Обмен веществ (метаболизм) и превращение энергии в организме

Метаболизм — слово, которое на слуху у каждого, кто худеет. Считается, что его нужно «разогнать» на полную мощность, и тогда вы сможете обмануть организм и сжигать больше калорий за то же время.

Почти как секретная кнопка, на которую нужно нажать. Поэтому так привлекательны разгоняющие метаболизм продукты питания, диеты и тренировки.

Читайте в этой статье про то, что такое метаболизм вообще и почему он бывает быстрым и медленным.

Что такое метаболизм?

Обмен веществ (метаболизм) и превращение энергии в организме

Эволюционно организм человека стремится поддерживать идеальный с точки зрения выживания вес и процент жира, которые задает генетика. Это защищает человека от любых крайностей: как от истощения, так и от ожирения. И то, и другое снижает шансы передать свои гены потомству в дикой природе.

«Идеальным» для выживания весом управляет отдел мозга — гипоталамус. Именно он замедляет или ускоряет обмен веществ, если видит какие-то отклонения от нормы для конкретного человека.

С помощью самых разных веществ — гормонов, уровня глюкозы и аминокислот в крови и многого другого — он собирает информацию о том, что происходит в организме: достаточно ли жира запасено, регулярно ли поступает еда, насколько она калорийная.

Сравнивая данные с «идеальной» генетической установкой, гипоталамус подкручивает метаболизм то вверх, то вниз, в зависимости от ситуации. Посмотрим на примерах, как выглядит идеальный метаболизм.

Если человек ел непривычно много для себя в течение одного или нескольких дней, его аппетит сам по себе снижается в последующие дни. Человек будет есть меньше, сам того не замечая. Заодно он будет более подвижным и активным.

И даже если он все же наберет лишний вес за отпуск или праздники, он быстро от него избавится, как только вернется к обычной жизни, ничего специального для похудения не делая.

Гипоталамус отрегулирует аппетит и уровень активности так, чтобы вернуть систему в равновесие.

Обмен веществ (метаболизм) и превращение энергии в организме

И обратная ситуация. Тот же человек вдруг стал есть непривычно мало для себя: сел на диету, перестал есть из-за стресса, занятости. В ответ на это гипоталамус в следующие дни увеличивает аппетит, чтобы наверстать среднюю калорийность. Заодно он снижает активность — человек становится более вялым, сонным, двигается меньше и при первой возможности хочет посидеть или полежать.

Выходит, что человек со здоровым обменом веществ может иметь примерно один и тот же вес долгие годы, ничего специального не делая.

Как гипоталамус делает это?

Аппетитом мозг управляет с помощью самых разных механизмов.

  • Снижают аппетит лептин, глюкагон, обестатин, нейропептиды S и FF, холецистокинин, нейротензин, энтеростатин, тиреолиберин и другие гормоны.
  • Аминокислоты и глюкоза в крови — это признак того, что человек поел.
  • Заполненный желудок: в нем есть датчики на механическое растяжение. Они сообщают гипоталамусу о еде внутри.
  • Сокращение желчного пузыря и выработка им желчи после еды.
  • Наполнение кишечника.

Усиливают голод и толкают человека на поиски еды и тягу к определенным продуктам, особенно калорийным, следующие химические вещества: грелин, нейропептид Y, орексин, галанин, ноницептин, мотилин, В-эндорфины и др. А так же низкий уровень глюкозы и аминокислот, пустой желудок.

Человек начинает получать большее наслаждение от еды — от ее вкуса, запаха. Еда становится источником удовольствия. За это отвечают дофамин и эндорфины, которые выбрасываются каждый раз, когда человек поел.

Это отличный механизм защиты от голодания и истощения: если бы мы были равнодушны к еде и не замотивированы ее искать, не могли бы получать от нее почти наркотическое удовольствие, дела с выживанием были бы плохи.

Хотя, сегодня это играет против нас: еду больше не нужно искать. Самая вкусная, жирная и сладкая еда — в избытке на расстоянии вытянутой руки. Из-за этого дофаминовые и эндорфиновые рецепторы бомбардируются чаще, сильнее и больше, чем заложено природой.

Это сбивает все внутренние настройки организма в плане пищевого поведения.

Быстрый и медленный метаболизм

Обмен веществ (метаболизм) и превращение энергии в организме

Описанная выше ситуация с обменом веществ — идеальная. В жизни же иногда все как-будто наоборот: чем больше человек ест и меньше двигается, тем меньше хочется двигаться и больше есть. А кто-то — худой, очень мало ест и больше есть не может.

Чтобы понять про быстрый и медленный обмен веществ, нужно знать вот что. Нервная система человека состоит из двух отделов. Первый — центральная нервная система. Она состоит из головного и спинного мозга.

 Второй — вегетативная нервная система. Это главный регулятор метаболизма.

Она контролирует работу желез, органов, пищеварение, управляет питательными веществами, поступившими с едой, и делает другие важные для жизни вещи.

Вегетативная нервная система имеет две ветви: симпатическую и парасимпатическую.

  • Симпатическая нервная система в жизни включается во время психического или физического стресса, а в дикой природе — во время бегства, защиты или нападения. Она «ускоряет» метаболизм, отвечает за мобилизацию энергии из запасников и ее использование. Она контролирует работу мышц, сердца, щитовидной железы, половой системы, стимулирует высвобождение адреналина.
  • Парасимпатическая нервная система восстанавливает организм после стресса. Она «замедляет» метаболизм, стимулирует пищеварение, ускоряет усвоение питательных веществ и их запасание. Она управляет так же иммунной системой.

В зависимости от ситуации — стресс или восстановление — у любого человека включается либо та, либо другая ветвь. Но у некоторых людей каждая из них может доминировать большую часть времени. Это и определяет скорость метаболизма.

Важно понимать: говоря про быстрый и медленный метаболизм, мы не говорим о заболеваниях обмена веществ, которые нужно лечить у врача. Все остальное — пределы нормы здорового человека, но с отклонениями в одну или другую сторону.

Быстрый обмен веществ

Обмен веществ (метаболизм) и превращение энергии в организме

Люди с доминирующей симпатической нервной системой, — счастливчики для тех, кто всю жизнь пытается худеть. Они стройные и не имеют проблем с лишним весом.

Это обычно живые, активные, эмоциональные люди, с быстрыми, резкими движениями. Пульс их более частый, а давление — повышенное. У них более активно работает щитовидная желез. Они всегда немного нервные, возбужденные по жизни и тратят много энергии в течение дня. Они не толстеют, но и с трудом набирают мышцы.

Медленный обмен веществ

Люди с доминирующей парасимпатической нервной системой набирают вес легко, а худеют — с трудом. Это малоподвижные, спокойные, расслабленные, а в крайних проявлениях — апатичные, вялые люди. Они быстро усваивают питательные вещества, что на фоне очень хорошего аппетита создает проблемы с лишним весом.

В ответ на лишнюю еду гипоталамус может не снижать аппетит в следующие дни, как могло быть в идеальной ситуации. Одна из проблем обмена веществ — плохая чувствительность мозга к лептину.

Лептин — гормон, который вырабатывает жировая ткань. С его помощью гипоталамус видит количество запасенной энергии (жира) в организме. Много жира = много лептина. Гипоталамус снижает аппетит и повышает активность, ведь бояться голодной смерти не нужно. Мало жира = мало лептина, значит энергии мало, аппетит нужно увеличить, а желание двигаться — снизить.

Но иногда гипоталамус не видит лептин, даже если и его, и жира много. А это означает постоянный голод и снижение активности. Человек начинает есть со временем все больше и больше.

Иногда плохая чувствительность к лептину — приобретенная, из-за плохого образа жизни и лишнего веса. А иногда — генетическая, когда мутация в самой структуре гормона или в рецепторах гипоталамуса мешает правильно принимать сигнал.

Если человек с медленным обменом веществ решит вдруг сесть на голодную диету, его ждут большие мучения: аппетит становится просто зверским. Начинает тянуть на все самое жирное, сладкое или соленое. Активность падает очень сильно и переводит его в режим амебы с постоянными мыслями о еде, плохим настроением, отсутствием сил и либидо. Работа щитовидной железы еще больше ухудшается.

К этому добавляется низкая чувствительность мышечных клеток к инсулину, что делает отложение жира более легким.

С эволюционной точки зрения выживали именно те, кто мог запасать больше жира, чтобы пережить голод, долгие зимы и передать свои гены потомству. Теперь это уже больше не эволюционное преимущество, но многие из нас носят эти гены и всю жизнь борются с лишним весом.

Изменение скорости метаболизма

Обмен веществ (метаболизм) и превращение энергии в организме

До этого речь шла о вещах отчасти генетических. Но человек — система не замкнутая. На нас очень влияет окружающая среда. Еще сто лет назад метаболизм был менее зависим от нее. Но сегодня у нас изобилие еды — жирной, сладкой, калорийной, всегда доступной. Мы двигаемся меньше — у нас есть машины, метро, самолеты, а всякая техника упрощает жизнь.

Малоподвижный образ жизни, плохое питание, стрессы, недостаток сна – все это сбивает систему саморегуляции веса, нарушает пищевое поведение. Гипоталамус перестает правильно воспринимать сигналы организма, мышцы теряют чувствительность к инсулину. В худшем сценарии развивается метаболический синдром — диабет 2 типа, гипертония и атеросклероз, которые часто идут вместе и усиливают друг друга.

Читайте также:  Ядро - биология

И если с генетикой бороться трудно,  с образом жизни можно сделать многое. Даже самый безнадежный с точки зрения генетики человек способен на большие перемены.

«Разгон» метаболизма

Обмен веществ (метаболизм) и превращение энергии в организме

Говорить о «разгоне» метаболизма не правильно. Вместо этого нужно думать о том, как вернуть его в норму. Сильно ускоренный метаболизм — это серьезное заболевание (например, Базедова болезнь).

Что снижает метаболизм? Малоподвижный образ жизни, отсутствие силовых тренировок, мышц, увлечение сахаром и насыщенными жирами, нарушение пищевого поведения. И «лечится» это изменением образа жизни.

Вы похудеете, восстановите чувствительность клеток к инсулину с помощью диеты и силовых тренировок, и обмен веществ придет в норму, насколько это возможно. Вы научитесь есть, когда голодны и не есть, когда сыты, перестанете бомбардировать мозг эндорфинами от калорийной еды, улучшите чувствительность к лептину.

А совсем не наоборот: сначала «разогнать» обмен веществ, а потом похудеть на этих скоростях. Совершенно бессмысленно ускорять метаболизм, чтобы худеть. Он возвращается к своему нормальному состоянию в процессе похудения.

2.5 Обмен веществ и превращения энергии – свойства живых организмов

  • Видеоурок: Обмен веществ и превращения энергии. Стадии энергетического обмена
  • Лекция: Обмен веществ и превращения энергии – свойства живых организмов
  • Обмен веществ
  • Обмен веществ (метаболизм) – это химические процессы, являющиеся жизнью.
  • Базовой основой процесса жизни является синтез собственных веществ из продуктов расщепления полученных. Рассматриваются две разновидности метаболитических процессов:
  • пластический обмен – анаболизм или синтез, при котором происходит накопление потенциальной энергии в виде химических связей.
  • энергетический обмен – катаболизм, представляющий собой разложение веществ, с выделением энергии при разрыве связей.

Обе группы взаимосвязаны. Для синтеза нужна энергия, ее организм получает посредством катализа (расщепления).

Получение энергии посредством катализа

Жизнь возможна за счет использования химической и световой энергии. Автотрофные растения синтезируют глюкозу с помощью солнечного света из воды и углекислого газа.

Многие бактерии живут за счет хемосинтеза – процесса окисления неорганических веществ, используя серные, азотные, углеродные соединения. Грибы и животные получают энергию и материю для синтеза, потребляя созданные растениями сахара и другие органические соединения.

Некоторые организмы могут иметь смешанные виды питания и являться миксотрофами – эвглена, росянка.

Обмен веществ (метаболизм) и превращение энергии в организме

Очень важна роль ферментов – они ускоряют химические реакции до необходимых для поддержания жизнедеятельности скоростей, в сотни тысяч раз. Без них жизнь невозможна, из-за низких скоростей химических реакций.

Ферменты имеют белковую структуру, каждый является катализатором одного вида реакций.

Свойства ферментов определяются их структурой – в молекуле белка-фермента имеется активный центр, взаимодействующий с целевыми химическими веществами.

Уровень активности ферментов определяется различными параметрами:

  • Температурой. С ее ростом активность повышается.
  • Кислотностью среды. Для работы большей части ферментов необходима нейтральная среда, кислая – предпочтительна для пищеварения млекопитающих, щелочная — для ферментов секрета поджелудочной железы.
  • Количеством субстрата.

Названия белков-ферментов оканчиваются на -аза.

Особенностью энергетического обмена, характерной для аэробных организмов является его поэтапное прохождение. Выделяется три этапа:

  • Подготовительный. Это пищеварение, происходящее в пищеварительных вакуолях лизосом простейших, в ЖКТ у многоклеточных. Функционально – это процесс разложения макромолекул на мономеры.
  • Гликолиз. Происходит в цитоплазме. Это бескислородное превращение глюкозы с ее окислением. Происходит несколько каскадных химических реакций. В их результате из глюкозы получается 2 молекулы пировиноградной кислоты (пирувата) и 2 молекулы АТФ. Частично выделяющаяся в ходе реакций энергия запасается обратно в АТФ, часть ее – в виде тепла рассеивается в пространство.
  • Кислородный этап. Это – каскадный двуступенчатый процесс: цикл Кребса с последующим окислительным фосфорилированием (дыханием). Пируват на этом этапе превращается в углекислый газ и воду с образованием 34 молекул АТФ, а затем образованием еще 2 при дыхании. С химической точки зрения энергетический обмен выглядит как: С6Н12O6 + 6O2 = 6СO2 + 6Н2O + 38АТФ.

Другие виды получения энергии

Брожение.Один из основных способов получения энергии простейшими и некоторыми клетками высших животных. При этом, полученный из глюкозы пируват растительными клетками включается в спиртовое брожение, распадаясь на углекислый газ и спирт. У животных пируват вступает в молочнокислое брожение – он превращается в молочную кислоту.

В условиях недостатка кислорода мышечные клетки прибегают к менее эффективному, но более быстрому способу синтеза АТФ. Излишки молочной кислоты, не успевающие включиться в метаболизм из-за недостатка кислорода вызывают боль в мышцах.

Существуют еще такие виды брожения, как метановое (способ очистки сточных вод), маслянокислое, уксуснокислое.

Фотосинтез. Был доказан в 1630 г голландцем ван Гельмонтом, который обнаружил самостоятельное создание растениями питательных веществ. Изменение состава воздуха растениями доказано в 1771 г Д.Пристли. Сейчас наука рассматривает фотосинтез, как процессы синтеза клетками зеленых растений глюкозы из воды и углекислого газа под воздействием солнечного света.

Хлорофилл представляет собой сложную молекулу, состоящую из, примерно, десятка ароматических пятичленных колец, с магниевыми комплексами.

Достаточно изученная световая фаза фотосинтеза разделяется на несколько этапов:

  • полученный извне фотон становится причиной возбуждения молекулы хлорофилла, ее электроны сдвигаются на более высокий уровень;электроны подхватываются ионизированным никотинамиддифосфатом, что приводит к его востановлению;
  • происходит фотолиз воды – с разложением на ионизированный водород, 4 электрона, молекулу кислорода.

Обмен веществ (метаболизм) и превращение энергии в организме

Эта первичная фаза происходит на складчатых образованиях внутреннего мембранного слоя – тилакоидах хлоропластов.Стопки мембран внутри пластиды называются граны.

Во время темновой фотосинтетической фазы между гранами внутри хлоропласта (в строме) производится синтез молекул углеводов, с использованием энергии АТФ никотиамиддифосфата, а также углекислого газа.

Хемосинтез. В условиях отсутствия питательных веществ и солнечного света обитают многие виды хемосинтезирующих бактерий:

  • железобактерии – получают энергию, увеличивая степень окисления железа – от двух до трехвалентного.
  • водородные – превращают в воду молекулярный водород.
  • тионовые – живут за счет окисления тиосульфатов и других соединений серы, а также ее молекулярной формы до серной кислоты. Многие из них могут обитать в экстремально кислых средах, индифферентны к высоким концентрациям тяжелых металлов, выщелачивая их из руд.
  • серобактерии – превращают сероводород в чистую серу и соли серной кислоты;нитрифицирующие – превращают аммиак в азотную и азотистую кислоты.

Хемосинтетики являются важным звеном круговорота веществ.

Предыдущий урок Следующий урок

Обмен веществ в организме человека

Категория: Профилактика.

Обмен веществ — это набор химических реакций, обеспечивающий жизнедеятельность и рост клетки. Обмен веществ — это то, что является основой живого организма, это обмен между химическим составом человека и окружающей среды.

В обменных процессах нашего организма участвуют все химические и природные элементы — белки, жиры и углеводы. Выполняя каждый свою роль — белки, создавая строительный материал, а жиры с углеводами, регулируя баланс энергетических затрат — четко и слаженно взаимодействуют друг с другом. К ним в помощь приходят минеральные вещества и витамины, которые улучшают клеточную среду.

Обмен веществ состоит из двух сторон:

  1. диссимиляция — разложение, распад питательных веществ.
  2. ассимиляция — синтез, создание и усвоение организмом новых веществ.

Эти процессы идут параллельно и всю жизнь. Различают следующие этапы:

  1. Поступление питательных веществ в организм;
  2. Всасывание их из пищеварительного тракта;
  3. Перераспределение и усвоение питательных веществ (тканевый этап);
  4. Выделение остатков продуктов распада, которые не могут усвоиться в организме.

Процессы обмена веществ идут в организме быстро и интенсивно, хотя в организме нет высокого давления и температуры. Эта быстрота обеспечивается участием ферментов и других веществ

Роль обмена веществ:

  • Обмен веществ заслуживает того, чтобы уделить ему самое пристальное внимание. Ведь от его налаженной работы зависит снабжение наших клеток полезными веществами. Основу обмена веществ составляют химические реакции, происходящие в организме человека. Вещества, необходимые для жизнедеятельности организма мы получаем с пищей.
  • Дополнительно нам нужен ещё кислород, который мы вдыхаем вместе с воздухом. В идеале должно наблюдаться равновесие между процессами строительства и распада. Однако это равновесие часто может быть нарушено и причин этому есть масса.

Причины нарушения обмена веществ:

  • Среди первых причин нарушения обмена веществ можно выделить наследственный фактор. Хотя он и неисправим, с ним можно и нужно бороться! Также нарушения обмена веществ могут быть вызваны органическими заболеваниями. Однако зачастую эти нарушения являются следствием нашего неправильного питания.
  • Как переизбыток полезных веществ, так и их недостаток очень вредит нашему организму. И последствия могут быть необратимыми. Избыток некоторых питательных элементов возникает в результате чрезмерного употребления жирной пищи, а недостаток — при строгом соблюдении различных диет для похудения. Основной диетой чаще всего является однообразное питание, что и ведет к недополучению необходимых питательных веществ, в свою очередь, это неизбежно приведёт к развитию различных болезней. Возможно возникновение аллергии на большую часть продуктов питания.
Читайте также:  Подземные воды, биология

Болезни обмена веществ:

Даже сбалансировав все обменные процессы, снабдив организм недостающими витаминами, мы рискуем получить ряд серьёзных заболеваний, вызванных продуктами распада наших клеток.

Продукты распада имеют всё живое и растущее, а это и есть, пожалуй, самый опасный враг для нашего здоровья. Иначе говоря, организм должен вовремя очищаться от шлаков, либо они просто начнут отравлять его.

Оставаясь в избытке, продукты распада вызывают хронические болезни и замедляют работу всего организма.

При нарушениях углеводного обмена возникает тяжелое заболевание — сахарный диабет, при неправильном жировом обмене накапливается холестерин, вызывающий болезни сердца и сосудов. Свободные радикалы, которых становится в избытке, способствуют возникновению злокачественных образований.

Частым проявлением проблем с обменом веществ также является ожирение. К этой же группе также можно отнести подагру, нарушения пищеварения, некоторые формы сахарного диабета и т. п.

Нарушение баланса минеральных веществ и витаминов ведет к поражению мышц, костей, тяжелым нарушениям сердечнососудистой системы. У детей это может привести к очень серьезным последствиям в виде задержки роста и развития.

Стоит заметить, что не всегда рекомендуется дополнительное употребление витаминов, ведь их переизбыток также может иметь негативные последствия.

Профилактика:

Чтобы урегулировать обменные процессы в своем организме, мы должны знать, что есть некоторые вещества, препятствующие образованию шлаков и улучшающие качество обмена.

Во-первых, это кислород. Оптимальное количество кислорода в тканях значительно активизирует обменные процессы.

Во-вторых, витамины и минералы. С возрастом все процессы замедляются, происходит частичная закупорка сосудов, поэтому важно контролировать получение достаточного количества минеральных веществ, углеводов и кислорода.

Это обеспечит хорошую работу водно-солевого обмена клетки, так как по прошествии времени клетка высыхает и больше не получает все необходимые элементы для своей жизнедеятельности.

Зная это, нам важно искусственно питать стареющие клетки.

Существует масса рекомендаций и препаратов, регулирующих обмен веществ. Правильное питание, исключение из рациона продуктов, содержащих холестерин и другие вредные вещества — ещё один путь к безупречной работе организма.

Физиология и основы гигиены человека

Анатомия и физиология человека – это важнейшие биологические науки, изучающие строение и функции человеческого организма. Как устроен человек, как функционируют его органы, должен знать не только каждый медик и биолог, но и специалист – инженер-эколог, который непосредственно занимается вопросами охраны здоровья человека и окружающей природной среды.

Организм человека представляет собой единую систему с общими законами развития, закономерностями строения и жизнедеятельности. Его функционирование подчиняется биологическим закономерностям, присущим всем живым организмам.

В то же время человек социален и отличается от животных развитым мышлением, интеллектом, наличием второй сигнальной системы, общественными взаимоотношениями.

Особенности формы, строения тела человека невозможно понять без анализа функций, равно как нельзя представить особенности функции любого органа без понимания его строения.

Человеческий организм состоит из большого числа органов, огромного количества клеток, но это не сумма отдельных частей, а единый слаженный живой организм. Поэтому нельзя рассматривать органы без взаимосвязи друг с другом, без объединяющей роли нервной и сосудистой систем.

Анатомия и физиология, входящие в число естественнонаучных дисциплин, составляют фундамент для последующего изучения экологии, токсикологии, микробиологии.

Без этих наук о структуре и процессах, происходя­щих в органах и их элементах, нельзя понять любые преобразования как в здоровом организме в условиях нормы, так и при заболеваниях в условиях вредного воздействия экологических факторов на организм.

Ведь особенности строения тела человека, характерные для каждого индивидуума, передающиеся от родителей, определяются наследственными факторами, а также влиянием на данного человека внешней среды (экологические факторы, питание, физические нагрузки).

Человек живет не только в условиях биологической среды, но и в обществе, в условиях определенных человеческих взаимоотношений. Поэтому он испытывает воздействие коллектива, социальных факторов. В связи с этим анатомия и физиология изучают человека не только как биологический объект, но учитывают при этом влияние на него социальной среды, условий труда и быта.

Особую роль при этом приобретает знание профессиональных заболеваний, обусловленных воздействием на организм человека различных факторов химической, физической и биологической природы.

Древние греки утверждали: «В здоровом теле – здоровый дух». Зная, как работает организм, какие факторы наиболее значимы в регуляции жизнедеятельности, можно предвидеть, каким образом возможно предотвратить нарушение функций отдельных систем и органов под влиянием различных вредных веществ, с которыми контактирует человек в результате своей производственной деятельности.

§ 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.

Читайте также:  Результаты эволюции, Биология

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.

Ссылка на основную публикацию