Взаимосвязь катаболизма и анаболизма: Как взаимосвязаны процессы анаболизма и катаболизма?

Содержание

Понятие об обмене веществ. Процессы ката- и анаболизма, их характеристика, отличия и взаимосвязь.

Понятие об обмене веществ. Процессы ката- и анаболизма, их характеристика, отличия и взаимосвязь.

 

Обмен веществ– совокупность процессов превращения веществ и энергии в организме и обмен веществами и энергией между организмом и окружающей средой.

Включает 3 этапа:

  1. Поступление
  2. Метаболизм
  3. Выделение конечных продуктов из организма

Метаболизм:

Катаболизм Анаболизм
Распад ВМС до мономеров с выделением энергии АТФ и НАДН2 Синтез макромолекул с затратой энергии

Отличаютсяпо:

  • Локализации
  • Количеству реакций
  • Локализации

Взаимосвязькатаболизма и анаболизма основывается на единстве биохимических превращений, обеспечивающих энергией все процессы жизнедеятельности и постоянное обновление тканей организма.

Процессы анаболизма и катаболизманаходятся в организмев состоянии динамического равновесияили временного превалирования одного из них.

Преобладание анаболических процессов катаболических
приводит к росту, накоплению массы тканей к частичному разрушению тканевых структур, выделению энергии

Состояние равновесного или неравновесного соотношения зависит от возраста:

В детском возрасте У взрослых людей в старческом
Преобладает анаболизм находятся в равновесии катаболизм

Их соотношение зависит также от состояния здоровья, физической или психоэмоциональной деятельности.

 

Метаболические пути, их виды.

Общий путь катаболизма– реакция окислительного декарбоксилирования ПВК и цикла Кребса.

Метаболические пути:

Главные Добавочные Побочные
Универсальны Поставляют энергию Синтез основных биополимеров клетки Менее универсальны Синтез важных веществ Энергия НАДФН2 В определенных тканях Пути происходят при патологии В норме иногда

Пример1:



Глюкоза
Главный Добавочный Побочный
Дихотомический (аэробный) распад: 38АТФ из 1 глюкозы Пентозный цикл: В эритроцитах, эндокринных железах, печени (т.е. в определенных тканях) Синтез пентоз, Энергия НАДФН2 Лактоза (пример нормы)

Пример2:

Фенилаланин
Главный Добавочный Побочный
Биосинтез белка Синтез тироксина (только в щитовидной железе) ФенилПВК (токсичное соединение)

 

Основные фазы унификации питательных веществ в организме. Центральные метаболиты.

Фазы:

1. Подготовительная– не является поставщиком энергии (1%).

ВМС распадаются в ЖКТ до мономеров.

2. Образование центральных метаболитов– протекает в цитоплазме, завершается в митохондриях (20-30% энергии)

3. Полное окисление– Цикл Кребса (70-80% энергии) – в аэробных условиях полное окисление поступивших с пищей веществ.

Понятие о биологическом окислении, его отличие от горения.

Биологическое окисление– совокупность реакций окисления субстратов в живых клетках.

Главные функцииокислительных процессов:

  • Запас энергии в утилизируемой форме
  • Рассеяние энергии в виде теплоты
  • Образование полезных соединений
  • Расщепление вредных веществ

Отличие БО от горения:

БО Горение
Не является одноступенчатой реакцией Одноступенчатая реакция
Ферментативный процесс  
Только в мягких условиях  
Освобождение энергии за счет восстановления водорода + Н2О Освобождение энергии за счет С => СО2
Часть энергии переходит в тепло, Часть - в энергию макроэргических связей АТФ Вся энергия переходит в тепловую
Окисление в основном частичное Окисление полное
     

Сущность окисления:

Fe3++ электрон ↔Fe2+

Fe3+ Fe2+
Окислитель, акцептор, антиоксидант Восстановитель, донор, прооксидант

Каждая редокс-пара – имеет свой потенциал. Редокс-потенциал

указывает направление движения электронов.

Тканевое дыхание. Субстраты тканевого дыхания.

Тканевое дыхание– вид биологического окисления, при котором акцептором электронов.

СубстратыТД:

· кислоты цикла Кребса

(коферменты реакций НАД,ФАД: изоцитрат, α-кетоглутарат, сукцинат, малат)

· ПВК

· Лактат

· АК

· α-глицерофосфат

· жирные кислоты

Осуществляется благодаря оксидоредуктазам дыхательной цепи.

Дыхательная цепь, ее структура, локализация, биологическая роль.

Дыхательная цепь– последовательность оксидоредуктаз во внутренней мембране митохондрий, осуществляющих перенос электронов и протонов от субстрата на молекулярный кислород.

Функции:

1. Поставщик энергии для синтеза АТФ

2. 50% энергии – выделяется в виде тепла

Поступление водорода в виде НАДН2либо ФАДН

2

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ПЕРМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДЕЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ АКАДЕМИКА Е.А.ВАГНЕРА» МИНИСТЕРСТВА ЗДРОВООЗРАНЕНИЯ РОССИИ

 

 

Реферат

Понятие об обмене веществ. Процессы ката- и анаболизма, их характеристика, отличия и взаимосвязь.

 

Обмен веществ– совокупность процессов превращения веществ и энергии в организме и обмен веществами и энергией между организмом и окружающей средой.

Включает 3 этапа:

  1. Поступление
  2. Метаболизм
  3. Выделение конечных продуктов из организма

Метаболизм:

Катаболизм Анаболизм
Распад ВМС до мономеров с выделением энергии АТФ и НАДН2 Синтез макромолекул с затратой энергии

Отличаютсяпо:

  • Локализации
  • Количеству реакций
  • Локализации

Взаимосвязькатаболизма и анаболизма основывается на единстве биохимических превращений, обеспечивающих энергией все процессы жизнедеятельности и постоянное обновление тканей организма.

Процессы анаболизма и катаболизманаходятся в организмев состоянии динамического равновесияили временного превалирования одного из них.

Преобладание анаболических процессов катаболических
приводит к росту, накоплению массы тканей к частичному разрушению тканевых структур, выделению энергии

Состояние равновесного или неравновесного соотношения зависит от возраста:

В детском возрасте У взрослых людей в старческом
Преобладает анаболизм находятся в равновесии катаболизм

Их соотношение зависит также от состояния здоровья, физической или психоэмоциональной деятельности.

 


Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

Ответы на вопрос "25. Метаболизм человека: физиологические основы. Анаболизм и ..."

Обмен веществ и энергии лежит в основе всех проявлений жизнедеятельности и представляет собой совокупность процессов превращения веществ и энергии в живом организме и обмен веществами и энергией между организмом и окружающей средой. Для поддержания жизнедеятельности в процессе обмена веществ и энергии обеспечиваются пластические и энергетические потребности организма. Пластические потребности удовлетворяются за счет веществ, используемых для построения биологических структур, а энергетические — путем преобразования химической энергии поступающих в организм питательных веществ в энергию макроэргических (АТФ и другие молекулы) и восстановленных (НАДФ • Н — никотин-амид-адениндинуклеотидфосфат) соединений. Их энергия используется организмом для синтеза белков, нуклеиновых кислот, липидов, а также компонентов клеточных мембран и органелл клетки, для выполнения деятельности клеток, связанной с использованием химической, электрической и механической энергии. Обмен веществ и энергии (метаболизм) в организме человека — совокупность взаимосвязанных, но разнонаправленных процессов: анаболизма (ассимиляции) и катаболизма (диссимиляции).

Анаболизм — это совокупность процессов биосинтеза органических веществ, компонентов клетки и других структур органов и тканей. Анаболизм обеспечивает рост, развитие, обновление биологических структур, а также непрерывный ресинтез макроэргических соединений и их накопление. Катаболизм — это совокупность процессов расщепления сложных молекул, компонентов клеток, органов и тканей до простых веществ (с использованием части из них в качестве предшественников биосинтеза) и до конечных продуктов метаболизма (с образованием макроэргических и восстановленных соединений). Взаимосвязь процессов катаболизма и анаболизма основывается на единстве биохимических превращений, обеспечивающих энергией все процессы жизнедеятельности и постоянное обновление тканей организма. Сопряжение анаболических и катаболических процессов в организме могут осуществлять различные вещества, но главную роль в этом сопряжении играют АТФ, НАДФ • Н. В отличие от других посредников метаболических превращений АТФ циклически рефосфорилируется, а НАДФ • Н — восстанавливается, что обеспечивает непрерывность процессов катаболизма и анаболизма. Обеспечение энергией процессов жизнедеятельности осуществляется за счет анаэробного (бескислородного) и аэробного (с использованием кислорода) катаболизма поступающих в организм с пищей белков, жиров и углеводов. В ходе анаэробного расщепления глюкозы (гликолиза) или ее резервного субстрата гликогена (гликогенолиза) превращение 1 моля глюкозы в 2 моля лактата приводит к образованию 2 молей АТФ. Лактат — промежуточный продукт обмена. В химических связях его молекулы аккумулировано значительное количество энергии. Энергии, образующейся в ходе анаэробного обмена, недостаточно для осуществления процессов жизнедеятельности животных организмов. За счет анаэробного гликолиза могут удовлетворяться лишь относительно кратковременные энергетические потребности клетки.

В организме животных и человека в процессе аэробного обмена органические вещества, в том числе продукты анаэробного обмена, окисляются до конечных продуктов — С02 и Н20.

Общее количество молекул АТФ, образующихся при окислении 1 моля глюкозы до С02 и Н20, составляет 25,5 моля. При окислении молекулы жиров образуется большее количество молей АТФ, чем при окислении молекулы углеводов. Так, при окислении 1 моля пальмитиновой кислоты образуется 91,8 моля АТФ. Количество молей АТФ, образующихся при полном окислении аминокислот и углеводов, примерно одинаково. АТФ играет в организме роль внутренней «энергетической валюты» и аккумулятора химической энергии клеток. Основным источником энергии восстановления для реакции биосинтеза жирных кислот, холестерина, аминокислот, стероидных гормонов, предшественников синтеза нуклеотидов и нуклеиновых кислот является НАДФ • Н. Образование этого вещества осуществляется в цитоплазме клетки в процессе фосфоглюконатного пути катаболизма глюкозы. При таком расщеплении из 1 моля глюкозы образуется 12 молей НАДФ • Н. Процессы анаболизма и катаболизма находятся в организме в состоянии динамического равновесия или временного превалирования одного из них. Преобладание анаболических процессов над катаболическими приводит к росту, накоплению массы тканей, а катаболических — к частичному разрушению тканевых структур, выделению энергии. Состояние равновесного или неравновесного соотношения анаболизма и катаболизма зависит от возраста. В детском возрасте преобладают процессы анаболизма, а в старческом — катаболизма. У взрослых людей эти процессы находятся в равновесии. Их соотношение зависит также от состояния здоровья, выполняемой человеком физической или психоэмоциональной деятельности.

 

Анаболизм + катаболизм = метаболизм. | 90-60-90

Анаболизм + катаболизм = метаболизм.

Многие наверняка слышали такие понятия как анаболизм, катаболизм и метаболизм. Но не каждый может правильно объяснить, что означают эти биологические термины. Тем не менее, слова употребляются не только в разговорах о медицине, но и когда речь идет о занятиях спортом. Пора выяснить всю правду о жизненно - важных процессах организма, а именно о взаимодействии анаболизма и катаболизма.

Анаболизм.

Анаболизм представляет собой совокупность химических процессов, проходящих в организме, которые составляют одну из сторон обмена веществ и направлены на образование новых тканей и клеток. Примером анаболизма является синтез белков и гормонов, накопление жиров и создание мышечных волокон.

Некоторые ошибочно полагают, что в процессе анаболизма идет наращивание мышечной массы. На самом деле это также синтез гликогенов, что приводит к накоплению жировых отложений. Чтобы этого избежать, организму нужен запас энергии, которая поступает с пищей. Поэтому спортсменам, которые желают в короткие сроки увеличить свою мышечную массу, следует включить в рацион белок и позаботиться о достаточном количестве поступающих калорий.

Усилить процесс анаболизма в организме можно одним из следующих методов.

Белковая пища. В том случае, если увеличить в своем рационе количество протеина, то появится больше "Материала для Строительства" клеток и мышечных тканей. Однако следует отметить, что белок не будет приносить пользу в сочетании с низкокалорийной пищей, так как в этом случае в организме не будет хватать энергетических запасов. Поэтому меню спортсмена должно быть максимально сбалансировано с учетом регулярности, степени и количества физических нагрузок.

Уменьшение катаболизма. Один из самых непростых методов, хотя на первый взгляд может показаться довольно простым. Для того чтобы снизить катаболические процессы в организме и повысить анаболизм, необходимо много спать, вести здоровый образ жизни, соблюдать правильный режим питания, избегать переутомления и стрессовых ситуаций, а также тренироваться не на износ организма, а по мере своих сил.

Катаболизм.

Процесс катаболизма является противоположностью анаболизма. В том случае, если в первом случае идет создание новых клеток и мышечных волокон, то данное понятие означает расщепление сложных веществ до более простых, а также распад старых частей и окисление веществ.

Интенсивность процессов катаболизма регулируется гормонами. Так, например, некоторые из них (глюкокортикоиды) повышают разложение белков и аминокислот, но препятствуют образованию глюкозы, а другие (инсулин), напротив, ускоряют катаболизм глюкозы, но тормозят расщепление белков. Кроме того, повышает данный процесс гормон адреналин, а в свою очередь тестостерон отвечает на преобладание анаболизма в обмене веществ в организме.

Не стоит рассматривать катаболические процессы с негативной точки зрения. Многие спортсмены полагают, что из-за катаболизма они теряют и с трудом наращивают мышечную массу. На самом деле в процессе расщепления веществ организм получает энергию, без которой не было бы сил для тренировок. Кроме того, в процессе разложения сложных веществ на простые, происходит уменьшение количества липидов (отложений жиров.

Метаболизм.

Понять, что означает данный термин можно наглядным примером одной простой формулы: "Анаболизм Катаболизм = Метаболизм". Процессы распада взаимодействуют с процессами обновления и в совокупности составляют обмен веществ, который и называется метаболизмом. Только в том случае, если каждая из сторон выполняет свои функции без сбоев и нарушений, то является залогом здоровья организма.

Скорость метаболических процессов по расщеплению углеводов и жиров зависит от следующих факторов:

Пол: согласно исследованиям ученых у мужчин метаболизм протекает интенсивнее на 10-20% по сравнению с женским организмом.
Возраст: после 25 лет скорость метаболических процессов снижается на 2-3% каждые 10 лет.
Вес: чем выше масса мышц, внутренних органов и костей и имеется минимальное количество жировых отложений, тем быстрее происходит процесс метаболизма в организме.
Физические нагрузки: при регулярных занятиях спортом происходит рост скорости метаболизма - на 20-30% в течение первых двух часов после тренировки и на 5% в течение суток.

Таким образом, анаболизм и катаболизм являются противоположными друг другу понятиями, но взаимодействуя между собой, они являются двумя основными частями единого процесса - метаболизма.

Сбалансированное сочетание процессов анаболизма и катаболизма является залогом правильного обмена веществ и здоровья всего организма.

Ускорение анаболизма. Углеводы


В макаронных изделиях, различных крупах и картофеле содержится большое количество углеводов — очень энергоемких органических соединений, которые позволяют развивать на тренировке мощнейшие мышечные усилия. Но перед тем, как отдать энергию мышцам, углеводы подвергаются сложным биохимическим реакциям. В пищеварительном тракте они расщепляются и образуют фруктозу и глюкозу, которые и используются мышцами как топливо.

Промежуточная часть глюкозы и фруктозы откладываются в печени и образуют там гликоген.

Гликоген — это своего рода энергетический запас, который накапливается организмом и пускается в дело, когда потребность в энергии становится предельной. Такая потребность возникает и на тренировках, при поднятии тяжестей.

Очевидно, что хорошенько прокачаться получится лишь в том случае, если гликогена в организме накопилось достаточное количество.

В принципе, все вышеописанное скорее всего для многих не будет открытием, но то, что будет описано далее будет интересным и полезным для каждого.

  • 1) Существует такой период времени, в течении которого гликоген накапливается с гораздо большей скоростью и длится данный период примерно 30 минут после окончания тренировки. Ускоренное накопление гликогена обусловлено тем, что в этот промежуток времени, организм выделяет в кровь специальные вещества — энзимы. Особенностью их как раз и является то, что они способствуют увеличению темпа накопления гликогена.

Поэтому старайтесь в первые 30 минут после окончания тренировки съедать продукты с высоким содержанием углеводов!

  • 2)Поступление углеводов в организм сразу после тренировки является сильным толчком к накоплению гликогена, но по истечению 30 минут после окончания занятий, этот процесс сильно снизит темп. В первые два часа запасы гликогена пополняться еще на 8-10%, но не больше. Далее гликогеный запас будет пополняться примерно на 5% в час. Это очень медленно и для полного восстановления понадобится как минимум 20 часов. А если еще учесть многочисленные стрессы, которые мы испытываем на работе, дома, да и вообще в повседневной жизни, то этот процесс затянется куда дольше чем на 20 часов.

Отсюда и причина «вялой тренировки» — Вы просто не зарядили свою «энергетическую батарею» на 100 процентов!

  • 3) На следующий день после тренировки, Вам следует повторно «принять дозу» углеводов на завтрак. Однако, при составлении меню, не делайте слишком большой акцент на фрукты. Углеводы фруктов перерабатываются в фруктозу, которая менее эффективна чем глюкоза. Поэтому, лучшим завтраком будет меню, включающее в себя хлеб, картофель или макаронные изделия. Углеводы, содержащиеся в этих продуктах, дадут больший эффект.

Также, причиной углеводного недостатка, косвенно может послужить относительно низкий психический тонус, плохое настроение и депрессия. Хорошее настроение — вот что Вам нужно! Однако и оно не свидетельствует о том, что организм накопил достаточно гликогена. Хорошее настроение всего лишь говорит об оптимальном количестве в крови глюкозы. Этого хватит для того, чтобы обеспечить естественные энергозатраты организма, но для тяжелой тренировки этого все равно будет мало.

Вывод: достаточное количество углеводов + хорошее настроение = наилучший результат!

Особенности катаболизма и анаболизма. Взаимосвязь анаболизма и катаболизма

Анаболизм и катаболизм – два абсолютно противоположных процесса, но несмотря на это, они тесно взаимосвязаны.

В результате катаболических реакций образуются вещества и энергия, которые используются при анаболическом процессе. А анаболизм осуществляет поставку ферментов и веществ, необходимых для катаболизма.

Так, например, организм человека может покрыть свою потребность в 14-ти аминокислотах . Дисбаланс этих процессов может привести к гибели организма.

Давайте разберемся, как правильно принимать гейнер и чем он отличается от остальных добавок.

Научитесь подтягиваться на турнике . Это не так сложно, как кажется.

Что предпринять, чтобы убрать пивной живот? Для начала прочитать это: http://ifeelstrong.ru/manworkouts/methods/kak-ubrat-zhivot-i-boka-v-domashnih-usloviyah.html . Все о питании и нужных упражнениях.

Гликолиз

I

Гликолиз (греч. glykys сладкий + lysis разрушение, распад)

ферментативный процесс анаэробного негидролитического расщепления углеводов (главным образом глюкозы) в клетках человека и животных, сопровождающийся синтезом аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), основного аккумулятора химической энергии в клетке, и заканчивающийся образованием молочной кислоты (лактата). У растений и микроорганизмов процессами, аналогичными Г., являются различные виды брожения ( Брожение ) . Г. является наиболее важным анаэробным путем распада углеводов ( Углеводы ) , играющим значительную роль в обмене веществ и энергии ( Обмен веществ и энергии ) . В условиях недостаточности кислорода единственным процессом, поставляющим энергию для осуществления физиологических функций организма, оказывается Г., а в аэробных условиях Г. представляет первую стадию окислительного превращения глюкозы ( Глюкоза ) и других углеводов до конечных продуктов их распада — СО2и Н2О (см. Дыхание тканевое ) . Интенсивный Г. происходит в скелетных мышцах, где он обеспечивает возможность развития максимальной активности мышечного сокращения в анаэробных условиях, а также в печени, сердце, головном мозге. Реакции Г. протекают в цитозоле.

Этапы анаболизма. Метаболизм и его стадии

«Метаболизм» — это слово мы часто слышим от диетологов и спортсменов, фитнес-инструкторов и вечно худеющих знакомых. Чаще всего его употребляют имея в виду «обмен веществ». Давайте подробнее разберемся в том, что же это такое.

Итак, метаболизмом называется основа процессов, происходящих во всех живых организмах, предназначенных для поддержания их жизнедеятельности. Рост, размножение, заживление повреждений, похудение и набор веса – всё это можно назвать клиническими примерами метаболизма.

Качество метаболизма зависит от:

  • пола: у большинства мужчин метаболизм на 15 — 20% выше, чем у женщин;
  • возраста: у людей старше 25 лет скорость метаболизма начинает снижаться в среднем на 3-5% каждые десять лет;
  • веса: чем больше общий вес внутренних органов, костей и мышц, тем больше калорий требуется организму;
  • физических нагрузок: в первые 2-3 часа после тренировки метаболизм увеличивается в среднем на 25-30%, в течение последующих суток после тренировки – на 5-7%.

Конечно, в научной терминологии не  существует такого понятия, как «скорость метаболизма», однако оно часто употребляется для удобства восприятия. Необходимо помнить, что метаболизм каждого человека уникален. В результате проведенных исследований, ученые доказали, что действительно замедленный метаболизм наблюдается лишь у людей, подверженных ряду сложных заболеваний, таких как гипотиреоз. Люди же, страдающие от лишнего веса, в большинстве своем не могут похудеть не из-за болезней, а в связи с энергетическим дисбалансом. Это означает, что в организм этих людей поступает больше питательных веществ, чем нужно для преобразования в энергию, и в результате они складируются про запас.

Процессы метаболизма принято делить на две стадии: созидательную, которую еще называют анаболизмом, и разрушительную – ее называют катаболизмом.

Что относится к анаболизму. Анаболизм

Анаболи́зм (от греч. ἀναβολή , «подъём») или пластический обмен  — совокупность химических процессов , составляющих одну из сторон обмена веществ в организме , направленных на образование высокомолекулярных соединений.

Анаболизм взаимосвязан с противоположным процессом — катаболизмом , так как продукты распада различных соединений могут вновь использоваться при анаболизме, образуя в иных сочетаниях новые вещества . Процессы анаболизма, происходящие в зелёных растениях с поглощением энергии солнечных лучей (см. Фотосинтез ), имеют большое значение для поддержания жизни на планетарном уровне, играя решающую роль в синтезе органических веществ из неорганических . Анаболизм включает процессы синтеза аминокислот, моносахаридов, жирных кислот, нуклеотидов, полисахаридов, макромолекул белков, нуклеиновых кислот, АТФ

Видео Анаболизм и Катаболизм. Можно ли похудеть и одновременно

Метаболизм. Определение

С физиологической точки зрения метаболизм – это все химические реакции, которые происходят в вашем организме, необходимые для нормальной жизнедеятельности. В повседневной жизни метаболизм обычно называют обменом веществ.

Что же это такое простым языком? Метаболизм – это все процессы, которые происходят для усвоения и использования тех или иных нутриентов. Мы регулярно получаем те или иные микро и макроэлементы с едой, водой, воздухом и т.д. За счет метаболизма мы ими распоряжаемся: используем в качестве энергии, накапливаем в виде жировой ткани, пускаем на восстановление травмированных тканей и многое другое.

Катаболизм и анаболизм. Анаболизм и катаболизм


Анаболизм и катаболизм

Гормональная регуляция

В организме под влиянием гормонов постоянно протекают две противоположные реакции:

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

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

Читайте основную статью: Антикатаболическое действие

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

Схема взаимодействия гормонов

Зеленым цветом выделены положительные эффекты, красным - отрицательные.

Влияние физических нагрузок на организм спортсмена. Гормоны и физическая нагрузка.

Гормоны играют крайне важную роль в работе человеческого организма. Эти вещества стимулируют работу определенных клеток и систем организма. Гормоны производятся эндокринными железами и определенными тканями.

 Из широкого спектра гормонов особую важность имеют анаболические и катаболические гормоны. Катаболизм – это процесс метаболического распада клеток и тканей, а также разложения сложных структур с выделением энергии в виде тепла или в виде аденозинтрифосфата. Катаболические процессы обеспечивают высвобождение большого количества энергии.

Анаболические процессы противоположны катаболическим. Под анаболическими процессами подразумевают процессы создания клеток и тканей, а также веществ, необходимых для работы организма. Течение регенеративных процессов и анаболизм мышечной ткани во многом зависят от уровня гормона роста, инсулина и тестостерона в плазме крови.

Физическая активность  существенно повышает концентрацию множества гормонов в плазме крови и не только непосредственно в момент нагрузки. С начала выполнения упражнения (напр. около максимальной мощности), за первые 4-10 минут концентрация различных гормонов и продуктов метаболизма меняется самопроизвольно. Так с началом упражнения растет концентрация молочной кислоты в крови. А концентрация глюкозы начинает меняться обратно пропорционально концентрации молочной кислоты. При увеличении времени нагрузки в крови растет уровень соматотропина.

Другие исследования продемонстрировали, что у людей преклонного возраста (65-75 лет) после занятий на велотренажере уровень тестостерона увеличивался на 40%. Специалисты геронтологии полагают, что именно сохранение нормальной концентрации тестостерона обеспечивает бодрое, энергичное состояние в преклонные годы и, вероятно, увеличивает продолжительность жизни.

 Секрецию гормонов и их попадание в кровь при физических упражнениях можно представить в виде каскада реакций. Физическое напряжение как стресс провоцирует выделение в структурах мозга либеринов, которые, в свою очередь, запускают производство тропинов гипофизом. Через кровь тропины проникают в эндокринные железы, где и осуществляется секреция гормонов.

Катаболизм обусловлен наличием в крови множества факторов, участвующих в высвобождении энергии. Один из этих факторов – кортизол. Этот гормон помогает при стрессах. Однако слишком высокий уровень кортизола нежелателен: начинается расщепление клеток мышц, нарушается доставка в них аминокислот. Совершенно ясно, что в таких условиях при попадании в организм протеинов они не смогут принять участие в анаболизме, а будут либо интенсивно выбрасываться с мочой, либо превращаться печенью в глюкозу. Еще одна отрицательная роль кортизола проявляется в его воздействии на сахаридный метаболизм в период отдыха после упражнения, когда спортсмен желает скорее восстановить силы. Кортизол ингибирует скопление гликогена в мышечной ткани. Увы, кортизол производится в человеческом организме во время тяжелых тренировок. Интенсивные тренировки, высокая физическая нагрузка – это всё стресс. Кортизол выполняет одну из главных ролей при стрессах.

Устранить катаболический эффект кортизола можно с применением анаболических стероидов. Но этот метод – крайне вреден для здоровья. Побочные явления столь опасны, что спортсмену следует найти другие эффективные анаболики, легальные и не вызывающие побочных эффектов. Получение организмом большого количества сахаридов в результате анаболической активности инсулина также благоприятствует быстрому восстановлению. Выяснилось, что и в данном случае эффект достигается ингибированием активности кортизола. Концентрация инсулина обратно пропорциональна концентрации кортизола в крови. Инсулин является полипептидным гормоном и необходим в объединении путей энергоснабжения. Анаболизм инсулина затрагивает мышечную, жировую ткань и печень. Инсулин стимулирует образование гликогена, алифатических кислот и протеинов. Также инсулин ускоряет гликолиз.

Сам механизм анаболизма инсулина состоит в ускорении попадания глюкозы и свободных аминокислот в клетки. Однако процессы образования гликогена, активируемые инсулином, провоцируют уменьшение концентрации глюкозы в крови (основной симптом гипогликемии). Инсулин замедляет катаболизм в организме, в т.ч. разложение гликогена и нейтрального жира. Ускорение анаболизма в организме, то, чего хотят большинство культуристов, возможно и без применения допинг-средств типа анаболических стероидов.

Одним из важнейших агентов, активирующих производство протеина, является прогормон – соматомедин С. Специалисты утверждают, что образование этого вещества стимулируется соматотропином и осуществляется в печени и мышечной ткани. Производство соматомедина С в определенной степени зависит от объёма аминокислот, получаемых организмом. Гормоны с анаболическим эффектом после физических упражнений выполняют еще одну задачу. В результате исследований было выяснено, что при физических нагрузках волокна мышц повреждаются. Под микроскопом на специально подготовленных образцах мышечной ткани можно увидеть частые надрывы и полные разрывы волокон мышц. Факторов столь деструктивного эффекта нагрузки несколько. Первые гипотезы специалистов были связаны с деструктивным эффектом катаболических гормонов. Позже также было обосновано деструктивное воздействие свободных окислителей.

 Эндокринная система управляет всеми видами метаболизма и, в зависимости от ситуации, может активировать резервные силы организма. Она же контролирует восстановление после тяжелых физических упражнений. Причем реакции гормональных систем сильно отличаются в соответствии со степенью нагрузки (большой или умеренной мощности).

 При нагрузке умеренной мощности и долгой тренировке увеличивается уровень гормона роста и кортизола, падает уровень инсулина и увеличивается уровень трииодтиронина.

Нагрузке большой мощности сопутствует увеличение концентрации гормона роста, кортизола, инсулина и Т3. Гормон роста и кортизол обуславливают развитие специальной работоспособности, и поэтому увеличение их концентрации во время разных тренировочных циклов сопровождается улучшением спортивных показателей спортсмена.

 В результате многих исследований  специалистов было выяснено, что у профессиональных бегунов на сверхдальние дистанции в спокойном состоянии обнаруживается низкая или нормальная концентрация гормона роста. Однако при марафоновском забеге уровень гормона роста в крови сильно увеличивается, что обеспечивает высокую работоспособность на продолжительный срок. Гормон роста (соматотропин) – гормон, отвечающий за анаболизм в организме (рост, развитие, увеличение веса тела и различных органов). В организме взрослого человека воздействие гормона роста на функции роста в большей степени теряется, а на анаболические функции (образование протеина, сахаридный и жировой обмены) остается. Это и является причиной запрета соматотропного гормона как допинга.

Другим немаловажным гормоном адаптации служит кортизол, который отвечает за сахаридный и протеиновый метаболизм. Кортизол контролирует работоспособность путем катаболического процесса, при котором печень снабжается гликогеном и кетогенными аминокислотами. Вместе с катаболическим процессом (остановка производства протеина в лимфоидной и соединительной тканях) осуществляется сохранение концентрации глюкозы в плазме крови спортсмена на достаточном уровне. Данный гормон также запрещен в качестве допинга. Инсулин управляет концентрацией глюкозы и ее перемещением через мембраны мышечных и других клеток. Уровень инсулина в норме – 5-20 мкед/мл. Нехватка инсулина снижает работоспособность вследствие уменьшения количества глюкозы, доставляемой в клетки.

Выделение инсулина стимулируется при упражнениях большой мощности, что обеспечивает высокую проницаемость клеточных мембран для глюкозы (стимулируется гликолиз). Работоспособность достигается благодаря сахаридному обмену. При умеренной мощности упражнений уровень инсулина падает, что приводит к переходу с сахаридного метаболизма на липидный, что столь востребовано при продолжительной физической активности, когда резервы гликогена частично израсходованы.

Тиреоидные гормоны тироксин и трииодтиронин управляют основным метаболизмом, расходом кислорода и окислительным фосфорилированием. Изменение уровня тиреоидных гормонов определяет предел работоспособности и выносливости человека (возникает дисбаланс между получением кислорода и фосфорилированием, замедляется окислительное фосфорилирование в митохондриях мышечных клеток, замедляется ресинтез аденозинтрифосфата). Обследования бегунов на сверхдальние дистанции продемонстрировали связь между работоспособностью и соотношением гормона роста и кортизола.

Обследование эндокринной системы определенного спортсмена позволяет определить его возможности и готовность выдержать физическую нагрузку с лучшими показателями. Другим существенным аспектом предсказания специальной работоспособности служит выявление способностей коры надпочечников производить кортизол в ответ на раздражение адренокортикотропным гормоном. Повышенное производство кортизола говорит о способности спортсмена работать в оптимальном режиме.

Спортивная работоспособность разных полов существенно зависит от тестостерона. Этот гормон обуславливает агрессию, темперамент и целеустремленность при исполнении задания. Гормональные средства (тестостерон и его вариации, анаболические стероиды, гормон роста, кортикотропин, гонадотропный гормон, эритропоэтин) искусственно увеличивают работоспособность человека, и поэтому считаются допингом и запрещены к употреблению в соревнованиях и на тренировках.

Зачастую употребление препаратов гормонов идет вразрез со здоровым образом жизни и в конечном счете может привести к тяжелым патологиям.

 

Статья подготовлена главным врачом ГУЗ «ОВФД»
Николаевой И.В.

 

 

§ 3. Питание и обмен веществ

§ 3. Питание и обмен веществ

 

В организме человека непрерывно протекают сложные процессы обмена веществ.

Обмен веществ или метаболизм, это совокупность всех химических изменений и всех видов превращений веществ и энергии, обеспечивающих развитие, жизнедеятельность и самовоспроизведение организмов, их связь с окружающей средой и адаптацию к изменениям внешних условий.

Основу обмена веществ составляют процессы катаболизма и анаболизма.

Катаболизм (от греч. katabole – сбрасывание, разрушение) – совокупность протекающих в живом организме ферментативных реакций расщепления сложных органических веществ, включая и пищевые. В процессе катаболизма, который называют также диссимиляцией, происходит освобождение энергии, заключенной в химических связях крупных органических молекул, и запасание ее в форме богатых энергией связей АТФ. К катаболическим процессам относятся клеточное дыхание, гликолиз, брожение. Основные конечные продукты катаболизма – вода, углекислый газ, аммиак, мочевина, молочная кислота, которые выводятся из организма через кожу, легкие и почки.

Анаболизм (от греч. anabole – подъем) – совокупность химических процессов в живом организме, направленных на образование и обновление структурных частей клеток и тканей. Процессы анаболизма, которые называют также ассимиляцией, составляют противоположную катаболизму сторону обмена веществ, и заключаются в синтезе сложных молекул из более простых с использованием энергии, высвободившейся в первой фазе метаболизма.

Посредником между организмом и внешней средой является кровь, которая принимает продукты распада, а также несет к тканям вещества, необходимые для осуществления процессов ассимиляции.

Процессы ассимиляции и диссимиляции тесно связаны между собой и составляют сущность жизни. Однако между ними далеко не всегда наблюдается равновесие. Так, при процессах роста преобладают процессы ассимиляции; при голодании, тяжелых заболеваниях, интенсивном физическом и умственном труде процессы диссимиляции могут быть значительно выше процессов ассимиляции [4]. При правильном соотношении процессов ассимиляции и диссимиляции в организме взрослого человека наблюдается относительное равновесие в обмене веществ, что выражается в постоянстве веса [4]. Снижение веса свидетельствует о недостатке веществ в организмоме и, наоборот, прибавка в весе говорит о преобладании процессов синтеза над процессами распада.

Процессы распада и синтеза осуществляются путем последовательных химических реакций с участием соответствующих ферментов. С рождением человека для каждого из нас характерен генетически обусловленный обмен веществ. В процессе жизни обмен веществ регулируется гормонально, координирует же эту деятельность центральная нервная система.

Обмен веществ и питание нельзя рассматривать отдельно. Не вызывает сомнений [7], что фактор питания сыграл важную роль в эволюции человека. Питание относится к числу наиболее древних связей между организмом и окружающей средой. Пища, которую наш предок в течение тысячелетий получал из окружающей среды, формировала современный обмен веществ каждого из нас. Изменение структуры питания – это непрерывный процесс, который продолжается и в наше время, однако изучению последствий этого процесса в специальной литературе внимания уделяется явно недостаточно.

Говоря о питании как факторе коррекции форм и веса тела, рассматривают, как правило, его химический состав и количество заключенной в нем энергии (см. приложение 2). Однако организм усваивает не всю энергию, заключенную в пищевых продуктах. Мы видим вокруг себя сотни примеров, когда люди с приблизительно схожим по калорийности рационом питания и с приблизительно равным суточным расходом энергии, имеющие к тому же одинаковый вес, в течение нескольких лет могут существенным образом изменить в противоположные стороны свои формы и вес тела. При направленном питании желающие увеличить свой вес принимают большое количество высококалорийной пищи, однако вес увеличивается не у всех; многие питаются низкокалорийной пищей в небольших объемах, а вес уменьшается на относительно небольшую величину или остается на прежнем уровне. Конечно, если приход энергии (в абсолютных величинах) будет меньше ее расхода, вес начнет снижаться, т.к. процессы обмена веществ в организме подчиняются закону массы и энергии. Энерготраты организма человека выражаются в килокалориях (ккал). Этой же единицей обозначается и энергетическая ценность пищи.

Калорийность - это энергетическая ценность пищевых продуктов; каждый грамм белка и каждый грамм углеводов при сгорании в организме (окислении) образуют тепло, равное 4,1 ккал, а грамм жира – 9,3 ккал.

Энерготраты человека делят на две группы: нерегулируемые и регулируемые. К нерегулируемым энерготратам относят расход энергии на основной обмен и на процессы пищеварения.

Основной обмен – количество энергии, необходимые для поддержания жизненно важных функций организма при полном мышечном покое, через 12-16 часов после приема пищи и при температуре 18-200. Даже в условиях полного покоя организм постоянно расходует энергию на поддержание работы сердца, органов дыхания и др. Принято считать, что при обычных условиях у человека среднего возраста и средней массы тела энергия основного обмена составляет 1 ккал в час на 1 кг массы тела.

В процессе пищеварения при приеме белков основной обмен повышается на 30-40%, жиров – 4-14%, углеводов – на 4-6%. При смешанном питании с оптимальным количеством потребляемых продуктов основной обмен повышается в среднем на 10-15% [19].

Регулируемые энерготраты – это расход энергии при различных видах деятельности. Они особенно велики при длительном сокращении больших групп мышц в условиях аэробного энергообеспечения. В некоторых видах спорта на выносливость высококвалифицированные спортсмены способны тратить энергии больше, чем может усвоить их организм, что стало объективной причиной ограничения величин тренировочных нагрузок.

Обмен белков в организме. Белки – сложные органические соединения. В организме они синтезируются из аминокислот. Аминокислоты характеризуются наличием в них аминогруппы (NH2). В состав белковых молекул входят также углерод и некоторые другие вещества. Функции белков в организме многочисленны: раздражимость и сократимость мышц, пищеварительные процессы и др. Белки поступают в организм с пищевыми продуктами. Разные продукты содержат (см. приложение 2) соответствующее количество белков. Синтез белков в организме возможен только из аминокислот, причем, для образования белков нужны определенные аминокислоты. Некоторые из них организм может синтезировать сам, но 10 аминокислот он образовывать не в состоянии, поэтому они называются незаменимыми. В белках животного происхождения, поступающих в составе пищи, содержатся все необходимые организму аминокислоты. Их называют полноценными. Белки растительного происхождения – неполноценные, т.к. не содержат всех аминокислот, необходимых для синтеза белков.

В организме человека белки, как было отмечено выше, в запас не откладываются. При избыточном поступлении аминокислот после отщепления от них аминогрупп образуются углеводы и жиры. Потребность взрослого человека в белках в среднем составляет 100 г в сутки, причем, соотношение животных и растительных белков в среднем должно составлять 55:45. При больших физических нагрузках, а также при высокой температуре окружающей среды потребности организма в белках возрастают до 120-170 г [19].

Конечными продуктами расщепления белков являются аммиак, мочевая кислота, мочевина, которые удаляются из организма главным образом через почки.

Обмен углеводов в организме. Углеводы построены из трех химических элементов: углерода, водорода и кислорода. В обычных условиях человек в сутки потребляет 400-800 г углеводов. При переваривании пищи углеводы превращаются в глюкозу, которая затем всасывается кровью и разносится по всему телу. Однако, благодаря взаимодействию гормонов инсулина и адреналина, концентрация глюкозы в крови удерживается на относительно постоянном уровне. Из глюкозы при содействии инсулина образуется гликоген, который откладывается в мышцах и печени.

Функции углеводов в организме многообразны, но основная их роль – источник энергии. При физической работе именно гликоген расщепляется первым. Запасы гликогена в организме относительно невелики (см. § 1 главы 1). Поступающий с пищей (см. приложение 2) избыток углеводов служит организму материалом для синтеза белков. Повысить же запасы гликогена можно, систематически занимаясь аэробными упражнениями. Постоянно истощая углеводные запасы, мы усилим процессы их синтеза в восстановительном периоде, превысив исходный уровень гликогена.

Конечные продукты расщепления углеводов – вода и углекислый газ – удаляются из организма с выдыхаемым воздухом, с потом и мочей.

Обмен липидов в организме. Липиды - это большие группы жиров и жироподобных веществ различного химического строения. Они не растворяются в воде. Количество липидов в организме в норме составляет 10-20% от массы тела, при нарушении обмена веществ – до 50% [19].

В организме человека жиры играют большую и разнообразную роль. Они являются богатейшим источником энергии, предохраняют организм от температурных и механических воздействий и т. д. Поступая с пищей (см. приложение 2), жиры расщепляются до глицерина и жирных кислот, которые всасываются главным образом в лимфотические сосуды, и лишь частично – непосредственно в кровь. В дальнейшем из глицерина и жирных кислот организм синтезирует свойственные ему жиры. Нарушение функций промежуточного мозга, гипофиза, щитовидной, поджелудочной и половых желез сопровождается либо ожирением, либо истощением организма. При нормальном их функционировании организм накапливает жир при избыточном питании [19]. Для того, чтобы «сжечь» 1 кг жира, человеку со средней массой тела необходимо пробежать в среднем темпе около 13 км.

Кроме названных, в организме постоянно происходит обмен воды и минеральных солей, значимую роль в обмене веществ играют витамины.

Нельзя не сказать и о том влиянии, которое может оказать ЦНС на обменные процессы. Иногда замечания даже незнакомых людей по поводу «лишних» килограммов могут значительно усилить процессы распада и привести к быстрой потере веса, причем не только за счет жирового, но и мышечного компонентов. В таком подходе кроется опасность того, что процесс снижения веса будет тяжело остановить, и человек окажется в другой крайности.

Для уменьшения жирового компонента массы тела используют направленный режим питания в сочетании с выполнением физических упражнений аэробного характера. Однако, уменьшение веса тела -– задача частная, которая, в принципе, может быть решена довольно быстро. Главной же целью занятий физическими упражнениями и использования направленного режима питания должен стать ваш более совершенный обмен веществ. Но не забывайте о принципе постепенности. В месяц рекомендуется снижать вес не более чем на 2-4 кг в зависимости от величины исходного веса, в противном случае, велика вероятность того, что вы не справитесь с процессом регулирования веса, и за очень короткое время наберете вес, превосходящий исходный. Вес человека часто сравнивают с маятником. Снижая его, мы как бы отклоняем маятник. Чем на большую величину он сдвинут, тем тяжелее продолжать этот процесс, и тем большей потенциальной энергией он будет обладать. Если в какой то период жизни (к примеру, 2-3 недели и более) мы ослабим силу нашей воли, «наслаждаясь» высококалорийной пищей и физическим бездействием, маятник устремится вниз и, пройдя начальное положение, начнет сдвигаться в другую сторону, т.е. ваш вес не только возвратится в изначальные величины, но и превысит их. Причем, чем больше маятник отклонится в одну сторону, т.е. чем больше вы сбросите «лишних» килограммов, тем на большую величину он отклониться в другую сторону, т.е. тем больший вес вы наберете в период «наслаждения». Исходя из вышесказанного, целесообразнее снижать вес постепенно: «сбросив» не более 2-4 кг в месяц, обязательно некоторое время (месяц и более) стабилизируйте его, дав организму возможность адаптироваться к новым условиям жизнедеятельности. Расчеты показывают, что при снижении веса по 2 кг за 2 месяца (один месяц – на снижение веса, второй – на стабилизацию), за год вы сможете сбросить до 12 «лишних» килограммов. Доведя свой вес до нормы, необходимо удержать его в допустимых рамках. При постепенном снижении веса сделать это будет намного легче. Через относительно продолжительное время, зависящее и от числа потерянных килограммов, вы сможете привести процессы распада и синтеза в организме в гармоническое соответствие. С каждым годом удерживать свой вес вам будет легче и вы, при желании, сможете позволить себе некоторое время питаться любой пищей в любых количествах, при этом ваш адаптированный обмен веществ не допустит значительного изменения веса.

Различий между катаболизмом и анаболизмом

Совокупность химических реакций организма, которые происходят в клетках для поддержания его жизнедеятельности, известна как метаболизм. Метаболизм - это свойство жизни, возникающее в результате упорядоченного взаимодействия между молекулами. Эти процессы позволяют организмам расти, воспроизводиться, реагировать на окружающую среду и поддерживать свои структуры 1 .

Метаболизм делится на два основных типа реакций. Вообще говоря, катаболизм - это все химические реакции, которые разрушают молекулы.Это делается либо для извлечения энергии, либо для производства простых молекул, из которых затем строятся другие. Анаболизм относится ко всем метаболическим реакциям, которые создают или собирают более сложные молекулы из более простых 1 .

Процессы катаболизма и анаболизма

Все анаболические процессы являются конструктивными, с использованием основных молекул внутри организма, которые затем создают более специализированные и сложные соединения. Анаболизм также известен как «биосинтез», при котором конечный продукт создается из ряда компонентов.Для этого процесса требуется АТФ в виде энергии, преобразующей кинетическую энергию в потенциальную. Это считается эндергоническим процессом, то есть это несамопроизвольная реакция, требующая энергии 2 . В процессе используется энергия для создания конечного продукта, такого как ткани и органы. Эти сложные молекулы необходимы организму как средство роста, развития и дифференциации клеток 3 . Анаболические процессы не используют кислород.

Катаболические процессы, с другой стороны, деструктивны, когда более сложные соединения расщепляются и энергия выделяется в форме АТФ или тепла - вместо того, чтобы потреблять энергию, как при анаболизме.Потенциальная энергия преобразуется в кинетическую энергию из запасов в организме. Это приводит к формированию метаболического цикла, в результате которого катаболизм разрушает молекулы, созданные в результате анаболизма. Затем организм часто использует многие из этих молекул, которые снова используются в различных процессах. Катаболические процессы действительно используют кислород.

На клеточном уровне анаболизм использует мономеры для образования полимеров, что приводит к образованию более сложных молекул. Типичный пример - синтез аминокислот (мономера) в более крупные и сложные белки (полимер).Одним из наиболее распространенных катаболических процессов является пищеварение, когда проглоченные питательные вещества превращаются в более простые молекулы, которые затем организм может использовать для других процессов.

Катаболические процессы разрушают множество различных полисахаридов, таких как гликоген, крахмалы и целлюлоза. Они превращаются в моносахариды, в том числе глюкозу, фруктозу и рибозу, которые используются организмами в качестве энергии. Белки, вырабатываемые анаболизмом, превращаются в аминокислоты посредством катаболизма для дальнейших анаболических процессов.Любые нуклеиновые кислоты в ДНК или РНК катаболизируются до более мелких нуклеотидов, которые являются компонентом естественного процесса заживления, а также используются для энергетических нужд.

Организмы классифицируются на основе типа катаболизма, который они используют 4 :

  • Органотроф Организм, получающий энергию из органических источников
  • Литотроф → Организм, получающий энергию от неорганических субстратов
  • Фототроф → Организм, получающий энергию от солнечного света

Гормоны

Многие метаболические процессы, происходящие в организме, регулируются гормонами.Гормоны - это химические соединения, которые обычно классифицируются как анаболические или катаболические гормоны в зависимости от их общего эффекта.

Анаболические гормоны:
  • Эстроген : гормон, который существует как у женщин, так и у мужчин. Он преимущественно вырабатывается в яичниках и в первую очередь регулирует женские половые признаки (такие как рост бедер и груди), а также влияет на костную массу 5 и регуляцию менструального цикла 6 .
  • Тестостерон : гормон, который существует как у мужчин, так и у женщин. Он преимущественно вырабатывается в яичках и в первую очередь регулирует мужские половые характеристики (такие как голос и волосы на лице), укрепляет костную массу 7 и помогает наращивать и поддерживать мышечную массу 8 .
  • Гормон роста : гормон, который вырабатывается в гипофизе, гормон роста стимулирует и впоследствии регулирует рост организма в раннем возрасте.После достижения зрелости во взрослой жизни он также регулирует восстановление костей 9 .
  • Инсулин : Бета-клетки создают этот гормон в поджелудочной железе. Он регулирует уровень глюкозы и ее использование в крови. Глюкоза является основным источником энергии, однако ее невозможно переработать без инсулина. Если поджелудочная железа борется или не может вырабатывать инсулин, это может привести к диабету 10 .

Катаболические гормоны:
  • Глюкагон : продуцируемый в поджелудочной железе альфа-клетками, глюкагон отвечает за стимуляцию распада запасов гликогена на глюкозу.Гликоген существует в резервуарах, хранящихся в печени, и когда организму требуется больше энергии (например, упражнения, высокий уровень стресса или борьба), глюкагон стимулирует катаболизм гликогена, в результате чего глюкоза попадает в кровь 10 .
  • Адреналин : Также известный как «адреналин», он вырабатывается в надпочечниках. Адреналин играет фундаментальную роль в физиологической реакции, называемой «сражайся или беги». Во время физиологической реакции бронхиолы открываются, и частота сердечных сокращений увеличивается для увеличения поглощения кислорода.Он также отвечает за поступление глюкозы в организм, обеспечивая тем самым быстрый источник энергии 11 .
  • Кортизол : Также называемый «гормоном стресса», он синтезируется в надпочечниках. Когда организм испытывает беспокойство, длительный дискомфорт или нервозность, высвобождается кортизол. В результате повышается артериальное давление, происходит скачок уровня сахара в крови и подавляется иммунная система 12 .
  • Цитокин : очень маленький белковый гормон, который регулирует взаимодействие и связь между клетками в организме.Существует постоянное производство цитокинов, которые также постоянно расщепляются, а аминокислоты повторно используются организмом. Распространенным примером являются лимфокины и интерлейкин, где они высвобождаются после иммунного ответа после инвазии инородным телом (бактериями, вирусом, опухолью или грибком) или после травмы. 13 .

Катаболические и анаболические процессы при физической нагрузке

Масса тела определяется катаболизмом и анаболизмом. По сути, количество энергии, высвобождаемой в результате анаболизма, за вычетом количества, используемого в результате катаболизма, равно его общему весу.Любая избыточная энергия, не сжигаемая в результате катаболизма, сохраняется в форме гликогена или жира в печени и мышечных резервах 14 . Хотя это упрощенное объяснение взаимодействия двух процессов, оно помогает понять, как определенные катаболические и анаболические упражнения сочетаются для определения веса тела.

Анаболические процессы обычно приводят к увеличению мышечной массы, например, изометрия или поднятие тяжестей 15 . Однако любые другие анаэробные упражнения, такие как спринт, интервальные тренировки и другие высокоинтенсивные упражнения, также являются анаболическими 16 .В периоды такой активности организм расходует немедленные запасы энергии с удалением молочной кислоты, которая накапливается в мышцах 2 . В ответ мышечная масса увеличивается при подготовке к любым дальнейшим усилиям. Это означает, что катаболические процессы приводят к увеличению размера и прочности мышц, а также к укреплению костей и увеличению запасов белка за счет использования аминокислот, которые в совокупности увеличивают массу тела 17 .

Обычно любое аэробное упражнение является катаболическим процессом.К ним относятся плавание, бег трусцой, езда на велосипеде и другие упражнения, которые вызывают переход от использования глюкозы или гликогена в качестве источника энергии к сжиганию жира для удовлетворения повышенных энергетических потребностей 18 . Время имеет решающее значение для разжигания катаболизма, так как оно должно сначала сжечь запасы глюкозы / гликогена 19 . В то время как оба являются ключом к снижению жировой массы тела, анаболизм и катаболизм представляют собой противоположные метаболические процессы, которые приводят либо к увеличению, либо к снижению общей массы тела.Комбинация катаболических и анаболических упражнений позволяет телу достигать и поддерживать идеальную массу тела.

Катаболизм Анаболизм
Определение Метаболические процессы, при которых простые вещества расщепляются на сложные молекулы Метаболические процессы, при которых более крупные сложные молекулы расщепляются на более мелкие вещества
Энергетика - Высвобождает энергию АТФ

- Преобразование потенциальной энергии в кинетическую

- Требуется энергия АТФ

- Кинетическая энергия, преобразованная в потенциальную

Тип реакции Экзергонический Эндергоник
Гормоны Адреналин, глюкагон, цитокины, кортизол Эстроген, тестостерон, гормон роста, инсулин
Важность - Обеспечивает энергией анаболизм

- Нагревает кузов

- Позволяет сокращать мышцы

- Поддерживает рост новых клеток

- Поддерживает хранение энергии

- Поддержание тканей тела

Кислород Использует кислород Не использует кислород
Влияние на упражнение Катаболические упражнения обычно являются аэробными и помогают сжигать калории и жир Анаболические упражнения, часто анаэробные по своей природе и обычно направленные на наращивание мышечной массы
Примеры - Клеточное дыхание

- Пищеварение

- Экскреция

- Ассимиляция у животных

- Фотосинтез в растениях

Заключение

В совокупности катаболизм и анаболизм являются двумя компонентами метаболизма. Ключевое фундаментальное различие между двумя процессами - это типы реакций, которые участвуют в каждом из них.

Анаболизм использует АТФ как форму энергии, преобразуя кинетическую энергию в потенциальную энергию, запасенную в теле, что увеличивает массу тела. Он вызывает эндергонические процессы, которые являются анаэробными, происходящими в процессе фотосинтеза у растений, а также ассимиляции у животных.

Катаболизм высвобождает энергию в виде АТФ или тепла, преобразуя накопленную потенциальную энергию в кинетическую энергию.Он сжигает сложные молекулы и уменьшает массу тела, а также вызывает экссергонические процессы, которые являются аэробными и происходят во время клеточного дыхания, пищеварения и выделения.

Последние сообщения Александра Хаммонда (посмотреть все)

: Если вам понравилась эта статья или наш сайт. Пожалуйста, расскажите об этом. Поделитесь им с друзьями / семьей.

Ссылка
Александр Хаммонд. «Различия между катаболизмом и анаболизмом». DifferenceBetween.net. 28 ноября 2018.

Анаболические и катаболические пути - Метаболические пути - Высшая редакция биологии человека

Ферменты контролируют метаболические пути. Ферменты изменяют субстрат на каждом этапе метаболического пути, чтобы в конце получить конечный продукт.

Существуют различные типы метаболических путей:

  • анаболические - этот тип пути требует энергии и используется для создания больших молекул из более мелких (биосинтез).
  • катаболический - этот тип пути высвобождает энергию и используется для расщепления больших молекул на более мелкие (разложение).

Пример анаболической реакции - синтез гликогена из глюкозы.

Примером катаболической реакции является процесс переваривания пищи, когда различные ферменты расщепляют частицы пищи, чтобы они могли всасываться в тонком кишечнике.

Метаболические пути могут быть обратимыми или необратимыми . Почти все пути обратимы.

Если конкретный фермент или субстрат недоступен в пути, то иногда конечный продукт все же может быть получен с использованием альтернативного пути (другой путь метаболизма).Это может занять больше времени, но все же приведет к необходимому конечному продукту.

Разнообразие микробного метаболизма


В поисках самых последних новостей, обновлений и статей, касающихся микробиологии, посетите образовательный веб-сайт Американского общества микробиологов Microbe World .


Интернет-обзор Интернет-учебника по бактериологии Тодара. «Хорошее, плохое и смертоносное»

Ключевые слова: бактериология, бактерии, микробиология, микроб, метаболизм, выработка энергии, автотроф, гетеротроф, литотроф, фототроф, хемоавтотроф, литоавтотроф, фотогетеротроф, археи, карбоксидобактерии, нитрифицирующие бактерии, железобактерии, термофиловый каталитизм, гиперабитотрофия адениндинуклотид, НАД, НАДН, аденозинтрифосфат, АТФ, протонная движущая сила, pmf, система транспорта электронов, ферментация, спиртовая ферментация, молочнокислая ферментация, смешанная кислотная ферментация, бутандиоловая ферментация, бутаноловая ферментация, пируват, ацетил-КоА, дыхание, аэробное дыхание , анаэробное дыхание, денитрификация, сульфатредукция, метаногенез, фотосинтез, оксигенный, аноксигенный фотосинтез, бактериальный фотосинтез, световые реакции, темновые реакции, фиксация CO2, RUBP-карбоксилаза, рибулозобисфосфаткарбоксилаза, RUBP, цикл Кальвина, гликолиз, путь Эмбдена Мейерхофа, путь Энтнергоффа путь, фосфокетолазный путь, гомолактический , гетеролактическая, KDPG альдолаза, цикл трикарбоновых кислот, TCA, обратная TCA, цикл лимонной кислоты, цикл Креба, путь CODH, синтез АТФ, фосфорилирование на уровне субстрата, фосфорилирование электронного транспорта, окислительное фосфорилирование, фотофосфорилирование, цитохромная система, хлорофилл а, бактериальный хлорофилл каротиноид, ферредоксин, биосинтез.



Распечатать эту страницу

Для поиска по всей книге введите термин или фразу в форму ниже

Пользовательский поиск

Разнообразие метаболизма прокариот (страница 1)

(В этой главе 8 страниц)

© Кеннет Тодар, доктор философии

Введение

О микробном разнообразии много говорят. Одноклеточный эукариоты (протисты) демонстрируют изрядное структурное разнообразие, но прокариоты (бактерии и археи) лишены этого различия. Там всего лишь несколько основных морфологий, возможностей моторики и покоящиеся клетки (споры) и основная дифференциальная окраска (окраска по Граму) который различает прокариот микроскопически. Так что такое шумиха по поводу прокариот? Это о биохимическое или метаболическое разнообразие , особенно в том, что касается энергетического метаболизма и биосинтез вторичных метаболитов.Прокариоты, как группа, проводят все те же типы основного обмена, что и у эукариот, но, кроме того, есть находятся несколько типов энергетического метаболизма прокариот что не существуют в эукариотических клетках или организмах. Разнообразие прокариоты выражается в их большой вариативности в режимах генерации энергии и метаболизм, и эта особенность позволяет прокариотам процветать во всех среды обитания, пригодные для жизни на Земле.

Даже у прокариотических видов может быть большая универсальность метаболизм. Рассмотрим Escherichia coli. Бактерия может производить энергия для роста путем ферментации или дыхания. Он может дышать аэробно используя O 2 в качестве конечного акцептора электронов, или он может дышать под анаэробные условия с использованием NO 3 или фумарата в качестве терминала электрон акцептор. E. coli может использовать глюкозу или лактозу в качестве единственного источника углерода. для роста, с метаболической способностью превращать сахар во все необходимые аминокислоты, витамины и нуклеотиды, из которых состоят клетки. Родственник E. coli , Rhodospirillum rubrum, имеют все гетеротрофные способности, такие как E. coli, плюс способность расти от фотоавтотрофные, фотогетеротрофные или литотрофные средства. Оно делает требовать один фактор роста, однако; биотин необходимо добавить в среду для выращивания.

По сути, большинство эукариот вырабатывают энергию (АТФ) через алкоголь. ферментация (например, дрожжи), ферментация молочной кислоты (например, мышечные клетки, нейтрофилов), аэробного дыхания (например, плесени, простейших, животных) или оксигенный фотосинтез (напр.грамм. водоросли, растения). Эти режимы производства энергии метаболизм существуют среди прокариот, помимо всех следующих типов энергия производство которые практически отсутствуют у эукариот.

Уникальные ферментации , проходящие через Эмбден-Мейерхоф путь

Другие пути ферментации , такие как фосфокетолаза (гетеролактический) и пути Энтнера-Дудорова

Анаэробное дыхание : дыхание с использованием других веществ чем O 2 в качестве конечного акцептора электронов

Литотрофия : использование неорганических веществ в качестве источников энергии

Фотогетеротрофия : использование органических соединений в качестве углерода источник во время бактериального фотосинтеза

Аноксигенный фотосинтез : фотофосфорилирование в отсутствие из О 2

Метаногенез : древний тип метаболизма архей, который использует H 2 в качестве источника энергии и производит метан

Нефотосинтетическое фотофосфорилирование под действием света : уникальный архей метаболизм, который преобразует световую энергию в химическую энергию

Кроме того, среди автотрофных прокариот существует три способа исправить CO 2 , два из которых неизвестны среди эукариот, CODH (путь ацетил-КоА) и обратный цикл TCA .

Энергетический метаболизм Термин метаболизм относится к сумме биохимических реакции требуется для производства энергии И использования энергии для синтезировать клеточный материал из небольших молекул окружающей среды. Следовательно, метаболизм имеет энергогенерирующий компонент , называемый катаболизмом , а также и энергоемкий , биосинтетический компонент , называемый анаболизм .Катаболические реакции или последовательности производят энергию в виде АТФ , который может использоваться в анаболических реакциях для создания клеточного материала из питательных веществ в окружающей среде. Связь между катаболизмом и анаболизмом является проиллюстрировано на Рисунке 1 ниже.
Рисунок 1. Связь между катаболизм и анаболизм в клетке.Во время катаболизма энергия измененный из одной формы в другую и в соответствии с законами термодинамики, такие преобразования энергии никогда не бывают полностью эффективными, т. е. некоторые энергия теряется в виде тепла. Эффективность катаболической последовательность реакций - это количество энергии, доступной клетке (для анаболизм) деленное на общее количество энергии, высвобождаемой во время реакций.

ATP

Во время катаболизма полезная энергия временно сохраняется в "высокая энергетическая связь » АТФ - аденозинтрифосфат . Не важно что форма энергии, которую клетка использует в качестве основного источника, в конечном итоге энергия преобразованный и сохраняется как АТФ - универсальная валюта обмена энергии в биологический системы.Когда во время анаболизма требуется энергия, ее можно расходовать как в высокоэнергетическая связь АТФ, которая имеет значение около 8 ккал на моль. Следовательно, преобразование АДФ в АТФ требует 8 ккал энергии, а гидролиз АТФ к АДФ высвобождает 8 ккал.


Рисунок 2. Структура АТФ.АТФ происходит из аденозинмонофосфата нуклеотидов (АМФ) или адениловый кислота, к которой через пирофосфат облигации (~ P). Эти две связи богаты энергией в том смысле, что их гидролиз дает намного больше энергии, чем соответствующая ковалентная связь. АТФ действует как кофермент в реакциях энергетического сочетания, в которых один или оба концевых фосфатных групп удаляется из молекулы АТФ с энергия связи, используемая для передачи части АТФ в Другой молекула, чтобы активировать свою роль в метаболизме.Например, глюкоза + АТФ -----> Глюкоза-П + АДФ или аминокислота + АТФ -----> АМФ-аминокислота Кислота + PPi.

Поскольку АТФ играет центральную роль в энергетическом метаболизме, ожидают увидеть его участие в качестве кофермента в большинстве энергопроизводящих процессы в камерах.


продолжение главы

© Кеннет Тодар, доктор философии. Все права защищены. - www.textbookofbacteriology.net

Анаболизм | Энциклопедия.com

Анаболизм или биосинтез - это процесс, с помощью которого живые организмы синтезируют сложные молекулы из более простых. Анаболизм и катаболизм - это два химических процесса в клетках, которые вместе называются метаболизмом. Анаболические реакции - это расходящиеся процессы; то есть относительно небольшое количество видов сырья используется для синтеза широкого спектра конечных продуктов. Это увеличивает размер или сложность клетки - или и то, и другое.

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.

Катаболизм, противоположный анаболизму, производит молекулы меньшего размера, используемые клеткой для синтеза более крупных молекул. Таким образом, в отличие от дивергентных реакций анаболизма, катаболизм - это конвергентный процесс, в котором множество различных типов молекул распадаются на относительно небольшое количество конечных продуктов.

Энергия, необходимая для анаболизма, обеспечивается богатой энергией молекулой аденозинтрифосфатом (АТФ). Эта энергия, которая существует в форме высокоэнергетической химической связи между второй и третьей молекулами фосфата на АТФ, высвобождается при разрыве связи, превращая АТФ в аденозиндифосфат (АДФ). Во время анаболических реакций высокоэнергетическая фосфатная связь АТФ переносится на субстрат (молекула, на которую воздействует фермент), чтобы активизировать ее для подготовки к последующему использованию молекулы в качестве исходного материала для синтеза более крупной молекулы.Помимо АТФ, для некоторых анаболических процессов также требуются высокоэнергетические атомы водорода, поставляемые молекулой никотинамидадениндинуклеотидфосфата (НАДФН).

Хотя анаболизм и катаболизм происходят в клетке одновременно, скорость их химических реакций контролируется независимо. Например, есть два ферментативных пути метаболизма глюкозы. Анаболический путь синтезирует глюкозу, в то время как катаболизм расщепляет глюкозу. Эти два пути разделяют 9 из 11 ферментативных стадий метаболизма глюкозы, которые могут происходить в любой последовательности (т.э., в сторону анаболизма или катаболизма). Однако два этапа анаболизма глюкозы используют совершенно другой набор реакций, катализируемых ферментами.

Есть две важные причины, по которым клетка должна иметь отдельные комплементарные анаболические и катаболические пути. Во-первых, катаболизм - это так называемый «нисходящий» процесс, во время которого высвобождается энергия, в то время как анаболизм требует ввода энергии - «восходящий» процесс. В определенные моменты анаболического пути клетка должна вкладывать в реакцию больше энергии, чем выделяется во время катаболизма.Такие анаболические этапы требуют иного ряда реакций, чем те, которые используются на этом этапе во время катаболизма.

Во-вторых, различные пути позволяют клетке контролировать анаболические и катаболические пути определенных молекул независимо друг от друга. Это важно, потому что бывают моменты, когда клетка должна замедлить или остановить определенный катаболический или анаболический путь, чтобы уменьшить распад или синтез конкретной молекулы. Если бы и анаболизм, и катаболизм использовали один и тот же путь, клетка не могла бы контролировать скорость любого процесса независимо от другого: замедление скорости катаболизма замедлило бы скорость анаболизма.

Анаболические и катаболические пути могут происходить в разных частях одной и той же клетки. В печени, например, жирные кислоты расщепляются до молекулы ацетил-КоА внутри митохондрий, крошечных мембраносвязанных органелл, которые функционируют как основное место производства АТФ клеткой. Накопление жирных кислот из ацетил-КоА происходит в цитозоле клетки, водной области, содержащей различные растворенные вещества.

Хотя анаболические и катаболические пути контролируются независимо, оба метаболических пути разделяют важную общую последовательность реакций, которая вместе известна как цикл лимонной кислоты или цикл Кребса.Цикл Кребса является частью большой серии ферментативных реакций, которые в совокупности называются окислительным фосфорилированием. Этот путь является важным средством расщепления глюкозы для производства энергии, которая хранится в форме АТФ. Но молекулы, производимые циклом Кребса, также могут использоваться в качестве молекул-предшественников или сырья для анаболических реакций, в результате которых образуются белки, жиры и углеводы.

Несмотря на независимость анаболизма и катаболизма, различные стадии этих процессов в некотором роде настолько тесно связаны, что образуют то, что можно было бы назвать «ферментативной экологической системой».В этой системе изменение одной части метаболической серии реакций может иметь волновой эффект во всех связанных анаболических и катаболических путях.

Этот эффект пульсации - это способ клетки уравновесить увеличение или уменьшение анаболизма молекулы с противоположным увеличением или уменьшением катаболизма. Это позволяет клетке регулировать скорость анаболических и катаболических реакций для удовлетворения своих непосредственных потребностей и предотвращения дисбаланса анаболических или катаболических продуктов.

Когда клетке необходимо производить определенные белки, она производит только достаточное количество каждой из различных аминокислот, необходимых для синтеза этих белков.Более того, определенные аминокислоты используются клеткой для производства глюкозы, которая появляется в крови, или гликогена, углеводов, хранящихся в печени. Таким образом, продукты катаболизма аминокислот не накапливаются, а питают анаболические пути синтеза углеводов. Таким образом, хотя многие организмы хранят богатые энергией питательные вещества, такие как углеводы и жиры, большинство из них не хранят другие биомолекулы, такие как белки или нуклеиновые кислоты, строительные блоки дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК).

Клетка регулирует скорость анаболических реакций с помощью аллостерических ферментов, активность которых увеличивается или уменьшается в ответ на присутствие или отсутствие конечного продукта серии реакций.Например, если анаболическая серия реакций производит определенную аминокислоту, эта аминокислота подавляет действие аллостерического фермента, уменьшая синтез этой аминокислоты.

Обзор метаболизма

10.2 Обзор метаболизма

Цели обучения

  1. Обобщите, как энергия из питательных веществ, дающих энергию, получается и используется, а также как и где она сохраняется в организме для дальнейшего использования.
  2. Объясните роль энергии в процессе построения тканей и органов.

В различных главах этого текста мы исследовали метаболизм углеводов, липидов и белков. В следующем разделе мы соберем эту информацию, чтобы получить четкое представление о важности метаболизма в питании человека.

Метаболизм Сумма всех химических реакций, необходимых для поддержания клеточной функции и, следовательно, жизни организма. определяется как сумма всех химических реакций, необходимых для поддержания клеточной функции и, следовательно, жизни организма.Метаболизм классифицируется как катаболизм - все метаболические процессы, участвующие в распаде молекул и высвобождении энергии., Имея в виду все метаболические процессы, участвующие в распаде молекул, или анаболизм - все метаболические процессы, участвующие в создании более крупных молекул, которые потребляют энергию., Который включает в себя все вовлеченные метаболические процессы. в построении более крупных молекул. Как правило, катаболические процессы высвобождают энергию, а анаболические процессы потребляют энергию. Общие цели метаболизма - передача энергии и транспортировка вещества.Энергия преобразуется из пищевых макроэлементов в клеточную энергию, которая используется для выполнения клеточной работы. Метаболизм преобразует макроэлементы в вещества, которые клетка может использовать для роста и воспроизводства, а также в продукты жизнедеятельности. В главе 6 «Белки» вы узнали, что ферменты - это белки, и их задача - катализировать химические реакции. (Напомним, что слово «катализировать» означает ускорение химической реакции и уменьшение энергии, необходимой для завершения химической реакции, без использования катализатора в реакции.) Без ферментов химические реакции не происходили бы с достаточно высокой скоростью и потребляли бы слишком много энергии для существования жизни. Метаболический путь представляет собой серию ферментативных реакций, которые превращают исходный материал (известный как субстрат) в промежуточные продукты, которые являются субстратами для следующих ферментативных реакций в этом пути, пока, наконец, конечный продукт не будет синтезирован последней ферментативной реакцией в путь. Некоторые метаболические пути сложны и включают множество ферментативных реакций, а другие включают лишь несколько химических реакций.

Для обеспечения клеточной эффективности метаболические пути, участвующие в катаболизме и анаболизме, регулируются согласованно в зависимости от энергетического статуса, гормонов, уровней субстрата и конечных продуктов. Согласованная регуляция метаболических путей предотвращает неэффективное построение клетками молекулы, когда она уже доступна. Подобно тому, как было бы неэффективно строить стену в то время, когда она разрушается, для клетки неэффективно с метаболической точки зрения синтезировать жирные кислоты и одновременно разрушать их.

Катаболизм пищевых молекул начинается, когда пища попадает в рот, поскольку фермент слюнной амилазы инициирует расщепление углеводов. Весь процесс пищеварения превращает крупные полимеры в пище в мономеры, которые могут усваиваться. Углеводы расщепляются на моносахариды, липиды - на жирные кислоты, а белки - на аминокислоты. Эти мономеры всасываются в кровоток либо напрямую, как в случае с моносахаридами и аминокислотами, либо переупаковываются в кишечных клетках для транспортировки непрямым путем через лимфатические сосуды, как в случае с жирными кислотами и другими жирорастворимыми молекулами.После всасывания кровь переносит питательные вещества к клеткам. Клетки, которым требуется энергия или строительные блоки, забирают питательные вещества из крови и перерабатывают их либо катаболическим, либо анаболическим путями. Системам органов тела требуется топливо и строительные блоки для выполнения многих функций организма, таких как переваривание, поглощение, дыхание, перекачка крови, транспортировка питательных веществ внутрь и отходы, поддержание температуры тела и создание новых клеток.

Метаболизм подразделяется на метаболические пути, которые разрушают молекулы, выделяющие энергию (катаболизм), и молекулы, которые потребляют энергию, создавая более крупные молекулы (анаболизм).

Энергетический метаболизм: метаболические пути, которые высвобождают или накапливают энергию. более конкретно относится к метаболическим путям, которые высвобождают или хранят энергию. Некоторые из них являются катаболическими путями, такими как гликолиз (расщепление глюкозы), β-окисление (расщепление жирных кислот) и катаболизм аминокислот. Другие являются анаболическими путями и включают те, которые участвуют в накоплении избыточной энергии (например, гликогениз) и синтезе триглицеридов (липогенез). В таблице 10.2 «Метаболические пути» приведены некоторые катаболические и анаболические пути и их функции в энергетическом обмене.

Таблица 10.2 Метаболические пути

Катаболические пути Функция Анаболические пути Функция
Гликолиз Распад глюкозы Глюконеогенез Синтезировать глюкозу
Гликогенолиз Распад гликогена Гликогенез Синтезировать гликоген
β-окисление Жирнокислотный распад Липогенез Синтезировать триглицериды
Протеолиз Расщепление белков до аминокислот Синтез аминокислот Синтезировать аминокислоты

Катаболизм: Разрушение

Все клетки настроены на свой энергетический баланс.Когда уровень энергии высокий, клетки строят молекулы, а когда уровень энергии низкий, запускаются катаболические пути для производства энергии. Глюкоза является предпочтительным источником энергии для большинства тканей, но жирные кислоты и аминокислоты также могут катаболизироваться до молекулы клеточной энергии, АТФ. Катаболизм питательных веществ в энергию можно разделить на три стадии, каждая из которых включает индивидуальные метаболические пути. Три стадии расщепления питательных веществ позволяют клеткам переоценить свои потребности в энергии, поскольку конечные продукты каждого пути могут быть переработаны в энергию или направлены на анаболические пути.Кроме того, промежуточные продукты метаболических путей иногда могут быть переведены на анаболические пути после удовлетворения потребностей клетки в энергии. Три стадии расщепления питательных веществ следующие:

  • Стадия 1. Гликолиз глюкозы, β-окисление жирных кислот или катаболизм аминокислот
  • Этап 2. Цикл лимонной кислоты (или цикл Креба)
  • Стадия 3. Электронная транспортная цепь и синтез АТФ

Распад глюкозы начинается с гликолиза, который представляет собой десятиэтапный метаболический путь, дающий два АТФ на молекулу глюкозы; гликолиз происходит в цитозоле и не требует кислорода.Помимо АТФ, конечные продукты гликолиза включают две трехуглеродные молекулы, называемые пируватом. Пируват может быть либо переведен в цикл лимонной кислоты, чтобы производить больше АТФ, либо следовать анаболическому пути. Если клетка находится в отрицательном энергетическом балансе, пируват транспортируется в митохондрии, где сначала отщепляется один из атомов углерода, образуя ацетил-КоА. Ацетил-КоА, двухуглеродная молекула, характерная для метаболизма глюкозы, липидов и белков, вступает во вторую стадию энергетического метаболизма, цикл лимонной кислоты.Распад жирных кислот начинается с катаболического пути, известного как β-окисление, которое происходит в митохондриях. В этом катаболическом пути четыре ферментативных этапа последовательно удаляют двухуглеродные молекулы из длинных цепей жирных кислот, давая молекулы ацетил-КоА. В случае аминокислот после удаления азота из аминокислоты оставшийся углеродный скелет может быть ферментативно преобразован в ацетил-КоА или какой-либо другой промежуточный продукт цикла лимонной кислоты.

В цикле лимонной кислоты ацетил-КоА соединен с четырехуглеродной молекулой.В этом многоступенчатом пути два атома углерода теряются в виде двух молекул углекислого газа. Энергия, полученная при разрыве химических связей в цикле лимонной кислоты, преобразуется еще в две молекулы АТФ (или их эквиваленты) и высокоэнергетические электроны, которые переносятся молекулами, никотинамидадениндинуклеотид (NADH) и флавинадениндинуклеотид (FADH ). 2 ). НАДН и ФАДН 2 переносят электроны на внутреннюю мембрану митохондрий, где происходит третья стадия синтеза энергии, в так называемой цепи переноса электронов.В этом метаболическом пути происходит последовательный перенос электронов между множеством белков и синтезируется АТФ. Весь процесс катаболизма питательных веществ химически похож на сжигание, поскольку при сжигании молекул углерода образуются углекислый газ, вода и тепло. Однако многие химические реакции катаболизма питательных веществ замедляют распад молекул углерода, так что большая часть энергии может быть захвачена, а не преобразована в тепло и свет. Полный катаболизм питательных веществ эффективен на 30-40%, поэтому часть энергии выделяется в виде тепла.Тепло является жизненно важным продуктом катаболизма питательных веществ и участвует в поддержании температуры тела. Если бы клетки были слишком эффективны в преобразовании энергии питательных веществ в АТФ, люди не выдержали бы до следующего приема пищи, так как они бы умерли от переохлаждения.

Анаболизм: Здание

Энергия, выделяемая катаболическими путями, поддерживает анаболические пути построения макромолекул, таких как белки РНК и ДНК, и даже целых новых клеток и тканей. Анаболические пути необходимы для создания новой ткани, такой как мышцы, после длительных упражнений или ремоделирования костной ткани, процесса, включающего как катаболические, так и анаболические пути. Анаболические пути также создают молекулы-накопители энергии, такие как гликоген и триглицериды. Промежуточные звенья катаболических путей энергетического метаболизма иногда отвлекаются от производства АТФ и вместо этого используются в качестве строительных блоков. Это происходит, когда клетка находится в положительном энергетическом балансе. Например, промежуточное соединение цикла лимонной кислоты, α-кетоглутарат, может быть анаболически переработано в аминокислоты глутамат или глутамин, если они необходимы. Вспомните из главы 6 «Белки», что человеческий организм способен синтезировать одиннадцать из двадцати аминокислот, составляющих белки.Все метаболические пути синтеза аминокислот ингибируются конкретной аминокислотой, которая является конечным продуктом данного пути. Таким образом, если в клетке достаточно глутамина, он отключает его синтез.

Анаболические пути регулируются их конечными продуктами, но тем более энергетическим состоянием клетки. Когда энергии достаточно, по мере необходимости будут построены более крупные молекулы, такие как белок, РНК и ДНК. В качестве альтернативы, когда энергии недостаточно, белки и другие молекулы будут разрушаться и катаболизироваться с высвобождением энергии.Яркий пример этого - у детей с маразмом. У этих детей серьезно нарушены функции организма, что часто приводит к смерти от инфекции. Дети с маразмом страдают от голода по калориям и белку, которые необходимы для выработки энергии и создания макромолекул. Отрицательный энергетический баланс у детей с маразмом приводит к разрушению мышечной ткани и тканей других органов в попытке выжить в организме. Из-за значительного уменьшения мышечной ткани дети с маразмом выглядят истощенными или «истощенными».”

Рисунок 10.2 Метаболический путь глюконеогенеза

В гораздо менее серьезном примере у человека также наблюдается отрицательный энергетический баланс между приемами пищи. В это время уровень глюкозы в крови начинает падать. Чтобы восстановить нормальный уровень глюкозы в крови, стимулируется анаболический путь, называемый глюконеогенезом. Глюконеогенез - это процесс построения молекул глюкозы из определенных аминокислот, который происходит в основном в печени (рис.10.2 «Метаболический путь глюконеогенеза»). Печень экспортирует синтезированную глюкозу в кровь для использования другими тканями.

Накопитель энергии

Напротив, в «сытом» состоянии (когда уровни энергии высоки) будет накапливаться дополнительная энергия из питательных веществ. Глюкоза может храниться только в мышцах и тканях печени. В этих тканях он хранится в виде гликогена, сильно разветвленной макромолекулы, состоящей из тысяч мономеров глюкозы, скрепленных химическими связями.Мономеры глюкозы соединяются анаболическим путем, называемым гликогенезом. На каждую хранящуюся молекулу глюкозы используется одна молекула АТФ. Следовательно, для хранения энергии требуется энергия. Уровни гликогена быстро достигают своего физиологического предела, и когда это происходит, избыток глюкозы превращается в жир. Клетка с положительным энергетическим балансом обнаруживает высокую концентрацию АТФ, а также ацетил-КоА, продуцируемых катаболическими путями. В ответ катаболизм отключается и включается синтез триглицеридов, который происходит посредством анаболического пути, называемого липогенезом.Новообразованные триглицериды транспортируются в жировые клетки, называемые адипоцитами. Жир является лучшей альтернативой гликогену для хранения энергии, поскольку он более компактен (на единицу энергии) и, в отличие от гликогена, организм не накапливает воду вместе с жиром. Вода весит очень много, и увеличение запасов гликогена, которые сопровождаются водой, резко увеличивает массу тела. Когда в организме положительный энергетический баланс, избыток углеводов, липидов и белков превращается в жир.

Основные выводы

  • Общими целями метаболизма являются передача энергии и транспортировка вещества. Метаболизм определяется как сумма всех химических реакций, необходимых для поддержания клеточной функции, и подразделяется на катаболизм (относящийся ко всем метаболическим процессам, участвующим в распаде молекул) или анаболизм (который включает все метаболические процессы, участвующие в создании более крупных молекул). Как правило, катаболические процессы высвобождают энергию, а анаболические процессы потребляют энергию.
  • Метаболический путь - это серия ферментативных стадий, на которых субстрат (исходный материал) преобразуется в промежуточные продукты, которые являются субстратами для протекающих ферментативных реакций, пока, наконец, не будет синтезирован конечный продукт последней ферментативной реакцией в этом пути.
  • Системам органов тела требуется топливо и строительные блоки для переваривания, поглощения, дыхания, перекачивания крови, транспортировки питательных веществ внутрь и выведения отходов, поддержания температуры тела и создания новых клеток среди множества других функций.
  • Когда уровни энергии высоки, клетки строят молекулы, а когда уровни энергии низкие, катаболические пути стимулируются для высвобождения энергии.
  • Энергия, выделяемая катаболическими путями, поддерживает анаболические пути построения более крупных макромолекул.
  • В «сытом» состоянии (когда уровни энергии высоки) дополнительное питательное топливо будет храниться в виде гликогена или триглицеридов.

Обсуждение стартеров

  1. Обсудите практичность хранения энергии в ранних человеческих цивилизациях и последствия этих метаболических процессов в современном мире.Вернитесь к истории индейцев пима в главе 1 «Питание и вы» и к концепции «гена бережливости».
  2. Может ли человек с избыточным весом винить свой лишний вес в замедленном метаболизме?

Что такое метаболизм?

4 сентября 2015 г.

2 мин чтения

ДОБАВИТЬ ТЕМУ В ОПОВЕЩЕНИЯ ПО ЭЛЕКТРОННОЙ ПОЧТЕ

Получать электронное письмо, когда новые статьи публикуются на

Укажите свой адрес электронной почты, чтобы получать сообщения о публикации новых статей.Подписаться Нам не удалось обработать ваш запрос. Пожалуйста, повторите попытку позже. Если у вас по-прежнему возникает эта проблема, обратитесь по адресу [email protected]

Вернуться в Healio

Метаболизм - это термин, обозначающий набор химических реакций, которые происходят в клетках живых организмов для поддержания жизни. Метаболические процессы приводят к росту и воспроизводству и позволяют живым организмам сохранять свои структуры и реагировать на окружающую среду.Все химические реакции, происходящие в живых организмах, от пищеварения до переноса веществ от клетки к клетке, могут быть частью метаболизма.

Промежуточный или промежуточный метаболизм - это термин, обозначающий перенос веществ в разные клетки и между ними.

Как это работает

Есть две категории метаболизма: катаболизм и анаболизм. Катаболизм - это распад органических веществ, а анаболизм использует энергию для создания компонентов клетки, таких как белки и нуклеиновые кислоты.

Химические реакции в метаболическом процессе организованы в метаболические пути, посредством которых одно химическое вещество за несколько этапов превращается в другое. Ферменты помогают в этом процессе, облегчая реакции и выступая в качестве катализаторов протекания реакций. Реакции не могли бы происходить без ферментов, которые отвечают на сигналы между клетками и регулируют метаболические пути. Скорость метаболизма называется скоростью метаболизма.

Метаболизм живого организма позволяет ему определять, какие вещества питательны и полезны, а какие ядовиты.

Некоторыми другими химическими веществами и частями организма, участвующими в метаболическом процессе, являются аминокислоты, белки, липиды, углеводы, нуклеотиды, коферменты, минералы и кофакторы.

Метаболический синдром

Метаболический синдром описывает группу черт и привычек, повышающих риск ишемической болезни сердца, диабета и инсульта. Факторы риска включают избыток жира в желудке, высокий уровень триглицеридов, низкий уровень холестерина ЛПВП, также известный как «хороший холестерин», высокое кровяное давление и высокий уровень сахара в крови натощак.

Эти факторы обычно встречаются вместе. Однако у пациентов должно быть как минимум три из них, чтобы диагностировать метаболический синдром.

Человек с метаболическим синдромом вдвое увеличивает риск развития сердечных заболеваний и в пять раз чаще получает диагноз диабета, чем человек без метаболического синдрома. Это становится все более распространенным явлением в результате роста показателей ожирения среди взрослых. Можно предотвратить или отсрочить метаболический синдром с помощью здоровой диеты и физических упражнений.

Дополнительную информацию можно найти на следующих сайтах:

http://bloodjournal.hemologylibrary.org/cgi/collection/gene_expression

http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/ency/article/003706.htm

http://www.mayoclinic.com/health/metabolism/WT00006/

http://www.nature.com/jcbfm/index.html

http://www.nutritionandmetabolism.com/

http://www.hormone.org/Public/endocrinologist.cfm

http: // www.nlm.nih.gov/medlineplus/ency/article/002257.htm

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK22/?depth=10

http://endo.endojournals.org/

http://www.mayoclinic.org/medicalprofs/glucocorticoid-induced-diabetes.html

http://www. nlm.nih.gov/medlineplus/steroids.html

http://www.cancer.gov/cancertopics/understandingcancer/estrogenreceptors

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/2099

http://ghr.nlm.nih.gov/glossary=enzyme

http: // www.nlm.nih.gov/medlineplus/ency/article/002353.htm

http://www.nhlbi.nih.gov/health/health-topics/topics/ms

ДОБАВИТЬ ТЕМУ В ОПОВЕЩЕНИЯ ПО ЭЛЕКТРОННОЙ ПОЧТЕ

Получать электронное письмо, когда новые статьи публикуются на

Укажите свой адрес электронной почты, чтобы получать сообщения о публикации новых статей. Подписаться Нам не удалось обработать ваш запрос.Пожалуйста, повторите попытку позже. Если у вас по-прежнему возникает эта проблема, обратитесь по адресу [email protected]

Вернуться в Healio

Разница между катаболизмом и метаболизмом

Главное отличие - катаболизм и метаболизм

Катаболизм и метаболизм относятся к совокупности биохимических реакций, которые происходят в организме. Катаболизм - это набор биохимических реакций, которые участвуют в расщеплении сложных молекул в организме на небольшие единицы.В процессе катаболизма выделяется энергия, которая может быть легко использована в других клеточных процессах. Метаболизм - это совокупность биохимических реакций, происходящих внутри организма, включая катаболизм. Анаболизм также участвует в обмене веществ. Основное различие между катаболизмом и метаболизмом состоит в том, что катаболизм состоит из деструктивных биохимических реакций, которые происходят в организме, тогда как метаболизм состоит из всего набора биохимических реакций в организме, которые могут быть как конструктивными, так и деструктивными.

В этой статье исследуется

1. Что такое катаболизм
- Определение, процессы, стадии, функция
2. Что такое метаболизм
- Определение, процессы, стадии, функция
3. В чем разница между катаболизмом и метаболизмом

Что такое катаболизм

Набор реакций, при которых сложные молекулы расщепляются на мелкие части, называется катаболизмом.Катаболизм - деструктивный процесс. Катаболические реакции выделяют тепло, а также энергию в форме АТФ. Таким образом, эти реакции рассматриваются как экзергонические процессы. Небольшие единицы молекул, образующиеся в процессе катаболизма, могут использоваться для высвобождения энергии путем окисления или в качестве предшественников в других анаболических реакциях. Считается, что катаболические реакции производят энергию АТФ, необходимую для анаболических реакций.

Во время катаболизма также образуются такие отходы, как мочевина, аммиак, молочная кислота, уксусная кислота и диоксид углерода.Многие гормоны, такие как адреналин, кортизол и глюкагон, также участвуют в этом процессе.

Во время пищеварения , сложные макромолекулы, такие как крахмал, жиры и белки из рациона, поглощаются и расщепляются на небольшие единицы, такие как моносахариды, жирные кислоты и аминокислоты, соответственно, пищеварительными ферментами. Эти моносахариды затем используются в гликолизе для получения ацетил-КоА. Этот ацетил-КоА используется в цикле лимонной кислоты, генерируя НАД +. АТФ производится из НАД +, проходя через цепь переноса электронов во время окислительного фосфорилирования.Катаболизм белков, полисахаридов и жиров показан на рис. 1 .

Рисунок 1: Обзор катаболизма белков, полисахаридов и жиров

Жирные кислоты используются для производства ацетил-КоА путем бета-окисления. Аминокислоты либо повторно используются в синтезе белков, либо окисляются до мочевины в цикле мочевины.

В зависимости от использования органических соединений в качестве источника углерода или донора электронов организмы классифицируются как гетеротрофы и органотрофы соответственно.Моносахариды, такие как промежуточно сложные органические молекулы, расщепляются гетеротрофами для выработки энергии, необходимой для клеточных процессов. Органические молекулы расщепляются органотрофами с образованием электронов, которые могут использоваться в их цепи переноса электронов, генерируя энергию АТФ.

Что такое метаболизм

Весь набор биохимических реакций, происходящих в организме, в совокупности называется метаболизмом. В метаболизме находятся три основные фазы.Во-первых, во время катаболизма углеводы, белки, жиры и нуклеиновые кислоты в пище расщепляются на их небольшие мономерные единицы, а азотсодержащие отходы удаляются. Во-вторых, образующиеся мономеры, такие как глюкоза, используются в качестве субстратов в клеточном дыхании, генерируя энергию. В-третьих, во время анаболизма небольшие мономерные звенья полимеризуются в сложные молекулы, такие как полипептиды, полисахариды липидов и нуклеиновые кислоты. В совокупности эти биохимические реакции влияют на рост, развитие, поддержание структур организма, воспроизводство и реакцию на внешнюю среду.

Метаболизм происходит через метаболические пути. Это означает, что одно химическое соединение превращается в свой конечный продукт пути посредством серии биохимических реакций. Каждая биохимическая реакция катализируется уникальными ферментами. Благодаря присутствию ферментов, катализирующих каждую реакцию, эти реакции можно регулировать таким образом, чтобы организм достиг необходимой энергии. С другой стороны, эти катализируемые ферментами реакции, требующие энергии, сочетаются со спонтанными реакциями, которые высвобождают энергию.Скорость обмена веществ зависит от количества принимаемой организмом пищи. Связь между метаболическими путями показана на фигуре , рис. 2, .

Рисунок 2: Связь между метаболическими путями

Разница между катаболизмом и метаболизмом

Определение

Катаболизм: Набор биохимических реакций, участвующих в процессах высвобождения энергии в организмах, составляет , называемых катаболизмом.

Метаболизм: Весь набор биохимических реакций в организме называется метаболизмом.

Тип

Катаболизм: Катаболизм включает деструктивные реакции в организме.

Метаболизм: Метаболизм включает как конструктивные, так и деструктивные реакции в организме.

Важность

Катаболизм: Высвобождение энергии метаболизма приводит в действие клеточные процессы и нагревает тело, позволяя двигаться мышцам.

Метаболизм: Метаболизм важен для роста, развития и поддержания клеточных структур и реакции на окружающую среду.

Энергетическая форма

Катаболизм: Реакции участвуют как в высвобождении, так и в процессах накопления энергии.

Метаболизм: Потенциальная энергия выделяется в виде кинетической энергии во время катаболизма.

Тепло

Катаболизм: Катаболизм - это экзэргоническая реакция.

Метаболизм: Метаболизм включает как эндергонические, так и экзергонические реакции.

Использование кислорода

Катаболизм: Катаболизм является аэробным, в процессе используется кислород.

Метаболизм: Метаболизм состоит из аэробных и анаэробных реакций.

Гормоны

Катаболизм: Гормоны, такие как адреналин, кортизол, глюкагон и цитокины, участвуют в катаболизме.

Метаболизм: Анаболические гормоны, такие как эстроген, тестостерон, гормон роста и инсулин, а также катаболические гормоны участвуют в метаболизме.

Влияние на кузов

Катаболизм: Катаболизм сжигает жир и калории.Он использует хранящуюся пищу для выработки энергии.

Метаболизм: Метаболизм обеспечивает рост, развитие, поддержание структуры организма, воспроизводство и реакцию на внешнюю среду.

Функциональность

Катаболизм: Катаболизм функционирует во время физической активности.

Метаболизм: Метаболизм функционирует как в состоянии покоя или во сне, так и при физической активности.

Преобразование энергии

Катаболизм: Потенциальная энергия преобразуется в кинетическую энергию во время катаболизма.

Метаболизм: Метаболизм - это взаимное преобразование потенциальной и кинетической энергии.

Процессы

Катаболизм: Катаболизм происходит во время клеточного дыхания, пищеварения и выделения.

Метаболизм: Метаболизм происходит во время фотосинтеза у растений, синтеза белка, синтеза гликогена, пищеварения, дыхания и выделения.

Примеры

Катаболизм: Анаболические процессы, такие как фотосинтез, и катаболические процессы, такие как клеточное дыхание, являются примерами.

Метаболизм: Пищеварение, клеточное дыхание и экскреция являются примерами катаболических процессов.

Заключение

Катаболизм и метаболизм - это термины, которые в совокупности описывают биохимические реакции внутри тела. Метаболизм - это совокупность биохимических реакций в организме. Он включает в себя как катаболизм, так и анаболизм, которые поддерживают все функции, которые создают организм. Метаболизм влияет на рост, развитие, воспроизводство и реакцию организма на внешнюю среду.Катаболизм включает биохимические реакции, которые расщепляют сложные молекулы на их небольшие единицы. Основное различие между катаболизмом и метаболизмом заключается в их соотношении между ними.

Ссылка:
1. «Метаболизм». Википедия . Фонд Викимедиа, 12 марта 2017 г. Web. 16 марта 2017 г.

Изображение предоставлено:
1. «Схема катаболизма» Тим Викерс, векторизация Фвасконцеллосом - w: Изображение: Catabolism.

Комментировать

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *