Катаболический процесс – Анаболизм и катаболизм — этапы и взаимосвязь, как происходит энергетический обмен в организме

Содержание

Анаболические и катаболические процессы

Анаболизм и катаболизм – это процессы, выполняемые в нашем организме. Одни из них – процессы построения (анаболические), а другие – процессы деградации или разрушения (катаболические). Вероятно, многие из вас скажут, что анаболические процессы важнее и нужно снизить катаболические процессы до минимума.

Правда, однако, что процессы строения и деградации в организме зависят друг от друга, клетка не может существовать, если она только поглощает вещества, не синтезируя новые и наоборот. Анаболические и катаболические процессы строят единую биохимическую и энергетическую сущность метаболизма.

Вероятно, многие люди до сих пор не знают, что во время тренировки мы стимулируем катаболические процессы нашего тела, которые разрушают наши мышечные ткани. Для некоторых это может показаться странным, но если мы подумаем, то увидим логику. У нас не может быть процессов строительства, если мы не противопоставим им противоположное и они вызваны именно тренировкой мышц.

Короче говоря, мы разрушаем мышцы, чтобы они могли строиться и становиться все больше и сильнее. Хорошо знать, как на анаболические процессы влияет катаболизм и наоборот, потому что чем лучше мы знаем их зависимость, тем лучше результаты у нас в спортзале!

Анаболические процессы

Как мы уже говорили, анаболические процессы инициируются катаболическими процессами. Во время тренировок и обычных ежедневных занятий наш организм находится под напряжением и находится в катаболической фазе. Нормальный ответ организма на катаболические процессы – это процессы построения.

Анаболические процессы производятся в организме с энергией от проглоченной пищи, достаточным количеством покоя и гормонов: соматотропина, инсулиноподобного фактора роста, инсулина, тестостерона, эстрадиола. Этот процесс можно разделить на три этапа: синтез промежуточных соединений, синтез мономерных звеньев и синтез полимеров и мономеров. Проще говоря, движение от простого сложного с использованием доступной энергии организма.

Катаболические процессы

Катаболизм (деградация) – это процессы высвобождения энергии, при деградации веществ. Они определяются теплотворной способностью, обозначаемой как ккал / г (ккал / г вещества). Под влиянием катаболических процессов основные питательные вещества (белки, жиры и углеводы) деградируют до конечных продуктов: воды, CO2, аммиака, мочевины, мочевой кислоты и т. д., которые впоследствии выгружаются из организма через выделительную систему.

Катаболические процессы происходят во время физической активности и они на самом деле являются виновниками создания более сильных мышц и очистки подкожного жира.

Балансировка процессов

Многие люди пытаются остановить катаболические процессы или перестараться с ними (на тренировках) в идее получения максимальных результатов. Это не очень хороший подход, поскольку процессы зависят друг от друга. Чтобы максимизировать результаты, необходимо сбалансировать процессы анаболизма и катаболизма.

Мы должны напрячь наши мышцы и деградировать многие вещества, чтобы высвободить энергию, но мы также должны позволить нашему организму отдохнуть достаточно долго и получить необходимую пищу, чтобы преуспеть в восстановлении тканей и строительстве новых и более сильных. Когда человек тренируется слишком часто и недостаточно спит или недостаточно питается, у организма нет выбора, кроме как оставаться дольше в катаболической фазе и поэтому результаты уменьшаются или даже переходят от прогресса к регрессу!

Как добиться баланса

Самое главное – следить за прогрессом, чтобы знать, находимся ли мы на правильном пути (хорошо ли сбалансированы). Поделимся некоторыми вещами, которые следует иметь в виду и позволят минимизировать потери.

  • Не переутомляйтесь. Часто смущенные знакомыми, друзьями или журналами, мы меняем нашу программу до такой степени, что наше тело не прекращает тренировки 7 дней в неделю. Большинство людей будет думать, что когда они тренируются каждый день, у них будут лучшие результаты. Это может быть справедливо только в том случае, если вы позволите своему телу отдохнуть и восстановиться, что трудно сделать, если вы тяжело и продолжительно, немного спите или не едите достаточно.
  • Не пытайтесь подавить катаболические процессы. Потому что, как мы уже говорили несколько раз, они так же важны для вас, как и анаболические.
  • Если вы уменьшите свою тренировку или интенсивность, ваше тело будет иметь очень плохой катаболизм и не будет необходимости в создании процессов построения мышц. Если вы тренируетесь регулярно и серьезно, то не переусердствуйте, позвольте вашему телу использовать максимальное анаболическое окно. Попробуйте ложиться спать до 11 вечера, чтобы встать рано в 7 утра. Наше тело сконструировано так, что, когда солнце садится, оно переходит в анаболическую фазу, а когда солнце утром поднимается, анаболизм переходит к катаболизму, который длится в течение дня.
  • Избегайте эстрогенных продуктов (пищевые продукты, содержащие гормон эстроген): соевые бобы, продукты , обработанные пестицидами, говядина от мясников (эстроген добавляют в рацион коров, и он накапливается в клетках тела, соответственно есть, и в мясе , которое встречается в мясных магазинах). Органы по контролю за продуктами и лекарствами говорят, что они не позволяют использовать добавленные гормоны в свинине или домашней птице (курица, яйца, индейка), поэтому эти продукты не должны содержать эстроген. Тип пищи с эстрогенами будет склонять тело в пользу катаболических процессов, снижает количество анаболических гормонов (например, тестостерона) в сторону эстрогена.
  • Расслабьтесь. Физический и умственный стресс оказывают большое влияние на процессы тела. Попытайтесь избавиться от таких ситуаций или если вы не можете избежать их, попытайтесь расслабиться.
  • Избегайте сигарет, алкоголя и, конечно, всех видов наркотических веществ. Они не только замедлят ваш прогресс, но, как мы все знаем, это наносит ущерб вашему здоровью.
  • Ешьте продукты, богатые клетчаткой (цельнозерновые макароны, овсянка и т. д.), чтобы помочь пищеварительной системе лучше усваивать пищу и избавляться от ненужных веществ. Ешьте овощи и фрукты, они богаты витаминами и антиоксидантами – полезными веществами для здоровья вашего тела. Также во многих из них существуют так называемые блокаторы эстрогенов, которые предотвратят возможное снижение столь важных анаболических гормонов.
  • Пейте много жидкости, чтобы помочь всем процессам, происходящим в вашем теле. Все биохимические процессы, происходящие в нашем организме, производятся с водой (в водной среде). Поэтому, если вы не принимаете достаточно жидкости, вы меняете (не лучшим образом) анаболические и катаболические процессы в организме.

Следовать этим советам совсем легко, но они могут оказать много положительных эффектов для ваших тренировок и развития тела.

Насколько полезной была эта статья?

Нажмите на звезду, чтобы оценить это!

Отправить рейтинг

Средний рейтинг 4 / 5. Подсчет голосов: 4

xn----8sbah1advcsml.xn--p1ai

как проходит процесс в организме

Кетаболизм

Кетаболизм

В эпоху, когда знать о своем теле все стало модно, каждый слышал такие термины, как анаболизм, катаболизм и метаболизм. Однако объяснить просто и понятно, что же это такое способен далеко не каждый. Нужно исправить эту досадную неприятность и разобраться, чтобы лучше понимать, что происходит с телом в том или ином случае. Пора выяснить правду о жизненно важных процессах, происходящих в организме, взаимодействии его частей и биохимических реакций.

Суть метаболических процессов в организме человека

Чтобы понять, что такое катаболизм, нужно разобраться, что все процессы в организме тесно взаимосвязаны. Потому нельзя рассказать об одном, не вникая в суть другого. Чтобы расти, наше тело должно постоянно строить новые клетки, ткани. Это явление называют анаболизмом. Оно представляет собой совокупность неких биохимических процессов, при которых синтезируются гормоны и протеины (белок), строятся мускулы, накапливается жировая ткань.

Многие атлеты полагают, что при анаболизме происходит исключительно наращивание мышечной массы. Однако синтез гликогенов, которые потом откладываются на боках, животе и бедрах в виде некрасивых складок жира, тоже относится к этому процессу.

Потому, чтобы правильно выстроить свое тело, нужно давать ему больше белка, при меньшем количестве углеводов. Ведь оно должно перерабатываться всю полученную энергию, а не запасать ее впрок. Хотя полностью без углеводов, то есть без энергии, телу с постройкой новых мускулов справиться удастся едва ли. Потому меню атлета должно быть максимально сбалансированным, то есть сочетать правильные пропорции протеинов и всего прочего.

Физиология катаболизма: что происходит в процессе

После того, как мы разобрались в постройке организмом новых тканей и клеток, пора переходить к их разрушению. Ведь ничто не может расти вечно. Катаболизм является совокупностью процессов, которые противоположны анаболизму. Если в первом случае речь идет о наращивании, постройке, создании, то сейчас наступает пора расщеплению сложных веществ на более простые, окисления и распада. Фактически, это тотальная оптимизация ресурсов, для более качественного их использования и выведения. В совокупности все эти процессы называются метаболизмом.

Мышцы атлета

Мышцы атлета

Организм каждого из нас работает, словно раскачивающийся маятник, постоянно разрушая уже отработанные материалы, при этом выстраивая новые ткани. Интенсивность или скорость анаболизма и катаболизма напрямую регулируется специальными гормонами. Их много, но для примера хватит всего парочки.

  • Глюкокортикоиды активно расщепляют аминокислоты и белки, но глюкозу разлагать не дают.
  • В то же время инсулин «занят» как раз ее переработкой, активно притормаживая работу над протеином.
  • Подстегнуть процесс катаболизма способен адреналин.
  • Тестостерон наоборот, тормозит расщепление, «подогревая» анаболизм, постройку новых тканей.

Бытует мнение среди некоторых малоопытных атлетов, будто катаболизм протекает с потреблением большого количества протеина, при этом разрушая все те мышцы, которые они с таким трудом наращивали. На самом деле относиться к этому процессу негативно нет никаких оснований. Однако, именно расщепляя все эти вещества, телу удается получить энергию, для поддержки собственного существования. В ее отсутствие вы просто не имели бы сил для тренировок. Кроме того, именно катаболизм расщепляет также липиды, не давая нам поправляться без меры.

Специфические и общие пути катаболизма

В процессе можно выделить три основные стадии, о которых неплохо было бы узнать. Так можно более наглядно понять физиологию и биохимию собственного тела. Первые две относятся к специфическим, они уникальны для метаболизма белков, углеводов и жиров. Последняя имеет отношение к общим.

  • Полимеры преобразовываются в мономеры. Если проще, белки разлагаются на аминокислоты, углеводы превращаются в полисахариды, а липиды образуют жирные кислоты и глицерин (глицерол). Полученная в результате реакции энергия рассеивается в пространство в виде обычного тепла.
  • Мономеры тоже не остаются стабильными, а преобразовываются в общие продукты. В основном это ацетил-КоА. При этом энергия, частично рассеиваясь, все же сохраняется в виде восстановленных коферментных форм.
  • Третья стадия подразумевает окисление ацетил-КоА до углекислоты и воды в реакциях так называемого цикла Кребса. Кому интересно может прочесть об этом в научной литературе.

Окислительные реакции третьей стадии напрямую связаны с окислением и дыханием тканей. При этом, чуть менее половины энергии, полученных во время нее, сохраняется в виде окислительного фосфорилирования.В результате всех этих путей катаболизма биополимеры расщепляются до углекислоты, воды и аммиака. Именно их можно назвать основными продуктами метаболизма в общем.

5 этапов течения катаболизма

Урощенная схема катаболизма

Урощенная схема катаболизма

Если вы не сильны в биохимии, не нужно расстраиваться. Ведь можно объяснить все эти явления более просто. Существует пять основных этапов, на которые можно разделить весь процесс катаболизма.

  1. Стресс.
  2. Разрушение.
  3. Супервосстановление.
  4. Оптимизация.
  5. Поддержка баланса.

Стрессом можно считать практическая любая деятельность человека, вне зависимости ее направленности. Потребление резервных ресурсов начинается именно с него. Что бы вы ни делали на протяжении дня, даже занимаясь обычными домашними делами, вы вводите организм в стрессовую ситуацию, на которую он должен отреагировать.

Что провоцирует активный катаболизм

Штангист

Штангист

Как мы уже упоминали, в ходе катаболизма происходит разрушение запасов энергии, заготовленных впрок. В результате могут наблюдаться разные необычные и привычные явления. При этом некоторые поступки, поведенческие признаки, события, более сильно влияют на активизацию процесса, чем другие.

  • Уменьшение времени сна или его нарушения, бессонница или наоборот постоянная сонливость.
  • Необычная или непосильная физическая активность, чрезмерные нагрузки.
  • Резкая смена рациона, режима или плана питания.
  • Увеличение употребления стимуляторов адреналинового типа.

При этом тело начинает с гликогенных запасов, что надежно сохраняются в мышечной ткани, а потом начинает разлагать сами мышцы. Если вовремя дать ему подпитку, то запустится процесс супервосстановления.

Когда же в организме резервные запасы иссякли, а дополнительное питание не получено вовремя, начинается оптимизация. Тогда синтез АТФ и гликогена останавливается. При этом тело сокращает потребление энергии, но уже за счет энергопотребителей, то есть мозга и мышц. Именно потому человек, страдая от недоедания, утрачивает заодно и часть своих умственных способностей.

Когда восстановительные и оптимизационные процессы завершаются, организм приводит себя к балансу. Весь этот процесс занимает приблизительно двое суток. Именно потому тем атлетам, которые не принимают никакие анаболические средства, обычно нужно соответствующее время для полного восстановления.

Основные пути замедления катаболизма

Здоровый сон

Здоровый сон

Остановить этот физиологический процесс невозможно, он является жизненно важным, а останавливается только вместе с физической смертью организма. Однако сделать его правильно сбалансированным, оптимальным все же можно. Чтобы качественно замедлить катаболизм, энергетический обмен придется уравнять, а он напрямую связан с обменом веществ.

Как это работает

Многие думают, будто замедляя обмена веществ, мы неминуемо придем к активизации катаболизма, а в результате к избыточной массе тела, но это не до конца верно. Потому надо обратить внимание на некоторые методы влияния на скорость обменных энергетических процессов нашего тела.

  • Увеличение времени на протекание процессов анаболизма.

Для того, чтобы все сработало, требуется регулярно производить подпитку энергией, а также «строительным материалом» – белками, углеводами и прочими веществами. Для этого придется перейти на пищу, которую трудно и долго переваривает ЖКТ, к примеру, обогащенные клетчаткой сложные углеводы. Также нужно потреблять не меньше двух граммов белка на килограмм живой массы. Это сложный, неблагодарный, но эффективный путь.

  • Качественное уменьшение стресса.

Добиться такого варианта развития событий несколько проще, чем предыдущего. Достаточно больше сидеть, лежать, поменьше двигаться, спать, постоянно улыбаться и радоваться. Поспособствовать этому может отпуск у моря, когда нужно только валяться на пляже, блаженно щурясь на ласковое солнце. Правда, долго такой метод никак не удастся практиковать – ведь придется встать и снова идти на работу.

  • Замедление обмена веществ.

Тут есть два основные пути. В первом случае можно просто много спать, используя каждую минутку для того, чтобы прикорнуть. От этого большого вреда не будет. Но некоторые решают вопросы замедления обменных процессов более кардинально – прекращают есть, чем наносят себе, порой непоправимый вред. Так легко можно заработать анорексию, бороться с которой потом очень трудно.

Питание и продукты для замедления процесса

Продукты для замедления катаболизма

Продукты для замедления катаболизма

Некоторые атлеты говорят, что единственным путем сбалансировать катаболизм и анаболизм, это принимать специальные препараты-анаболики. На самом деле это неверный подход. Даже не поедая их тоннами, можно добиться хорошего результата, просто скорректировав свой привычный рацион. Существуют продукты, которые значительно понижают скорость катаболизма, активизируя анаболические процессы.

  • Мясо.
  • Яйца.
  • Корень имбиря.
  • Кофе.
  • Молоко.
  • Крупы.
  • Макароны.
  • Чечевица, горох, фасоль.
  • Морковка, свекла и картошка.
  • Тыква.
  • Цельнозерновой хлеб.

Сложные углеводы предотвращают расщепление мышц для высвобождения энергии, то же делают полинасыщенные Омега-9 кислоты. Продукты, насыщенные «хорошим» холестерином активизируют анаболические процессы, подстегивают их. При этом уровень разрушения сводится к нулю.

Полностью избавиться от катаболизма ни у кого не получится, да и стремиться к этому довольно глупо. При его остановке тело начинает активно производит аномальные раковые клетки, считая, что они необходимы для супервосстановление утраченного иммунитета.

Потому главной целью спортсмена не может быть остановка или торможение катаболизма. Лучше стремиться не к этому, а к максимальному ускорению анаболизма.

www.fitnessera.ru

Катаболизм - Wikiwand

Катаболи́зм (от греч. καταβολή, «сбрасывание, разрушение»), также энергетический обмен, или диссимиляция — процесс метаболического распада (деградации) сложных веществ на более простые или окисления какого-либо вещества, обычно протекающий с освобождением энергии в виде тепла и в виде молекулы АТФ, универсального источника энергии всех биохимических процессов.[1] Катаболические реакции лежат в основе диссимиляции: утраты сложными веществами своей специфичности для данного организма в результате распада до простых.

Примерами катаболизма являются:

Интенсивность катаболических процессов и преобладание тех или иных катаболических процессов в качестве источников энергии в клетках регулируется гормонами. Например:

C6h22O6+6O2⟶6CO2+6h3O+Q{\displaystyle {\ce ((C6h22O6}+ 6 {O2}-> 6 {CO2}+ 6 {h3O}+ {Q))))
(точнее, увеличивая её анаболизм, индуцируя накопление глюкозы в виде гликогена в печени и мышечной ткани, уменьшая тем самым концентрацию глюкозы в крови и лимфе, опосредуя гипогликемию),
  • инсулин, напротив, ускоряет катаболизм глюкозы и тормозит катаболизм белков.

Катаболизм является противоположностью анаболизма — процессу синтеза или ресинтеза новых, более сложных, соединений из более простых, протекающему с расходованием, затратой энергии АТФ. Соотношение катаболических и анаболических процессов в клетке регулируется гормонами. Например, адреналин или глюкокортикоиды сдвигают баланс обмена веществ в клетке в сторону преобладания катаболизма, а инсулин, соматотропин, тестостерон — в сторону преобладания анаболизма.

Обмен веществ и энергии

Пластический и энергетический обмены

Питательные вещества — это любое вещество, пригодное для еды и питья живым организмам для пополнения запасов энергии и необходимых ингредиентов для нормального течения химических реакций обмена веществ: белков, жиров, углеводов, витаминов, минералов и микроэлементов.

Метаболизм — это совокупность всех химических реакций, происходящих в организме. Значение метаболизма состоит в создании необходимых организму веществ и обеспечение его энергии. Выделяют две составные части метаболизма — катаболизм и анаболизм.

Катаболизм (энергетический обмен) — процесс метаболического распада, разложения на более простые вещества (дифференциация) или окисления какого-либо вещества, обычно протекающий с высвобождением энергии в виде тепла и в виде АТФ.

Анаболизм (пластический обмен) — совокупность химических процессов, составляющих одну из сторон обмена веществ в организме, направленных на образование клеток и тканей. За счет анаболизма происходит рост, развитие и деление каждой клетки.

Обмен веществ между организмом и окружающей средой — необходимое условие существования живых существ, это один из основных признаков живого. Из внешней среды организм получает кислород, органические вещества, минеральные соли, воду. Во внешнюю среду отдаёт конечные продукты распада: углекислый газ, излишки воды, минеральных солей, мочевину, соли мочевой кислоты и некоторые другие вещества.

У человека в течение жизни почти все клетки организма сменяются несколько раз. Кровь за год полностью обновляется 3 раза, за сутки меняется 450 млрд эритроцитов, до 30 млрд лейкоцитов, 1/75 всех костных клеток скелета, до 50 % эпителиальных клеток желудка и кишечника.

Энергия, высвобождающаяся при распаде органических веществ, не сразу используется клеткой, а запасается ею в виде высокоэнергетических соединений, как правило, в виде АТФ. АТФ — нуклеотид, состоящий из аденина, рибозы и трёх остатков фосфорной кислоты, соединяющихся между собой макроэргическими связями.

В этих связях запасена энергия, которая высвобождается при их разрыве:

  • АТФ+Н2О -> АДФ+Н3РО4+Q1,
  • АДФ+Н2О->АМФ+Н3РО4+Q2,
  • АМФ+Н2О->аденин+рибоза+Н3РО4+Q3,

где АТФ-аденозинтрифосфорная кислота; АДФ-аденозиндифосфорная кислота; АМФ-аденонмонофосфорная кислота; Q1 = Q2 = 30,6 кДж.

Запас АТФ в клетке ограничен и пополняется благодаря процессу фосфорилирования. Фосфорилирование — присоединение остатка фосфорной кислоты к АДФ (АДФ+Ф->АТФ). В результате превращений эти вещества попадают в клетки. Здесь они расщепляются (глюкоза -до воды и углекислого газа). Высвобожденная энергия используется клетками для поддержания своей жизнедеятельности. Этот процесс называется энергетическим обменом. Пластический и энергетический обмены происходят одновременно и неразрывно связаны друг с другом, но не всегда являются уравновешенными. Чаще всего это связано с возрастом человека.

Этапы диссимиляции

I этап, подготовительный

Сложные органические соединения распадаются на простые под действием пищеварительных ферментов, при этом выделяется только тепловая энергия.

  • Белки → аминокислоты
  • Жиры → глицерин и жирные кислоты
  • Крахмал → глюкоза

II этап, гликолиз (бескислородный)

Осуществляется в цитоплазме, с мембранами не связан. В нём участвуют ферменты; расщеплению подвергается глюкоза и происходит образование двух молекул пировиноградной кислоты CH3COCOOH. 60 % энергии рассеивается в виде тепла, а 40 % — используется для синтеза 2 молекул АТФ. Кислород не участвует.

C6h22O6⟶2Ch4COCOOH+2АТФ{\displaystyle {\ce ((C6h22O6}-> 2{Ch4COCOOH}+ 2 {АТФ))))

III этап, клеточное дыхание (кислородный)

Осуществляется в митохондриях, связан с матриксом митохондрий и внутренней мембраной. В нём участвуют ферменты, кислород. Расщеплению подвергается молочная кислота. СО2 выделяется из митохондрий в окружающую среду. Атом водорода включается в цепь реакций, конечный результат которых — синтез АТФ.

www.wikiwand.com

Что такое анаболизм и катаболизм

≡  17 Октябрь 2018   ·  Рубрика: Разное   

Суть процесса

Термин «катаболизм» используют применительно к реакции разрушения мышечной ткани. В результате данного процесса осуществляется распад белков, образующих мускулатуру, до аминокислот. Высвобождаются благодаря катаболизму и другие питательные вещества, используемые организмом человека в момент экстренной необходимости. Иными словами, катаболизм имеет место быть в том случае, когда мы испытываем острую нехватку белков, жиров и углеводов.

Из всего этого следует, что рассматриваемую нами реакцию несправедливо характеризовать как абсолютно вредную для здоровья. Да, катаболизм представляет собой настоящую проблему для людей, которые за счет спортивных тренировок желают набрать вес и нарастить мышцы или же, напротив, сбросив пару-тройку килограммов, не хотят лишать свои мышцы упругости. Однако данная проблема вполне решаема.

Стоит также отметить тот факт, что существует еще противоположная катаболизму реакция, протекающая во внутренней среде человеческого тела. Речь идет об анаболизме. Он направлен на образование новых веществ и клеточных структур, а это в свою очередь является огромной поддержкой роста мускулатуры и обновления тканей. Катаболизм и анаболизм тесно взаимосвязаны друг с другом и не существуют по отдельности. Оба процесса происходят под воздействием определенных гормонов. В случае с катаболизмом это адреналин, кортизол («гормон разрушения», вырабатываемый корой надпочечников) и в некоторой степени — гормоны щитовидки.

Вывод таков: катаболизм — ни что иное, как процесс самосохранения организма, имеющий биологическое обоснование.

Причины катаболизма мышц


Реакция распада мышечной ткани — явление вполне закономерное. Однако некоторые факторы способствуют его усилению, и тогда действительно можно говорить о негативных последствиях данного процесса для здоровья и фигуры. Что же это за провокаторы такие?

1. Физические нагрузки повышенной интенсивности. Они запускают сначала реакцию расщепления жировой, а после — и мышечной ткани. Этот процесс усугубляется, если между тренировками отсутствует полноценный отдых.

2. Стрессы. Часто можно слышать утверждение, общий смысл которого сводится к следующему: чем более нервный человек, тем он стройнее. Надо заметить, это не миф и не заблуждение, а самый что ни есть настоящий факт. Постоянные стрессы запускают усиленную выработку в организме гормонов, провоцирующих разрушение и распад биологических тканей: как жировой, так и белковой.

3. Питание, не соответствующее правилам. В данном случае имеются в виду правила, применимые для рациона спортсмена. Атлет, получающий высокоинтенсивные нагрузки, должен употреблять калорий больше того количества, что он теряет в ходе занятий спортом. Если же первая величина оказывается систематически меньше второй, процесс катаболизма в мышечной ткани возрастает в разы.


4. Плохая экология. Например, недостаток кислорода, загрязненный воздух в какой-то степени способны увеличить мощность разрушительной реакции, затрагивающей мышцы.

5. Длительное чувство голода. Оно может объясняться чисто физиологическими причинами (ночной сон) или же быть вынужденным (к примеру, вы из-за нехватки времени пропускаете обед, даже не заменяя его легким перекусом).

6. Усталость, переутомление. Данные состояния организма играют не последнюю роль в усилении катаболических реакций, протекающих в мышечной ткани.

Диета и питание

Учет калорийности рациона

Ежедневный учет количества потребляемых вами калорий очень важен для контроля массы тела, особенно если вы хотите сбросить вес.

Доказано, что резкое ограничение калорийности рациона неэффективно в долгосрочной перспективе. Экстремальное сокращение калорийности пищи может вынудить организм перестроить метаболизм так, что расходоваться будет намного меньше энергии, а любой источник энергии будет моментально запасаться в жировой ткани. Низкокалорийные диеты часто негативно сказываются на мотивации, что приводит к перееданию после выхода из диеты.

Если только ваша экстремально низкокалорийная диета не разработана квалифицированным диетологом, нутриционистом или профессиональным врачом, велик риск истощения, которое не только вредит здоровью, но и меняет ход обменных процессов таким образом, что достигнуть поставленной цели вам будет еще сложнее.

Из тех, кто сидел на экстремальных диетах, львиная доля по-прежнему страдает ожирением, и лишь немногим удалось вернуться к нормальной массе тела.

Здоровая диета

Здоровая диета – хорошо сбалансированная диета. Она должна включать:

Продукты из цельного зерна. Цельное зерно, в отличие от хлопьев, все еще содержит отруби и зародыш в первозданном виде. Продукты из цельного зерна богаты клетчаткой, минералами и витаминами. В процессе переработки зерна отруби и зародыш удаляются из продукта.

Цельнозерновые продукты, включая хлеб, макаронные изделия и крупы, должны производиться из 100% цельного зерна. К продуктам и муке из цельного зерна относится 100% цельнозерновая пшеница, нешлифованный рис, гречиха, овсяная крупа и дикий рис.

Фрукты и овощи. Фрукты и овощи содержат очень много витаминов, минеральных элементов и клетчатки – эти нутриенты как воздух нужны вашему организму для нормальной жизнедеятельности. Многочисленные исследования доказали, что богатый фруктами и овощами рацион может защитить от развития болезней сердца, сахарного диабета 2 типа и даже рака.

Рекомендуется ежедневно получать пять порций фруктов и овощей. Это могут быть свежие, замороженные, консервированные или высушенные фрукты и овощи. Под порцией следует понимать один большой фрукт, например, яблоко, манго или банан, то же касается и овощей.

Так же это может быть стакан 100% фруктового или овощного сока.

Протеин. Протеин жизненно необходим для роста и регенерации тканей нашего организма. Богатые протеином продукты содержат еще и незаменимые микроэлементы, например, железо, магний и цинк, плюс витамины группы B. Протеин должен составлять около 20% нашего рациона. Хорошим источником протеина может стать мясо, птица, рыба, яйца, бобы, орехи, кворн (заменитель мяса) и соя (в том числе тофу).

Диетологи настоятельно рекомендуют сливать масло и срезать жир с мяса после приготовления. С птицы необходимо удалять кожу. Не вегетарианцам нутриционисты советуют есть рыбу не реже двух раз в неделю, выбирая по возможности сорта, богатые омега жирами, например, форель, свежий тунец, сардины, скумбрию и лосось. В процессе консервации из тунца удаляются эссенциальные жиры, а потому только свежий тунец считается жирной рыбой. Рыбу и мясо желательно не жарить, а готовить в пароварке, на гриле, запекать или тушить.

Веганам, которые не едят никаких продуктов животного происхождения, можно получать протеин из орехов, семян, сои, бобов и кворна. Дополнительно веганам стоит принимать пищевые добавки с цинком и витамином B12, так как эти продукты содержат их в недостаточном количестве.

Кальций (молочные или растительные продукты). Молочные продукты считаются хорошим источником кальция, который необходим для здоровья костей и зубов. К молочным продуктам относится молоко, йогурты, сыр и некоторые продукты из соевого молока. Люди, которые не едят продукты животного происхождения, могут получить кальций из брокколи, белокочанной капусты, соевого молока и йогурта с добавлением кальция.

Жиры и углеводы. Стремитесь к качественным жирам, таким как оливковое масло, авокадо или рыбий жир. Избегайте насыщенных жиров, которые содержатся в сливках, жареных блюдах и мясе. Также держитесь подальше от транс-жиров – жиров, полученных искусственным путем. Старайтесь не добавлять сахар в свои блюда, избегайте сладких газированных напитков. В нашей пище и так достаточно углеводов.

Этапы катаболизма

Этапы катаболизма следует рассмотреть подробнее, так как это многоуровневый процесс. Энергетический обмен – катаболизм, разделяется на 3 стадии. С начала идёт подготовительный этап, в ходе процесса полимеры расщепляются, на мономеры.

Затем бескислородный, в ходе этого этапа, глюкоза расщепляется до пировиноградной кислоты, ещё этот процесс называется — гликолиз. И последний этап – разложение пировиноградной кислоты, до СО2, Н2О — это углекислый газ и вода.

Подготовительный этап

Энергетический метаболизм начинается с расщепления полимеров на мономеры. Другими словами углеводы, разлагаются до сахара, из белка получается набор простых аминокислот. Жир упрощается до составляющих его, жирной кислоты и глицерина. На данном этапе энергетический метаболизм не накапливает АТФ, вся выделенная энергия выражается в виде тепла, которое поглощается окружающей средой.

Катаболизм белков начинается в желудке, где под действием ферментов поджелудочной железы и желчи поступающей их желчного пузыря, происходит расщепление белка на мономеры. После этого, простые аминокислоты всасываются ворсинками тонкого кишечника в кровоток и разносятся по всему организму, попадая в клетки всех органов, для дальнейшего синтеза. Далее общий путь катаболизма белка, может измениться. Аминокислоты могут стать участниками катаболизма, то есть, расщепляться до выделения энергии, а могут стать строительным материалом организма. Например, катаболизм мышц сопровождается выделением энергии и строительством новых клеток.

Второй этап

Энергетический метаболизм второго этапа — безкислородный. Он протекает внутри клеточного пространства, в ходе которого глюкоза расщепляется до пировиноградной кислоты или проще пирувата. Химическая реакция выглядит так – молекула глюкозы, со своими 6 атомами углерода, распадается на 2 молекулы пирувата с 3 атомами углерода каждая. При этом, от глюкозы отделяется несколько атомов водорода, они в дальнейшем примут участие в следующем этапе.

Катаболизм глюкозы сопровождается накоплением АТВ, соотношение составляет примерно такое – на 1 молекулу глюкозы, получается 2 молекулы АТФ.

Третий этап

Специфические и общие пути катаболизма не заканчиваются кислородным этапом, так как он сам разделяется на 2 подэтапа.

Первый подэтап называется циклом Кребса, на этой стадии образуется и выделяется углекислый газ. Протекает данный этап в митахондриальном матриксе и сопровождается выделением АТФ.

Второй подэтап — фосфорилирование связанное с окислительными реакциями. Катаболизм глюкозы, например, в данном случае, протекает на внутренней мембране митохондрии. АТФ в данном процессе возникает в ходе движения протонов водорода, в дальнейшем присоединяющихся к анионам кислорода и становящихся частью, сформированной воды. Кислородные процессы (катаболизма) дают от 32 до 34 молекул аденозинтрифосфата из одной молекулы глюкозы. Таблицы помогут более детально и наглядно увидеть все процессы.

Что такое АТФ

Этапы энергетического обмена включают в себя реструктурирование различных веществ. Выделение энергии и синтез плотно связаны между собой. Проходят данные процессы в несколько этапов, причём, расщепляемое вещество упрощается до воды, углекислого газа и аденозинтрифосфата, или если говорить простым языком – АТФ. Углекислый газ выделяется через лёгкие, вода через почки и мочевыводящую систему, а вот АТФ используется для синтеза белка, жиров и углеводов. Обмен веществ и превращение энергии невозможно без АТФ. Она является единственным и универсальным источником энергии для метаболизма.

Аденозинтрифосфат, настолько универсален, что генерируется не только в организме человека, но даже растений, только в них преобразуется не гликоген, а крахмал.

7. Соответствующие катаболические и анаболические пути различаются, и эти различия имеют важное значение.

Катаболический путь и соответствующий ему, но противоположный по направлению анаболический путь между данным предшественником и данным продуктом обычно не совпадают. Могут различаться и промежуточные продукты, и отдельные стадии этих путей. Например, протекающее в печени расщепление глюкозы до пирувата представляет собой процесс, состоящий из 11 последовательных стадий, катализируемых специфичными ферментами. Казалось бы, синтез глюкозы из пирувата должен быть простым обращением всех этих ферментативных стадий ее распада; такой путь представляется на первый взгляд и самым естественным, и наиболее экономичным. Однако в действительности биосинтез глюкозы в печени протекает иначе. Он включает лишь 9 из 11 ферментативных стадий, участвующих в ее распаде, а две недостающие стадии заменены в нем совсем другим набором ферментативных реакций, свойственным одному только биосинтетическому пути. Точно так же неидентичны и соответствующие пути катаболизма и анаболизма, связывающие, например, белки с аминокислотами или жирные кислоты с ацетил-СоА.

Можно было бы счесть ненужным расточительством наличие двух отдельных метаболических путей между двумя данными пунктами. Есть, однако, важные причины для того, чтобы катаболические и анаболические пути не совпадали. Первая из них заключается в том, что путь, по которому идет расщепление той или иной биомолекулы, может быть непригодным для ее биосинтеза по энергетическим соображениям. Расщепление какой-нибудь сложной органической молекулы можно сравнить со спуском с горы, а ее биосинтез с подъемом в гору; в первом случае свободная энергия выделяется, а во втором ее требуется затратить, чтобы осилить подъем. Попробуем пояснить это с помощью простой аналогии. Если столкнуть с вершины горы валун, то он покатится вниз, теряя при этом энергию. На некоторых, особо крутых участках пути, при отвесном падении, теряются сразу большие количества энергии. Втащить валун трактором на вершину по тому же пути, по которому он скатился вниз, скорее всего не удастся. Трактор сможет, вероятно, подняться вверх по более пологой дороге, минуя крутые склоны (рис. 13-8). На этот обходный путь потребуется дополнительная энергия. Биосинтетический путь тоже требует дополнительных затрат энергии на преодоление крутых участков энергетической «горки».

Вторая причина, по которой соответствующие катаболические и анаболические пути неидентичны, состоит в том, что эти последовательности реакций должны регулироваться раздельно.

Значение сна

Если вы не высыпаетесь, нарушается нейроэндокринный контроль чувства голода и насыщения. Следствием этого становится переедание и снижение чувствительности тканей к инсулину, что в свою очередь повышает риск развития диабета 2 типа. Любой из этих факторов ведет к набору массы тела.

Многочисленные клинические исследования показали, что лишение человека сна нарушает способность организма регулировать пищевое поведение (аппетит) из-за снижения концентрации лептина – гормона, который сообщает нам, что мы съели достаточно.

Ученые пришли к выводу, что существует прямая связь между индексом массы тела (ИМТ) и продолжительностью и качеством сна. Дефициту сна соответствует более высокий ИМТ

Если ребенок мало спит, у него повышается риск развития ожирения. Они считают, что дефицит сна может вести к гормональному дисбалансу, из-за которого дети потребляют больше пищи и в целом питаются неправильно.

Исследования также показали, что в организме людей, которые слишком мало спят, повышен уровень грелина. Грелин – это гормон, который синтезируется в желудке и сообщает головному мозгу, что вы голодны.

Недосыпание ведет к снижению толерантности к глюкозе и уменьшению чувствительности к инсулину за счет роста активности симпатической нервной системы, подъема уровня кортизола и уменьшения потребления глюкозы головным мозгом.

Ваши шансы набрать лишний вес повышают не только гормональные факторы, связанные с дефицитом сна. Из-за недосыпания вы вряд ли захотите заниматься физкультурой и спортом. Многочисленные эксперименты показали, что люди, которые мало спят, реже придерживаются какой-либо тренировочной программы, и объясняется это тем, что они сильно устают.

Попробуйте следующие меры, которые могут принести вам хороший, полноценный сон:

  • Ложитесь спать в одно и то же время.
  • Наполните вечерние часы отдыхом и расслаблением.
  • Ваша спальня должна быть тихой, темной и немного прохладной.
  • Старайтесь получать 7-8 часов непрерывного сна каждую ночь.
  • Избегайте продуктов и напитков, которые содержат кофеин.
  • Не принимайте обильную пищу непосредственно перед сном. Но и не ложитесь в постель голодным.
  • Не делайте энергичные упражнения в пределах 4 часов до отхода ко сну (некоторые эксперты говорят о шести часах).
  • В выходные дни продолжайте ложиться спать и просыпаться по установленному графику.

Метаболизм и масса тела

Говоря простым языком, масса нашего тела равна результату «катаболизм минус анаболизм». Другими словами, количество энергии, образующейся в нашем организме (катаболизм) минус количество энергии, которую наш организм потребляет (анаболизм).

Избыток энергии аккумулируется в виде жира или гликогена (в виде углеводов энергия хранится преимущественно в печени и мышечной ткани).

При расщеплении одного грамма жира выделяется 9 ккал, а при расщеплении протеина или углеводов – 4 ккал.

Хотя лишний вес чаще всего является результатом накопления организмом энергии в виде жира по причине ее избытка, иногда на метаболизм влияют гормональные нарушения или лежащие в их основе хронические заболевания.

Бытует мнение, что худые люди отличаются «ускоренным обменом веществ», в то время как люди с лишним весом или ожирением страдают от «медленного метаболизма». На самом деле, хронические заболевания, такие как гипотиреоз (низкая активность щитовидной железы), не являются главной причиной ожирения. Набор веса связан, главным образом, с энергетическим дисбалансом.

Если вы страдаете от лишнего веса или ожирения, целесообразно пройти медицинское обследование и удостовериться в том, что набор массы не вызван эндокринной или соматической патологией.

Кардинально изменить уровень основного обмена – интенсивность метаболизма в состоянии покоя – мы не в силах. Долгосрочные стратегии, такие как набор мышечной массы, могут в конечном итоге дать желаемый результат. Однако определение энергетических потребностей организма с последующей модификацией образа жизни в соответствии с этими потребностями поможет вам намного быстрее уменьшить массу тела.

Увеличивайте физическую активность

Шестимесячное исследование, проведенное сотрудниками Медицинского Центра Университета Дьюка, изучало влияние тренировок на организмы 53 участников, которые вели малоподвижный образ жизни.

Ученые сфокусировались на 17 биологических показателях, достоверно повышающих риск кардиоваскулярной патологии. Они оценивали объем талии, физическую подготовку, индекс массы тела, уровень холестерина, чувствительность к инсулину и индикаторы метаболического синдрома – предшественника сахарного диабета 2 типа.

В эксперименте оценивалось три уровня физической активности: эквивалент 20 км ходьбы в неделю, 20 км легкой пробежки и 30 км легкой пробежки в неделю. Участники занимались на беговой дорожке, эллипсоидном тренажере или велоэргометрах под наблюдением исследователей.

Ученые не только обнаружили значительные улучшения к концу исследования, но и пришли к выводу, что интенсивность нагрузки не является решающим фактором.

Вот что говорит руководитель исследования, доктор Дженнифер Роббинс: «Если смотреть на группу в целом, мы обнаружили, что общий положительный эффект был достигнут не только в группе с максимальной интенсивностью нагрузки. Людей должен приободрять тот факт, что они не обязаны выдерживать высокоинтенсивные тренировки, чтобы получать пользу от физических упражнений».

Все упражнения можно разделить на три большие категории

Аэробное упражнение

Целью аэробного упражнения является улучшение потребления кислорода организмом. Термин «аэробный» тесно связан с кислородом. Определение аэробный применяется к метаболическим процессам, в ходе которых используется кислород (катаболические процессы).Термин анаэробный означает «без воздуха». Анаэробные упражнения увеличивают мышечную силу и нашу способность двигаться с резким ускорением. Вы можете представить анаэробные упражнения как короткие и быстрые, или короткие и интенсивные. Анаэробные упражнения включают силовой тренинг, спринт, быстрые и интенсивные прыжки через скакалку и любые другие быстрые последовательности интенсивных движений.

Поскольку в анаэробных упражнениях кислород не используется для генерации энергии, образуется побочный продукт – молочная кислота. Молочная кислота вызывает мышечную усталость, а потому она должна быть выведена во время восстановления, до того как мышца будет подвергнута очередной анаэробной сессии. Во время восстановительного периода кислород используется для «перезагрузки» мышцы – восполнения внутримышечных запасов энергии, которые были израсходованы во время интенсивного упражнения.

Упражнения на развитие координации и равновесия

Упражнения на развитие координации развивают умение человека резко ускоряться и замедляться, менять направление движения и при этом сохранять равновесие. В теннисе, например, упражнения на развитие координации помогают игроку контролировать свою позицию на корте за счет быстрого возвращения после каждого удара.

Ключевой навык в теннисе – умение занимать правильную позицию на корте, из которой вы можете ударить по мячу максимально эффективно. Хорошая координация не только позволяет теннисисту быстрее подойти к мячу и занять оптимальную для удара позицию, но также помогает лучше сгруппироваться в момент удара по мячу.

Чтобы извлечь из тренировок максимум пользы, вы должны комбинировать аэробные и анаэробные упражнения. Но вы не должны заниматься пять раз в неделю.Исследователи из Университета Хериот-Уотт в Эдинбурге (Шотландия) пришли к выводу, что даже непродолжительная, но регулярная и интенсивная нагрузка, например, короткая сессия из четырех-шести 30-секундных высокоинтенсивных спринтов на велотренажере раз в два дня, значительно улучшает способность организма утилизировать сахара.

Значение баланса между катаболизмом и анаболизмом

Общий путь катаболизма и анаболизма должен приводить к динамическому балансу в организме. Если специфические пути катаболизма привели к его превышению над уровнем анаболизма, то организм начнёт терять свои клетки, снижаясь в массе. Другими словами, катаболизм и анаболизм — это синонимы энергии и мышечной массы. То есть, при повышенном катаболизме организм будет стремительно худеть.

Существует и обратная ситуация, когда ассимиляция преобладает над диссимиляцией, в данной ситуации организм будет строить дополнительные клетки, увеличивая свой объем, например, клеток белка в процессе интенсивного занятия спортом.

Этапы катаболизма всегда одинаковые, но его скорость может быть разной в зависимости от возраста организма или его образа жизни. Рассматривая для примера организм человека, можно сказать, что катаболизм в организме ребёнка ниже, чем анаболизм, это позволяет ему расти, увеличивая количество белка и других веществ в организме. И обратно, стареющий человеческий организм выделяет энергию, но не наращивает белковый материал, тем самым, снижая свой вес.

Зная, что катаболизм — это процесс выделения энергии, а анаболизм это строительство дополнительных клеток, люди научились контролировать метаболизм в целом, подвергая свои организмы изменениям. Яркий пример тому, работа над своими телами спортсменов. Они сами и их тренеры прекрасно знают, что такое катаболизм и анаболизм. Манипулируя с продуктами питания и поставляя в организм анаболики, прямо с внутримышечными инъекциями, они, или увеличивают количество белка в мышцах, или повышают скорость их реакции, увеличивая выделение энергии.

Зная ответ на вопрос — катаболизм, что это такое, можно управлять процессами в человеческом теле, но делать это нужно, руководствуясь древним принципом всех врачей – не навреди.

Как растут мышцы

Физика качалки: как растут мышцы?

Виталий Пропионат — Рыбный жир (Omega — 3)

Виталий Пропионат — Питание

Виталий Пропионат — Протеин

Виталий Пропионат — Что такое креатин?

Сколько белка усваивается за раз? 30г белка за один прием пищи

Почему Вам не хватает белка? Реальные показатели потребления белка

Его Величество ТЕСТОСТЕРОН ! Как повысить уровень гормона в организме. Мифы.

Сколько восстанавливаются мышцы

4. АТФ и Энергетика клетки (9 класс) — биология, подготовка к ЕГЭ и ОГЭ

Метаболизм. Ускоряем обмен веществ и худеем

Как растут мышцы

Физика качалки: как растут мышцы?

Виталий Пропионат — Рыбный жир (Omega — 3)

Виталий Пропионат — Питание

Виталий Пропионат — Протеин

Виталий Пропионат — Что такое креатин?

Сколько белка усваивается за раз? 30г белка за один прием пищи

Почему Вам не хватает белка? Реальные показатели потребления белка

Его Величество ТЕСТОСТЕРОН ! Как повысить уровень гормона в организме. Мифы.

Сколько восстанавливаются мышцы

4. АТФ и Энергетика клетки (9 класс) — биология, подготовка к ЕГЭ и ОГЭ

Метаболизм. Ускоряем обмен веществ и худеем

trenirofka.ru

Катаболизм — Википедия. Что такое Катаболизм

Катаболи́зм (от греч. καταβολή, «сбрасывание, разрушение»), также энергетический обмен, или диссимиляция — процесс метаболического распада (деградации) сложных веществ на более простые или окисления какого-либо вещества, обычно протекающий с освобождением энергии в виде тепла и в виде молекулы АТФ, универсального источника энергии всех биохимических процессов. Катаболические реакции лежат в основе диссимиляции: утраты сложными веществами своей специфичности для данного организма в результате распада до более простых.

Примерами катаболизма являются:

Интенсивность катаболических процессов и преобладание тех или иных катаболических процессов в качестве источников энергии в клетках регулируется гормонами. Например:

Катаболизм является противоположностью анаболизма — процессу синтеза или ресинтеза новых, более сложных, соединений из более простых, протекающему с расходованием, затратой энергии АТФ. Соотношение катаболических и анаболических процессов в клетке регулируется гормонами. Например, адреналин или глюкокортикоиды сдвигают баланс обмена веществ в клетке в сторону преобладания катаболизма, а инсулин, соматотропин, тестостерон — в сторону преобладания анаболизма.

Обмен веществ и энергии

Пластический и энергетический обмены

Питательные вещества — это любое вещество, пригодное для еды и питья живым организмам для пополнения запасов энергии и необходимых ингредиентов для нормального течения химических реакций обмена веществ: белков, жиров, углеводов, витаминов, минералов и микроэлементов.

Метаболизм — это совокупность всех химических реакций, происходящих в организме. Значение метаболизма состоит в создании необходимых организму веществ и обеспечение его энергии. Выделяют две составные части метаболизма-катаболизм и анаболизм.

Катаболизм (энергетический обмен) — процесс метаболического распада, разложения на более простые вещества (дифференциация) или окисления какого-либо вещества, обычно протекающий с высвобождением энергии в виде тепла и в виде АТФ.

Анаболизм (пластический обмен) — совокупность химических процессов, составляющих одну из сторон обмена веществ в организме, направленных на образование клеток и тканей. За счет анаболизма происходит рост, развитие и деление каждой клетки.

Обмен веществ между организмом и окружающей средой — необходимое условие существования живых существ, это один из основных признаков живого. Из внешней среды организм получает кислород, органические вещества, минеральные соли, воду. Во внешнюю среду отдает конечные продукты распада: углекислый газ, излишки воды, минеральных солей, мочевину, соли мочевой кислоты и некоторые другие вещества.

У человека в течение жизни почти все клетки организма сменяются несколько раз. Кровь за год полностью обновляется 3 раза, за сутки меняется 450 млрд эритроцитов, до 30 млрд лейкоцитов, 1/75 всех костных клеток скелета, до 50 % эпителиальных клеток желудка и кишечника.

Энергия, высвобождающаяся при распаде органических веществ, не сразу используется клеткой, а запасается ею в виде высокоэнергетических соединений, как правило, в виде АТФ. АТФ — нуклеотид, состоящий из аденина, рибозы и трёх остатков фосфорной кислоты, соединяющихся между собой макроэргическими связями.

В этих связях запасена энергия, которая высвобождается при их разрыве:

  • АТФ+Н2О -> АДФ+Н3РО4+Q1,
  • АДФ+Н2О->АМФ+Н3РО4+Q2,
  • АМФ+Н2О->аденин+рибоза+Н3РО4+Q3,

где АТФ-аденозинтрифосфорная кислота; АДФ-аденозиндифосфорная кислота; АМФ-аденонмонофосфорная кислота; Q1 = Q2 = 30,6 кДж.

Запас АТФ в клетке ограничен и пополняется благодаря процессу фосфорилирования. Фосфорилирование — присоединение остатка фосфорной кислоты к АДФ (АДФ+Ф->АТФ). В результате превращений эти вещества попадают в клетки. Здесь они расщепляются (глюкоза -до воды и углекислого газа). Высвобожденная энергия используется клетками для поддержания своей жизнедеятельности. Этот процесс называется энергетическим обменом. Пластический и энергетический обмены происходят одновременно и неразрывно связаны друг с другом, но не всегда являются уравновешенными. Чаще всего это связано с возрастом человека.

Этапы диссимиляции

I этап, подготовительный

Сложные органические соединения распадаются на простые под действием пищеварительных ферментов, при этом выделяется только тепловая энергия.

  • Белки → аминокислоты
  • Жиры → глицерин и жирные кислоты
  • Крахмал → глюкоза

II этап, гликолиз (бескислородный)

Осуществляется в цитоплазме, с мембранами не связан. В нём участвуют ферменты; расщеплению подвергается глюкоза и происходит образование двух молекул пировиноградной кислоты CH3COCOOH. 60 % энергии рассеивается в виде тепла, а 40 % — используется для синтеза 2 молекул АТФ. Кислород не участвует.

C6h22O6⟶2Ch4COCOOH+2ATP{\displaystyle {\ce {{C6h22O6}-> 2{Ch4COCOOH}+ 2 {ATP}}}}

III этап, клеточное дыхание (кислородный)

Осуществляется в митохондриях, связан с матриксом митохондрий и внутренней мембраной. В нём участвуют ферменты, кислород. Расщеплению подвергается молочная кислота. СО2 выделяется из митохондрий в окружающую среду. Атом водорода включается в цепь реакций, конечный результат которых — синтез АТФ.

См. также

Литература

  • Биологический энциклопедический словарь / глав. ред. М. С. Гиляров. — М.: Советская энциклопедия, 1986. — С. 250.

wiki.sc

Анаболизм и катаболизм

Анаболизм и катаболизм – это основные метаболические процессы.

Катаболизм – это ферментативное расщепление сложных органических соединений, осуществляющееся внутри клетки за счет реакций окисления. Катаболизм сопровождается выделением энергии и запасанием ее в макроэргических фосфатных связях АТФ.

Анаболизм – это синтез сложных органических соединений – белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов – из простых предшественников, поступающих в клетку из окружающей среды или образующихся в процессе катаболизма. Процессы синтеза связаны с потреблением свободной энергии, которая поставляется АТФ (рис. 31).

Рис. 31 Схема путей метаболизма в бактериальной клетке

В зависимости от биохимии процесса диссимиляции (катаболизма) различают дыхание и брожение.

Дыхание– это сложный процесс биологического окисления различных соединений), сопряженный с образованием большого количества энергии, аккумулируемой в виде макроэргических связей в структуре АТФ (аденозинтрифосфат), УТФ (уридинтрифосфат) и т.д., и образованием углекислого газа и воды. Различают аэробное и анаэробное дыхание.

Брожение– неполный распад органических соединений с образованием незначительного количества энергии и продуктов, богатых энергией.

Анаболизм включает процессы синтеза, при которых используется энергия, вырабатываемая в процессе катаболизма. В живой клетке одновременно и непрерывно протекают процессы катаболизма и анаболизма. Многие реакции и промежуточные продукты являются для них общими.

Живые организмы классифицируют в соответствии с тем, какой источник энергии или углерода они используют. Углерод – основной элемент живой материи. В конструктивном метаболизме ему принадлежит ведущая роль.

В зависимости от источника клеточного углерода все организмы, включая прокариотные, делят на автотрофы и гетеротрофы.

Автотрофыиспользуют CO2 в качестве единственного источника углерода, восстанавливая его водородом, который отщепляется от воды или другого вещества. Органические вещества они синтезируют из простых неорганических соединений в процессе фото- или хемосинтеза.

Гетеротрофы получают углерод из органических соединений.

Живые организмы могут использовать световую или химическую энергию. Организмы, живущие за счет энергии света, называют фототрофными.Органические вещества они синтезируют, поглощая электромагнитное излучение Солнца (свет). К ним относятся растения, сине-зеленые водоросли, зеленые и пурпурные серобактерии.

Организмы, получающие энергию из субстратов, источников питания (энергия окисления неорганических веществ), называют хемотрофами.Кхемогетеротрофамотносятся большинство бактерий, а так же грибы и животные.

Существует немногочисленная группа хемоавтотрофов. К таким хемосинтезирующим микроорганизмам относятся нитрифицирующие бактерии, которые, окисляя аммиак до азотистой кислоты, высвобождают необходимую для синтеза энергию. К хемосинтетикам относятся также водородные бактерии, получающие энергию в процессе окисления молекулярного водорода.

Углеводы как источник энергии

У большинства организмов расщепление органических веществ происходит в присутствии кислорода – аэробный обмен. В результате такого обмена остаются бедные энергией конечные продукты (СО2и Н2О), но высвобождается много энергии. Процесс аэробного обмена называется дыханием, анаэробного – брожением.

Углеводы – основной энергетический материал, который клетки используют в первую очередь для получения химической энергии. Кроме того, при дыхании могут использоваться также белки и жиры, а при брожении – спирты и органические кислоты.

Расщепление углеводов организмы осуществляют разными путями, в которых важнейшим промежуточным продуктом является пировиноградная кислота (пируват). Пируват занимает центральное место в метаболизме при дыхании и брожении. Выделяют три основных механизма образования ПВК.

1.Фруктозодифосфатный (гликолиз) или путь Эмбдена-Мейергофа-Парнаса– универсальный путь.

Процесс начинается с фосфорилирования (рис. 32). При участии фермента гексокиназы и АТФ глюкоза фосфорилируется по шестому углеродному атому с образованием глюкозо-6-фосфата. Это активная форма глюкозы. Она служит исходным продуктом при расщеплении углеводов любым из трех путей.

При гликолизе глюкозо-6-фосфат изомеризуется во фруктозо-6-фосфат, а затем под действием 6-фосфофруктокиназы фосфорилируется по первому углеродному атому. Образовавшийся фруктозо-1,6-дифосфат под действием фермента альдолазы легко распадается на две триозы: фосфоглицериновый альдегид и дигидроксиацетонфосфат. Дальнейшее превращение С3-углеводов осуществляется за счет переноса водорода и фосфорных остатков через ряд органических кислот с участием специфических дегидрогеназ. Все реакции этого пути, за исключением трех, протекающих с участием гексокиназы, 6-фосфофруктокиназы и пируваткиназы, полностью обратимы. На стадии образования пировиноградной кислоты заканчивается анаэробная фаза превращения углеводов.

Баланс:

Максимальное количество энергии, получаемое клеткой при окислении одной молекулы углеводов гликолитическим путем, равно 2·105Дж.

Рис.32. Фруктозодифосфатный путь расщепления глюкозы

2.Пентозофосфатный (Варбурга-Дикенса-Хорекера)путь характерен также для большинства организмов (в большей степени для растений, а для микроорганизмов играет вспомогательную роль). В отличие от гликолиза ПФ путь не образует пируват.

Глюкозо-6-фосфат превращается в 6-фосфоглюколактон, который декарбоксилируется (рис. 33). При этом образуется рибулозо-5-фосфат, на котором завершается процесс окисления. Последующие реакции рассматриваются как процессы превращения пентозофосфатов в гексозофосфаты и обратно, т.е. образуется цикл. Считают, что пентозофосфатный путь на одном из этапов переходит в гликолиз.

При прохождении через ПФ путь каждых шести молекул глюкозы происходит полное окисление одной молекулы глюкозо-6-фосфата до CO2и восстановление 6 молекул НАДФ+до НАДФ·Н2. Как механизм получения энергии этот путь в два раза менее эффективен, чем гликолитический: на каждую молекулу глюкозы образуется 1 молекула АТФ.

Рис. 33. Пентозофосфатный путь расщепления глюкозо-6-фосфата

Основное назначение этого пути – поставлять пентозы, необходимые для синтеза нуклеиновых кислот, и обеспечивать образование большей части НАДФ·Н2, необходимого для синтеза жирных кислот, стероидов.

3.Путь Энтнера-Дудорова (кетодезоксифосфоглюконатный или КДФГ-путь)встречается только у бактерий. Глюкоза фосфорилируется молекулой АТФ при участии фермента гексокиназы (рис. 34).

Рис.34. Путь Энтнера-Дудорова расщепления глюкозы

Продукт фосфорилирования – глюкозо-6-фосфат – дегидрируется до 6-фосфоглюконата. Под действием фермента фосфоглюконатдегидрогеназы от него отщепляется вода и образуется 2-кето-3-дезокси-6-фосфоглюконат (КДФГ). Последний расщепляется специфичной альдолазой на пируват и глицеральдегид-3-фосфат. Глицеральдегид далее подвергается действию ферментов гликолитического пути и трансформируется во вторую молекулу пирувата. Кроме того, этот путь поставляет клетке 1 молекулу АТФ и 2 молекулы НАД·Н2.

Таким образом, основным промежуточным продуктом окислительного расщепления углеводов является пировиноградная кислота, которая при участии ферментов превращается в различные вещества. Образовавшаяся одним из путей ПВК в клетке подвергается дальнейшему окислению. Освобождающиеся углерод и водород удаляются из клетки. Углерод выделяется в форме CO2, водород передается на различные акцепторы. Причем может передаваться либо ион водорода, либо электрон, поэтому перенос водорода равноценен переносу электрона. В зависимости от конечного акцептора водорода (электрона) различают аэробное дыхание, анаэробное дыхание и брожение.

Дыхание

Дыхание – окислительно-восстановительный процесс, идущий с образованием АТФ; роль доноров водорода (электронов) в нем играют органические или неорганические соединения, акцепторами водорода (электронов) в большинстве случаев служат неорганические соединения.

Если конечный акцептор электронов – молекулярный кислород, дыхательный процесс называют аэробным дыханием. У некоторых микроорганизмов конечным акцептором электронов служат такие соединения, как нитраты, сульфаты и карбонаты. Этот процесс называется анаэробным дыханием.

Аэробное дыхание – процесс полного окисления субстратов до CO2 и Н2О с образованием большого количества энергии в форме АТФ.

Полное окисление пировиноградной кислоты происходит в аэробных условиях в цикле трикарбоновых кислот (ЦТК или цикл Кребса) и дыхательной цепи.

Аэробное дыхание состоит из двух фаз:

1). Образующийся в процессе гликолиза пируват окисляется до ацетил-КоА, а затем до CO2, а освобождающиеся атомы водорода перемещаются к акцепторам. Так осуществляется ЦТК.

2). Атомы водорода, отщепленные дегидрогеназами, акцептируются коферментами анаэробных и аэробных дегидрогеназ. Затем они переносятся по дыхательной цепи, на отдельных участках которой образуется значительное количество свободной энергии в виде высокоэнергетических фосфатов.

Цикл трикарбоновых кислот (цикл Кребса, ЦТК)

Пируват, образующийся в процессе гликолиза, при участии мультиферментного комплекса пируватдегидрогеназы декарбоксилируется до ацетальдегида. Ацетальдегид, соединяясь с коферментом одного из окислительных ферментов – коферментом А (КоА-SH), образует «активированную уксусную кислоту» - ацетил-КоА – высокоэнергетическое соединение.

Ацетил-КоА под действием цитрат-синтетазы вступает в реакцию со щавелевоуксусной кислотой (оксалоацетат), образуя лимонную кислоту (цитрат С6), которая является основным звеном ЦТК (рис. 35). Цитрат после изомеризации превращается в изоцитрат. Затем следует окислительное (отщепление Н) декарбоксилирование (отщепление СО2) изоцитрата, продуктом которого является 2-оксоглутарат (С5). Под влиянием ферментного комплекса ɑ-кетоглутаратдегидрогеназы с активной группой НАД он превращается в сукцинат, теряя СО2 и два атома водорода. Сукцинат затем окисляется в фумарат (С4), а последний гидратируется (присоединение Н2О) в малат. В завершающей цикл Кребса реакции происходит окисление малата, что приводит к регенерации оксалоацетата (С4). Оксалоацетат взаимодействует с ацетил-КоА, и цикл повторяется снова. Каждая из 10 реакций ЦТК, за исключением одной, легко обратима. В цикл вступают два атома углерода в виде ацетил-КоА и такое же количество атомов углерода покидают этот цикл в виде СО2.

Рис. 35. Цикл Кребса (по В.Л. Кретовичу):

1, 6 – система окислительного декарбоксилирования; 2 – цитратсинтетаза, кофермент А; 3, 4 – аконитатгидратаза; 5 – изоцитратдегидрогеназа; 7 – сукцинатдегидрогеназа; 8 – фумаратгидратаза; 9 – малатдегидрогеназа; 10 – спонтанное превращение; 11 - пируваткарбоксилаза

В результате четырех окислительно-восстановительных реакций цикла Кребса осуществляется перенос трех пар электронов на НАД и одной пары электронов на ФАД. Восстановленные таким путем переносчики электронов НАД и ФАД подвергаются затем окислению уже в цепи переноса электронов. В цикле образуется одна молекула АТФ, 2 молекулы СО2 и 8 атомов водорода.

Биологическое значение цикла Кребса заключается в том, что он является мощным поставщиком энергии и «строительных блоков» для биосинтетических процессов. Цикл Кребса действует только в аэробных условиях, в анаэробных он разомкнут на уровне α-кетоглутаратдегидрогеназы.

Дыхательная цепь

Последней стадией катаболизма является окислительное фосфорилирование. В ходе этого процесса высвобождается большая часть метаболической энергии.

Восстановленные в цикле Кребса переносчики электронов НАД и ФАД подвергаются окислению в дыхательной цепи или цепи транспорта электронов. Молекулы-переносчики – это дегидрогеназы, хиноны и цитохромы.

Обе ферментные системы у прокариот находятся в плазматической мембране, а у эукариот – во внутренней мембране митохондрий. Электроны от атомов водорода (НАД, ФАД) по сложной цепи переносчиков переходят к молекулярному кислороду, восстанавливая его, при этом образуется вода.

Баланс. Расчеты энергетического баланса показали, что при расщеплении глюкозы гликолитическим путем и через цикл Кребса с последующим окислением в дыхательной цепи до СО2 и Н2О на каждую молекулу глюкозы образуется 38 молекул АТФ. Причем максимальное количество АТФ образуется в дыхательной цепи – 34 молекулы, 2 молекулы - в ЭМП-пути и 2 молекулы – в ЦТК (рис. 36).

Рис. 36. Схема ассимиляции глюкозы при аэробном дыхании

 

Неполное окисление органических соединений

Дыхание обычно связано с полным окислением органического субстрата, т.е. конечными продуктами распада являются СО2 и Н2О.

Однако некоторые бактерии и ряд грибов не до конца окисляют углеводы. Конечными продуктами неполного окисления являются органические кислоты: уксусная, лимонная, фумаровая, глюконовая и др., которые аккумулируются в среде. Этот окислительный процесс используется микроорганизмами для получения энергии. Однако общий выход энергии при этом значительно меньший, чем при полном окислении. Часть энергии окисляемого исходного субстрата сохраняется в образующихся органических кислотах.

Микроорганизмы, развивающиеся за счет энергии неполного окисления, используются в микробиологической промышленности для получения органических кислот и аминокислот.

studfile.net

Катаболизм — Википедия

Катаболи́зм (от греч. καταβολή, «сбрасывание, разрушение»), также энергетический обмен, или диссимиляция — процесс метаболического распада (деградации) сложных веществ на более простые или окисления какого-либо вещества, обычно протекающий с освобождением энергии в виде тепла и в виде молекулы АТФ, универсального источника энергии всех биохимических процессов. Катаболические реакции лежат в основе диссимиляции: утраты сложными веществами своей специфичности для данного организма в результате распада до более простых.

Примерами катаболизма являются:

Интенсивность катаболических процессов и преобладание тех или иных катаболических процессов в качестве источников энергии в клетках регулируется гормонами. Например:

Катаболизм является противоположностью анаболизма — процессу синтеза или ресинтеза новых, более сложных, соединений из более простых, протекающему с расходованием, затратой энергии АТФ. Соотношение катаболических и анаболических процессов в клетке регулируется гормонами. Например, адреналин или глюкокортикоиды сдвигают баланс обмена веществ в клетке в сторону преобладания катаболизма, а инсулин, соматотропин, тестостерон — в сторону преобладания анаболизма.

Обмен веществ и энергии

Пластический и энергетический обмены

Питательные вещества — это любое вещество, пригодное для еды и питья живым организмам для пополнения запасов энергии и необходимых ингредиентов для нормального течения химических реакций обмена веществ: белков, жиров, углеводов, витаминов, минералов и микроэлементов.

Метаболизм — это совокупность всех химических реакций, происходящих в организме. Значение метаболизма состоит в создании необходимых организму веществ и обеспечение его энергии. Выделяют две составные части метаболизма-катаболизм и анаболизм.

Катаболизм (энергетический обмен) — процесс метаболического распада, разложения на более простые вещества (дифференциация) или окисления какого-либо вещества, обычно протекающий с высвобождением энергии в виде тепла и в виде АТФ.

Анаболизм (пластический обмен) — совокупность химических процессов, составляющих одну из сторон обмена веществ в организме, направленных на образование клеток и тканей. За счет анаболизма происходит рост, развитие и деление каждой клетки.

Обмен веществ между организмом и окружающей средой — необходимое условие существования живых существ, это один из основных признаков живого. Из внешней среды организм получает кислород, органические вещества, минеральные соли, воду. Во внешнюю среду отдает конечные продукты распада: углекислый газ, излишки воды, минеральных солей, мочевину, соли мочевой кислоты и некоторые другие вещества.

У человека в течение жизни почти все клетки организма сменяются несколько раз. Кровь за год полностью обновляется 3 раза, за сутки меняется 450 млрд эритроцитов, до 30 млрд лейкоцитов, 1/75 всех костных клеток скелета, до 50 % эпителиальных клеток желудка и кишечника.

Энергия, высвобождающаяся при распаде органических веществ, не сразу используется клеткой, а запасается ею в виде высокоэнергетических соединений, как правило, в виде АТФ. АТФ — нуклеотид, состоящий из аденина, рибозы и трёх остатков фосфорной кислоты, соединяющихся между собой макроэргическими связями.

В этих связях запасена энергия, которая высвобождается при их разрыве:

  • АТФ+Н2О -> АДФ+Н3РО4+Q1,
  • АДФ+Н2О->АМФ+Н3РО4+Q2,
  • АМФ+Н2О->аденин+рибоза+Н3РО4+Q3,

где АТФ-аденозинтрифосфорная кислота; АДФ-аденозиндифосфорная кислота; АМФ-аденонмонофосфорная кислота; Q1 = Q2 = 30,6 кДж.

Запас АТФ в клетке ограничен и пополняется благодаря процессу фосфорилирования. Фосфорилирование — присоединение остатка фосфорной кислоты к АДФ (АДФ+Ф->АТФ). В результате превращений эти вещества попадают в клетки. Здесь они расщепляются (глюкоза -до воды и углекислого газа). Высвобожденная энергия используется клетками для поддержания своей жизнедеятельности. Этот процесс называется энергетическим обменом. Пластический и энергетический обмены происходят одновременно и неразрывно связаны друг с другом, но не всегда являются уравновешенными. Чаще всего это связано с возрастом человека.

Этапы диссимиляции

I этап, подготовительный

Сложные органические соединения распадаются на простые под действием пищеварительных ферментов, при этом выделяется только тепловая энергия.

  • Белки → аминокислоты
  • Жиры → глицерин и жирные кислоты
  • Крахмал → глюкоза

II этап, гликолиз (бескислородный)

Осуществляется в цитоплазме, с мембранами не связан. В нём участвуют ферменты; расщеплению подвергается глюкоза и происходит образование двух молекул пировиноградной кислоты CH3COCOOH. 60 % энергии рассеивается в виде тепла, а 40 % — используется для синтеза 2 молекул АТФ. Кислород не участвует.

C6h22O6⟶2Ch4COCOOH+2ATP{\displaystyle {\ce {{C6h22O6}-> 2{Ch4COCOOH}+ 2 {ATP}}}}

III этап, клеточное дыхание (кислородный)

Осуществляется в митохондриях, связан с матриксом митохондрий и внутренней мембраной. В нём участвуют ферменты, кислород. Расщеплению подвергается молочная кислота. СО2 выделяется из митохондрий в окружающую среду. Атом водорода включается в цепь реакций, конечный результат которых — синтез АТФ.

См. также

Литература

  • Биологический энциклопедический словарь / глав. ред. М. С. Гиляров. — М.: Советская энциклопедия, 1986. — С. 250.

wikipedia.green

Notice: Trying to access array offset on value of type null in /var/www/www-root/data/www/xn--80addfba7artbte.xn--p1ai/wp-content/plugins/wpdiscuz/class.WpdiscuzCore.php on line 942 Notice: Trying to access array offset on value of type null in /var/www/www-root/data/www/xn--80addfba7artbte.xn--p1ai/wp-content/plugins/wpdiscuz/class.WpdiscuzCore.php on line 975

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о