и скорость сжигания калорий и соответственно замедляется метаболизм. Чтобы предупредить наступление таких процессов, необходимо по возможности больше двигаться и тренироваться, особенно актуально эт

Обменные процессы в организме. Вещества, участвующие в обмене веществ. Как повысить метаболизм

Как происходят обменные процессы в организм? После 25 лет они существенно замедляются, происходит увеличение массы тела, ухудшается самочувствие. Процесс старения можно замедлить при соблюдении определенных правил. Поговорим о том, как происходят обменные процессы в организме человека.

обменные процессы в организме человека

Особенности метаболизма

Под этим термином подразумевают сумму процессов усвоения и расщепления организмом питательных веществ. Катаболизм предполагает усвоение веществ и превращение их в липиды, при этом происходит накопление организмом энергии.

На второй стадии (анаболизм) питательные вещества расщепляются, обеспечивая организм энергией.

Способы разогнать метаболизм

В юношеском возрасте обменные процессы в организме протекают без отклонений, поэтому первая стадия преобладает над второй. При взрослении появляется избыточный вес, развиваются сопутствующие болезни. При соблюдении определенных условий вполне можно даже в зрелом возрасте запустить обменные процессы в организме.

препараты ускоряющие метаболизм

Режим питания

Хотите оставаться как можно дольше стройным и красивым? В таком случае старайтесь соблюдать некоторые правила поведения. В первую очередь необходимо пересмотреть свой режим питания. При длительных перерывах между приемами пищи организм настраивается на необходимость запасания, поэтому диетологи советуют кушать как можно чаще.

Если человек кушает в сутки 2-3 раза, его обменные процессы в организме существенно замедляются. А вот при приеме пищи через каждые 2-3 часа в организм попадают необходимые ему питательные компоненты в нужном объеме, поэтому основой быстрого снижения веса является дробное питание. Избавиться от лишних килограммов будет намного проще в тех случаях, когда между главными приемами пищи вы введете незначительные перекусы с кисломолочными продуктами либо фруктами.

Обязательный завтрак

Рассуждая о том, как повысить метаболизм, нельзя оставить без должного внимания первый прием пищи. Именно завтрак определяет запуск всех процессов в человеческом организме. Он должен состоять из углеводов и белков. Неплохим вариантом диетологи считают овсяную, пшенную, гречневую кашу, творог с медом.

роль гормонов в обмене веществ

Вода

Как повысить метаболизм? Необходимо больше пить, так как вода является активным участником процесса расщепления жирных органических кислот. Для ускорения процессов липолиза употреблять важно именно обычную воду либо зеленый чай. Из других напитков можно порекомендовать натуральный кофе в первой половине дня (до обеда). В компотах и соках содержится значительное количество сахара, поэтому ими нежелательно злоупотреблять.

роль гормонов в обмене веществ

Физические нагрузки

Для того чтобы разогнать метаболизм, необходимо постоянно гулять пешком. Вместо просмотра телевизора на диване лучше покататься на лыжах, велосипеде, погулять по парку. Свежий воздух, в котором содержится молекулярный кислород, способствует быстрому расщеплению жира. Помимо ускорения обменных процессов, прогулки позитивно воздействуют и на сердечно-сосудистую систему.

Желательно сочетать разные физические нагрузки: бег, прыжки на скакалке, езду на велосипеде. Это позитивно влияет на организм, способствует преобладанию анаболических процессов над катаболическими.

как идет процесс

Водные процедуры

Отличным вариантом общего оздоровления организма является посещение русской бани. Контрастные температуры способствуют активизации метаболизма, сохранению здоровья и молодости.

Посещение русской бани 1-2 раза в неделю способствует восстановлению обменных процессов, помогает быстро снижать избыточный вес.

Есть некоторые противопоказания к таким водным процедурам, поэтому, прежде чем отправляться в парную, нужно проконсультироваться со своим лечащим доктором.

Прием витаминных комплексов

Существуют препараты, ускоряющие метаболизм в человеческом организме. Замедление обменных процессов часто связано с недостаточным количеством йода. Восполнить дефицит этого микроэлемента можно путем ввода в рацион питания морепродуктов, а также при употреблении витаминных комплексов.

Прежде чем принимать препараты йода, важно получить консультацию у эндокринолога. Если замедление метаболизма вызвано иными причинами, можно лишь ухудшить состояние здоровья.

как изменить режим питания

Диета для «разгона» метаболизма

Этот необычный вариант питания предложил Хейли Помрой. Диета для ускорения метаболизма разработана американским диетологом для ускорения обменных процессов. Ее уникальность в отсутствии необходимости уменьшать объем порции и голодания.

Хейли Помой утверждал, что нужно завести «мотор», чтобы человек мог терять лишние килограммы, укрепляя здоровье, корректируя свое тело.

У людей с избыточным весом пища не перерабатывается, не расщепляется, поэтому неиспользованные калории остаются в организме в виде жировой прослойки. Существуют определенные факторы, негативно воздействующие на скорость обменных процессов:

  • наследственность;

  • избыточное количество потребляемых калорий;

  • гормональный сбой;

  • минимальная физическая активность;

  • неправильное питание

Организм является копилкой, куда идут калории. Если они поступают в избытке, то остаются внутри до «худших» времен. Если использовать вещества, участвующие в обмене веществ, можно решить проблему лишнего веса.

Хейли Помрой вывел несколько правил питания:

  • есть надо через 2-3 часа, даже если нет чувства голода;

  • перекусы должны быть незначительными, состоять из белков и сложных углеводов;

  • завтрак должен быть через 20-30 минут после пробуждения, чтобы у организма не было времени на использование собственных энергетических резервов;

  • ежедневное количество потребляемой жидкости должно составлять 1,8-2 литра.

Какие еще рекомендации дает американский диетолог тем людям, которые мечтают восстановить обменные процессы в организме, избавиться от лишних килограммов? Он предлагает исключить из рациона питания сахар и мед, заменив их ксилитом. Диета рассчитана на четыре недели, она предполагает запрет на использование продуктов, не входящих в меню.

Подобное ограничение связано с особенностями биоритмов человеческого организма (фазах):

  • снятие сильного стресса;

  • разблокировка жира;

  • толчок к сжиганию.

Среди запрещенных продуктов: алкоголь, кофеин, соки, пшеница, кукуруза, соя, молоко, сухофрукты. На первой фазе необходим прием сложных углеводов, обогащенных клетчаткой.

Второй этап — употребление белков и овощей. На завершающем этапе предполагается добавление в повседневный рацион питания растительных жиров.

Насколько эффективна диета? Позволяет ли она восстанавливать обменные процессы в организме? Отзывы о питании, предложенном американским диетологом, свидетельствуют о ее результативности. Люди, выполняющие в полном объеме рекомендации Помроя, отмечают снижение веса, улучшение самочувствия.

как повысить процесс метаболизма

Подведем итоги

Все чаще люди стали страдать от избыточных килограммов, что негативно отражается на состоянии здоровья. Причин нарушения метаболизма несколько, зависят они от индивидуальности человека, особенностей его образа жизни. А какова роль гормонов в обмене веществ? Эти вещества вырабатываются в железах внутренней секреции: щитовидной железе, яичниках, надпочечниках. Эти вещества отвечают за расщепление веществ, попадающих в организм.

Избыточный вес может объясняться недостаточной выработкой трийодтиронина и тироксина. При замедлении метаболизма энергия, полученная при расщеплении глюкозы, не тратится, а накапливается в виде жирового запаса. Что делать человеку для того, чтобы восстановить метаболизм, избавиться от лишних килограммов, вернуть себе внешнюю привлекательность, внутреннюю гармонию?

Прежде всего необходимо пересмотреть свой образ жизни. Нужно сделать постоянными прогулки на свежем воздухе, катание на роликах, велосипеде, посещение тренажерного зала. Это позитивно отразится на обменных процессах, позволит избавиться от лишних килограммов, быть успешным и здоровым. А как считаете вы?

Основной обмен — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Основной обмен — это минимальное количество энергии, необходимое для обеспечения нормальной жизнедеятельности организма в стандартных условиях[1][2]. Под стандартными условиями обычно подразумевают[2][3]:

  1. бодрствование,
  2. утром,
  3. натощак (после 12 — 16 часов голодания),
  4. в лежачем положении,
  5. в условиях психологического и эмоционального покоя,
  6. температура комфорта (18 — 20 °C).

Интенсивность основного обмена у мужчин в среднем составляет 1 ккал/кг/ч, то есть за сутки на основной обмен расходуется 1700 ккал для мужчины весом 70 кг[1]. Для женщин эта величина на 10 % меньше[4].

Величина основного обмена зависит от соотношения в организме процессов анаболизма и катаболизма.

Освобождаемая в ходе метаболизма тепловая энергия расходуется на поддержание постоянства температуры тела. Эта энергия также расходуется на процессы клеточного метаболизма, кровообращение, дыхание, выделение, поддержание температуры тела, функционирование жизненно важных нервных центров мозга, постоянную секрецию эндокринных желёз. Энергозатраты организма возрастают при физической и умственной работе, психоэмоциональном напряжении, после приема пищи, при понижении температуры.

Пол Возраст
(лет)
Уравнение для расчёта
(ккал/сутки)
М 10—18 16,6 мт + 119Р + 572
Ж 10—18 7,4 мт + 482Р + 217
М 18—30 15,4 мт + 27Р + 717
Ж 18—30 13,3 мт + 334Р + 35
М 30—60 11,3 мт + 16Р + 901
Ж 30—60 8,7 мт + 25Р + 865
М >60 8,8 мт + 1128Р — 1071
Ж >60 9,2 мт + 637Р — 302

мт — масса тела (кг), Р — рост (м)

  1. 1 2 Нормальная физиология человека / Ткаченко Б. И.. — 2-е. — Москва: Медицина, 2005. — С. 575—576. — 928 с. — ISBN 5-225-04240-6.
  2. 1 2 Агаджанян Н. А., Смирнов В. М. Нормальная физиология:Учебник для студентов медицинских вузов. — Москва: Медицинское информационное агентство, 2009. — С. 361. — 520 с. — ISBN 978-5-9986-0001-2.
  3. Гайтон А. К., Холл Д. Э. Медицинская физиология = Textbook of Medical Physiology / Кобрин В.И.. — Москва: Логосфера, 2008. — С. 112. — 1296 с. — ISBN 978-5-98657-013-6.
  4. Судаков К. В. Нормальная физиология. — Москва: Медицинское информационное агентство, 2006. — С. 75—78. — 920 с. — ISBN 5894812941.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о