Обменные процессы, что это такое. Метаболизм

Обменные процессы, что это такое. Метаболизм

Это совокупность реакций в организме, направленных на поддержание жизнедеятельности. Иначе говоря, метаболизм (или обмен веществ) — это получение энергии и ее распределение. Это сложный процесс, который подразделяется на две группы.

  • Катаболизм. Это превращение сложных веществ в простые с выделением энергии;
  • Анаболизм. Это превращение простых веществ в сложные с поглощением энергии.

Приведем пример. Спортсмен съел свой сбалансированный завтрак, после чего пища пошла по пищеводу и начала перевариваться. Во время этого продукты распадаются все на более простые составные, полезные вещества поглощаются, выделяется энергия. Это катаболизм.

Через некоторое время человек пошел заниматься с гантелями, как и каждое утро до этого. Простые вещества (аминокислоты) и энергия направляются в мышцы, там они синтезируют более сложные вещества (белок), образуется мускулатура. Это анаболизм. Некоторые спортсмены специально прибегают к анаболикам для более быстрого наращивания мышечной массы.

Источником энергии становятся химические реакции, распад сложных веществ. Чаще всего энергия хранится и переносится в клетке с помощью эфира аденозинтрифосфат (АТФ). Обмен веществ — это сложный процесс состоящий из нескольких этапов.

  1. Сначала в организм попадают полезные вещества вместе с пищей;
  2. Продукты питания перерабатываются в ЖКТ: питательные вещества распадаются и всасываются в кровь через стенки кишечника;
  3. Далее продукты распада переносятся по кровеносной системе к клеткам;
  4. Вредные вещества, полученные в процессе переработки, выводятся из организма.

Что влияет на метаболизм

  • Статические факторы. На них невозможно повлиять или изменить их. К этой группе относятся генетическая информация, пол, возраст, телосложение;
  • Динамические факторы. Это то, на что можно повлиять, критерии, которые можно изменить и улучшить обмен веществ. Сюда относится образ жизни, масса, моральное состояние (человек, подавленный стрессом, может страдать от переедания или недоедания), выработка гормонов, питание и другое.

Негативно повлиять на обмен веществ могут следующие вещи: стресс, неправильное питание, малоподвижный образ жизни, работа с вредными химикатами, сбой работы гормональной системы, инфекции.

Слишком активный метаболизм может грозить обладателю или обладательнице снижением иммунной защиты, анемией, нестабильным кровяным давлением, тахикардией. У девушек также могут наблюдаться проблемы с менструальным циклом.

Слишком медленный обмен веществ приводит к накоплению жировых отложений и последующим неприятным последствиям. Это могут быть не только проблемы с сердечно-сосудистой системой и гипертония, пониженный обмен веществ приводит также к возникновению сахарного диабета.

Обмен веществ в клетке. Понятие метаболизма

Метаболизм — совокупность всех химических реакций, протекающих в живом организме. Значение метаболизма состоит в создании необходимых организму веществ и обеспечении его энергией.

Выделяют две составные части метаболизма — катаболизм и анаболизм.

Составные части метаболизма

Часть Характеристика Примеры Затраты энергии
Катаболизм (энергетический обмен, диссимиляция)Совокупность химических реакций, приводящих к образованию простых веществ из более сложныхГидролиз полимеров до мономеров и расщепление последних до низкомолекулярных соединений углекислого газа, воды, аммиака и других веществЭнергия выделяется
Анаболизм (пластический обмен, ассимиляция)Совокупность химических реакций синтеза сложных веществ из более простыхОбразование углеводов из углекислого газа и воды в процессе фотосинтеза, реакции матричного синтезаЭнергия поглощается

Процессы пластического и энергетического обмена неразрывно связаны между собой. Все синтетические (анаболические) процессы нуждаются в энергии, поставляемой в ходе реакций диссимиляции. Сами же реакции расщепления (катаболизма) протекают лишь при участии ферментов, синтезируемых в процессе ассимиляции.

Роль ФТФ в метаболизме

Энергия, высвобождающаяся при распаде органических веществ, не сразу используется клеткой, а запасается в форме высокоэнергетических соединений, как правило, в форме аденозинтрифосфата (АТФ). По своей химической природе АТФ относится к мононуклеотидам.

АТФ (аденозинтрифосфорная кислота) — мононуклеотид, состоящий из аденина, рибозы и трёх остатков фосфорной кислоты, соединяющихся между собой макроэргическими связями.

В этих связях запасена энергия, которая высвобождается при их разрыве:АТФ + H2O → АДФ + H3PO4+ Q1АДФ + H2O → АМФ + H3PO4+ Q2АМФ + H2O → аденин + рибоза + H3PO4+ Q3,где АТФ — аденозинтрифосфорная кислота; АДФ — аденозиндифосфорная кислота; АМФ — аденозинмонофосфорная кислота; Q1= Q2= 30,6 кДж; Q3= 13,8 кДж.Запас АТФ в клетке ограничен и пополняется благодаря процессу фосфорилирования. Фосфорилирование — присоединение остатка фосфорной кислоты к АДФ (АДФ + Ф → АТФ). Он происходит с разной интенсивностью при дыхании, брожении и фотосинтезе. АТФ обновляется чрезвычайно быстро (у человека продолжительность жизни одной молекулы АТФ менее 1 мин).Энергия, накопленная в молекулах АТФ, используется организмом в анаболических реакциях (реакциях биосинтеза). Молекула АТФ является универсальным хранителем и переносчиком энергии для всех живых существ.

Обмен веществ и энергии это. Обмен веществ и энергии

Обме́н веще́ств и эне́ргии

Совокупность процессов превращения веществ и энергии, происходящих в живых организмах, и обмен веществами и энергией между организмом и окружающей средой. Обмен веществ и энергии является основой жизнедеятельности организмов и принадлежит к числу важнейших специфических признаков живой материи, отличающих живое от неживого. В обмене веществ, или метаболизме, обеспеченном сложнейшей регуляцией на разных уровнях, участвует множество ферментных систем. В процессе обмена поступившие в организм вещества превращаются в собственные вещества тканей и в конечные продукты, выводящиеся из организма. При этих превращениях освобождается и поглощается энергия.

Клеточный метаболизм выполняет четыре основные специфические функции: извлечение энергии из окружающей среды и преобразование ее в энергию макроэргических (высокоэргических) соединений в количестве, достаточном для обеспечения всех энергетических потребностей клетки; образование из экзогенных веществ (или получение в готовом виде) промежуточных соединений, являющихся предшественниками высокомолекулярных компонентов клетки; синтез белков ( Белки ), нуклеиновых кислот ( Нуклеиновые кислоты ), углеводов ( Углеводы ), липидов ( Липиды ) и других клеточных компонентов из этих предшественников; синтез и разрушение специальных биомолекул, образование и распад которых связаны с выполнением специфических функций данной клетки.

Для понимания сущности обмена веществ и энергии в живой клетке нужно учитывать ее энергетическое своеобразие. Все части клетки имеют примерно одинаковую температуру, т.е. клетка изотермична. Различные части клетки мало отличаются и по давлению. Это значит, что клетки не способны использовать в качестве источника энергии тепло, т.к. при постоянном давлении работа может совершаться лишь при переходе тепла от более нагретой зоны к менее нагретой. Т.о., живую клетку можно рассматривать как изотермическую химическую машину.

С точки зрения термодинамики живые организмы представляют собой открытые системы, поскольку они обмениваются с окружающей средой как энергией, так и веществом, и при этом преобразуют и то, и другое. Однако живые организмы не находятся в равновесии с окружающей средой и поэтому могут быть названы неравновесными открытыми системами. Тем не менее при наблюдении в течение определенного отрезка времени в химическом составе организма видимых изменений не происходит. Но это не значит, что химические вещества, составляющие организм, не подвергаются никаким превращениям. Напротив, они постоянно и достаточно интенсивно обновляются, о чем можно судить по скорости включения в сложные вещества организма стабильных изотопов и радионуклидов, вводимых в клетку в составе более простых веществ-предшественников. Кажущееся постоянство химического состава организмов объясняется так называемым стационарным состоянием, т.е. таким состоянием, при котором скорость переноса вещества и энергии из среды в систему точно уравновешивается скоростью их переноса из системы в среду. Т.о., живая клетка представляет собой неравновесную открытую стационарную систему.

Катаболизм. Анаболизм и катаболизм

Анаболизм и катаболизм

Гормональная регуляция

В организме под влиянием гормонов постоянно протекают две противоположные реакции:

Анаболизм - синтез новых структур или веществ, этот процесс поддерживает обновление и рост новых тканей организма, в том числе мышц. Анаболические процессы протекают в покое и под влиянием анаболических гормонов: стероиды , гормон роста , пептиды , инсулин , а также средств с анаболической активностью ( анаболические стероиды , протеин , аминокислоты и многое другое). Эти средства перечислены и описаны в разделе Фармакология и Спортивное питание .

Катаболизм - разрушение структур или веществ, это необходимо для образования простых веществ (глюкозы, аминокислот), которые могут быть использованы для экстренных нужд. В бодибилдинге особое значение имеет катаболизм белков (мышц), при этом происходит разрушение мышечного протеина до аминокислот. Катаболические реакции провоцируются, прежде всего стрессом, утомлением, физической нагрузкой, голодом и другими ситуациями, которые сопровождаются подъёмом концентрации кортизола , адреналина , и, в меньшей степени, гормонами щитовидной железы .

Читайте основную статью: Антикатаболическое действие

Главная задача бодибилдинга заключается в том, чтобы подавить катаболизм белков и запустить анаболизм. На этом принципе строится питание атлетов, комплексы спортивных добавок, курсы фармакологии, режим отдыха и так далее.

Схема взаимодействия гормонов

Зеленым цветом выделены положительные эффекты, красным - отрицательные.

Обменные процессы, что это такое. Метаболизм