Анаболические и катаболические процессы: Анаболизм и катаболизм. Тема: Здоровье | by Eggheado | Eggheado: Health

Содержание

Анаболизм и катаболизм. Тема: Здоровье | by Eggheado | Eggheado: Health

Человек, занимающийся спортом, должен хотя бы отдаленно иметь представление о процессах, происходящих в его организме. Это позволит ему составить правильный режим питания и тренировок, что, в свою очередь, приведет к достижению отличного результата. Сегодня мы поговорим о важнейшем процессе в организме человека — обмене веществ и его составляющих, анаболизме и катаболизме.

Итак, обмен веществ или метаболизм — это совокупность химических реакций, протекающих в организме, обеспечивающих его рост, развитие и процессы жизнедеятельности, взаимодействие с окружающей средой и т.д.

Человек получает готовые органические вещества с пищей, но чтобы они смогли участвовать в обмене их необходимо расщепить на элементарные частицы, т.к. организму необходимо использовать во всех процессах свои, присущие только ему жиры, белки и углеводы. Эти процессы происходят в пищеварительной системе.

Белки расщепляются ферментами до аминокислот. В клетках из них строятся белки тела. Белки входят в состав клеток, участвуют в процессах свертываемости крови, транспортировки газов, входят в состав костей. Они способны к окислению с выделением энергии, которая в дальнейшем будет использоваться организмом.

Жиры распадаются в организме на глицерин и жирные кислоты. Образуется жир, характерный для организма. Далее он отправляется в депо клетки, там он используется как запасное вещество и строительный материал. Жиры входят в состав мембран клеток, выполняют защитную функцию, сохраняют тепло. Более того, жиры — источник энергии, они способны выделять при окислении больше энергии, чем белки и углеводы.

Углеводы расщепляются в организме до глюкозы и других простых углеводов. Издержки сахаров превращаются в гликоген и другие соединения, а остальные распределяются между всеми клетками. Глюкоза — отличный источник энергии.

Одной из составляющих обмена веществ является анаболизм, или по-другому, пластический обмен.

Анаболизм — это совокупность химических реакций, направленных на образование клеток и тканей. В результате образуется новый материал для построения клеток и их роста, а так же запасается энергия.

Примерами анаболизма могут служить следующие процессы: создание новых клеток или мышечных волокон, синтез белков и т.д.

Простыми словами анаболизм — это создание новых веществ или тканей в организме.

Анаболизм неразрывно связан с обратным ему, катаболизмом, т.е. разрушением на более простые вещества.

Этот термин приобрел негативную окраску среди спортсменов и это совсем не правильно. Ведь расщепление жиров и углеводов с дальнейшим выделением энергии — это тоже катаболизм. А эта энергия расходуется при работе мышц на тренировках и т.д.

Также в ходе катаболизма происходит распад устарелых тканей и клеточных элементов. В дальнейшем продукты этого распада удаляются из организма. Именно катаболизм и анаболизм имеют большое значение для атлета, серьезно относящегося к своей спортивной карьере. Эти процессы протекают в организме одновременно, но в разные периоды времени один процесс преобладает над другим. Например, после еды преобладают анаболические процессы, после сна — катаболические. Более того первая стадия анаболизма является последней стадией катаболизма.

Но катаболизм действительно может оказывать негативное влияние на результаты спортсмена, т.к. в ходе него разрушается мышечная ткань. Разнообразные диеты, стрессы, недосыпание усиливают катаболические процессы в организме спортсмена.

Уменьшить это разрушительное влияние поможет правильно питание, питание до и после тренировки, употребление ВСАА, протеина, а так же пищи, богатой белком.

По материалам: paladincenter.ru

Процессы анаболические - Справочник химика 21


    Биохимические изменения в организме человека, вызванные выполнением избранного упражнения, не ограничиваются только временем работы, а распространяются также на значительный период времени отдыха после завершения работы. Такое биохимическое последействие упражнения обычно обозначается термином восстановление . В этот период осуществляется переход метаболизма от катаболических процессов, происходящих в работающих мышцах во время упражнения, к процессам анаболической направленности, способствующим восстановлению разрушенных при работе клеточных структур, восполнению растраченных энергетических ресурсов и возобновлению нарушенного эндокринного и водно-электролитного равновесия организма. 
[c.358]

    В благоприятных условиях, т. е. в среде, где есть водный раствор питательных веществ, а также соответствующие физические и химические факторы (температура, pH, О2) в клетках микроорганизмов начинаются ферментативные процессы, обмен веществ с окружающей средой. Из веществ, проникших в клетку, образуются внутриклеточные вещества и структурные элементы. Одновременно идут процессы распада веществ — диссимиляции. Если анаболические процессы преобладают над катаболическими, наблюдается рост клетки, увеличение ее размеров. Достигнув определенных размеров в соответствующей фазе развития, клетка может начать размножаться. Скорость размножения зависит как от видовых свойств культуры, так и от условий окружающей среды. В благоприятных условиях каждое следующее поколение у дрожжевых клеток появляется через часовой интервал, а у некоторых бактерий даже через каждые 20—40 мин. Однако обычно размножение происходит гораздо медленнее, так как в среде роста всегда есть ограничивающие (лимитирующие) факторы нехватка какого-либо питательного вещества, изменение температуры, pH, образование токсических веществ, избыток клеточной массы на единицу объема и т. д. 

[c.61]

    Таким образом, обмен веществ тесно связан с обменом энергии. Реакции катаболизма, сопровождающиеся уменьщением свободной энергии (—АО), являются донорами не только структурных предшественников, но и обеспечивают энергетически процессы анаболизма (+Аб). Напомним, что если АС отрицательно, то реакция протекает самопроизвольно и сопровождается уменьшением свободной энергии. Такие реакции называются экзергоническими, к ним относятся, как правило, катаболические превращения. Если же значение АО положительно, то реакции будут протекать только при поступлении свободной энергии извне и называться эндергоническими (анаболические процессы). При АО, равном нулю, система находится в равновесии. [c.190]


    Совокупность биохимических процессов, протекающих в клетках и обеспечивающих их жизнедеятельность, называется обменом веществ или метаболизмом. В клетку постоянно поступают метаболиты, которые подвергаются определенным превращениям, вовлекаясь в обменные процессы. Эти процессы можно разделить на два типа анаболические, связанные с синтезом новых структур, и катаболические — реакции деградации, распада сложных веществ до более простых. Процессы анаболизма и катаболизма связаны друг с другом и в физиологических условиях протекают строго согласованно. Кроме обмена химических веществ, в клетках постоянно про- 
[c.14]

    Биохимические функции. В репродуктивных тканях андрогены отвечают за их дифференцировку и функционирование. Образовавшийся в семенниках тестостерон и его активный метаболит ДГТ проникают в клетки-мишени методом простой или облегченной диффузии и взаимодействуют с одним и тем же белковым рецептором. Образовавшиеся гормон-рецепторные комплексы перемещаются в ядро, связываются с хроматином и стимулируют процессы синтеза белка (гл. И). В репродуктивных органах эти процессы реализуются в половой дифференцировке, основные этапы которой представляют собой хромосомы—гонады—фенотип. Кроме того, андрогены стимулируют сперматогенез, половое созревание и по принципу обратной связи контролируют секрецию гонадотропинов. Помимо влияния на функционирование репродуктивной системы, андрогены участвуют в контроле клеточного метаболизма многих других тканей и органов. Независимо от типа ткани андрогены проявляют анаболические эффекты, связанные со стимуляцией процессов транскрипции и увеличения скорости синтеза белка. Более всего андрогенных клеток-мишеней находится в скелетных мышцах, причем под действием гормонов происходит резкое увеличение мышечных белков и наращивание мышечной массы.

Стимуляция белок-синтетических процессов под действием андрогенов отмечена в почках, сердечной мышце, костной ткани. Андрогены образуются не только в семенниках, но и в яичниках. Их роль в организме женщин или самок животных заключается в формировании поведенческих реакций, а также в контроле за синтезом белка в репродуктивных органах. 
[c.161]

    Промежуточный метаболизм аминокислот белковых молекул, как и других питательных веществ в живых организмах, включает катаболические (распад до конечных продуктов обмена), анаболические (биосинтез аминокислот) процессы, а также ряд других специфических превращений, сопровождающихся образованием биологически активных соединений. Условно промежуточный метаболизм аминокислот можно разделить на общие пути обмена и индивидуальные превращения отдельных аминокислот (рис. 12.2). [c.431]

    Эндотермические процессы ассимиляции питательных веществ, идущие с поглощением энергии, часто называют анаболическими, а экзотермические процессы диссимиляций, связанные с выделением энергии,— катаболическими. Продукты, образующиеся в результате этих процессов, являются метаболитами, а все эти процессы в целом составляют обмен веществ — метаболизм. Синтез клеточных компонентов клетки обеспечивает конструктивный метаболизм, а энергию, необходимую для этих процессов,— энергетический метаболизм. [c.27]

    Образование анаболических ферментов (процесс биосинтеза) регулируется главным образом механизмом репрессии. Репрессией называют процесс уменьшения скорости биосинтеза какого-либо фермента или группы ферментов, катализирующих цепную реакцию определенного процесса при помощи специальных веществ — репрессоров. Им может быть конечный продукт [c.48]

    Во-вторых, в пентозофосфатном пути окисления глюкозы образуются важнейшие структурные предшественники для анаболических процессов в клетке, в том числе рибозо-5-фосфат — для биосинтеза нуклеотидов и нуклеиновых кислот, эритрозо-4-фосфат — для биосинтеза трех аминокислот фенилаланина, тирозина, триптофана.[c.255]

    У экспериментальных животных введение инсулина вызывает гипогликемию (снижение уровня глюкозы в крови), увеличение запасов гликогена в мышцах, усиление анаболических процессов, повышение скорости утилизации глюкозы в тканях. Кроме того, инсулин оказывает опосредованное влияние на водный и минеральный обмен. [c.269]

    Биохимические функции. Высокая гидрофобность Т3 и является основанием для действия их по цитозольному механизму. Оказалось, что рецепторы тиреоидных гормонов в основном находятся в ядре и образованные гор-мон-рецепторные комплексы, взаимодействуя с ДНК, изменяют функциональную активность некоторых участков генома. Результатом действия Т3 и Т4 является индукция процессов транскрипции и, как следствие, биосинтез многих белков. Эти молекулярные механизмы лежат в основе влияния тире-оидньгх гормонов на многие обменные процессы в организме. Тиреоидные гормоны обладают выраженным анаболическим действием, важным проявлением которого является повышение поглощения кислорода тканями организма, а также повышение эффективности Ка /К -АТФ-азного насоса. Гормоны щитовидной железы участвуют в регуляции обмена липидов, в частности холестерина, углеводов, а также водно-солевого обмена. Гипертиреоз проявляется в патологической интенсификации основного обмена, гипертонии, тахикардии. Это происходит на фоне гипергликемии, глюкозурии в условиях отрицательного азотистого баланса. Гипофункция щитовидной железы проявляется в резком снижении скорости метаболических процессов, гипотонии и брадикардии. Врожденный гипотиреоз приводит к замедлению умственного развития в результате поражения ЦНС. Приобретенный гипотиреоз может 

[c.152]

    Превращение органических соединений в клетке осуществляется, как правило, в виде цепи или последовательности реакций, которые называются метаболическими путями, а вовлекаемые в такие реакции соединения — метаболитами. В классической биохимии метаболические пути разделяются на два типа катаболические и анаболические. Катаболические пути — это процессы ферментативной деградации, в ходе которых крупные органические молекулы разрушаются (обычно в окислительных реакциях) до простых клеточных компонентов с одновременным выделением свободной химической энергии. Эта энергия используется затем организмом для поддержания жизнедеятельности, роста и репликации, а также преобразуется в другие формы энергии — механическую, электрическую и тепловую. [c.189]

    Анаболические пути — это процессы ферментативного синтеза, в ходе которых из относительно простых предшественников строятся сложные органические компоненты клетки синтез часто включает восстановительные этапы и сопровождается затратой свободной химической энергии (рис. 15.1). [c.189]

    Если рибозо-5-фосфат вовлекается в анаболические процессы, пентозный путь на этом этапе может завершаться. [c.256]

    Часть свободных аминокислот попадает в кровь в процессе пищеварения, другая — эндогенная — часть образуется в результате распада белков тканей. В сыворотке содержание свободных аминокислот составляет 2,7—4,6 ммоль/л. Аминокислотный спектр сыворотки соответствует аминокислотному спектру свободных аминокислот в органах и тканях, за исключением более низкого содержания аспартата и глутамата и повышенного содержания аспарагина и глутамина (25%). Изменение содержания общего аминного азота в сыворотке и моче может служить одним из показателей превалирования катаболических или анаболических процессов в организме, сопровождающих ряд патологических состояний. [c.409]

    На уровне источников углерода. Промежуточные продукты центральных путей катаболизма становятся субстратами для анаболических реакций, в процессе которых образуются структурные блоки, необходимые для синтеза макромолекул. [c.446]

    На энергетическом уровне. В процессе катаболизма вырабатывается метаболическая энергия в форме АТФ анаболические же процессы, как правило, являются эндергоническими и потребляют АТФ. [c.446]

    Каковы возможные варианты балансовых отношений анаболических и катаболических процессов в клетке  [c.74]

    Этой реакцией завершается окислительная фаза, в которой глюкозо-6-фосфат окисляется до рибулозо-5-фосфата и восстанавливается 2НАДФН Н , последние используются как доноры восстановительных эквивалентов для анаболических реакций процессов метаболизма. Стехиометрическое уравнение окислительной фазы пентозофосфатного пути описывается уравнением [c.256]

    При анаболических процессах плесневые грибы (бактерии) используют составные части материала именно эти биохимические [c.21]

    Биохимические превращения моносахаридов. 1. В живых организмах происходят многочисленные весьма разнообразные химические реакции, составляющие так называемый обмен веществ. Различают реакции, в которых соединения со сравнительно сложным строением, как, например, углеводы, белки и жиры (т.е. основные составные части пищи), превращаются в более простые вещества катаболические процессы), и реакции, в которых синтезируются вещества со сложным строением, исходя из более простых молекул анаболические процессы). [c.245]

    Гайических веществ клетки, диссимиляция (катаболиче-ские процессы, которые являются экзергоническими). Различают две основные формы диссимиляции — дыхание и брожение. Процессы образования-биологических соединений и веществ, поступающих из внешней среды,— биосинтетические процессы (анаболические) идут с затратой энергии (эндергонические), т. е. представляют собой ассимиляцию. Важнейший биосинтетический процесс — ассимиляция углерода зелеными растениями и бактериями путем использования энергии света (фотосинтез) или энергии других химических реакций (хемосинтез). [c.174]

    Соматотропиый гормон [602—604] (СТГ, соматотропин, гормон роста) образуется в передней доле гипофиза под контролем соматолиберина. Название соматотропин , т. е. действующий на все тело , отражает его широкий спектр активностей, обусловленный анаболическим действием, хотя основная функция гормона — регуляция процесса роста. В частности, СТГ стимулирует рост эпифизарных хрящей и вследствие этого удлинение костей. В период половой зрелости андрогены вызывают сращивание эпифиза с диафизом, что приводит к прекращению роста. [c.243]

    Одним из уникальных свойств живых организмов является удивительная их способность к сохранению сбалансированности катаболических (биодегра-дативных) и анаболических (биосинтетических) процессов. При этом в клетках одновременно совершаются процессы синтеза, распада и взаимопревращения сотен и тысяч разнообразных веществ, которые в свою очередь регулируются множеством механизмов, обеспечивающих постоянство внутренней среды организма. Некоторые из этих регуляторных механизмов, среди которых важная роль принадлежит механизмам регуляции синтеза и каталитической активности ферментов, будут рассмотрены далее. [c.152]

    Некоторые заменимые аминокислоты становятся незаменимыми, если они не поступают с пищей, так как клетки организма не справляются с быстрым их синтезом. По данным Р. Фишера, недостаток цистеина ведет к почти полному торможению роста in vitro даже при наличии всех остальных аминокислот в среде. Доказано, кроме того, что достаточное количество цистеина в пище значительно снижает потребности в метионине (см. табл. 12.2). Напротив, полное исключение цистеина из рациона может настолько резко повысить потребности в метионине, что обычно адекватное питание оказывается недостаточным. Таким образом, заменимые аминокислоты могут оказаться лимитирующими факторами анаболических процессов в организме. [c.465]

    Оценивая значение ЦТК как процесса катаболических превращений ацетила, необходимо отметить его анаболические функции. Следовательно, ЦТК относится к амфиболическим путям метаболизма, т. е. выполняет не только функции окислительного катаболизма, но и связан с анаболическими процессами поставляет промежуточные метаболиты для реакций биосинтеза, например сукцинил-КоА — для синтеза гема, а-кетоглутарат-глутаминовой кислоты и др. (см. рис. 19.2). [c.265]

    Полученные в субхронических экспериментах результаты свидетельствуют о том, что пероральное введение экстракта сои густого в течение 3-х месяцев в минимальной эффективной дозе — 0,2 г/кг и субтоксических дозах — 1,0 г/кг и 2,0 г/кг (1/10 и 1/5 от максимально испытанной в острых опытах) не вызывало изменений в поведенческих реакциях и состоянии животных, в показателях ЭКГ и гемограммы, функциональном состоянии ЦНС. Трехмесячное введение экстракта сои не оказывало влияния на свертывающую систему крови, не вызывало патологических сдвигов основных биохимических показателей крови животных, характеризующих метаболические процессы в печени, почках, миокарде. Наблюдаемое достоверное увеличение содержания общего белка и альбуминов в сыворотке крови крыс, получавших экстракт сои, свидетельствует о проявлении специфических анаболических эффектов препарата. При проведении субхронических экспериментов установлен определенный гипогликемический эффект экстракта сои через 3 месяца после воздействия, что, по-видимому, обусловлено описанными в литературе эффектами биологически активных веществ сои [63]. [c.513]

    Восстановление фумарата до сукцината может быть использо-вагно для анаболических целей (необходимость сукцината для син-те за тетрапирролов) или же в катаболических процессах. В по-с леднем случае все компоненты реакции могут быть растворимы- ми, и тогда процесс служит только для акцептирования электронов (рис. 91, А), или же находиться в связанном с мембраной состоянии (рис. 91, Б—Г). По имеющимся данным, это не всегда приводит к синтезу АТФ. Образование протонного градиента на мембране при переносе электронов на фумарат зависит от состава и расположения электронных переносчиков. [c.352]

    При биосинтезе глюкозы, который протекает в основном по пути обращения целого ряда легко обратимых ферментативных реакций гликолиза, синтез отличается от распада в двух наиболее критических точках всей последовательной цепи реакций, а именно, в начале и конце. Так, например, в процессе катаболизма глюкоза превращается в глюкозо-6-фосфат посредством реакции трансфосфорилирования с участием АТФ однако при анаболизме она образуется из фосфорного эфира путем простого гидролиза. Пируват образуется катаболически из фосфоенолпируВата путем трансфосфорилирования - переноса фосфатной группы на АДФ в анаболических же процессах он используется у большинства организмов благодаря двум связанным реакциям сначала пируват карбоксилируется до оксалоацетата и только потом превращается в фосфоенолпируват (описанные реакции см. на Метаболической карте). [c.451]

    Азот аминокислот, отщепляемый, как правило, на ранних стадиях катаболизма, включается в общий метаболический пул. В зависимости от потребностей организма он может реутилизироваться в анаболических процессах или включаться в конечный продукт обмена азота — мочевину и экскретироваться из организма. [c.378]

    Растущее у нас на подоконниках растение алоэ известно своим применением для ускорения заживления ран. Действительно, сок алоэ содержит вещества, способствующие процессу регенерации. Наиболее активен из них горький гликозид алоэнин 3.61. В этом соединении поликетидная боковая цепь свернулась в а-пироновое кольцо. В боковых цепях фенольных антибиотиков нередки фурановые и пирановые циклы подобно тому, как это имеет место в молекуле лазалоцида 3.62. Этот антибиотик нашел применение в животноводстве для борьбы с паразитирующими организмами кокцидиями. Ценность его для животноводства повышается еще тем, что он обладает анаболическими свойствами. Для науки лазалоцид интересен способностью образовывать комплексы с ионами щелочных и щелочноземельных металлов, причем особенно велико его сродство к иону Ва +. [c.303]

    Следуем иметь ввиду, что термин катаболизм применим для обозначения не всех типов энергетического обмена прокариот. Существуют группы прокариотных организмов, энергетический метаболизм которых не связан с превращениями органических соединес ний (прокариоты с фотолито- и хемолитотрофпым типом энергетического обмена). По отношению к такого рода энергетическим процессам термин катаболизм неприменим. У этих организмов функционирует только один поток превращений органических соединений углерода - анаболический. [c.449]


Основные закономерности метаболических процессов в организме человека. Часть 1.

Метаболизм – обмен веществ и энергии - представляет собой по классическим определениям, с одной стороны, обмен веществами и энергией между организмом и окружающей средой, а, с другой стороны, совокупность процессов превращения веществ и трансформации энергии, происходящих непосредственно в самих живых организмах. Как известно, обмен веществ и энергии является основой жизнедеятельности организмов и принадлежит к числу важнейших специфических признаков живой материи. В обмене веществ, контролируемом многоуровневыми регуляторными системами, участвует множество ферментных каскадов, обеспечивающих совокупность химических реакций, упорядоченных во времени и пространстве. Данные биохимические реакции, детерминированные генетически, протекают последовательно в строго определенных участках клеток, что, в свою очередь обеспечивается принципом компартментации клетки. В конечном итоге в процессе обмена поступившие в организм вещества превращаются в собственные специфические вещества тканей и в конечные продукты, выводящиеся из организма. В процессе любых биохимических трансформаций освобождается и поглощается энергия.

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

Поскольку первоначальные представления об обмене веществ возникли в связи с изучением процессов обмена между организмом и внешней средой и лишь впоследствии эти представления расширились до понимания путей трансформации веществ и энергии внутри организма, до настоящего времени принято выделять соответственно внешний, или общий, обмен веществ и внутренний или промежуточный, обмен веществ. В свою очередь как во внутреннем, так и во внешнем обмене веществ различают структурный (пластический) и энергетический обмен. Под структурным обменом понимают взаимные превращения различных высоко- и низкомолекулярных соединений в организме, а также их перенос (транспорт) внутри организма и между организмом и внешней средой. Под энергетическим обменом понимают высвобождение энергии химических связей молекул, образующейся в ходе реакций и ее превращение в тепло (большая часть), а также использование энергии на синтез новых молекул, активный транспорт, мышечную работу (меньшая часть). В процессе обмена веществ часть конечных продуктов химических реакций выводится во внешнюю среду, другая часть используется организмом. В этом случае конечные продукты органического обмена накапливаются или расходуются в зависимости от условий существования организма, называясь запасными или резервными веществами.

Как указывалось выше совокупность химических превращений веществ, которые происходят непосредственно в организме, начиная с момента их поступления в кровь и до момента выделения конечных продуктов обмена из организма, называют промежуточным обменом (промежуточным метаболизмом). Промежуточный обмен может быть разделен на два процесса: катаболизм (диссимиляция) и анаболизм (ассимиляция). Катаболизмом называют ферментативное расщепление крупных органических молекул, осуществляемое у всех высших организмов, как правило, окислительным путем. Катаболизм сопровождается освобождением энергии, заключенной в химических связях органических молекул, и резервированием ее в форме энергии фосфатных связей молекулы аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). Анаболизм, напротив, представляет собой ферментативный синтез крупномолекулярных клеточных компонентов, таких, как полисахариды, нуклеиновые кислоты, белки, липиды, а также некоторых их биосинтетических предшественников из более простых соединений. Анаболические процессы происходят с потреблением энергии. Процессы катаболизма и анаболизма происходят в клетках одновременно, неразрывно связаны друг с другом и являются обязательными компонентами одного общего процесса — метаболизма, в котором превращения веществ теснейшим образом переплетены с превращениями энергии. Катаболические и анаболические реакции различаются, как правило, локализацией в клетке. Например, окисление жирных кислот до углекислого газа и воды осуществляется с помощью набора митохондриальных ферментов, тогда как синтез жирных кислот катализирует другая система ферментов, находящихся в цитозоле. Именно благодаря разной локализации катаболические и анаболические процессы в клетке могут протекать одновременно. При этом все превращения органических веществ, процессы синтеза и распада взаимосвязаны, координированы и регулируются нейрогормональными механизмами, придающими химическим процессам нужное направление. В организме человека не существует самостоятельного обмена белков, жиров, углеводов и нуклеиновых кислот. Все превращения объединены в целостный процесс метаболизма, допускающий также взаимопревращения между отдельными классами органических веществ. Подобные взаимопревращения диктуются физиологическими потребностями организма, а также целесообразностью замены одних классов органических веществ другими в условиях блокирования какого-либо процесса при патологии.

Согласно современным представлениям расщепление основных пищевых веществ в клетке представляет собой ряд последовательных ферментативных реакций, составляющих три главные стадии катаболизма. На первой стадии полимерные органические молекулы распадаются на составляющие их специфические структурные блоки - мономеры. Так, полисахариды расщепляются до гексоз или пентоз, белки — до аминокислот, нуклеиновые кислоты — до нуклеотидов и нуклеозидов, липиды — до жирных кислот и глицерина. Эти реакции протекают в основном гидролитическим путем и количество энергии, освобождающейся на этой стадии, не превышает 1% от всей выделяемой в ходе катаболизма энергии, и почти целиком используется организмом в качестве тепла.

На второй стадии катаболизма продуктами химических реакций становятся еще более простые молекулы, унифицированные для углеводного, белкового и липидного обмена. по своему типу (гликолиз, катаболизм аминокислот, β-окисление жирных кислот соответственно). Принципиальным является то, что на второй стадии катаболизма образуются продукты, которые являются общими для обмена исходно разных групп веществ. Эти продукты представляют собой ключевые химические соединения, соединяющие разные пути метаболизма. К таким соединениям относятся, например, пируват (пировиноградная кислота), образующийся при распаде углеводов, липидов и многих аминокислот, ацетил-КоА, объединяющий катаболизм жирных кислот, углеводов и аминокислот, a-кетоглутаровая кислота, оксалоацетат (щавелевоуксусная кислота), фумарат (фумаровая кислота) и сукцинат (янтарная кислота), образующиеся при трансформации аминокислот. Продукты, полученные на второй стадии катаболизма, вступают в третью стадию, которая известна как цикл трикарбоновых кислот (терминальное окисление, цикл лимонной кислоты, цикл Кребса). На третьем этапе ацетил-КоА и некоторые другие метаболиты, например α-кетоглутарат, оксалоацетат, подвергаются окислению в цикле ди- и трикарбоновых кислот Кребса. Окисление сопровождается образованием восстановленных форм НАДН + Н+ и ФАДН2. Именно в ходе второй и третьей стадий катаболизма освобождается и аккумулируется в виде АТФ практически вся энергия химических связей подвергнутых диссимиляции веществ. При этом осуществляется перенос электронов от восстановленных нуклеотидов на кислород через дыхательную цепь, сопровождающийся образованием конечного продукта – молекулы воды. Транспорт электронов в дыхательной цепи сопряжен с синтезом АТФ в процессе окислительного фосфорилирования.

Главным катаболическим процессом в обмене веществ принято считать биологическое окисление - совокупность реакций окисления, протекающих во всех живых клетках, - а именно дыхание и окислительное фосфорилирование. Интегральной характеристикой биологического окисления служит так называемый дыхательный коэффициент (RQ), который представляет собой отношение объема выделенного организмом углекислого газа к объему одновременно поглощенного кислорода. При окислении углеводов объем расходуемого кислорода соответствует объему образующегося углекислого газа и поэтому дыхательный коэффициент в этих случаях равен единице. При окислении жиров и белков такое соответствие отсутствует, поскольку кроме окисления углерода до углекислого газа часть кислорода расходуется на окисление водорода с образованием воды. Вследствие этого величины дыхательного коэффициента в случае окисления жиров и белков составляют соответственно около 0, 7 и 0, 8. Подавляющая часть белкового азота при окислении белка в организме переходит в мочевину. Поэтому по дыхательному коэффициенту и данным о количестве выделяемой мочевины можно определять соотношение участвующих в биологическом окислении углеводов, жиров и белков.

В процессе обмена веществ постоянно происходит превращение энергии: потенциальная энергия сложных органических соединений, поступивших с пищей, превращается в тепловую, механическую и электрическую. Энергия расходуется не только на поддержание температуры тела и выполнение работы, но и на воссоздание структурных элементов клеток, обеспечение их жизнедеятельности, роста и развития организма. Тем не менее, только часть получаемой при окислении белков, жиров и углеводов энергии используется для синтеза АТФ, другая, значительно большая, превращается в теплоту. Так, при окислении углеводов 22, 7% энергии химических связей глюкозы в процессе окисления используется на синтез АТФ, а 77, 3% в виде тепла рассеивается в тканях. Аккумулированная в АТФ энергия используемая в дальнейшем для механической работы, химических, транспортных, электрических процессов в конечном счете тоже превращается в теплоту. Следовательно, количество тепла, образовавшегося в организме, становится мерой суммарной энергии химических связей, подвергшихся биологическому окислению. Поэтому вся энергия, образовавшаяся в организме, может быть выражена в единицах тепла — калориях или джоулях.

Общий баланс энергии организма определяют на основании калорийности вводимых пищевых веществ и количества выделенного тепла, которое может быть измерено или рассчитано. При этом надо учитывать, что величина калорийности, получаемая при лабораторной калориметрии, может отличаться от величины физиологической калорической ценности, поскольку некоторые вещества в организме не сгорают полностью, а образуют конечные продукты обмена, способные к дальнейшему окислению. В первую очередь это относится к белкам, азот которых выделяется из организма главным образом в виде мочевины, сохраняющей некоторый потенциальный запас калорий. Очевидно, что калорическая ценность, дыхательный коэффициент и величина теплообразования для разных веществ различны. Физиологическая калорическая ценность (в ккал/г) составляет для углеводов — 4, 1; липидов — 9, 3; белков — 4, 1; величина теплообразования (в ккал на 1 литр потребленного кислорода) для углеводов составляет 5, 05; липидов — 4, 69; белков — 4, 49.

Процесс анаболизма по аналогии с катаболическими процессами также проходит три стадии. При этом исходными веществами для анаболических процессов служат продукты второй стадии и промежуточные соединения третьей стадии катаболизма. Таким образом вторая и третья стадии катаболизма являются в то же время первой, исходной стадией анаболизма и химические реакции, протекающие в данном месте и в данное время, выполняют по сути двойную функцию. С одной стороны, они являются основой завершающего этапа катаболизма, а с другой — служат инициацией для анаболических процессов, поставляя вещества-предшественники для последующих стадий ассимиляции. Подобным образом, например, начинается синтез белка. Исходными реакциями этого процесса можно считать образование некоторых a-кетокислот. На следующей, второй стадии в ходе реакций аминирования или трансаминирования эти кетокислоты превращаются в аминокислоты, которые на третьей стадии анаболизма объединяются в полипептидные цепи. В результате ряда последовательных реакций происходит также синтез нуклеиновых кислот, липидов и полисахаридов. Тем не менее следует подчеркнуть, что пути анаболизма не являются простым обращением процессов катаболизма. Это связано прежде всего с энергетическими особенностями химических реакций. Некоторые реакции катаболизма практически необратимы, поскольку их протеканию в обратном направлении препятствуют непреодолимые энергетические барьеры. Поэтому в ходе эволюции были выработаны другие, специфические для анаболизма реакции, где синтез олиго- и полимерных соединений сопряжен с затратой энергии макроэргических соединений, прежде всего – АТФ.

Статья добавлена 31 мая 2016 г.

Катаболизм и анаболизм | ЦДО InstructorPRO⠀⠀

Катаболизм и анаболизм – это два процесса, которые составляют метаболизм. И протекают во всех живых организмах. Они отвечают за разрушение и строительство тканей, образование и расход энергии. Конечно же, нас эти процессы интересуют в связи с наращиванием мышечной массы и уменьшением жировой ткани.

Анаболизм – это биохимические реакции, направленные на рост и строительство тканей. Соединяя мелкие молекулы в более крупные. Например, аминокислоты, участвуют в синтезе белков. Анаболические процессы используют энергию, полученную в результате катаболических. Гормоны, участвующие в анаболизме:

— Эстроген.

— Инсулин.

— Гормон роста.

— Тестостерон.

Катаболизм – это биохимические реакции, направленные на расщепление более крупных молекул на мелкие. Тут уже идет обратный процесс: белки, липиды расщепляются до аминокислот. И дальнейшее использование их в качестве источника энергии. Гормоны, которые используются в процессе катаболизма:

— Адреналин.

— Кортизол.

— Цитокины.

— Глюкагон.

Катаболические и анаболические упражнения

Определить их очень просто. Катаболические упражнения, как правило, представлены аэробными. А анаболические – анаэробными. Кардио упражнения направлены на долгую аэробную нагрузку, в результате которой тело уменьшает массу тела. Уменьшается не только жировая ткань, но и мышечная масса.

Силовые тренировки или анаэробные, направлены на увеличение массы тела, за счёт увеличения мышечной массы. Так же такие упражнения позволяют поддерживать уже существующие мышцы. Лучшим вариантом будет совмещение этих двух видов тренинга. Добавление кардио упражнений во время силовой тренировки. Или включение силового элемента во время аэробной тренировки (ВИИТ тренировки  или спринты).

Факторы, влияющие на увеличение анаболических реакций:

— Здоровый сон. Именно во время сна идёт процесс восстановления. К тому же, во время сна выделяются необходимые гормоны для обеспечения процессов анаболизма.

— Питание. Употребление большого количества белка, высококалорийной пищи и частые приемы еды способствуют постоянному наличию питательных веществ, необходимые для роста мышц.

— Спортивное питание. Оно поможет дополнить основное питание и добавить недостающие микроэлементы.

— Уменьшение времени тренировок. Во время тренировок запускаются катаболические реакции.

— Необходимо избегать переутомления и стресса.

Теперь имея представление о том, как работает катаболизм и анаболизм, можно выстраивать свой тренировочный процесс, чтобы он был максимально эффективным.

 

Особенности метаболических процессов человека, метаболизм и катаболизм

Соглашение пользователя

1. Присоединяясь к настоящему Соглашению и оставляя свои данные на Сайте https://profit-consort.ru/, (далее — Сайт), принадлежащем Шевцову О. П. (далее — Администрация Сайта), путем заполнения полей форм онлайн-заявок, Пользователь:
— подтверждает, что все указанные им данные принадлежат лично ему,
— подтверждает и признает, что им внимательно в полном объеме прочитано данное Соглашение и условия обработки Администрацией Сайта его персональных данных, указываемых им в полях онлайн-заявок, текст соглашения и условия обработки персональных данных ему понятны;
— дает согласие на обработку Администрацией Сайта предоставляемых в составе информации персональных данных в целях заключения между ним и Администрацией Сайта настоящего Соглашения, а также его последующего исполнения;
— выражает согласие с условиями обработки персональных данных без оговорок и ограничений, а именно с совершением Администрацией Сайта действий, предусмотренных п. 3 ч. 1 ст. 3 Федерального закона от 27.07.2006 N 152-ФЗ «О персональных данных», и подтверждает, что, давая такое согласие, он действует свободно, по своей волей и в своих интересах.

2. Администрация Сайта использует персональные данные Пользователя для:
— обработки персональных данных, которые необходимы для предоставления и оказания услуг Пользователю;
— создания, анализа и мониторинга клиентской базы;
— информирования Пользователя о конкурсах и рекламных акциях;
— рассылки новостей Сайта Пользователю;
— информирования Пользователя о новых продуктах и услугах;
— информирования об акциях и специальных предложениях;
— уведомления Пользователя о различных событиях.

3. Администрация Сайта вправе обрабатывать персональные данные посредством внесения их в электронные базы данных, включения в списки (реестры) и внутренние отчетные формы. Обработка персональных данных может быть, как автоматизированная, так и без использования средств автоматизации.

4. Принимая условия настоящего Соглашения, Пользователь также соглашается с получением информационной и(или) рекламной рассылки по телефону (в формате смс-сообщений) и/или по электронной почте от Администрации Сайта.

5. Соглашение действует бессрочно с момента предоставления Пользователем своих данных и может быть отозвано Пользователем в любой момент путем направления Пользователем соответствующего распоряжения или заявления в простой письменной форме на адрес электронной почты [email protected] ru

6. Администрация Сайта имеет право вносить изменения в настоящее Соглашение. При внесении изменений в актуальной редакции указывается дата последнего обновления. Новая редакция Соглашения вступает в силу с момента ее размещения, если иное не предусмотрено новой редакцией Соглашения.

7. Действующая редакция Соглашения находится на Сайте на странице по адресу:
https://profit-consort.ru

8. К настоящему Соглашению и отношениям между Пользователем и Администрацией Сайта, возникающим в связи с применением Соглашения, подлежит применению право Российской Федерации.

г. Москва

16.10.2017

profit-consort.ru

Анаболизм - Anabolism - qaz.wiki

Набор метаболических путей, которые создают молекулы из более мелких единиц

Анаболизм ( ) есть множество метаболических путей , что построить молекулы из более мелких единиц. Эти реакции требуют энергии , они известны также как эндергонический процесс. Анаболизм - это наращивающий аспект метаболизма , тогда как катаболизм - это аспект разрушения. Анаболизм, как правило , ассоциируется с биосинтеза .

Путь

Полимеризация , анаболический путь, используемый для создания макромолекул, таких как нуклеиновые кислоты, белки и полисахариды, использует реакции конденсации для соединения мономеров. Макромолекулы создаются из более мелких молекул с использованием ферментов и кофакторов .

Использование АТФ для запуска эндергонического процесса анаболизма.

Энергетический ресурс

В основе анаболизма лежит катаболизм, при котором большие молекулы распадаются на более мелкие части, а затем используются в клеточном дыхании . Многие анаболические процессы работают за счет расщепления аденозинтрифосфата (АТФ) . Анаболизм обычно включает в себя снижение и уменьшение энтропии , что делает его неблагоприятным без подвода энергии. Исходные материалы, называемые молекулами-предшественниками, соединяются вместе с использованием химической энергии, получаемой в результате гидролиза АТФ, восстановления кофакторов НАД + , НАДФ + и ФАД или выполнения других благоприятных побочных реакций. Иногда это также может быть вызвано энтропией без подвода энергии, в таких случаях, как образование фосфолипидного бислоя клетки, где гидрофобные взаимодействия агрегируют молекулы.

Кофакторы

Восстановители НАДН , НАДФН и ФАДН 2 , а также ионы металлов действуют как кофакторы на различных этапах анаболических путей. НАДН, НАДФН и ФАДН 2 действуют как переносчики электронов , в то время как заряженные ионы металлов внутри ферментов стабилизируют заряженные функциональные группы на субстратах .

Субстраты

Субстраты для анаболизма - это в основном промежуточные продукты, взятые из катаболических путей в периоды высокого энергетического заряда в клетке.

Функции

Анаболические процессы строят органы и ткани . Эти процессы вызывают рост и дифференциацию клеток и увеличение размеров тела, процесс, который включает синтез сложных молекул . Примеры анаболических процессов включают рост и минерализацию костей и увеличение мышечной массы.

Анаболические гормоны

Эндокринологи традиционно классифицируют гормоны как анаболические или катаболические, в зависимости от того, какую часть метаболизма они стимулируют. Классические анаболические гормоны - это анаболические стероиды , которые стимулируют синтез белка и рост мышц, и инсулин .

Фотосинтетический синтез углеводов

Фотосинтетический синтез углеводов у растений и некоторых бактерий - это анаболический процесс, который производит глюкозу , целлюлозу , крахмал , липиды и белки из CO 2 . Он использует энергию , производимую из легких управляемых реакций фотосинтеза, и создает прекурсоры для этих больших молекул с помощью ассимиляции углерода в фотосинтетического цикла сокращения углерода , так называемый цикл Кальвина.

Биосинтез аминокислот из промежуточных продуктов гликолиза и цикла лимонной кислоты.

Биосинтез аминокислот

Все аминокислоты образуются из промежуточных продуктов в катаболических процессах гликолиза , цикла лимонной кислоты или пентозофосфатного пути . В результате гликолиза глюкозо-6-фосфат является предшественником гистидина ; 3-фосфоглицерат является предшественником глицина и цистеина ; фосфоенолпируват , в сочетании с 3-фосфоглицератом -производной эритрозой 4-фосфатом , форма триптофана , фенилаланин и тирозин ; а пируват является предшественником аланина , валина , лейцина и изолейцина . Из цикла лимонной кислоты α-кетоглутарат превращается в глутамат, а затем в глутамин , пролин и аргинин ; и оксалоацетат превращается в аспартат, а затем в аспарагин , метионин , треонин и лизин .

Хранение гликогена

В периоды высокого уровня сахара в крови глюкозо-6-фосфат от гликолиза направляется в путь накопления гликогена. Это изменяется на глюкозо-1-фосфат с помощью фосфоглюкомутазов , а затем UDP-глюкоза с помощью UTP - глюкозо-1-фосфата uridylyltransferase . Гликогенсинтаза добавляет эту UDP-глюкозу к цепи гликогена.

Глюконеогенез

Глюкагон традиционно является катаболическим гормоном, но также стимулирует анаболический процесс глюконеогенеза в печени и, в меньшей степени, в коре головного мозга и кишечнике во время голодания, чтобы предотвратить низкий уровень сахара в крови . Это процесс преобразования пирувата в глюкозу. Пируват может образовываться при расщеплении глюкозы, лактата , аминокислот или глицерина . Путь глюконеогенеза имеет много обратимых ферментативных процессов, общих с гликолизом, но это не обратный процесс гликолиза. Он использует разные необратимые ферменты, чтобы гарантировать, что общий путь проходит только в одном направлении.

Регулирование

Анаболизм работает с отдельными ферментами от катализа, которые в какой-то момент проходят необратимые этапы своего пути. Это позволяет клетке регулировать скорость производства и предотвращать образование бесконечного цикла, также известного как бесполезный цикл , при катаболизме.

Баланс между анаболизмом и катаболизмом зависит от АДФ и АТФ, также известного как энергетический заряд клетки. Высокое количество АТФ заставляет клетки благоприятствовать анаболическому пути и замедлять катаболическую активность, в то время как избыток АДФ замедляет анаболизм и способствует катаболизму. Эти пути также регулируются циркадными ритмами , при этом такие процессы, как гликолиз, колеблются, чтобы соответствовать нормальным периодам активности животного в течение дня.

Этимология

Слово анаболизм происходит от новолатинского языка, который получил корни от греческого : ἁνά , «вверх» и βάλλειν , «бросать».

Ссылки

Катаболизм и анаболизм - Sportivnoe.

ru

В организме человека протекают 2 противоположные реакции:

Процесс, синтезирующий новые структуры, а также поддерживающий рост и обновление тканей и мышц, называют анаболизмом. Данный процесс происходит в состоянии покоя и, конечно же, во время действия гормонов: гормон роста, пептиды, анаболических гормонов (инсулин, тестостерон). Этот процесс не может протекать в нашем организме без достаточного количества аминокислот – строительного материала.

Второй процесс, разрушающий структуры и вещества (чаще всего именно мышцы), а также являющийся необходимым для образования так называемых простых веществ (аминокислот, глюкозы), которые обычно используются для различных экстренных нужд, называют катаболизмом. Для бодибилдеров катаболизм белков отыгрывает особую роль, ведь этот процесс способствует разрушению мышечной ткани, вследствие чего зачастую образуются свободные аминокислоты. Катаболические реакции чаще всего провоцируются стрессовыми ситуациями, физической нагрузкой, утомлением, голодом и прочими явлениями, которые могут сопровождаться подъемом концентрации адреналина, кортизола, и в меньшей мере гормоном щитовидной железы.

Советы:

  1. Наибольший всплеск уровня кортизола, а соответственно, степени катаболических процессов наблюдается после пробуждения. Соответственно, первый прием пищи должен быть богат углеводами (как быстрыми, так и медленными) и BCAA аминокислотами. Так ваш организм получит необходимые белки из пищи, а не из собственных мышц и тканей.
  2. Наибольший всплеск гормона роста наблюдается во время тренировок, причем уровень зависит от тяжести тренировки, поэтому ноги спортсмены тренируют всегда. И второй всплеск наблюдается когда человек засыпает. Поэтому, после тренировки и перед сном рекомендуется принимать белок — сывороточный или казеиновый протеин.

Вашим друзьям будет интересна статья? Поделитесь ею

Анаболизм и катаболизм: определение и примеры

Анаболизм и катаболизм - это два основных типа биохимических реакций, которые составляют метаболизм. Анаболизм строит сложные молекулы из более простых, в то время как катаболизм разбивает большие молекулы на более мелкие.

Большинство людей думает о метаболизме в контексте потери веса и бодибилдинга, но метаболические пути важны для каждой клетки и ткани в организме. Метаболизм - это то, как клетка получает энергию и удаляет отходы.Витамины, минералы и кофакторы помогают реакциям.

Ключевые выводы: анаболизм и катаболизм

  • Анаболизм и катаболизм - два широких класса биохимических реакций, которые составляют метаболизм.
  • Анаболизм - это синтез сложных молекул из более простых. Эти химические реакции требуют энергии.
  • Катаболизм - это распад сложных молекул на более простые. Эти реакции высвобождают энергию.
  • Анаболические и катаболические пути обычно работают вместе, а энергия катаболизма обеспечивает энергию для анаболизма.

Определение анаболизма

Анаболизм или биосинтез - это набор биохимических реакций, которые создают молекулы из более мелких компонентов. Анаболические реакции носят эндергонический характер, то есть они требуют энергии для развития и не являются спонтанными. Обычно анаболические и катаболические реакции сочетаются друг с другом, причем катаболизм обеспечивает энергию активации анаболизма. Гидролиз аденозинтрифосфата (АТФ) поддерживает многие анаболические процессы. В общем, реакции конденсации и восстановления являются механизмами анаболизма.

Примеры анаболизма

Анаболические реакции - это реакции, которые создают сложные молекулы из простых. Клетки используют эти процессы для производства полимеров, роста тканей и восстановления повреждений. Например:

  • Глицерин реагирует с жирными кислотами с образованием липидов:
    CH 2 OHCH (OH) CH 2 OH + C 17 H 35 COOH → CH 2 OHCH (OH) CH 2 OOCC 17 H 35
  • Простые сахара объединяются с образованием дисахаридов и воды:
    C 6 H 12 O 6 + C 6 H 12 O 6 → C 12 H 22 O 11 + H 2 O
  • Аминокислоты объединяются в дипептиды:
    NH 2 CHRCOOH + NH 2 CHRCOOH → NH 2 CHRCONHCHRCOOH + H 2 O
  • Двуокись углерода и вода реагируют с образованием глюкозы и кислорода в процессе фотосинтеза:
    6CO 2 + 6H 2 O → C 6 H 12 O 6 + 6O 2

Анаболические гормоны стимулируют анаболические процессы. Примеры анаболических гормонов включают инсулин, который способствует абсорбции глюкозы, и анаболические стероиды, которые стимулируют рост мышц. Анаболические упражнения - это анаэробные упражнения, такие как тяжелая атлетика, которые также наращивают мышечную силу и массу.

Определение катаболизма

Катаболизм - это набор биохимических реакций, которые расщепляют сложные молекулы на более простые. Катаболические процессы являются термодинамически благоприятными и спонтанными, поэтому клетки используют их для выработки энергии или для подпитки анаболизма.Катаболизм - экзэргонический, то есть выделяет тепло и работает через гидролиз и окисление.

Клетки могут хранить полезное сырье в сложных молекулах, использовать катаболизм для их расщепления и восстанавливать более мелкие молекулы для создания новых продуктов. Например, катаболизм белков, липидов, нуклеиновых кислот и полисахаридов приводит к образованию аминокислот, жирных кислот, нуклеотидов и моносахаридов соответственно. Иногда образуются отходы, включая углекислый газ, мочевину, аммиак, уксусную кислоту и молочную кислоту.

Примеры катаболизма

Катаболические процессы противоположны анаболическим процессам. Они используются для выработки энергии для анаболизма, высвобождения небольших молекул для других целей, детоксикации химических веществ и регулирования метаболических путей. Например:

  • Во время клеточного дыхания глюкоза и кислород реагируют с образованием диоксида углерода и воды
    C 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6CO 2 + 6H 2 O
  • В клетках, пероксид гидроксида разлагается на воду и кислород:
    2H 2 O 2 → 2H 2 O + O 2

Многие гормоны действуют как сигналы для контроля катаболизма.Катаболические гормоны включают адреналин, глюкагон, кортизол, мелатонин, гипокретин и цитокины. Катаболические упражнения - это аэробные упражнения, такие как кардио-тренировка, при которой калории сжигаются по мере расщепления жира (или мышц).

Амфиболии

Метаболический путь, который может быть катаболическим или анаболическим в зависимости от наличия энергии, называется амфиболическим путем. Глиоксилатный цикл и цикл лимонной кислоты являются примерами амфиболических путей. Эти циклы могут либо производить энергию, либо использовать ее, в зависимости от потребностей клетки.

Источники

  • Альбертс, Брюс; Джонсон, Александр; Джулиан, Льюис; Рафф, Мартин; Робертс, Кейт; Уолтер, Питер (2002). Молекулярная биология клетки (5-е изд.). CRC Press.
  • де Болстер, М. В. Г. (1997). «Глоссарий терминов, используемых в биоорганической химии». Международный союз теоретической и прикладной химии.
  • Berg, Jeremy M .; Тимочко, Джон Л .; Страйер, Люберт; Гатто, Грегори Дж.(2012). Биохимия (7-е изд.). Нью-Йорк: W.H. Фримен. ISBN 9781429229364.
  • Николс Д. Г. и Фергюсон С. Дж. (2002) Биоэнергетика (3-е изд.). Академическая пресса. ISBN 0-12-518121-3.
  • Рэмси К. М., Марчева Б., Кохсака А., Басс Дж. (2007). «Заводной механизм обмена веществ». Анну. Rev. Nutr. 27: 219–40. DOI: 10.1146 / annurev.nutr.27.061406.093546

Обзор метаболических реакций | Анатомия и физиология II

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Опишите процесс разложения полимеров на мономеры
  • Опишите процесс объединения мономеров в полимеры
  • Обсудить роль АТФ в метаболизме
  • Объяснение окислительно-восстановительных реакций
  • Опишите гормоны, регулирующие анаболические и катаболические реакции

В организме постоянно происходят обменные процессы. Метаболизм - это сумма всех химических реакций, которые участвуют в катаболизме и анаболизме. Реакции, управляющие расщеплением пищи для получения энергии, называются катаболическими реакциями. И наоборот, анаболические реакции используют энергию, производимую катаболическими реакциями, для синтеза более крупных молекул из более мелких, например, когда организм формирует белки, связывая вместе аминокислоты. Оба набора реакций имеют решающее значение для поддержания жизни.

Поскольку катаболические реакции производят энергию, а анаболические реакции используют энергию, в идеале использование энергии должно уравновешивать произведенную энергию.Если чистое изменение энергии положительное (катаболические реакции выделяют больше энергии, чем используют анаболические реакции), то организм накапливает избыточную энергию, создавая молекулы жира для длительного хранения. С другой стороны, если чистое изменение энергии отрицательное (катаболические реакции выделяют меньше энергии, чем используют анаболические реакции), организм использует накопленную энергию для компенсации дефицита энергии, высвобождаемой в результате катаболизма.

Катаболические реакции

Катаболические реакции расщепляют большие органические молекулы на более мелкие, высвобождая энергию, содержащуюся в химических связях. Эти высвобождения энергии (преобразования) не эффективны на 100 процентов. Количество выделяемой энергии меньше, чем общее количество, содержащееся в молекуле. Примерно 40 процентов энергии, выделяемой в результате катаболических реакций, напрямую передается высокоэнергетической молекуле аденозинтрифосфата (АТФ). АТФ, энергетическая валюта клеток, можно немедленно использовать для питания молекулярных машин, которые поддерживают функции клеток, тканей и органов. Это включает в себя создание новой ткани и восстановление поврежденной ткани.АТФ также можно хранить для удовлетворения будущих потребностей в энергии. Остальные 60 процентов энергии, высвобождаемой в результате катаболических реакций, выделяется в виде тепла, которое поглощают ткани и жидкости организма.

Структурно молекулы АТФ состоят из аденина, рибозы и трех фосфатных групп. Химическая связь между второй и третьей фосфатными группами, называемая высокоэнергетической связью, представляет собой самый большой источник энергии в клетке. Это первая связь, которую разрушают катаболические ферменты, когда клеткам требуется энергия для работы.Продуктами этой реакции являются молекула аденозиндифосфата (АДФ) и одиночная фосфатная группа (P i ). АТФ, АДФ и P i постоянно проходят через реакции, которые создают АТФ и накапливают энергию, и реакции, которые разрушают АТФ и высвобождают энергию.

Рис. 1. Аденозинтрифосфат (АТФ) - это энергетическая молекула клетки. Во время катаболических реакций создается АТФ, и энергия сохраняется до тех пор, пока она не понадобится во время анаболических реакций.

Энергия АТФ управляет всеми функциями организма, такими как сокращение мышц, поддержание электрического потенциала нервных клеток и поглощение пищи в желудочно-кишечном тракте.Метаболические реакции, производящие АТФ, происходят из различных источников.

Рис. 2. Во время катаболических реакций белки расщепляются на аминокислоты, липиды - на жирные кислоты, а полисахариды - на моносахариды. Эти строительные блоки затем используются для синтеза молекул в анаболических реакциях.

Из четырех основных макромолекулярных групп (углеводов, липидов, белков и нуклеиновых кислот), которые перерабатываются в процессе пищеварения, углеводы считаются наиболее распространенным источником энергии для питания организма.Они принимают форму сложных углеводов, полисахаридов, таких как крахмал и гликоген, или простых сахаров (моносахаридов), таких как глюкоза и фруктоза. Катаболизм сахара расщепляет полисахариды на отдельные моносахариды. Среди моносахаридов глюкоза является наиболее распространенным топливом для производства АТФ в клетках, и поэтому существует ряд механизмов эндокринного контроля, регулирующих концентрацию глюкозы в кровотоке. Избыточная глюкоза либо хранится в качестве запаса энергии в печени и скелетных мышцах в виде сложного полимерного гликогена, либо преобразуется в жир (триглицерид) в жировых клетках (адипоцитах).

Среди липидов (жиров) триглицериды чаще всего используются для получения энергии посредством метаболического процесса, называемого β-окислением. Около половины избыточного жира хранится в адипоцитах, которые накапливаются в подкожной клетчатке под кожей, тогда как остальная часть хранится в адипоцитах в других тканях и органах.

Белки, являющиеся полимерами, можно разделить на их мономеры, отдельные аминокислоты. Аминокислоты можно использовать в качестве строительных блоков новых белков или далее расщеплять для производства АТФ.Когда человек хронически голодает, такое использование аминокислот для производства энергии может привести к истощению организма, поскольку расщепляется все больше и больше белков.

Нуклеиновые кислоты присутствуют в большинстве продуктов, которые вы едите. Во время пищеварения нуклеиновые кислоты, включая ДНК и различные РНК, распадаются на составляющие их нуклеотиды. Эти нуклеотиды легко абсорбируются и транспортируются по всему телу для использования отдельными клетками во время метаболизма нуклеиновых кислот.

Анаболические реакции

В отличие от катаболических реакций, анаболические реакции включают соединение более мелких молекул в более крупные.Анаболические реакции объединяют моносахариды с образованием полисахаридов, жирные кислоты с образованием триглицеридов, аминокислоты с образованием белков и нуклеотиды с образованием нуклеиновых кислот. Эти процессы требуют энергии в виде молекул АТФ, генерируемых катаболическими реакциями. Анаболические реакции, также называемые реакциями биосинтеза , создают новые молекулы, которые образуют новые клетки и ткани, и оживляют органы.

Гормональная регуляция обмена веществ

Катаболические и анаболические гормоны в организме помогают регулировать метаболические процессы. Катаболические гормоны стимулируют расщепление молекул и производство энергии. К ним относятся кортизол, глюкагон, адреналин / адреналин и цитокины. Все эти гормоны мобилизуются в определенное время для удовлетворения потребностей организма. Анаболические гормоны необходимы для синтеза молекул и включают гормон роста, инсулиноподобный фактор роста, инсулин, тестостерон и эстроген. В следующей таблице обобщены функции каждого из катаболических гормонов, а в следующей таблице приведены функции каждого из них. анаболические гормоны.

Таблица 1. Катаболические гормоны
Гормон Функция
Кортизол Высвобождается из надпочечников в ответ на стресс; его основная роль заключается в повышении уровня глюкозы в крови путем глюконеогенеза (расщепления жиров и белков)
Глюкагон Высвобождается из альфа-клеток поджелудочной железы при голодании или когда организму требуется дополнительная энергия; он стимулирует расщепление гликогена в печени для повышения уровня глюкозы в крови; его действие противоположно инсулину; глюкагон и инсулин являются частью системы отрицательной обратной связи, которая стабилизирует уровень глюкозы в крови
Адреналин / эпинефрин Высвобождается в ответ на активацию симпатической нервной системы; увеличивает частоту сердечных сокращений и сократимость сердца, сужает кровеносные сосуды, является бронходилататором, который открывает (расширяет) бронхи легких для увеличения объема воздуха в легких и стимулирует глюконеогенез
Таблица 2.Анаболические гормоны
Гормон Функция
Гормон роста (GH) Синтезируется и выделяется гипофизом; стимулирует рост клеток, тканей и костей
Инсулиноподобный фактор роста (IGF) Стимулирует рост мышц и костей, одновременно подавляя гибель клеток (апоптоз)
Инсулин Производится бета-клетками поджелудочной железы; играет важную роль в метаболизме углеводов и жиров, контролирует уровень глюкозы в крови и способствует поглощению глюкозы клетками организма; заставляет клетки мышц, жировой ткани и печени поглощать глюкозу из крови и хранить ее в печени и мышцах в виде глюкагона; его действие противоположно гликогену; глюкагон и инсулин являются частью системы отрицательной обратной связи, которая стабилизирует уровень глюкозы в крови
Тестостерон Вырабатывается семенниками у мужчин и яичниками у женщин; стимулирует увеличение мышечной массы и силы, а также рост и укрепление костей
Эстроген Вырабатывается в основном яичниками, а также печенью и надпочечниками; его анаболические функции включают ускорение метаболизма и отложение жира

Нарушения метаболических процессов: синдром Кушинга и болезнь Аддисона

Как и следовало ожидать от фундаментального физиологического процесса, такого как метаболизм, ошибки или сбои в метаболической обработке приводят к патофизиологии или, если их не исправить, к болезненному состоянию.Болезни обмена веществ чаще всего возникают в результате неправильной работы белков или ферментов, которые имеют решающее значение для одного или нескольких метаболических путей. Нарушение функции белка или фермента может быть следствием генетического изменения или мутации. Однако нормально функционирующие белки и ферменты также могут иметь пагубные последствия, если их доступность не соответствует метаболическим потребностям. Например, чрезмерное производство гормона кортизола вызывает синдром Кушинга. Клинически синдром Кушинга характеризуется быстрым увеличением веса, особенно в области туловища и лица, депрессией и тревогой.Стоит упомянуть, что опухоли гипофиза, вырабатывающие адренокортикотропный гормон (АКТГ), который впоследствии стимулирует кору надпочечников высвобождать избыточное количество кортизола, имеют аналогичные эффекты. Этот косвенный механизм гиперпродукции кортизола называется болезнью Кушинга.

Пациенты с синдромом Кушинга могут иметь высокий уровень глюкозы в крови и имеют повышенный риск ожирения. Они также показывают медленный рост, накопление жира между плечами, слабые мышцы, боль в костях (потому что кортизол заставляет белки расщепляться с образованием глюкозы в результате глюконеогенеза) и утомляемость.Другие симптомы включают чрезмерное потоотделение (гипергидроз), расширение капилляров и истончение кожи, что может привести к легким синякам. Все методы лечения синдрома Кушинга направлены на снижение чрезмерного уровня кортизола. В зависимости от причины избытка, лечение может быть таким простым, как прекращение использования мазей с кортизолом. В случае опухолей часто используется хирургическое вмешательство для удаления поражающей опухоль. Если операция нецелесообразна, лучевая терапия может использоваться для уменьшения размера опухоли или удаления частей коры надпочечников.Наконец, доступны лекарства, которые могут помочь регулировать количество кортизола.

Недостаточное производство кортизола также проблематично. Надпочечниковая недостаточность, или болезнь Аддисона, характеризуется снижением выработки кортизола надпочечниками. Это может быть следствием нарушения работы надпочечников - они не вырабатывают достаточного количества кортизола - или же следствием снижения доступности АКТГ из гипофиза. Пациенты с болезнью Аддисона могут иметь низкое кровяное давление, бледность, крайнюю слабость, утомляемость, медленные или вялые движения, головокружение и тягу к соли из-за потери натрия и высокого уровня калия в крови (гиперкалиемия).Жертвы также могут страдать от потери аппетита, хронической диареи, рвоты, поражений во рту и неоднородного цвета кожи. Диагностика обычно включает анализы крови и визуализацию надпочечников и гипофиза. Лечение включает заместительную терапию кортизолом, которую обычно необходимо продолжать всю жизнь.

Реакции окисления-восстановления

Химические реакции, лежащие в основе метаболизма, включают перенос электронов от одного соединения к другому посредством процессов, катализируемых ферментами.Электроны в этих реакциях обычно исходят от атомов водорода, которые состоят из электрона и протона. Молекула отдает атом водорода в виде иона водорода (H + ) и электрона, разбивая молекулу на более мелкие части. Потеря электрона или окисление высвобождает небольшое количество энергии; и электрон, и энергия затем передаются другой молекуле в процессе восстановления или получения электрона. Эти две реакции всегда происходят вместе в окислительно-восстановительной реакции (также называемой окислительно-восстановительной реакцией) - когда электрон проходит между молекулами, донор окисляется, а реципиент восстанавливается.Реакции окисления-восстановления часто протекают последовательно, так что восстанавливаемая молекула впоследствии окисляется, передавая не только только что полученный электрон, но и полученную энергию. По мере развития серии реакций накапливается энергия, которая используется для объединения P и и АДФ с образованием АТФ, высокоэнергетической молекулы, которую организм использует в качестве топлива.

Реакции окисления и восстановления катализируются ферментами, которые запускают удаление атомов водорода. Коэнзимы работают с ферментами и принимают атомы водорода.Двумя наиболее распространенными коферментами окислительно-восстановительных реакций являются никотинамидадениндинуклеотид (NAD) и флавинадениндинуклеотид (FAD) . Их соответствующие восстановленные коферменты - это НАДН и FADH 2 , которые представляют собой энергосодержащие молекулы, используемые для передачи энергии во время создания АТФ.

Обзор главы

Метаболизм - это сумма всех катаболических (расщепление) и анаболических (синтез) реакций в организме.Скорость метаболизма измеряет количество энергии, используемой для поддержания жизни. Организм должен принимать достаточное количество пищи, чтобы поддерживать скорость метаболизма, чтобы организм мог оставаться в живых очень долго.

Катаболические реакции расщепляют более крупные молекулы, такие как углеводы, липиды и белки из принятой пищи, на составляющие более мелкие части. Они также включают распад АТФ, который высвобождает энергию, необходимую для метаболических процессов во всех клетках по всему телу.

Анаболические реакции, или биосинтетические реакции, синтезируют более крупные молекулы из более мелких составных частей, используя АТФ в качестве источника энергии для этих реакций.Анаболические реакции увеличивают костную, мышечную массу и новые белки, жиры и нуклеиновые кислоты. Реакции окисления-восстановления переносят электроны через молекулы, окисляя одну молекулу и восстанавливая другую, и собирая высвободившуюся энергию для преобразования P i и АДФ в АТФ. Ошибки в метаболизме изменяют переработку углеводов, липидов, белков и нуклеиновых кислот и могут привести к ряду болезненных состояний.

Самопроверка

Ответьте на вопрос (ы) ниже, чтобы увидеть, насколько хорошо вы понимаете темы, затронутые в предыдущем разделе.

Вопросы о критическом мышлении

  1. Опишите, как можно изменить метаболизм.
  2. Опишите, как лечить болезнь Аддисона.
Показать ответы
  1. Увеличение или уменьшение безжировой мышечной массы приведет к увеличению или уменьшению метаболизма.
  2. Болезнь Аддисона характеризуется низким уровнем кортизола. Один из способов лечения болезни - дать пациенту кортизол.

Глоссарий

анаболических гормонов: гормонов, стимулирующих синтез новых, более крупных молекул

анаболических реакций: реакций, в результате которых молекулы меньшего размера превращаются в молекулы большего размера

реакций биосинтеза: реакций, которые создают новые молекулы, также называемые анаболическими реакциями

катаболических гормонов: гормонов, которые стимулируют распад более крупных молекул

катаболических реакций: реакций, в результате которых более крупные молекулы расщепляются на составные части

FADH 2 : высокоэнергетическая молекула, необходимая для гликолиза

флавинадениндинуклеотид (FAD): кофермент , используемый для производства FADH 2

обмен веществ: сумма всех катаболических и анаболических реакций, происходящих в организме

НАДН: высокоэнергетическая молекула, необходимая для гликолиза

никотинамидадениндинуклеотид (НАД): кофермент , используемый для производства НАДН

окисление: потеря электрона

реакция окисления-восстановления: (также окислительно-восстановительная реакция) пара реакций, в которых электрон переходит от одной молекулы к другой, окисляя одну и восстанавливая другую

редукция: накопление электрона

23.7A: Катаболико-анаболическое устойчивое состояние - Medicine LibreTexts

Катаболические реакции, разрушающие сложные молекулы, обеспечивают энергию, необходимую анаболическим реакциям для образования сложных молекул.

ПРИМЕРЫ

Младенцы в первые годы жизни очень быстро растут, поэтому требуется преобразование достаточного количества топлива в энергию, необходимую для ускорения этого роста. Отсюда причина того, что когда большинство младенцев не спят, они обычно едят.

Анаболические реакции требуют энергии.Химическая реакция, при которой АТФ превращается в АДФ, обеспечивает энергией этот метаболический процесс. Клетки могут сочетать анаболические реакции с катаболическими реакциями, которые высвобождают энергию, чтобы сформировать эффективный энергетический цикл. Катаболические реакции превращают химическое топливо в клеточную энергию, которая затем используется для инициирования энергозатратных анаболических реакций. АТФ, молекула с высокой энергией, соединяет анаболизм путем высвобождения свободной энергии. Эта энергия не приходит через разрыв фосфатных связей; вместо этого он высвобождается в результате гидратации фосфатной группы.

Анаболизм и катаболизм : Катаболические реакции высвобождают энергию, в то время как анаболические реакции расходуют энергию.

Анаболизм - это противоположность катаболизма. Например, синтез глюкозы - это анаболический процесс, а расщепление глюкозы - катаболический процесс. Анаболизм требует поступления энергии, описываемого как процесс потребления энергии («подъем в гору»). Катаболизм - это процесс «под уклон», при котором энергия высвобождается по мере того, как организм использует энергию.Анаболизм и катаболизм необходимо регулировать, чтобы избежать одновременного протекания двух процессов. У каждого процесса есть свой набор гормонов, которые включают и выключают эти процессы. Анаболические гормоны включают гормон роста, тестостерон и эстроген. Катаболические гормоны включают адреналин, кортизол и глюкагон. Баланс между анаболизмом и катаболизмом также регулируется циркадными ритмами, при этом такие процессы, как метаболизм глюкозы, колеблются, чтобы соответствовать нормальным периодам активности животного в течение дня.

Анаболизм можно рассматривать как набор метаболических процессов, в которых синтез сложных молекул инициируется энергией, высвобождаемой в результате катаболизма. Эти сложные молекулы производятся в ходе систематического процесса из небольших и простых предшественников. Например, анаболическая реакция может начинаться с относительно простых молекул-предшественников (созданных ранее в результате катаболических реакций) и заканчиваться довольно сложными продуктами, такими как сахар, определенные липиды или даже ДНК, которая имеет чрезвычайно сложную физическую структуру.Повышенная сложность продуктов анаболических реакций также означает, что они более богаты энергией, чем их простые предшественники.

Анаболические реакции представляют собой расходящиеся процессы. То есть относительно небольшое количество типов сырья используется для синтеза широкого спектра конечных продуктов, что приводит к увеличению размера ячеек, сложности или и того, и другого. Анаболические процессы отвечают за дифференциацию клеток и увеличение размеров тела. Этим процессам приписывается минерализация костей и мышечная масса.Анаболические процессы производят пептиды, белки, полисахариды, липиды и нуклеиновые кислоты. Эти молекулы включают в себя все материалы живых клеток, такие как мембраны и хромосомы, а также специализированные продукты определенных типов клеток, такие как ферменты, антитела, гормоны и нейротрансмиттеры.

Анаболические и катаболические (клеточный метаболизм): определение и примеры

Клетки - это самые маленькие единицы живых существ, которые обладают всеми свойствами, связанными с жизнью.Одной из этих определяющих характеристик является метаболизм , или использование молекул или энергии, собранных из окружающей среды, для проведения биохимических реакций, необходимых для сохранения жизни и, в конечном итоге, для воспроизводства.

Метаболические процессы, часто называемые метаболическими путями, можно разделить на те, которые являются анаболическими или включают синтез новых молекул, и те, которые являются катаболическими , которые включают распад существующих молекул.

В просторечии анаболические процессы связаны со строительством дома и заменой таких вещей, как окна и водосточные желоба, по мере необходимости, а катаболические процессы - это обуздание изношенных или сломанных частей дома.Если это делать согласованно и в правильном темпе, дом будет существовать в максимально стабильном состоянии, но никогда не будет пассивным.

Обзор метаболизма

Клетки и ткани, которые они формируют, постоянно подвергаются «двунаправленному» метаболизму, что означает, что, хотя одни вещи текут в анаболическом направлении, другие - в противоположном.

Это, возможно, более очевидно на уровне целых организмов: если вы сжигаете глюкозу во время спринта, чтобы догнать свою собаку (катаболический процесс), бумага, порезанная на вашей руке накануне, продолжает заживать (анаболический процесс).Но та же дихотомия действует и в отдельных клетках.

Клеточные реакции катализируются особыми глобулярными белковыми молекулами, называемыми ферментами , которые по определению участвуют в химических реакциях, не меняясь в конце концов. Они значительно ускоряют реакции - иногда более чем в тысячу раз - и поэтому действуют как катализаторы .

Анаболические реакции обычно требуют ввода энергии и, следовательно, являются эндотермическими (что в переводе означает «тепло внутрь»).Это имеет смысл; вы не сможете нарастить или нарастить мышцы, если не поедите, при этом потребление пищи обычно зависит от интенсивности и продолжительности определенной активности.

Катаболические реакции обычно экзотермические («тепло наружу») и высвобождают энергию, большая часть которой используется клеткой в ​​форме аденозинтрифосфата (АТФ) и используется для других метаболических процессов.

Субстраты метаболизма

Основные структурные элементы тела и молекулы, необходимые для топлива, а также роста и замещения тканей, состоят из мономеров или небольших повторяющихся звеньев в целом, называемых полимером .

Эти единицы могут быть идентичными, как с молекулами глюкозы, организованными в длинные цепи запасающего топлива гликогена , или они могут быть похожими и иметь «ароматизаторы», как в случае нуклеиновых кислот и нуклеотидов, из которых они состоят.

Три основных класса макромолекул макронутриентов в питании человека, называемые углеводами, , белками, и жирами, , каждый из которых состоит из мономеров своего типа.

Глюкоза - это фундаментальный субстрат всей жизни на Земле, и каждая живая клетка способна метаболизировать ее для получения энергии.Как уже отмечалось, молекулы глюкозы могут быть связаны в «цепочки» с образованием гликогена, который у человека находится в основном в мышцах и печени. Белки состоят из мономеров, взятых из мешка с 20 различными аминокислотами.

Жиры не являются полимерами, потому что они состоят из трех жирных кислот, связанных с «основной цепью» трехуглеродной молекулы глицерин . Когда они растут или сжимаются, это происходит за счет добавления или удаления атомов на концах цепочек жирных кислот, скорее как заглавная буква «E», где вертикальная часть остается того же размера, но горизонтальные полосы различаются по длине.

Что такое анаболический метаболизм?

Представьте, что вам дали коробку с игрушечными строительными блоками неограниченного размера. Многие из них идентичны, за исключением цвета; другие имеют разные размеры, но могут быть соединены вместе; третьи не предназначены для подключения независимо от выбранной вами конфигурации. Вы можете создавать идентичные конструкции, содержащие, скажем, от трех до пяти частей, и связывать их вместе таким образом, чтобы соединения этих конструкций также были идентичными.

По сути, это анаболический метаболизм в действии.Отдельные группы от трех до пяти игрушек представляют собой «мономеры», а готовый продукт аналогичен «полимеру». И в клетках, вместо того, чтобы делать работу по соединению частей вместе, ферменты направляют процесс. В обоих случаях ключевым аспектом является ввод энергии для генерации молекул большей сложности (и, как правило, большего размера).

Примеры анаболических процессов включают, помимо синтеза белка, глюконеогенез (синтез глюкозы из различных предшествующих субстратов), синтез жирных кислот липогенез (синтез жиров из жирных кислот и глицерина) и образование карбамида и кетоновых тел .

Что такое катаболический метаболизм?

В большинстве случаев катаболические процессы на уровне индивидуальных реакций - это не просто соответствующие анаболические реакции, протекающие в обратном порядке, хотя многие из них одинаковы. Обычно задействованы разные ферменты.

Например, первая стадия гликолиза (катаболизма глюкозы) - это добавление фосфатной группы к глюкозе с помощью фермента гексокиназы с образованием глюкозо-6-фосфата.Но заключительный этап глюконеогенеза, удаление фосфата из глюкозо-6-фосфата с образованием глюкозы, катализируется глюкозо-6-фосфатазой.

Другими жизненно важными катаболическими процессами, происходящими в вашем организме, являются гликогенолиз (распад гликогена в мышцах или печени), липолиз (удаление жирных кислот из глицерина), бета-окисление («сжигание» жирные кислоты), а также разложение кетонов, белков или отдельных аминокислот.

Поддержание баланса анаболического и катаболического метаболизма

Чтобы поддерживать организм в гармонии с его потребностями в режиме реального времени, требуется высокая степень реакции и координации.Скорость анаболических и катаболических реакций можно контролировать, варьируя количество фермента или субстрата, мобилизованного в данной части клетки, или с помощью ингибирования обратной связи , при котором накопление продукта сигнализирует предшествующей реакции о более медленном протекании.

Кроме того, что важно с точки зрения целостной визуализации метаболизма, субстраты из одного пути макроэлементов могут быть шунтированы в путь другого по мере необходимости.

Примером такой интеграции путей является то, что аминокислоты аланин и глутамин, помимо того, что служат строительными блоками белков, также могут вступать в глюконеогенез.Чтобы это произошло, им нужно избавиться от азота, который обрабатывается ферментами, называемыми трансаминазами .

  • Глицерин, продукт липолиза, также может вступать в путь глюконеогенеза, который в широком смысле является одним из способов получения сахара из жира. Однако на сегодняшний день нет доказательств того, что продукты окисления жирных кислот могут вступать в глюконеогенез.

Физические упражнения: рост мышц и сжигание жира

Физическая подготовка - главная общественная проблема в странах, где люди часто могут позволить себе роскошь дополнительных упражнений.

Многие из распространенных методов сильно нацелены на тот или иной процесс, например, поднятие тяжестей для наращивания мышечной массы (анаболические упражнения) или использование эллиптического тренажера или беговой дорожки для «кардио» и снижения мышечной или жировой массы ( или веса тела) для похудания (катаболические упражнения).

Одним из примеров работы обеих систем является марафонский бегун, готовящийся к забегу на 42,2 км (26,2 мили) и пробегающий его. За неделю до этого многие люди намеренно употребляют богатую углеводами пищу, отдыхая для физических усилий.

Из-за ежедневных беговых тренировок и постоянной потребности в замене катаболизированного топлива у этих спортсменов высокий уровень активности фермента гликогенсинтазы, который позволяет их мышцам и печени синтезировать гликоген с необычайной жадностью.

Во время марафона этот гликоген превращается в глюкозу, чтобы бегун работал часами напролет, хотя эти спортсмены обычно употребляют источники глюкозы (например, спортивные напитки) на протяжении всего мероприятия, а также для предотвращения «удара о стену»."

  • Неспособность организма вырабатывать глюкозу из жирных кислот является причиной того, что углеводы считаются критически важными для высокоинтенсивных и продолжительных упражнений, поскольку бета-окисление жирных кислот не приводит к выработке достаточного количества АТФ, чтобы идти в ногу с метаболическими потребностями.

Анаболизм и катаболизм - разница и сравнение

Анаболические и катаболические процессы

Анаболические процессы используют простые молекулы в организме для создания более сложных и специализированных соединений.Этот синтез, создание продукта из ряда компонентов - вот почему анаболизм также называют «биосинтезом». Этот процесс использует энергию для создания конечных продуктов, которые организм может использовать для поддержания себя, роста, исцеления, воспроизводства или адаптации к изменениям в окружающей среде. Рост и рост мышечной массы - два основных анаболических процесса. На клеточном уровне анаболические процессы могут использовать небольшие молекулы, называемые мономерами, для создания полимеров, что часто приводит к образованию очень сложных молекул. Например, аминокислоты (мономеры) могут быть синтезированы в белки (полимеры), так же как строитель может использовать кирпичи для создания большого количества зданий.

Катаболические процессы разрушают сложные соединения и молекулы с выделением энергии. Это создает метаболический цикл, где анаболизм затем создает другие молекулы, которые разрушаются катаболизмом, многие из которых остаются в организме для повторного использования.

Главный катаболический процесс - это пищеварение, при котором питательные вещества попадают в организм и расщепляются на более простые для использования организмом компоненты. В клетках катаболические процессы расщепляют полисахариды, такие как крахмал, гликоген и целлюлозу, на моносахариды (например, глюкозу, рибозу и фруктозу) для получения энергии.Белки расщепляются на аминокислоты для использования в анаболическом синтезе новых соединений или для переработки. А нуклеиновые кислоты, содержащиеся в РНК и ДНК, катаболизируются в нуклеотиды как часть энергетических потребностей организма или с целью исцеления.

Гормоны

Многие метаболические процессы в организме регулируются химическими соединениями, называемыми гормонами. В целом гормоны можно разделить на анаболические или катаболические в зависимости от их воздействия на организм.

К анаболическим гормонам относятся:

  • Эстроген: Присутствует как у мужчин, так и у женщин, эстроген вырабатывается в основном в яичниках. Он регулирует некоторые женские половые признаки (рост груди и бедер), регулирует менструальный цикл и играет роль в укреплении костной массы.
  • Тестостерон: Присутствующий как у женщин, так и у мужчин, тестостерон вырабатывается в основном в яичках. Он регулирует некоторые мужские половые признаки (волосы на лице, голос), укрепляет кости и помогает наращивать и поддерживать мышечную массу.
  • Инсулин: Производится в поджелудочной железе бета-клетками, он регулирует уровень в крови и использование глюкозы. Организм не может использовать глюкозу, главный источник энергии, без инсулина. Когда поджелудочная железа не может вырабатывать инсулин или когда организм изо всех сил пытается переработать вырабатываемый им инсулин, это приводит к диабету.
  • Гормон роста: Вырабатываемый гипофизом гормон роста стимулирует и регулирует рост на ранних этапах жизни.После созревания он помогает регулировать восстановление костей.

К катаболическим гормонам относятся:

  • Адреналин: Адреналин, также называемый «адреналином», вырабатывается надпочечниками. Это ключевой компонент реакции «бей или беги», которая увеличивает частоту сердечных сокращений, открывает бронхиолы в легких для лучшего поглощения кислорода и наполняет организм глюкозой для быстрой энергии.
  • Кортизол: Также вырабатывается в надпочечниках, кортизол известен как «гормон стресса».«Он выделяется во время беспокойства, нервозности или когда организм испытывает длительный дискомфорт. Он повышает кровяное давление, уровень сахара в крови и подавляет иммунные процессы организма.
  • Глюкагон: Глюкагон, продуцируемый альфа-клетками поджелудочной железы, стимулирует расщепление гликогена на глюкозу. Гликоген накапливается в печени, и когда организму требуется больше энергии (упражнения, борьба, высокий уровень стресса), глюкагон стимулирует печень катаболизировать гликоген, который попадает в кровь в виде глюкозы.
  • Цитокины: Этот гормон представляет собой небольшой белок, регулирующий связь и взаимодействие между клетками. Цитокины постоянно вырабатываются и расщепляются в организме, а их аминокислоты либо повторно используются, либо используются для других процессов. Двумя примерами цитокинов являются интерлейкин и лимфокины, которые чаще всего высвобождаются во время иммунного ответа организма на инвазию (бактерии, вирус, грибок, опухоль) или повреждение.

Как метаболизм влияет на массу тела

Вес тела человека будет конечным результатом катаболизма минус анаболизм: по сути, сколько энергии высвобождается в тело, за вычетом того, сколько энергии используется организмом.Избыточная энергия, добавляемая к телу, хранится в виде жира или гликогена в печени и мышцах. Если цель человека - похудеть, основной метод - увеличить потребление энергии при одновременном снижении потребления энергии, желательно под наблюдением врача.

Большинство людей указывают на метаболизм как на причину избыточного или недостаточного веса, но метаболические процессы мало различаются от человека к человеку. Вера в то, что у одних людей наблюдается «высокий» или «быстрый» метаболизм, в то время как другие страдают «медленным» или «низким» метаболизмом, не подтверждается наукой. [1] Что действительно сильно различается, так это количество физической активности и качество / количество пищи, потребляемой людьми с так называемым «быстрым» и «медленным» метаболизмом. Люди с избыточным весом просто имеют метаболический (энергетический) дисбаланс, при котором их организм потребляет больше энергии, чем они расходуют на регулярной основе, а избыток сохраняется в виде жира.

Существуют метаболические нарушения, которые могут повлиять на массу тела, например, гипотиреоз или гипертиреоз. Гипотиреоз - это состояние, при котором щитовидная железа снижает свой гормональный фон, снижая уровень потребления энергии организмом.Люди с гипотиреозом склонны набирать вес, если они не соблюдают очень строгий режим диеты и физических упражнений. Обратное происходит с гипертиреозом, заболеванием, при котором резко возрастает гормональный фон щитовидной железы, а потребление энергии организмом становится чрезмерным.

Поскольку изменение базовой скорости метаболизма практически невозможно для людей с метаболическими нарушениями, лучший способ достичь идеальной массы тела - это долгосрочные изменения в диете и уровнях физических упражнений. Анаболический процесс наращивания мышечной массы с помощью упражнений, танцев, йоги, садоводства или другой физической активности в конечном итоге приводит к более сухой массе тела (меньшему количеству жира) и более высокой потребности в энергии (катаболизм) для питания мышечных клеток.Пищевая ценность пищи также является ключевым фактором, позволяющим избегать «пустых» калорий, в основном излишков жира и сахара, которые организм не может использовать и в конечном итоге откладывает. Катаболизм разрушает все, независимо от его пищевой ценности. Чтобы анаболические процессы работали на оптимальном уровне, в организме должны быть необходимые питательные вещества. Употребление более здоровой пищи помогает организму строить себя более здоровым образом.

Анаболические и катаболические упражнения

Анаболические упражнения - это обычно упражнения для наращивания мышечной массы, такие как поднятие тяжестей и изометрические упражнения (сопротивление).Однако любые анаэробные упражнения (без использования кислорода) в основном анаболические. К анаэробным упражнениям относятся бег на короткие дистанции, прыжки со скакалкой, интервальные тренировки или любые другие упражнения с высокой интенсивностью в течение коротких периодов времени. Благодаря этим действиям организм вынужден использовать свои непосредственные запасы энергии, а затем удалять накопившуюся в мышцах молочную кислоту. Чтобы подготовиться к следующему усилию, тело увеличивает мышечную массу, укрепляет кости и использует аминокислоты для увеличения запасов белка. Некоторые аминокислоты поступают из жира, хранящегося в организме.

Катаболические упражнения в основном аэробные, то есть они потребляют кислород и помогают сжигать калории и жир. Использование кислорода является ключевым фактором катаболизма, поскольку кислород является восстановителем во многих химических процессах. Типичные катаболические / аэробные упражнения - это бег трусцой, езда на велосипеде, плавание, танцы или любая физическая активность, выполняемая в течение не менее 20 минут с умеренной интенсивностью. Время - главный фактор в получении результатов, потому что примерно через 15-20 минут организм переключается с использования глюкозы и гликогена на использование жира для поддержания энергетических потребностей организма.Для этого катаболического процесса требуется кислород. Последовательно сочетая аэробные и анаэробные упражнения, человек может использовать анаболические и катаболические процессы для достижения или поддержания идеальной массы тела, а также для улучшения и поддержания общего состояния здоровья.

Катаболические продукты

Идея о том, что некоторые продукты могут способствовать катаболизму и, таким образом, способствовать снижению веса, не поддерживается наукой. С биологической точки зрения, пищеварение предназначено для извлечения питания и энергии из пищи; если бы процесс вызвал катаболизм, живой организм пострадал бы от приобретения меньшего количества ресурсов, чем он вложил в их получение.С точки зрения физики, катаболическая пища будет стоить больше энергии для обработки, чем та, которую она предоставит организму, что приведет к потере энергии, которая заканчивается смертью. Никакой пищеварительный процесс не может привести к потере чистой энергии и поддержанию жизни организма.

Однако есть некоторые продукты, у которых расход калорий на их переработку немного превышает количество калорий, которые они обеспечивают системой. Яркий пример - вода, особенно ледяная. Организму необходимо согреть его перед тем, как впитать, что приводит к небольшому дефициту калорий.Продукты с очень высоким содержанием воды, такие как сельдерей, также обладают крошечным катаболическим эффектом. Но питательная ценность воды и сельдерея недостаточно высока для надлежащего поддержания организма, поэтому полагаться только на эти продукты для похудения может привести к серьезным осложнениям со здоровьем.

Список литературы

Анаболизм и катаболизм: определения и примеры - видео и стенограмма урока

Истинное или ложное действие в отношении анаболизма и катаболизма

В этом упражнении вы проверите свои знания определений и примеров анаболизма и катаболизма из урока.

Проезд

Определите, верны ли следующие утверждения. Для этого распечатайте или скопируйте эту страницу на чистый лист и подчеркните или округлите ответ.

1. Распад биомолекул необходим для облегчения их использования.

Верно | Ложь

2. Пищеварение - это анаболический процесс, при котором пища превращается в вещества, которые могут использоваться организмом.

Верно | Ложь

3.Высокое количество АТФ приводит к преобладанию анаболической активности в клетках.

Верно | Ложь

4. Анаболизм - это разрушительный метаболизм, обычно включающий высвобождение энергии и расщепление биомолекул.

Верно | Ложь

5. Синтез сахара с образованием гликогена является примером катаболизма.

Верно | Ложь

6. Метаболизм - это полный набор физических и химических реакций, происходящих в живых клетках.

Верно | Ложь

7. Клеточное дыхание - это метаболический процесс, который преобразует химическую энергию из молекул кислорода в АДФ.

Верно | Ложь

8. Анаболические гормоны, такие как анаболические стероиды, стимулируют синтез белка и рост мышц.

Верно | Ложь

9. Аденозинтрифосфат (АТФ) - это органическая молекула, которая обеспечивает энергией многие процессы в живых клетках.

Верно | Ложь

10.Наращивание мышечной массы способствует катаболической активности, замедляя анаболические реакции.

Верно | Ложь

Ключ ответа

1. Верно

2. Неверно, потому что правильное утверждение: Пищеварение - это катаболический процесс, при котором пища превращается в вещества, которые могут быть использованы организмом .

3. Верно

4. Неверно, потому что правильное утверждение: Катаболизм - это деструктивный метаболизм, обычно включающий высвобождение энергии и распад биомолекул .

5. Неверно, потому что правильное утверждение: Синтез сахара с образованием гликогена является примером анаболизма

6. Верно

7. Неверно, потому что правильное утверждение: Клеточное дыхание - это метаболический процесс, преобразующий химическую энергию молекул кислорода в АТФ .

8. Верно

9. Верно

10. Неверно, потому что правильное утверждение: Наращивание мышечной массы способствует анаболической активности и замедляет катаболические реакции .

Катаболизм - определение и примеры

Катаболизм Определение

Катаболизм - это часть метаболизма , ответственная за разрушение сложных молекул на более мелкие. Другая часть метаболизма, анаболизм , превращает простые молекулы в более сложные. Во время катаболизма энергия высвобождается из разрушающихся связей больших молекул. Обычно эта энергия сохраняется в связях аденозинтрифосфата (АТФ).Катаболизм увеличивает концентрацию АТФ в клетке, поскольку он расщепляет питательные вещества и пищу. АТФ в таких высоких концентрациях с большей вероятностью откажется от своей энергии на высвобождение фосфата. Затем анаболизм использует эту энергию для объединения простых предшественников в сложные молекулы, которые добавляются к клетке и накапливают энергию для деления клетки.

Многие пути катаболизма имеют аналогичные версии в анаболизме. Например, большие молекулы жира в пище организма должны расщепляться на мелкие жирные кислоты, из которых он состоит.Затем, чтобы организм мог запасать энергию на зиму, необходимо создавать и хранить большие молекулы жира. Катаболические реакции расщепляют жиры, а анаболические пути их восстанавливают. Эти метаболические пути часто используют одни и те же ферменты. Чтобы снизить вероятность того, что эти пути будут препятствовать развитию друг друга, они часто подавляют друг друга и у эукариот разделены на разные органеллы.

Примеры катаболизма

Углеводный и липидный катаболизм

Почти все организмы используют сахар глюкозу как источник энергии и углеродных цепей.Глюкоза хранится организмами в более крупных молекулах, называемых полисахаридами . Эти полисахариды могут быть крахмалом, гликогеном или другими простыми сахарами, такими как сахароза. Когда клеткам животного нужна энергия, они посылают сигналы тем частям тела, которые хранят глюкозу, или потребляют пищу. Глюкоза высвобождается из углеводов специальными ферментами в первой стадии катаболизма. Затем глюкоза распределяется по организму, чтобы другие клетки использовали ее в качестве энергии. Катаболический путь гликолиза затем еще больше расщепляет глюкозу, высвобождая энергию, которая хранится в АТФ.Из глюкозы образуются молекулы пирувата. Дальнейшие катаболические пути создают ацетат , который является ключевой промежуточной молекулой метаболизма. Ацетат может состоять из самых разных молекул, от фосфолипидов до молекул пигмента, гормонов и витаминов.

Жиры, представляющие собой большие липидные молекулы, также расщепляются в процессе метаболизма с образованием энергии и других молекул. Как и углеводы, липиды хранятся в виде больших молекул, но могут быть расщеплены на отдельные жирные кислоты.Эти жирные кислоты затем превращаются бета-окислением в ацетат. Опять же, ацетат может использоваться анаболизмом для производства более крупных молекул или как часть цикла лимонной кислоты , который управляет дыханием и производством АТФ. Животные используют жиры для хранения большого количества энергии для использования в будущем. В отличие от крахмала и углеводов, липиды гидрофобны и исключают воду. Таким образом можно сохранить много энергии без того, чтобы тяжелый вес воды замедлял работу организма.

Большинство катаболических путей сходятся в том смысле, что они заканчиваются одной и той же молекулой. Это позволяет организмам потреблять и накапливать энергию в различных формах, при этом сохраняя способность производить все необходимые молекулы в анаболических путях. Другие катаболические пути, такие как катаболизм белка, обсуждаемый ниже, создают различные промежуточные молекулы - предшественники, известные как аминокислот , для создания новых белков.

Катаболизм белков

Все известные в мире белки состоят из одних и тех же 20 аминокислот.Это означает, что белки растений, животных и бактерий представляют собой всего лишь разные комбинации 20 аминокислот. Когда организм потребляет меньший организм, весь белок в этом организме должен перевариваться в процессе катаболизма. Ферменты, известные как протеиназы , разрывают связи между аминокислотами в каждом белке, пока кислоты не будут полностью разделены. После разделения аминокислоты могут быть распределены по клеткам организма. Согласно ДНК организма, аминокислоты будут рекомбинированы в новые белки.

Если источник глюкозы отсутствует или имеется слишком много аминокислот, молекулы вступят в дальнейшие катаболические пути и распадутся на углеродные скелеты. Эти небольшие молекулы могут быть объединены в глюконеогенез для создания новой глюкозы, которую клетки могут использовать в качестве энергии или накапливать в больших молекулах. Во время голодания клеточные белки могут подвергаться катаболизму, позволяя организму выживать в собственных тканях, пока не будет найдено больше пищи. Таким образом, организмы могут очень долго жить с небольшим количеством воды.Это делает их более устойчивыми к изменяющимся условиям окружающей среды.

  • Анаболизм - Часть метаболизма, которая строит большие молекулы из более мелких.
  • Метаболизм - Комбинация анаболизма и катаболизма или всех ферментативных реакций в клетке.
  • Метаболический путь - Последовательные химические реакции, организуемые внутри клеток.
  • Катаболический путь - Одиночная серия реакций, разрушающих определенную молекулу.

Quiz

1. Дрожжи - это одноклеточные организмы, используемые для производства алкоголя. В среде с низким содержанием кислорода или его отсутствием дрожжи создают спирт как побочный продукт высвобождения энергии из глюкозы. Является ли производство алкоголя частью анаболического пути, катаболического пути или ни одного из них?
A. Анаболический путь
B. Катаболический путь
C. Ни один из

Ответ на вопрос № 1

B правильный.Хотя алкоголь является побочным продуктом, он возникает во время катаболизма глюкозы. Как и все клетки, дрожжи должны использовать глюкозу для получения энергии. Без кислорода дрожжи развили катаболический путь, известный как ферментация , при котором энергия все еще может собираться, но без кислорода. Вместо этого спирты создаются и выбрасываются в окружающую среду. Пивоварни, виноградники и ликеро-водочные заводы используют этот хитрый прием с глюкозой для создания спирта из сахаров. Из разных источников сахара получаются напитки с разными вкусами.В вине используется виноградный сахар, в пиве - ячменный крахмал, а в других спиртных напитках используется множество различных сахаров, например, картофель в водке и рис в саке.

2. Плотоядные животные могут производить всю необходимую им глюкозу из животного белка. Всю необходимую глюкозу травоядные животные получают из растений. Почему нельзя принуждать плотоядных есть растения или заставлять травоядных есть мясо для получения энергии?
A. Они не умеют.
B. Они не производят необходимых ферментов.
C. Могут! Всеядное животное - это просто хищник, который научился есть растения.

Ответ на вопрос № 2

B правильный. Облигатные плотоядные животные могут есть только мясо, потому что у них отсутствуют необходимые катаболические пути, разрушающие растения. Эволюция, выбирая неиспользуемые и неэффективные пути, выбирает организмы, заполняющие определенные ниши. Если в этой нише очень мало растительного материала, катаболизм меняется, и определенные пути теряются. Таким образом, даже если вы научите плотоядное животное есть и собирать растения, его организм не сможет перерабатывать питательные вещества.Точно так же травоядное животное может получать питательные вещества только из растительного сырья. Всеядные животные эволюционировали в нише, для использования которой требуется энергия из обоих источников. У этих животных катаболизм способен переваривать оба вида пищи.

3.

Комментировать

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *