Что значит обмен веществ в биологии

Обмен веществ в организмах живых существ.

Метаболизм или обмен веществ – это полный комплекс химических реакций и процессов, которые протекают в живой клетке, обеспечивающих ее жизнедеятельность, рост, деление и взаимодействие с внешней средой.

Именно правильный обмен веществ обеспечивает расщепление и усвоение молекул веществ, из которых состоят клетки или необходимых для функционирования, разрушения, обновления клеток и межклеточного вещества. Благодаря правильному метаболизму за 80 суток обновляется тканевой покров организма, белки мышечных волокон обновляются за 180 дней, клетки печени и сыворотка крови обновляется за 10 дней, а некоторые печеночные ферменты – всего за 2-4 часа.

Метаболизм неразрывно связан с процессом превращения энергии. В результате химических реакций потенциальная энергия из сложных органических молекул превращается в другие виды энергии, которая используется для всех процессов жизнедеятельности клеток. Все эти процессы протекают при участии катализаторов – ферментов. У каждого вида живых организмов метаболизм является уникальным, свойственным только этому виду. Обмен веществ каждого вида обусловлен прежде всего условиями его обитания и существования в целом.

Обмен веществ состоит из двух основных процессов, которые неразрывно связаны друг с другом и протекают одновременно:

Анаболизм (пластический обмен) – это процессы синтеза (построения) сложных органических молекул из более простых, получаемых в результате катаболизма.

Катаболические процессы – это комплекс химических реакций по расщеплению крупных молекул до более мелких, которые могли бы пройти в клетку. При этом одновременно выделяется энергия, которую организмы запасают обычно в молекулах АТФ (аденозинтрифосфорной кислоты). Катаболизм обычно протекает во время окислительных или гидролитических реакций. При этом, такие процессы протекают как при участии кислорода (дыхание, аэробный путь), так и без его участия (брожение, гликолиз – анаэробный путь).

В зависимости от типа обмена веществ существует два типа живых организмов:

1) Гетеротрофы – это организмы, которые синтезируют органические соединения за счет продуктов, которые образуются в результате катаболизма и энергии, выделяющейся в процессе этого. Начальным сырьем для образования тканей таких организмов являются простые органические вещества. Из этих соединений каждая клетка в отдельности синтезирует нужные для нее соединения. Таким образом, синтез белка может происходить на месте (гликоген синтезируется напрямую в мышцах, а не поставляется с кровью из печени).

2) Автотрофы – это организмы, которые могут совершать синтез органических соединений из углекислого газа с помощью реакций окислений (хемосинтез) и солнечного света (фотосинтез). Такими организмами являются некоторые виды бактерий и зеленые растения.

С развитием живых организмов в течение эволюции системы регуляции стали более сложными и упорядоченными. Сегодня у высокоразвитых организмов имеются дополнительные регуляторные гормональные механизмы и нервные механизмы, которые либо напрямую действуют на синтез ферментов или на сами ферменты, а также могут влиять на чувствительность клеток к тому или иному ферменту.

Источник

Что такое метаболизм (обмен веществ) в организме человека

Метаболизм – важный пазл в картинке или веха на пути построения схемы похудения или набора мышечной массы. Понимая действие основных процессов биохимии, проще достигнуть поставленных целей, независимо от типа телосложения. Рассмотрим, что это такое – объясним простым языком, не влезая в научные дебри.

Что такое метаболизм с физиологической точки зрения – объяснение простым языком

Вновь обратимся к теме пазлов. Если представить организм набором элементов, то метаболизм человека – механизм, собирающий детали в большую осмысленную картину. Это обмен веществ, комплекс всех биохимических реакций.

Любой организм растёт и функционирует благодаря поступлению, трансформации и удалению определённых веществ.

Метаболизм регулирует процессы преобразования поступающих извне компонентов. Благодаря встроенному «настройщику» возможна адаптация к внешним факторам. Без основополагающего процесса была бы невозможна жизнь.

Как связаны метаболизм и масса тела

Масса тела зависит от ряда физиологических параметров и количества потребляемых калорий. Существует базовая энергетическая потребность. У каждого человека она индивидуальна. Эту потребность называют базальным метаболизмом – минимальной суточной «порцией» энергии (калорий), необходимой для нормального функционирования организма в состоянии покоя. Произвести расчет скорости метаболизма* можно по следующим формулам (*источник – Википедия):

где, Т – возраст (года), L – рост (см), Р – масса тела (кг).

Калорийность рассчитывают по формулам. Мужчинам нужно воспользоваться следующей формулой:

88.362 + (13.397 * вес/кг) + (4.799 * рост/см) – (5.677 * возраст)

Женщины используют такую:

447.593 + (9.247 * вес/кг) + (3.098 * рост/см) – (4.330 * возраст)

Результат расчётов – своеобразная нулевая отметка. В стремлении похудеть нужно потреблять меньше расчётного числа калорий. Бодибилдерам, напротив, необходимо умножить результат на определённый коэффициент.

Суть обмена веществ

Процесс метаболизма представляет собой трансформацию химических веществ, необходимы для полноценной деятельности всех систем организма человека. Системы и ткани организма нуждаются в компонентах с низкоуровневой структурой. С пищей мы получаем высокоуровневые составляющие, требующие расщепления.

Обмен веществ – это два, связанных друг с другом, типа процессов:

Схема протекания и чередования процессов очень сложна. Но базовое понимание того и другого важно и для борьбы с лишним весом, и для массонабора.

Обмен белков

Обмен белков – это расщепление протеина на аминокислоты и последующий каскад биохимических реакций с продуктами их распада. Любой силовой атлет знает, что белок – важнейший компонент для построения и генерации мышечной ткани. Но, кроме этого, протеин выполняет и другие, не менее важные, функции:

Белковый метаболизм состоит из таких этапов (источник – Википедия):

Для полноценного обмена веществ крайне важен аминокислотный комплекс. Само по себе количество белков имеет небольшое значение.

Решая спортивные и диетологические задачи, необходимо отслеживать состав компонентов.

Особенно это касается вегетарианцев, поскольку в продуктах растительного происхождения отсутствует необходимый набор элементов.

Обмен жиров

Жиры – важный источник энергии. При кратковременной физической нагрузке сначала в ход идет энергия гликогена, находящаяся в мышцах. При длительной нагрузке энергию организм получает из жиров. Из понимания особенностей метаболизма жиров напрашивается вывод – для расщепления жировых запасов требуется достаточно продолжительная и мощная работа.

Большую часть жиров организм старается оставить про запас. В нормальном состоянии только около 5% жиров стабильно выводится обратно. Липидный (жировой) метаболизм происходит в несколько стадий:

Частичная трансформация жиров происходит в желудке. Но там процесс протекает медленно. Основной распад липидов происходит в верхней области тонкого кишечника.

Большая заслуга в липидном обмене принадлежит печени.

Здесь часть компонентов окисляется, в результате чего генерируется энергия. Другая часть расщепляется до формата транспортабельных составляющих и поступает в кровь.

© VectorMine — depositphotos.com. Метаболизм жиров

Обмен углеводов

Главная роль метаболизма углеводов определяется энергетической ценностью последних. Обменные процессы этих компонентов составляют около 60% всего энергообмена организма.

Без углеводов невозможна полноценная физическая работа.

Вот почему для продуктивного тренинга основу рациона должны составлять «топливные» элементы. На базовом уровне углеводы представляют собой глюкозу. В мускулатуре и печени она накапливается в виде гликогена.

Важное понятие, связанное с углеводным обменом – гликемический индекс (ГИ). Он отражает скорость усвоения углеводов организмом и повышения сахара в крови. Шкала ГИ разбита на 100 единиц, где 0 говорит о безуглеводных продуктах, а 100 – о продуктах, насыщенных этим компонентом.

Исходя из этого, продукты делятся на простые и сложные. Первые – с высоким ГИ, вторые – с низким.

© IrinaPotter — depositphotos.com. Гликемический индекс продуктов

Понимать отличие между теми и другими очень важно. Простые углеводы очень быстро расщепляются до глюкозы. Благодаря этому уже через считанные минуты организм получает порцию энергии. Минус в том, что хватает энергетического всплеска на 30-50 мин. При употреблении большого количества быстрых углеводов:

Сложные углеводы расщепляются долго. Но и отдача от них ощущается до 4-х часов. В основе рациона должны быть элементы именно этого типа.

Продукты с низким ГИ:

Продукты со средним ГИ:

Продукты с высоким ГИ:

Обмен воды и минеральных веществ

Большая часть организма – вода. Значение метаболизма в этом контексте приобретает ярко выраженный оттенок. Мозг состоит из воды на 85%, кровь – на 80%, мышцы – на 75%, кости – на 25%, жировая ткань – на 20%.

Отношение потребляемой жидкости к выделяемой называют водным балансом. Если потребление меньше вывода, в организме происходит сбой систем. Норма потребления воды в сутки зависит от состояния здоровья, в первую очередь.

Но, при интенсивном потоотделении должный уровень потребляемой воды может достигать 6-7 литров (источник – ФГБУ, Эндокринологический научный центр Минздрава РФ, Москва. “Питание при занятиях спортом”.) Опасным состоянием для спортсменов является обезвоживание, предупредить которое можно только с помощью расчета индивидуальной потребности в жидкости.

Оптимальную норму необходимого количества жидкости для человека в сутки необходимо рассчитывать по следующей формуле:

где, V – объём нужного количества воды в литрах в сутки, M – масса тела человека, T – время непосредственного занятия спортом или другим видом деятельности, требующим затрат энергии (при отсутствии указанных ставится 0). Такой расчет учитывает все требуемые параметры: пол, вес и период воздействия на организм.

© OlhaYerofieieva — depositphotos.com. Средняя суточная норма потребления воды

Так как с водой из организма вымываются и минералы, то по этой причине желательно дополнять обычную воду минеральной. Это один из самых простых путей восполнить дефицит необходимых элементов. Рекомендуется с помощью диетолога рассчитать норму солей и минералов и составить рацион на основе этих расчётов.

Причины и последствия сбоев метаболизма

Метаболизм – это сложный и хрупкий процесс. Если на одном из этапов анаболизма или катаболизма происходит сбой, сыпется вся биохимическая «конструкция». Проблемы с обменом веществ провоцируются:

Главная причина сбоев – наплевательское отношение к своему организму. Обильное количество вредной пищи – бич современности. Неправильное питание и малоподвижность ведут к замедлению обмена веществ. В итоге масса людей страдают ожирением со всеми вытекающими.

Среди симптомов, намекающих на то, что следует заняться регуляцией метаболизма:

Бороться с последствиями сбоев обмена веществ можно и нужно. Но на мгновенный эффект рассчитывать глупо. Поэтому лучше себя не запускать. А если всё же это случилось, нужно обратиться к специалистам и запастись терпением.

Уровень метаболизма в зависимости от пола, возраста, питания

Скорость обмена веществ зависит не только от генетических факторов и образа жизни, но и от пола и возраста. Уровень тестостерона у мужчин гораздо выше. Благодаря этому представители сильного пола склонны к набору мышечной массы. А мускулатура нуждается в энергии. Поэтому базовый обмен веществ у мужчин выше – организм потребляет больше калорий (источник – Научно-исследовательский институт гигиены и экологии человека Самарского государственного медицинского университета, “Корреляция показателей основного обмена при различных способах его определения”).

Женщины, наоборот, более склонны к отложению жировых запасов. Причина кроется в большом количестве женских половых гормонов – эстрогенов. Женщины вынуждены более тщательно следить за своими фигурами, поскольку выход за рамки здорового образа жизни тут же откликается увеличением веса.

Но бывают и исключения. Некоторые мужчины легко набирают лишний вес, тогда как часть женщин стабильны в этом плане, даже регулярно переедая. Всё потому, что обилие факторов, влияющих на уровень метаболизма, крепко переплетены. Но в целом пол играет огромную роль.

У большинства людей базальный обмен веществ меняется с возрастом. Это легко заметить, понаблюдав за изменениями своей формы или формы знакомых. Не пытаясь противостоять времени, после 30-40 лет, а то и раньше, многие люди начинают расплываться. Это присуще и эктоморфам. В молодости им с трудом удаётся поправиться даже на килограмм. С возрастом килограммы приходят сами. Пусть и не в таком количестве, как у мезо- и эндоморфов.

Чтобы уверенно противостоять возрастным изменениям, необходимо стать адептом ЗОЖ – грамотно питаться и давать телу физическую нагрузку.

Считайте калории, исходя из индивидуальных потребностей (формулы в помощь), занимайтесь спортом, и метаболизм будет в норме. Если, конечно, нет проблем иного рода.

А как питаться правильно? Уделять большое внимание продуктам, благодаря которым функции метаболизма в организме выполняются корректно. Рацион должен быть богат:

При выборе любого рациона питания, даже самого полезного, рекомендуется отталкиваться от исходного состояния здоровья.

Например, у полных людей, особенно после 40-45 лет повышается риск развития подагры или же таковая уже существует.

В таких случаях категорически запрещается из зелени кушать щавель и шпинат. Из фруктов и ягод запрещены малина, клюква, виноград. В других случаях, при повышенном холестерине, исключается часть морепродуктов, например, креветки.

Рекомендуется питаться часто и дробно, не пренебрегать завтраком, учитывать сочетаемость продуктов. Лучше всего или подробно изучить вопрос, или обратиться за помощью к специалисту. Поскольку организм работает с тем, что ему дали, на нормальный метаболизм можно рассчитывать только в том случае, если рацион составлен с учётом индивидуальных потребностей и особенностей организма.

Эксперт проекта. диагностика, лечение, первичная, вторичная профилактика заболеваний почек, суставов, сердечно-сосудистой системы; дифференциальная диагностика заболеваний различных органов и систем; рекомендации по диетическому питанию, физическим нагрузкам, лечебной физкультуре, подбор индивидуальной схемы питания.

Как не потерять форму за рождественские праздники: советы от тренеров по кроссфиту

Источник

ЗдоровьеОбмен веществ:
Правда и заблуждения
о метаболизме

Почему метаболизм у всех разный и как поддерживать его в норме

Текст: Ольга Лукинская

СЛОВО «МЕТАБОЛИЗМ» ЧАСТО УПОТРЕБЛЯЮТ К МЕСТУ И НЕ К МЕСТУ, но не все до конца понимают, что такое обмен веществ и по каким законам он функционирует. Чтобы в этом разобраться, мы спросили спортивного диетолога, члена Международной ассоциации спортивных наук (ISSA) Леонида Остапенко и клинического психолога, основателя Клиники расстройств пищевого поведения Анну Назаренко, что нужно знать о метаболизме, и как не навредить своему телу в попытках его изменить.

Что такое метаболизм

Метаболизм, или обмен веществ, объединяет все химические реакции в организме. Они происходят непрерывно и включают катаболизм — разрушение белков, жиров и углеводов для получения энергии и «строительных материалов» — и анаболизм, то есть создание клеток или синтез гормонов и ферментов. Наша кожа, ногти и волосы и все остальные ткани регулярно обновляются: для их построения и восстановления после травм (например, для заживления ран) нужны «кирпичики» — в первую очередь белки и жиры — и «рабочая сила» — энергия. Всё это и называется обменом веществ.

Под метаболизмом подразумевают оборот энергии, необходимой для подобных процессов. Её затраты при основном обмене — это калории, которые уходят на поддержание температуры тела, работу сердца, почек, лёгких, нервной системы. К слову, при основном обмене в 1 300 килокалорий 220 из них приходится на работу мозга. Метаболизм можно разделить на основной (или базальный), который происходит постоянно, в том числе во сне, и дополнительный, связанный с любой активностью, отличной от покоя. Обмен веществ есть у всех живых организмов, включая растения: считается, что самый быстрый метаболизм у колибри, а самый медленный — у ленивца.

Что влияет на скорость обмена веществ

Мы часто слышим выражения «медленный метаболизм» или «быстрый метаболизм»: зачастую имеют в виду возможность сохранять стройность без ограничений в еде и физических нагрузок или, наоборот, склонность легко набирать вес. Но скорость обмена веществ отражается не только на внешности. У людей с быстрым метаболизмом на жизненно важные функции, например работу сердца и мозга, за одно и то же время тратится больше энергии, чем у обладателей медленного обмена веществ. При равных нагрузках один человек может завтракать и обедать круассанами, мгновенно сжигая все полученные калории, а другой будет стремительно набирать вес — это значит, что у них разная скорость базального обмена. Он зависит от множества факторов, на многие из которых нельзя повлиять.

Факторы метаболизма, которые не поддаются коррекции, называют статическими: это наследственность, пол, тип телосложения, возраст. Однако есть условия, на которые можно повлиять. К таким динамическим параметрам относятся масса тела, психоэмоциональное состояние, организация рациона, уровень выработки гормонов, физические нагрузки. От взаимодействия всего перечисленного и зависит скорость обмена. Если правильно корректировать факторы второй группы, можно в некоторой степени ускорить или замедлить метаболизм. Результат будет зависеть от особенностей генетики и устойчивости всей системы обмена.

В интернете полно калькуляторов, позволяющих рассчитать скорость своего базального обмена на основе лишь пола, возраста и индекса массы тела, но какой он на самом деле, узнать не так просто. Нормальным метаболизмом считается такой, который обеспечивает все потребности организма в энергии и питательных веществах без симптомов нарушений здоровья; при правильном обмене все ткани обновляются с нормальной скоростью. На фоне пагубных стандартов красоты, ставящих во главу угла стройность, сложилось мнение, что медленный метаболизм плох, а быстрый хорош. Однако слишком быстрый обмен тоже может нанести вред.

← Как работа щитовидной железы влияет на метаболизм

Иногда ускоренный метаболизм появляется при нарушениях гормонального статуса и может привести к проблемам формирования костей и мышц у детей и подростков, ослаблению иммунитета, приостановке роста, нарушениям менструального цикла, тахикардии и анемии. Некоторые болезни, например ихтиоз, также сопровождаются ускоренным обменом веществ: о связанных с этим сложностях рассказывала наша героиня. В свою очередь, слишком медленный обмен приводит к чрезмерному накоплению жировых отложений и возникновению ожирения, что может повышать риск сердечных заболеваний, повышенного артериального давления и сахарного диабета.

Обмен веществ замедляется и с возрастом: по словам Леонида Остапенко, в среднем на 5 % за каждые десять лет, прожитые после 30–40 (впрочем, это очень приблизительные, усреднённые оценки). Основные причины — изменения гормонального статуса, а также пониженная подвижность и уменьшение массы мышц. Такая стрессовая ситуация, как беременность и роды, тоже может привести к изменениям в базальном обмене. Ранние сроки беременности медики называют анаболическим состоянием: материнский организм откладывает запасы питательных веществ для дальнейших потребностей — как своих, так и плода. А на поздних сроках включается катаболическое состояние: чтобы плод нормально развивался, повышается уровень глюкозы и жирных кислот в крови.

После родов некоторые не могут сбросить несколько килограммов так же легко, как раньше, а другие, наоборот, становятся худыми. В идеале у совершенно здорового человека, живущего в благоприятной среде, после беременности организм должен вернуться к прежнему равновесию. В реальности так происходит не всегда — эндокринная система часто испытывает стресс, подобный удару молотка по часам: вроде все шестерёнки на месте, но часы спешат или отстают. Гормональные сдвиги после родов могут проявляться в виде тиреоидита (воспаления щитовидки), синдрома доминирования эстрогенов, когда их слишком много в организме, или синдрома адреналиновой усталости, при котором надпочечники вырабатывают слишком много адреналина и мало кортизола. Всё это отражается и на настроении, и на склонности легко поправляться или сбрасывать вес. К сожалению, с точностью предсказать, как изменится гормональный баланс и обмен веществ после родов, невозможно.

Можно ли самостоятельно изменить скорость метаболизма

Влиять на метаболизм стоит только при его нарушениях. Например, при нарушении функции щитовидной железы, которая вырабатывает тироксин, так и называемый гормоном обмена веществ. При гипофункции щитовидной железы — состоянии, когда вырабатывается недостаточное количество её гормонов, — метаболизм замедляется, и для лечения назначают тироксин в таблетках. Занимаются этим врачи-эндокринологи, которые и ставят диагноз. К сожалению, он не всегда очевиден даже при наличии доступа к лучшим клиникам: у известной телеведущей Опры Уинфри гипотиреоз диагностировал лишь пятый врач, к которому она обратилась.

Всемирная организация здравоохранения рекомендует 75–150 минут интенсивной (или 150–300 минут умеренной) аэробной нагрузки в неделю, что соответствует прохождению 7–8 тысяч шагов в день. Среди рекомендаций и выполнение силовых упражнений два раза в неделю или чаще. Леонид Остапенко также включает в список и такой метод ускорения метаболизма, как контроль суточной нормы калорий. Разумеется, чтобы добиться нового баланса в обмене веществ и закрепить его, физическую активность нужно сделать регулярной, а новый рацион — стабильным.

Как не навредить обмену веществ

Чтобы не нанести вреда обмену веществ, требуются всего две вещи: сбалансированное питание и оптимальная физическая нагрузка. Крайности вроде изнурительных тренировок, экстремальных диет или голодания могут привести к результату, противоположному желаемому. Организм включает «реакцию выживания» и начинает замедлять темп обмена, ведь ему не хватает поступающей энергии. По словам Анны Назаренко, после длительного голодания человек начинает переедать в первую очередь по психологической причине: подсознание «требует» вернуть в десятикратном размере то, что так долго было в дефиците. Если добавить к этому замедление метаболизма (а при голодании замедляются практически все обменные процессы), становится понятно, почему после радикальных диет вес так легко возвращается и даже становится больше, чем прежде.

Итак, вмешиваться в метаболизм нужно, только если эндокринолог диагностировал его нарушения и назначил схему лечения, которой вы будете тщательно придерживаться. Даже у здоровых людей метаболизм разный, и каждый из нас может поддерживать индивидуальную норму при помощи любимого вида спорта и сбалансированного питания. Больше ходите пешком, ешьте овощи и зелень, не курите и не злоупотребляйте алкоголем — это стандартные рекомендации по профилактике самых разных, в том числе обменных, нарушений. Стоит помнить, что красота и условная «идеальная фигура» — не синонимы, а гонка за навязанными стандартами может навредить здоровью.

Источник