Метаболизмом, или обменом веществ, называют совокупность процессов, начинающихся при попадании пищи в организм и заканчивающихся при выводе из организма конечных продуктов. Метаболизм – это реакции, в процессе которых из веществ, содержащихся в клетках, извлекается энергия, а также все реакции, способствующие образованию структурных элементов клеток и тканей.
Все процессы метаболизма принято делить на две группы. Первая группа – анаболические процессы. Они связаны с затратами энергии и представляют собою образование сложных органических соединений из более простых. Катаболические процессы ведут к освобождению энергии и образованию конечных продуктов переработки питательных веществ: аммиака, воды, диоксида углерода, мочевины.
Существует также понятие «клеточный метаболизм». Поскольку каждая клетка представляет собою живой организм, то в ней происходят все процессы, свойственные живому организму: клетка способна к раздражению и возбуждению, росту, питанию, преобразованию энергии, выделению конечных продуктов. Все эти процессы составляют клеточный метаболизм.
Весь процесс метаболизма состоит из трёх компонентов. Первый компонент – эта та энергия, которая затрачивается организмом на обеспечение собственной жизнедеятельности в состоянии покоя. Это так называемый основной обмен. На него обычно приходится примерно 60% всей энергии, затрачиваемой человеком.
Около 30% всей поступающей в организм энергии расходуется на моторику, то есть всякого рода движения, в том числе и речь. Ещё одна важнейшая составляющая метаболизма в организме человека – затраты энергии на переваривание и усвоение пищи. Для их обеспечения достаточно всего 10% энергии.
Если человек систематически потребляет энергии столько же, сколько и тратит, то он имеет стабильный вес. Если энергии поступает с пищей больше, чем расходуется, то излишки энергии откладываются в виде жира.
При условиях, если человек с пищей энергии получает меньше, чем расходует, дефицит восполняется за счёт жировых запасов. Однако если энергии поступает совсем мало, меньше, чем составляет основной обмен, то скорость метаболизма замедляется, жировые запасы сберегаются, а недостающая энергия получается за счёт распада мышечной ткани.
Скорость метаболизма может зависеть от разных факторов: от пола и возраста человека, от степени его физической активности, от размеров тела и особенностей телосложения, от состава тела (соотношения мышечной и жировой ткани), от гормональных и генетических факторов, от режима дня, питания и особенностей потребляемой пищи, от температуры окружающей среды. Установлено, что скорость основного обмена (представляющая собою количество энергии, расходуемой в состоянии покоя, натощак, за единицу времени) у разных людей может иметь разницу до 25%.
С возрастом процессы метаболизма в организме постепенно замедляются. Отмечается это явление после 35-40 лет. Более быстрый обмен веществ у тех людей, у кого выше процент содержания мышечной ткани в организме. Воздействие на организм теплом или холодом может вызвать ускорение обмена веществ на 10%, но на непродолжительное время. Значительно повышает обмен веществ аэробная, особенно высокоинтенсивная, нагрузка. В этом случае повышенная скорость метаболизма отмечается не только во время тренировки, но и некоторое время после неё.
Замечено, что людям определённых типов телосложения присущи и некоторые особенности метаболизма в организме. Так, люди нормального телосложения (нормостеники) могут легко набирать мышечную массу и легко сбрасывать вес, у них пропорциональная фигура, а слой подкожного жира невелик. Таких людей называют мезоморфами – людьми, обладающими оптимальной скоростью метаболизма.
Обладатели крепкого телосложения (гиперстеники) обычно имеют широкую грудную клетку и талию. Они легко поправляются и с трудом избавляются от жировых отложений. Считается, что у таких людей метаболизм несколько замедлен. Их называют эндоморфами. Чтобы стать стройнее, им будет недостаточно потреблять энергии несколько меньше, чем расходуется. Для ускорения метаболизма им будут необходимы упражнения аэробного характера.
Худощавые, жилистые люди с узкой грудной клеткой и длинными конечностями (астенический тип телосложения) обычно отличаются повышенной скоростью метаболизма. Их называют эктоморфами. Таким людям с трудом удаётся наращивать мышечную массу. Однако, при чрезмерном питании, приобрести излишние жировые отложения могут и они. Процесс похудения для таких людей сопряжён с трудностями: стоит уменьшить количество калорий, и организм начинает сжигать не жиры, а расходовать для получения энергии мышечную ткань. Чтобы этого избежать, процесс похудения для эктоморфов обязательно должен включать комплекс силовых упражнений.
Помимо скорости обменных процессов, люди отличаются и по особенностям клеточного метаболизма. В 30-х годах XX века было выявлено, что большинство людей имеет определённый кислотно-щелочной дисбаланс. Для одной группы характерен перекос в сторону кислот, для других – в сторону щёлочи. Для восстановления баланса одним людям нужны щелочные продукты, а другим – кислые. Кроме того, была выявлена и третья группа, которой для нормализации уровня pH нужны и кислые, и щелочные продукты. Эти данные легли в основу теории о двух основных типах метаболизма – углеводном и белковом. Также выделена группа людей, имеющих смешанный тип.
Люди с белковым типом метаболизма отличаются высокой скоростью протекания в организме окислительных процессов. Это люди с достаточно быстрым обменом веществ. Они часто страдают от чувства голода, имеют потребность постоянно перекусывать. В предпочитаемых продуктах у таких людей обычно числятся мясные жирные блюда. В результате нередко набирается лишний вес. Чтобы сохранять стройность, для людей с обменом веществ этого типа рекомендуется составлять дневной рацион питания в таком соотношении: 50% – белки, 30% – углеводы, 20% – жиры.
У людей углеводного типа процессы окисления в клетках идут медленнее. Особенности клеточного метаболизма накладывают отпечаток на работу всего организма. Люди с углеводным типом обмена обычно равнодушны к мясной пище, но любят выпечку и сладости. Они нередко мёрзнут, лучше всего чувствуя себя в тёплом климате. Считается, что у людей этого типа скорость обмена веществ несколько снижена. Для хорошего самочувствия в их меню должно быть до 60% «сложных» углеводов, 25% белков и лишь 15% жиров. Людям с углеводным типом метаболизма рекомендуются упражнения силового характера. Это поможет несколько ускорить обменные процессы, обеспечит энергией, улучшит самочувствие и настроение.
Смешанный тип метаболизма считается оптимальным. В этом случае для поддержания стройности следует лишь поддерживать баланс между поступающим с пищей и расходуемым количеством энергии. Состав рациона будет почти равноценным: в идеале 40% должно приходиться на долю углеводов и по 30% – на долю жиров и белков.
selderey.net
Метаболизм, он же обмен веществ, специалисты называют процессом, необходимым для существования жизни. Ни одно растение или животное не сможет жить, если биохимические и энергетические процессы в его организме вдруг остановятся или сильно нарушатся.
В ходе метаболизма в энергию и вещества, обеспечивающие процесс жизнедеятельности, преобразуются продукты питания и вода; даже из воздуха живые организмы умеют получать питание. Метаболизм в переводе с греческого - «преобразование». Он позволяет организмам сохранять и восстанавливать структуру, очищаться от загрязнений, приспосабливаться к условиям окружающей среды и поддерживать репродуктивную функцию.
Фото: что такое метаболизм
Питательные вещества, поступающие извне, в том числе белки-жиры-углеводы – это строительные материалы для клеток и тканей. Но использовать их неизменёнными организм не может, и тут начинают работать процессы метаболизма: сложные вещества – «блоки», нужно «разобрать» на простые – «кирпичики», и использовать их «в своих целях». Метаболизм схематично можно представить, как два основных процесса: катаболизм – расщепление, и анаболизм – образование.
В первом процессе расщепляются молекулы веществ, поступающих извне и синтезирующихся в организме; при этом освобождается энергия. Например, во время пищеварения из белков получаются аминокислоты, из углеводов – глюкоза, из жиров – жирные кислоты и глицерин. Далее, на клеточном уровне, процессы усложняются, и «мелких» составляющих получается ещё больше. Энергия же идёт на обеспечение процессов жизнедеятельности, от передачи импульсов нервными клетками и восстановления мышц до нормальной температуры.
Нетрудно понять, что в процессе анаболизма, благодаря полученным «кирпичикам», синтезируются новые необходимые вещества, образуются новые клетки и ткани, а «старые» поддерживают себя «в форме» - конечно, для этого требуется немало энергии. Работа идёт в обратном порядке: из «мелкого» образуется «крупное», из простого – сложное; собственные белки, жиры и углеводы – в том числе.
Обменные процессы не прекращаются – они идут постоянно, и их скорость может отличаться. Что именно называют скоростью метаболизма? В целом речь идёт о количестве калорий, которое организм тратит на поддержание основных, жизненно необходимых процессов: это дыхание, кровообращение, пищеварение и др. Есть также понятие БСМ, или базовая скорость метаболизма. Эту скорость и стремятся увеличить те, кто хочет похудеть, не думая о том, что лишний вес может накапливаться по разным причинам, в том числе и из-за скрытых серьёзных заболеваний.
Влияют многие факторы. Пол и возраст, рост и вес тела, и состояние здоровья в том числе. Так, если эндокринные железы не работают в полную силу, обменные процессы не могут протекать с нормальной скоростью. Нервные нагрузки тоже играют огромную роль: при стрессе расход питательных веществ усиливается во много раз, а после организм может «впасть в ступор» - и здесь тоже нет речи о нормальном метаболизме.
В организме женщин мышечной ткани меньше, чем у мужчин, а жировой, напротив, больше; поэтому мужчинам и требуется больше калорий при тех же энергетических затратах.
Скорость метаболизма зависит от физической активности и состава питания, особенностей среды – например, климата и условий труда.
Что касается возраста, то специалисты считают: каждые 10 лет метаболизм замедляется, причём заметно – на 7-10%. Происходит это потому, что организм работает менее активно, а мышечная масса уменьшается. И можно сказать, что здесь есть разные пути: один – согласиться с этим мнением, и начать готовиться к старости (10% за 10 лет – не шутки!), а другой – вести такой образ жизни, чтобы сохранять молодость и здоровье как можно дольше – в общем, выбор есть всегда.
И скорость, и качество обменных процессов оказывают на состояние организма сильнейшее влияние: здоровье и молодость всех клеток и тканей зависит от того, хватает ли им необходимых веществ. От этого же зависит внешность, и масса тела: если скорость метаболизма в норме, лишний вес вам вряд ли грозит.
Для того, чтобы узнать скорость метаболизма, есть специальная методика, включающая формулы, таблицы и примеры; найти её несложно. Здесь же мы кратко скажем, какими способами можно ускорить замедленный метаболизм, если медицинское обследование не выявило особых проблем со здоровьем.
Метаболизм ускоряется в процессе образования мышечной массы, так что есть смысл её наращивать в любом возрасте. Чем больше в организме мышечной ткани, тем быстрее метаболизм; если в данный момент состояние мышц «не лучшее», начинайте тренироваться: в мышцах активно сгорает жир, и лишний вес отступает.
Любое активное движение помогает наращиванию мышц – даже обычная ходьба. Попробуйте проходить часть пути на работу и с работы пешком, поднимайтесь по лестнице без лифта (если живёте высоко, пройдите хотя бы 3-4 этажа), а спускаться вообще можно всегда по ступенькам: мышцы работают довольно активно.
Фото: что такое метаболизм
Проанализируйте свой рацион и приведите всё в норму. Обходиться без еды утром, как делают многие работающие люди, не стоит: без полноценного завтрака метаболизм всю первую половину дня будет вялым и медленным. Завтрак должен состоять из натуральных белков и сложных углеводов, а не из фаст-фуда, вроде пончиков со сладким кофе.
Не морите себя голодом, постоянно соблюдая диеты: организм привыкнет к этому, несмотря на регулярные тренировки, и научится замедлять метаболизм специально, сохраняя калории «про запас». Уменьшать калорийность рациона необходимо, если вам нужно «разогнать» метаболизм и снизить вес, но испытывать стресс из-за этого организм не должен. Поэтому калорийность надо чередовать – конечно, не допуская переедания.
Если в рационе достаточно белка, голод вам не грозит. Белок нужен всем клеткам, а мышечная ткань без него просто не растёт. Если белка мало, обмен веществ замедляется и нарушается: могут возникнуть опасные заболевания. Ешьте нежирное мясо, рыбу, морепродукты, яйца (белки особенно), молоко и его «производные», орехи, семена, бобовые; фрукты и сухофрукты тоже содержат растительный белок.
Фото: что такое метаболизм
Ускорение метаболизма невозможно без воды. Со стакана чистой негазированной воды надо начинать день, а до вечера выпивать около 2 л, мелкими глотками и понемногу.
Полноценный сон помогает поддерживать здоровый вес именно потому, что позволяет сохранить нужную скорость метаболизма. Сейчас уже известно, что недосыпание ведёт к набору веса: мышцы не отдыхают и слабеют, а организм экономит калории. Не нужно ложиться спать, думая о еде, но и наедаться на ночь нельзя: лёгкий ужин за 2-3 часа до сна избавит от чувства голода и не повредит фигуре.
Сильно ломают и разрушают метаболизм вредные привычки. Это кажется «само собой разумеющимся», но нередко люди, следящие за калорийностью меню, не желают отказываться от сигарет и спиртного, регулярно «потчуя» свой организм токсинами. Любые клетки и ткани строятся из того, что получают: об этом следует помнить всегда.
Автор: Гатаулина Галина Статья защищена законом об авторских и смежных правах. При использовании и перепечатке материала активная ссылка на женский сайт www.inmoment.ru обязательна!
Теги: что такое метаболизм, как ускорить метаболизм, скорость метаболизма
www.inmoment.ru
Поделиться статьей
9 077
Термин «метаболизм» (обмен веществ) в переводе с греческого языка означает «изменение» или «преобразование». Итак, что же преобразуется?
Метаболизм – это совокупность всех биохимических и энергетических процессов в организме, в ходе которых поступившая пища, вода, воздух преобразуются в энергию и ряд веществ, необходимых для поддержания жизнедеятельности. Это функция позволяет нашему организму использовать еду и другие ресурсы для поддержания своей структуры, восстановления повреждений, избавления от токсинов, размножения. Другими словами, метаболизм является необходимым процессом, без которого живые организмы погибнут.
Функции метаболизма:
Метаболизм начинается с поглощения питательных веществ, необходимых для поддержания жизни. Но поглощаем-то мы чужие белки, жиры и углеводы! А построить надо свои. Что для этого нужно сделать? Правильно! Расщепить поступившие сложные вещества на более простые составляющие, а затем из них построить индивидуальные белки, жиры и углеводы. То есть надо сначала разобрать, а потом построить.
Поэтому весь процесс метаболизма можно разделить на 2 тесно связанные между собой составляющие, две части одного процесса – обмена веществ.
1. Катаболизм – это такие процессы в организме, которые направлены на расщепление пищевых, а также собственных молекул на более простые вещества с освобождением при этом энергии и запасание ее в форме аденозинтрифосфата (АТФ).Первый этап катаболизма – это процесс пищеварения, в ходе которого белки расщепляются до аминокислот, углеводы — до глюкозы, липиды — до глицерина и жирных кислот. Затем уже в клетках эти молекулы превращается в ещё более мелкие, к примеру, жирные кислоты – в ацетил-КоА, глюкоза — в пируват, аминокислоты — в оксалоацетат, фумарат и сукцинат и т.д. Основные конечные продукты катаболизма — вода, углекислый газ, аммиак, мочевина.
Разрушение сложных веществ необходимо для экстренных нужд получения энергии и построения новых тканей. Без процессов катаболизма организм остался бы без энергии, а значит, не мог бы существовать. Ведь эта энергия в последующем будет направлена на синтез необходимых веществ, создание тканей и обновление организма, то есть на анаболизм. Энергия также необходима для сокращения мышц, передачи нервных импульсов, поддержания температуры тела и др.
2. Анаболизм – это такие обменные процессы в организме, которые направлены на образование клеток и тканей этого организма. Многие вещества, полученные в результате катаболизма, в дальнейшем используются организмом для синтеза (анаболизма) других веществ.Анаболические процессы всегда протекают с поглощением энергии АТФ. В ходе анаболического метаболизма из более мелких молекул структурируются крупные, из более простых структур образуются более сложные.Таким образом, в результате катаболизма и последующего анаболизма из питательных веществ, поступающих в организм, строятся белки, жиры и углеводы, свойственные данному организму.
Таблица 1. Сравнение анаболизма и катаболизма.
| Сравниваемые признаки | Анаболизм | Катаболизм |
| Основные функции | Построение тканей – пластический обмен | Обеспечение клетки энергией – энергетический обмен |
| Что происходит с веществом | Из простых веществ образуются сложные | Сложные вещества расщепляются до простых |
| Энергия | Затрачивается | Высвобождается |
| АТФ | Расходуется | Образуется и накапливается |
Несмотря на противоположность анаболизма и катаболизма, они неразрывно связаны и не могут протекать друг без друга.Совокупность процессов анаболизма и катаболизма – это и есть обмен веществ, или метаболизм.Сбалансированность этих двух составляющих регулируется гормонами и делает работу организма слаженной. Ферменты при этом играют роль катализаторов в процессах метаболизма.
Как измеряется уровень метаболизма? Что такое скорость метаболизма?
Измеряя уровень метаболизма, никто, конечно, не подсчитывает количество вновь образовавшихся или разрушившихся клеток или тканей.Уровень обмена веществ измеряется по количеству поглощенной и выделенной энергии. Речь идёт о той энергии, которая поступает в организм с пищей, и той, которую расходует человек в процессе жизнедеятельности. Измеряется она в калориях.Калории для организма – это как бензин для автомобиля. Это источник энергии, благодаря которому бьется сердце, сокращаются мышцы, функционирует мозг, человек дышит.
Когда говорят «повышенный или пониженный обмен веществ», имеется в виду повышенная или пониженная скорость (или интенсивность) обмена.
Скорость метаболизма — это расход организмом энергии в калориях за определённый период времени.
Сколько калорий в сутки тратит здоровый человек?Энергия, которую человек тратит в процессе жизнедеятельности, включают в себя 3 составляющие:1) Энергия, которая расходуется на основной обмен (это и есть основной показатель метаболизма) +2) Энергия, расходуемая на усвоение пищи — специфическое динамическое действие пищи (СДДП) +3) Энергия, которая расходуется на физические нагрузки.
Но когда речь идёт об индивидуальном повышенном или пониженном обмене веществ, имеется в виду именно основной обмен.
Основной обмен — что это такое?
Основной обмен – это минимальное количество энергии, которое необходимо организму для поддержания его нормальной жизнедеятельности в условиях полного покоя через 12 часов после приема пищи в состоянии бодрствования и при исключении влияния всех внешних и внутренних факторов.Эта энергия расходуется на поддержание температуры тела, циркуляцию крови, дыхание, выделение, работу эндокринной системы, функционирование нервной системы, процессы клеточного метаболизма.Основной обмен показывает насколько интенсивно протекает обмен веществ и энергии в организме.Основной обмен зависит от пола, веса, возраста, состояния внутренних органов, влияния внешних факторов на организм (недостаток или избыток питания, интенсивность физических нагрузок, климат и т.п.)Основной обмен может увеличиваться или уменьшаться при воздействии внешних или внутренних факторов. Так понижение внешней температуры увеличивает основной обмен. Повышение внешней температуры снижает основной обмен.
Почему важно знать основной обмен?
Т.к. основной обмен является показателем интенсивности обмена веществ и энергии в организме, то его изменения могут свидетельствовать о наличии определённых заболеваний.Для этого сравнивается «должный основной обмен» с «фактическим основным обменом».
Должный основной обмен — это средний показатель, который был установлен на основании результатов обследования большого числа здоровых людей. Его принято считать за норму.По этим результатам составлены специальные таблицы, в которых указан должный основной обмен с учетом пола, возраста и веса.Должный основной обмен принят за 100%. Измеряется он в ккал за 24 ч.Должный основной обмен здорового взрослого человека равен примерно 1 ккал на 1 кг массы тела в 1 час.
Фактический основной обмен — это индивидуальный основной обмен отдельного человека. Он выражается величиной в процентах отклонения от должного. Если фактический основной обмен повышен — со знаком плюс, если понижен — со знаком минус.
Допустимым считается отклонение от должной величины на +15 или -15%.Отклонения от +15% до +30% считаются сомнительными, при которых необходимо наблюдение и контроль.Отклонения от +30% до +50% считаются отклонениями средней тяжести, от +50% до +70% — тяжелыми, а более +70% — очень тяжелыми.Снижение основного обмена на 30-40% также считаются такими, которые связаны с заболеванием, при котором требуется лечение этого заболевания.
Фактический основной обмен определяют методом калориметрии в специальных лабораториях.
medinteres.ru
С термином «метаболизм» встречаются спортсмены, фитнес – инструктора, диетологи и люди, изучающие вопросы с похудением.
Метаболизм олицетворяет обмен веществ, происходящий в организме. И очень даже немногие знают значение этого слова.
Вообще, это не один, а несколько процессов, функционирующих в нашем организме для того, чтобы поддержать его жизнь. При помощи этих процессов наше тело реагирует на изменения в окружающей среде, заживляет раны, растет и размножается.
Все жизненные процессы влекут за собой обмен веществ. Процессы могут быть разрушительными – их называют катаболизмом и созидательными – анаболизмом.
Итак, разбираем поступление питательных веществ на уровне молекул. Попадая в организм, пища не сразу усваивается и служит по назначению. К тому же все они обеспечивают различные функции организма и не могут заменять друг друга в этом.
Например, белки, содержащие в определенных продуктах и белки мышц человека разные. Но при этом аминокислоты составляют все белки. И разница в том, каков набор этих составляющих «кирпичиков» и их соотношение.
Организм при помощи специальных ферментов начинает разбирать белки на аминокислоты, из которых затем и составляет все, что ему необходимо. Например, из белков молочных продуктов – белки для мышц бицепса. То есть происходит не только разбор на отдельные «кирпичики», а и сбор из них белков.
Процесс, названный катаболизмом, выполняет функцию расщепления. Можно еще привести пример катаболизма, когда сахар – рафинад превращается в глюкозу и фруктозу.
При этом появляется вид энергии, которая будет необходима для того, чтобы произошло построение молекул тканей из компонентов, меньших по размеру. Энергия измеряется в калориях.
Такая «сборка» носит название процесс анаболизма. Очень наглядно выглядит такой пример результата этого процесса, как рост волос и ногтей, а так же заживление ран и трещин.
Если все так просто, то, как понять, а откуда в организме появляется жир? Оказывается, не так все и просто.
Мы поедаем пищу, организм расщепляет питательные вещества, строит из них новые клетки. Но вдруг появляются излишки энергии от процесса расщепления. А любой избыток должен быть где-то пристроен. Часть, причем только небольшая, превращается в углевод гликогена, энергия которого необходима для того, чтобы мышцы работали.
Большая часть излишней энергии копится в клетках жира. Чтобы эти клетки образовались, и для их жизнедеятельности энергии нужно меньше, а для клеток костей и мышц больше. Поэтому и появляется жировая ткань быстрее.
Наш вес тела зависит от разницы энергии, которая поступила с пищей и потраченной энергии.
Приведем пример. Съедая бутерброд, а это 140 ккал из хлеба и колбасы, ложимся на диван. Организму нужно только 50 калорий для расщепления полученных веществ и на поддержку деятельности органов кровообращения и дыхания. Оставшиеся калории отложатся в виде жира совсем не там, где бы нам хотелось.
Читайте по теме: Враги вашего метаболизма.
А вот если бы Вы не легли на диван, а просто часик погуляли бы, то есть, потратили энергию на ходьбу, то ваш вес бы не увеличился. И не завидуйте тому, у кого вес не добавляется, не смотря на пищевые излишества. И вовсе у них не «хороший» метаболизм. Исследования показали, что обмен веществ замедляется при некоторых заболеваниях, так что завидовать тут не чему.
А у вас просто нет этих болезней, зато присутствует энергетический дисбаланс. Больше поступление энергии, чем она необходима, отсюда и появление лишнего веса. Так что же – нужно есть меньше? Или больше расходовать энергии? А как это сделать, и что нужно для этого знать?
1.Чем больше вес человека, тем больше ему нужно калорий. Но не забывайте, мышечная ткань расходует энергии больше, чем жировая. То есть, культурист расходует энергии больше, чем полный человек, имеющий такой же вес.
То есть, мужчинам нужно больше еды и энергии, и, если они захотят, то худеют быстрее, чем женщины.
Нам нужно знать, что для вашего организма важно соблюдать энергетический баланс. Поэтому так важно увеличивать энергозатраты за счет движений и наращивания мышц. Важно подсчитывать съеденные калории и тратить их на тренировках, прогулках, физических нагрузках. И каждый лишний съеденный кусочек торта может стоить вам целого часа, отведенного на занятия спортом.
И никакая диета не поможет сбросить лишний вес, если Вы не будете получать достаточное количество физических нагрузок. Недаром говорится, что движение – это сама жизнь, жизнь качественная, с нормальным весом тела, без хронических болезней. А метаболизм поможет вам в этом.
Что же такое метаболизм?
Понравилась статья? Нажмите на самую красивую кнопку!
Loading…
neoglavnom.com
Физиология похудения
Общее представление о метаболизме органических веществ.Что такое метаболизм? Понятие метаболизма. Методы исследования.Метаболизм - значение слова. Метаболизм углеводов и липоидов. Метаболизм белков.
МЕТАБОЛИЗМ - это обмен веществ, химические превращения, протекающие от
момента поступления питательных веществ в живой организм до момента, когда конечные продукты этих превращений выделяются во внешнюю среду. К метаболизму относятся все реакции, в результате которых строятся структурные элементы клеток и тканей, и процессы, в которых из содержащихся в клетках веществ извлекается энергия. Иногда для удобства рассматривают по отдельности две стороны метаболизма – анаболизм и катаболизм, т.е. процессы созидания органических веществ и процессы их разрушения. Анаболические процессы обычно связаны с затратой энергии и приводят к образованию сложных молекул из более простых, катаболические же сопровождаются высвобождением энергии и заканчиваются образованием таких конечных продуктов (отходов) метаболизма, как мочевина, диоксид углерода, аммиак и вода.
Клеточный метаболизм.
Живая клетка – это высокоорганизованная система. В ней имеются различные структуры, а также ферменты, способные их разрушить. Содержатся в ней и крупные макромолекулы, которые могут распадаться на более мелкие компоненты в результате гидролиза (расщепления под действием воды). В клетке обычно много калия и очень мало натрия, хотя клетка существует в среде, где натрия много, а калия относительно мало, и клеточная мембрана легко проницаема для обоих ионов. Следовательно, клетка – это химическая система, весьма далекая от равновесия. Равновесие наступает только в процессе посмертного автолиза (само переваривания под действием собственных ферментов).
Потребность в энергии.
Чтобы удержать систему в состоянии, далеком от химического равновесия, требуется производить работу, а для этого необходима энергия. Получение этой энергии и выполнение этой работы – непременное условие для того, чтобы клетка оставалась в своем стационарном (нормальном) состоянии, далеком от равновесия. Одновременно в ней выполняется и иная работа, связанная со взаимодействием со средой, например: в мышечных клетках – сокращение; в нервных клетках – проведение нервного импульса; в клетках почек – образование мочи, значительно отличающейся по своему составу от плазмы крови; в специализированных клетках желудочно-кишечного тракта – синтез и выделение пищеварительных ферментов; в клетках эндокринных желез – секреция гормонов; в клетках светляков – свечение; в клетках некоторых рыб – генерирование электрических разрядов и т.д.
Источники энергии.
В любом из перечисленных выше примеров непосредственным источником энергии, которую клетка использует для производства работы, служит энергия, заключенная в структуре аденозинтрифосфата (АТФ). В силу особенностей своей структуры это соединение богато энергией, и разрыв связей между его фосфатными группами может происходить таким образом, что высвобождающаяся энергия используется для производства работы. Однако энергия не может стать доступной для клетки при простом гидролитическом разрыве фосфатных связей АТФ: в этом случае она расходуется впустую, выделяясь в виде тепла. Процесс должен состоять из двух последовательных этапов, в каждом из которых участвует промежуточный продукт, обозначенный здесь X–Ф (в приведенных уравнениях X и Y означают два разных органических вещества; Ф – фосфат; АДФ – аденозиндифосфат).
Термин «обмен веществ» вошел в повседневную жизнь с тех пор, как врачи стали связывать избыточный или недостаточный вес, чрезмерную нервозность или, наоборот, вялость больного с повышенным или пониженным обменом. Для суждения об интенсивности метаболизма ставят тест на «основной обмен». Основной обмен – это показатель способности организма вырабатывать энергию. Тест проводят натощак в состоянии покоя; измеряют поглощение кислорода (О2) и выделение диоксида углерода (СО2). Сопоставляя эти величины, определяют, насколько полно организм использует («сжигает») питательные вещества. На интенсивность метаболизма влияют гормоны щитовидной железы, поэтому врачи при диагностике заболеваний, связанных с нарушениями обмена, в последнее время все чаще измеряют уровень этих гормонов в крови.
Методы исследования метаболизма.
При изучении метаболизма какого-нибудь одного из питательных веществ прослеживают все его превращения от той формы, в какой оно поступает в организм, до конечных продуктов, выводимых из организма. В таких исследованиях применяется крайне разнообразный набор биохимических методов. Использование интактных животных или органов. Животному вводят изучаемое соединение, а затем в его моче и экскрементах определяют возможные продукты превращений (метаболиты) этого вещества. Более определенную информацию можно получить, исследуя метаболизм определенного органа, например печени или мозга. В этих случаях вещество вводят в соответствующий кровеносный сосуд, а метаболиты определяют в крови, оттекающей от данного органа. Поскольку такого рода процедуры сопряжены с большими трудностями, часто для исследования используют тонкие срезы органов. Их инкубируют при комнатной температуре или при температуре тела в растворах с добавкой того вещества, метаболизм которого изучают. Клетки в таких препаратах не повреждены, и так как срезы очень тонкие, вещество легко проникает в клетки и легко выходит из них. Иногда затруднения возникают из-за слишком медленного прохождения вещества сквозь клеточные мембраны. В этих случаях ткани измельчают, чтобы разрушить мембраны, и с изучаемым веществом инкубируют клеточную кашицу. Именно в таких опытах было показано, что все живые клетки окисляют глюкозу до СО2 и воды и что только ткань печени способна синтезировать мочевину.
Использование клеток.
Даже клетки представляют собой очень сложно организованные системы. В них имеется ядро, а в окружающей его цитоплазме находятся более мелкие тельца, т.н. органеллы, различных размеров и консистенции. С помощью соответствующей методики ткань можно «гомогенизировать», а затем подвергнуть дифференциальному центрифугированию (разделению) и получить препараты, содержащие только митохондрии, только микросомы или прозрачную жидкость – цитоплазму. Эти препараты можно по отдельности инкубировать с тем соединением, метаболизм которого изучается, и таким путем установить, какие именно субклеточные структуры участвуют в его последовательных превращениях. Известны случаи, когда начальная реакция протекает в цитоплазме, ее продукт подвергается превращению в микросомах, а продукт этого превращения вступает в новую реакцию уже в митохондриях. Инкубация изучаемого вещества с живыми клетками или с гомогенатом ткани обычно не выявляет отдельные этапы его метаболизма, и только последовательные эксперименты, в которых для инкубации используются те или иные субклеточные структуры, позволяют понять всю цепочку событий.
Использование радиоактивных изотопов.
Для изучения метаболизма какого-либо вещества необходимы: 1) соответствующие аналитические методы для определения этого вещества и его метаболитов; и 2) методы, позволяющие отличать добавленное вещество от того же вещества, уже присутствующего в данном биологическом препарате. Эти требования служили главным препятствием при изучении метаболизма до тех пор, пока не были открыты радиоактивные изотопы элементов и в первую очередь радиоактивный углерод 14C. С появлением соединений, «меченных» 14C, а также приборов для измерения слабой радиоактивности эти трудности были преодолены. Если к биологическому препарату, например к суспензии митохондрий, добавляют меченную 14C жирную кислоту, то никаких специальных анализов для определения продуктов ее превращений не требуется; чтобы оценить скорость ее использования, достаточно просто измерять радиоактивность последовательно получаемых митохондриальных фракций. Эта же методика позволяет легко отличать молекулы радиоактивной жирной кислоты, введенной экспериментатором, от молекул жирной кислоты, уже присутствовавших в митохондриях к началу эксперимента.
Хроматография и электрофорез.
В дополнение к вышеупомянутым требованиям необходимы и методы, позволяющие разделять смеси, состоящие из малых количеств органических веществ. Важнейший из них – хроматография, в основе которой лежит феномен адсорбции. Разделение компонентов смеси проводят при этом либо на бумаге, либо путем адсорбции на сорбенте, которым заполняют колонки (длинные стеклянные трубки), с последующей постепенной элюцией (вымыванием) каждого из компонентов.
Разделение методом электрофореза зависит от знака и числа зарядов ионизированных молекул. Электрофорез проводят на бумаге или на каком-нибудь инертном (неактивном) носителе, таком, как крахмал, целлюлоза или каучук. Высокочувствительный и эффективный метод разделения – газовая хроматография. Им пользуются в тех случаях, когда подлежащие разделению вещества находятся в газообразном состоянии или могут быть в него переведены.
Выделение ферментов.
Последнее место в описываемом ряду – животное, орган, тканевой срез, гомогенат и фракция клеточных органелл – занимает фермент, способный катализировать определенную химическую реакцию. Выделение ферментов в очищенном виде – важный раздел в изучении метаболизма.
Сочетание перечисленных методов позволило проследить главные метаболические пути у большей части организмов (в том числе у человека), установить, где именно эти различные процессы протекают, и выяснить последовательные этапы главных метаболических путей. К настоящему времени известны тысячи отдельных биохимических реакций, изучены участвующие в них ферменты.
Поскольку практически для любого проявления жизнедеятельности клеток необходим АТФ, неудивительно, что метаболическая активность живых клеток направлена в первую очередь на синтез АТФ. Этой цели служат различные сложные последовательности реакций, в которых используется потенциальная химическая энергия, заключенная в молекулах углеводов и жиров (липидов).
МЕТАБОЛИЗМ УГЛЕВОДОВ И ЛИПОИДОВ
Синтез АТФ. Анаэробный метаболизм (без участия кислорода).
Главная роль углеводов и липидов в клеточном метаболизме состоит в том, что их расщепление на более простые соединения обеспечивает синтез АТФ. Несомненно, что те же процессы протекали и в первых, самых примитивных клетках. Однако в атмосфере, лишенной кислорода, полное окисление углеводов и жиров до CO2 было невозможно. У этих примитивных клеток имелись все же механизмы, с помощью которых перестройка структуры молекулы глюкозы обеспечивала синтез небольших количеств АТФ. Речь идет о процессах, которые у микроорганизмов называют брожением. Лучше всего изучено сбраживание глюкозы до этилового спирта и CO2 у дрожжей.
В ходе 11 последовательных реакций, необходимых для того, чтобы завершилось это превращение, образуется ряд промежуточных продуктов, представляющих собой эфиры фосфорной кислоты (фосфаты). Их фосфатная группа переносится на аденозиндифосфат (АДФ) с образованием АТФ. Чистый выход АТФ составляет 2 молекулы АТФ на каждую молекулу глюкозы, расщепленную в процессе брожения. Аналогичные процессы происходят во всех живых клетках; поскольку они поставляют необходимую для жизнедеятельности энергию, их иногда (не вполне корректно) называют анаэробным дыханием клеток.
У млекопитающих, в том числе у человека, такой процесс называется гликолизом и его конечным продуктом является молочная кислота, а не спирт и CO2. Вся последовательность реакций гликолиза, за исключением двух последних этапов, полностью идентична процессу, протекающему в дрожжевых клетках.
Аэробный метаболизм (с использованием кислорода).
С появлением в атмосфере кислорода, источником которого послужил, очевидно, фотосинтез растений, в ходе эволюции развился механизм, обеспечивающий полное окисление глюкозы до CO2 и воды, – аэробный процесс, в котором чистый выход АТФ составляет 38 молекул АТФ на каждую окисленную молекулу глюкозы. Этот процесс потребления клетками кислорода для образования богатых энергией соединений известен как клеточное дыхание (аэробное). В отличие от анаэробного процесса, осуществляемого ферментами цитоплазмы, окислительные процессы протекают в митохондриях. В митохондриях пировиноградная кислота – промежуточный продукт, образовавшийся в анаэробной фазе – окисляется до СО2 в шести последовательных реакциях, в каждой из которых пара электронов переносится на общий акцептор – кофермент никотинамидадениндинуклеотид (НАД). Эту последовательность реакций называют циклом трикарбоновых кислот, циклом лимонной кислоты или циклом Кребса. Из каждой молекулы глюкозы образуется 2 молекулы пировиноградной кислоты; 12 пар электронов отщепляется от молекулы глюкозы в ходе ее окисления.
Липиды как источник энергии.
Жирные кислоты могут использоваться в качестве источника энергии приблизительно так же, как и углеводы. Окисление жирных кислот протекает путем последовательного отщепления от молекулы жирной кислоты двууглеродного фрагмента с образованием ацетилкофермента A (ацетил-КоА) и одновременной передачей двух пар электронов в цепь переноса электронов. Образовавшийся ацетил-КоА – нормальный компонент цикла трикарбоновых кислот, и в дальнейшем его судьба не отличается от судьбы ацетил-КоА, поставляемого углеводным обменом. Таким образом, механизмы синтеза АТФ при окислении, как жирных кислот, так и метаболитов глюкозы практически одинаковы.
Если организм животного получает энергию почти целиком за счет одного только окисления жирных кислот, а это бывает, например, при голодании или при сахарном диабете, то скорость образования ацетил-КоА превышает скорость его окисления в цикле трикарбоновых кислот. В этом случае лишние молекулы ацетил-КоА реагируют друг с другом, в результате чего образуются в конечном счете ацетоуксусная и b-гидроксимасляная кислоты. Их накопление является причиной патологического состояния, т.н. кетоза (одного из видов ацидоза), который при тяжелом диабете может вызвать кому и смерть.
Запасание энергии.
Животные питаются нерегулярно, и их организму нужно как-то запасать заключенную в пище энергию, источником которой являются поглощенные животным углеводы и жиры. Жирные кислоты могут запасаться в виде нейтральных жиров либо в печени, либо в жировой ткани. Углеводы, поступая в большом количестве, в желудочно-кишечном тракте гидролизуются до глюкозы или иных сахаров, которые затем в печени превращаются в ту же глюкозу. Здесь из глюкозы синтезируется гигантский полимер гликоген путем присоединения друг к другу остатков глюкозы с отщеплением молекул воды (число остатков глюкозы в молекулах гликогена доходит до 30 000). Когда возникает потребность в энергии, гликоген вновь распадается до глюкозы в реакции, продуктом которой является глюкозофосфат. Этот глюкозофосфат направляется на путь гликолиза – процесса, составляющего часть пути окисления глюкозы. В печени глюкозофосфат может также подвергнуться гидролизу, и образующаяся глюкоза поступает в кровоток и доставляется кровью к клеткам в разных частях тела.
Синтез липидов из углеводов.
Если количество углеводов, поглощенных с пищей за один прием, больше того, какое может быть запасено в виде гликогена, то избыток углеводов превращается в жиры. Начальная последовательность реакций совпадает при этом с обычным окислительным путем, т.е. сначала из глюкозы образуется ацетил-КоА, но далее этот ацетил-КоА используется в цитоплазме клетки для синтеза длинноцепочечных жирных кислот. Процесс синтеза можно описать как обращение обычного процесса окисления жирных клеток. Затем жирные кислоты запасаются в виде нейтральных жиров (триглицеридов), отлагающихся в разных частях тела. Когда требуется энергия, нейтральные жиры подвергаются гидролизу и жирные кислоты поступают в кровь. Здесь они адсорбируются молекулами плазменных белков (альбуминов и глобулинов) и затем поглощаются клетками самых разных типов. Механизмов, способных осуществлять синтез глюкозы из жирных кислот, у животных нет, но у растений такие механизмы имеются.
Метаболизм липидов.
Липиды попадают в организм главным образом в форме триглицеридов жирных кислот. В кишечнике под действием ферментов поджелудочной железы они подвергаются гидролизу, продукты которого всасываются клетками стенки кишечника. Здесь из них вновь синтезируются нейтральные жиры, которые через лимфатическую систему поступают в кровь и либо транспортируются в печень, либо отлагаются в жировой ткани. Выше уже указывалось, что жирные кислоты могут также синтезироваться заново из углеводных предшественников. Следует отметить, что, хотя в клетках млекопитающих может происходить включение одной двойной связи в молекулы длинноцепочечных жирных кислот (между С–9 и С–10), включать вторую и третью двойную связь эти клетки неспособны. Поскольку жирные кислоты с двумя и тремя двойными связями играют важную роль в метаболизме млекопитающих, они в сущности являются витаминами. Поэтому линолевую (C18:2) и линоленовую (C18:3) кислоты называют незаменимыми жирными кислотами. В то же время в клетках млекопитающих в линоленовую кислоту может включаться четвертая двойная связь и путем удлинения углеродной цепи может образоваться арахидоновая кислота (C20:4), также необходимый участник метаболических процессов.
В процессе синтеза липидов остатки жирных кислот, связанные с коферментом А (ацил-КоА), переносятся на глицерофосфат – эфир фосфорной кислоты и глицерина. В результате образуется фосфатидная кислота – соединение, в котором одна гидроксильная группа глицерина этерифицирована фосфорной кислотой, а две группы – жирными кислотами. При образовании нейтральных жиров фосфорная кислота удаляется путем гидролиза, и ее место занимает третья жирная кислота в результате реакции с ацил-КоА. Кофермент А образуется из пантотеновой кислоты (одного из витаминов). В его молекуле имеется сульфгидрильная (– SH) группа, способная реагировать с кислотами с образованием тиоэфиров. При образовании фосфолипидов фосфатидная кислота реагирует непосредственно с активированным производным одного из азотистых оснований, таких, как холин, этаноламин или серин.
За исключением витамина D, все встречающиеся в организме животных стероиды (производные сложных спиртов) легко синтезируются самим организмом. Сюда относятся холестерин (холестерол), желчные кислоты, мужские и женские половые гормоны и гормоны надпочечников. В каждом случае исходным материалом для синтеза служит ацетил-КоА: из ацетильных групп путем многократно повторяющейся конденсации строится углеродный скелет синтезируемого соединения.
МЕТАБОЛИЗМ БЕЛКОВ
Синтез аминокислот. Растения и большинство микроорганизмов могут жить и расти в среде, в которой для их питания имеются только минеральные вещества, диоксид углерода и вода. Это значит, что все обнаруживаемые в них органические вещества эти организмы синтезируют сами. Встречающиеся во всех живых клетках белки построены из 21 вида аминокислот, соединенных в различной последовательности. Аминокислоты синтезируются живыми организмами. В каждом случае ряд химических реакций приводит к образованию a-кетокислоты. Одна такая a-кетокислота, а именно a-кетоглутаровая (обычный компонент цикла трикарбоновых кислот), участвует в связывании азота.
Азот глутаминовой кислоты может быть затем передан любой из других a-кетокислот с образованием соответствующей аминокислоты.
Организм человека и большинства других животных сохранил способность синтезировать все аминокислоты за исключением девяти т.н. незаменимых аминокислот. Поскольку кетокислоты, соответствующие этим девяти, не синтезируются, незаменимые аминокислоты должны поступать с пищей.
Синтез белков.
Аминокислоты нужны для биосинтеза белка. Процесс биосинтеза протекает обычно следующим образом. В цитоплазме клетки каждая аминокислота «активируется» в реакции с АТФ, а затем присоединяется к концевой группе молекулы рибонуклеиновой кислоты, специфичной именно для данной аминокислоты. Эта сложная молекула связывается с небольшим тельцем, т.н. рибосомой, в положении, определяемом более длинной молекулой рибонуклеиновой кислоты, прикрепленной к рибосоме. После того как все эти сложные молекулы соответствующим образом выстроились, связи между исходной аминокислотой и рибонуклеиновой кислотой разрываются и возникают связи между соседними аминокислотами – синтезируется специфичный белок. Процесс биосинтеза поставляет белки не только для роста организма или для секреции в среду. Все белки живых клеток со временем претерпевают распад до составляющих их аминокислот, и для поддержания жизни клетки должны синтезироваться вновь.
Синтез других азотсодержащих соединений.
В организме млекопитающих аминокислоты используются не только для биосинтеза белков, но и как исходный материал для синтеза многих азотсодержащих соединений. Аминокислота тирозин является предшественником гормонов адреналина и норадреналина. Простейшая аминокислота глицин служит исходным материалом для биосинтеза пуринов, входящих в состав нуклеиновых кислот, и порфиринов, входящих в состав цитохромов и гемоглобина. Аспарагиновая кислота – предшественник пиримидинов нуклеиновых кислот. Метильная группа метионина передается ряду других соединений в ходе биосинтеза креатина, холина и саркозина. При биосинтезе креатина от одного соединения к другому передается также и гуанидиновая группировка аргинина. Триптофан служит предшественником никотиновой кислоты, а из валина в растениях синтезируется такой витамин, как пантотеновая кислота. Все это лишь отдельные примеры использования аминокислот в процессах биосинтеза.
Азот, поглощаемый микроорганизмами и высшими растениями в виде иона аммония, расходуется почти целиком на образование аминокислот, из которых затем синтезируются многие азотсодержащие соединения живых клеток. Избыточных количеств азота ни растения, ни микроорганизмы не поглощают. В отличие от них, у животных количество поглощенного азота зависит от содержащихся в пище белков. Весь азот, поступивший в организм в виде аминокислот и не израсходованный в процессах биосинтеза, довольно быстро выводится из организма с мочой. Происходит это следующим образом. В печени неиспользованные аминокислоты передают свой азот a-кетоглутаровой кислоте с образованием глутаминовой кислоты, которая дезаминируется, высвобождая аммиак. Далее азот аммиака может либо на время запасаться путем синтеза глутамина, либо сразу же использоваться для синтеза мочевины, протекающего в печени.
У глутамина есть и другая роль. Он может подвергаться гидролизу в почках с высвобождением аммиака, который поступает в мочу в обмен на ионы натрия. Этот процесс крайне важен как средство поддержания кислотно-щелочного равновесия в организме животного. Почти весь аммиак, происходящий из аминокислот и, возможно, из других источников, превращается в печени в мочевину, так что свободного аммиака в крови обычно почти нет. Однако при некоторых условиях довольно значительные количества аммиака содержит моча. Этот аммиак образуется в почках из глутамина и переходит в мочу в обмен на ионы натрия, которые таким образом реадсорбируются и задерживаются в организме. Этот процесс усиливается при развитии ацидоза – состояния, при котором организм нуждается в дополнительных количествах катионов натрия для связывания избытка ионов бикарбоната в крови.
Избыточные количества пиримидинов тоже распадаются в печени через ряд реакций, в которых высвобождается аммиак. Что касается пуринов, то их избыток подвергается окислению с образованием мочевой кислоты, выделяющейся с мочой у человека и других приматов, но не у остальных млекопитающих. У птиц отсутствует механизм синтеза мочевины, и именно мочевая кислота, а не мочевина, является у них конечным продуктом обмена всех азотсодержащих соединений.
ОБЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О МЕТАБОЛИЗМЕ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ
Можно сформулировать некоторые общие понятия, или «правила», касающиеся метаболизма. Приведенные ниже несколько главных «правил» позволяют лучше понять, как протекает и регулируется метаболизм.
1. Метаболические пути необратимы. Распад никогда не идет по пути, который являлся бы простым обращением реакций синтеза. В нем участвуют другие ферменты и другие промежуточные продукты. Нередко противоположно направленные процессы протекают в разных отсеках клетки. Так, жирные кислоты синтезируются в цитоплазме при участии одного набора ферментов, а окисляются в митохондриях при участии совсем другого набора.
2. Ферментов в живых клетках достаточно для того, чтобы все известные метаболические реакции могли протекать гораздо быстрее, чем это обычно наблюдается в организме. Следовательно, в клетках существуют какие-то регуляторные механизмы. Открыты разные типы таких механизмов.
а) Фактором, ограничивающим скорость метаболических превращений данного вещества, может быть поступление этого вещества в клетку; именно на этот процесс в таком случае и направлена регуляция. Роль инсулина, например, связана с тем, что он, по-видимому, облегчает проникновение глюкозы во все клетки, глюкоза же подвергается превращениям с той скоростью, с какой она поступает. Сходным образом проникновение железа и кальция из кишечника в кровь зависит от процессов, скорость которых регулируется.
б) Вещества далеко не всегда могут свободно переходить из одного клеточного отсека в другой; есть данные, что внутриклеточный перенос регулируется некоторыми стероидными гормонами.
в) Выявлено два типа сервомеханизмов «отрицательной обратной связи».
У бактерий были обнаружены примеры того, что присутствие продукта какой-нибудь последовательности реакций, например аминокислоты, подавляет биосинтез одного из ферментов, необходимых для образования этой аминокислоты.
В каждом случае фермент, биосинтез которого оказывается затронутым, был ответствен за первый «определяющий» этап (на схеме реакция 4) метаболического пути, ведущего к синтезу данной аминокислоты.
Второй механизм хорошо изучен у млекопитающих. Это простое ингибирование конечным продуктом (в нашем случае – аминокислотой) фермента, ответственного за первый «определяющий» этап метаболического пути.
Еще один тип регулирования посредством обратной связи действует в тех случаях, когда окисление промежуточных продуктов цикла трикарбоновых кислот сопряжено с образованием АТФ из АДФ и фосфата в процессе окислительного фосфорилирования. Если весь имеющийся в клетке запас фосфата и (или) АДФ уже исчерпан, то окисление приостанавливается и может возобновиться лишь после того, как этот запас вновь станет достаточным. Таким образом, окисление, смысл которого в том, чтобы поставлять полезную энергию в форме АТФ, происходит только тогда, когда возможен синтез АТФ.
3. В биосинтетических процессах участвует сравнительно небольшое число строительных блоков, каждый из которых используется для синтеза многих соединений. Среди них можно назвать ацетилкофермент А, глицерофосфат, глицин, карбамилфосфат, поставляющий карбамильную (h3N–CO–) группу, производные фолиевой кислоты, служащие источником гидроксиметильной и формильной групп, S-аденозилметионин – источник метильных групп, глутаминовую и аспарагиновую кислоты, поставляющие аминогруппы, и наконец, глутамин – источник амидных групп. Из этого относительно небольшого числа компонентов строятся все те разнообразные соединения, которые мы находим в живых организмах.
4. Простые органические соединения редко участвуют в метаболических реакциях непосредственно. Обычно они должны быть сначала «активированы» путем присоединения к одному из ряда соединений, универсально используемых в метаболизме. Глюкоза, например, может подвергнуться окислению лишь после того, как она будет этерифицирована фосфорной кислотой, для прочих же своих превращений она должна быть этерифицирована уридиндифосфатом. Жирные кислоты не могут быть вовлечены в метаболические превращения прежде, чем они образуют эфиры с коферментом А. Каждый из этих активаторов либо родствен одному из нуклеотидов, входящих в состав рибонуклеиновой кислоты, либо образуется из какого-нибудь витамина. Легко понять в связи с этим, почему витамины требуются в таких небольших количествах. Они расходуются на образование «коферментов», а каждая молекула кофермента на протяжении жизни организма используется многократно, в отличие от основных питательных веществ (например, глюкозы), каждая молекула которых используется только один раз.
В заключение следует сказать, что термин «метаболизм», означавший ранее нечто не более сложное, чем просто использование углеводов и жиров в организме, теперь применяется для обозначения тысяч ферментативных реакций, вся совокупность которых может быть представлена как огромная сеть метаболических путей, многократно пересекающихся (из-за наличия общих промежуточных продуктов) и управляемых очень тонкими регуляторными механизмами.
www.on-diet.ru
