Что такое катаболизм: разрушать или созидать. катаболизм мышц что это такое простым языком

Содержание

Понятие об обмене веществ в биологии

Обмен веществ означает поглощение транспортировку и химическое преобразование веществ в организме а также выход метаболических конечных продуктов в окружающую среду.

Метаболизм работает следующим образом: питательные вещества расходуются в зависимости от потребностей организма и создаются продукты которые человеческое тело не может использовать дальше.

Затем эти вещества выводятся через:

дыхание;
мочу;
фекалии;
пот.

Как гетеротропное живое существо люди должны получать питательные вещества извне. Они не могут позаботиться о себе как растения посредством фотосинтеза.

Метаболические процессы представляют собой сложные цепочки биохимических реакций в ходе которых либо производятся богатые энергией вещества для хранения либо они расщепляются для получения энергии. Таким образом существует баланс между накоплением и распадом биомассы который адаптируется к текущим потребностям организма.

Катаболизм – это в биологии процесс метаболического распада поэтому основным его принципом являются реакционные циклы то есть цепочки реакций идущие по кругу (например цикл лимонной кислоты). Аденозинтрифосфат (АТФ) — центральная молекула в метаболизме. Это основная валюта энергии тела. АТФ участвует в качестве источника энергии практически во всех метаболических процессах.

Гормоны играют решающую роль в регулировании метаболизма. Это становится особенно очевидным в процессе заболеваний при которых выработка гормонов либо повышена либо снижена.

Метаболизм структурирован таким образом что некоторые метаболические пути либо имеют определенную молекулу в качестве конечного продукта либо начинаются с этой молекулы.

Эти так называемые промежуточные соединения (например ацетил-КоА) представляют собой промежуточные станции от которых в зависимости от текущей ситуации (катаболической или анаболической) выбираются необходимые пути. Процесс обмена веществ делится на 2 стадии: анаболическую и катаболическую.

Что такое анаболизм

В процессе анаболизма происходит синтез сложных молекул на основе простых и это сопровождается большими затратами энергии. Вся биомасса накапливается после приема пищи. Исходя из простых молекулярных структур синтезируются более сложные вещества. Энергия пищи хранится в максимально сжатой форме. Например накапливаются жир и гликоген. Инсулин — классический анаболический гормон.

Что такое катаболизм

Катаболизм – это (в биологии описаны пути разделения) метаболический процесс при котором биомасса расщепляется. Сложные молекулы разбиваются на более простые.

Целью этих процессов является высвобождение энергии хранящейся в биомассе (например жира или гликогена). Это приводит к катаболическим ситуациям во время голода или физических нагрузок. Глюкагон и адреналин — гормоны с сильным катаболическим действием

Примеры катаболизма

Углеводный и липидный катаболизм

Почти все организмы используют сахарную глюкозу в качестве источника энергии и углеродных цепей. Глюкоза накапливается организмами в более крупных молекулах называемых полисахаридами. Эти полисахариды могут быть крахмалами гликоген или другие простые сахара такие как сахароза Когда клетки животного нуждаются в энергии они посылают сигналы частям тела которые хранят глюкозу или потребляют пищу. Глюкоза высвобождается из углеводов специальными ферментами в первой части катаболизма. Затем глюкоза распределяется в организме чтобы другие клетки могли использовать ее в качестве энергии. Катаболический путь гликолиза затем расщепляет глюкозу еще больше высвобождая энергию которая накапливается в АТФ. Из глюкозы пируват молекулы сделаны. Дальнейшие катаболические пути создают ацетат который является ключевым метаболическим промежуточным звеном молекула Ацетат может превращаться в самые разные молекулы от фосфолипидов до молекул пигментов гормонов и витаминов.

Жиры которые являются большими молекулами липидов также разлагаются в результате метаболизма чтобы производить энергию и создавать другие молекулы. Как и углеводы липиды хранятся в больших молекулах но могут быть разбиты на отдельные жирные кислоты. Эти жирные кислоты затем превращаются путем бета-окисления в ацетат. Опять же ацетат может быть использован анаболизмом чтобы произвести более крупные молекулы или как часть цикла лимонной кислоты который управляет дыханием и продукцией АТФ. Животные используют жиры для хранения большого количества энергии для будущего использования. В отличие от крахмала и углеводов липиды гидрофобный и исключить воду. Таким образом много энергии может быть сохранено без большой массы воды замедляющей организм.

Большинство катаболических путей сходятся в том что они заканчиваются в одной молекуле. Это позволяет организмам потреблять и накапливать энергию во множестве различных форм в то же время будучи способным производить все молекулы необходимые для анаболических путей. Другие катаболические пути такие как катаболизм белка обсуждаемый ниже создают различные промежуточные молекулы-предшественники известные как аминокислоты чтобы построить новые белки.

Белковый Катаболизм

Все белки в известном мире состоят из одних и тех же 20 аминокислот. Это означает что белки в растениях животных и бактерии все просто разные комбинации из 20 аминокислот. Когда организм потребляет меньший организм весь белок в этом организме должен перевариваться при катаболизме. Ферменты известные как протеиназы разрушают связи между аминокислотами в каждом белке до тех пор пока кислоты полностью не отделятся. После отделения аминокислоты могут быть распределены по клеткам организма. Согласно ДНК организма аминокислоты будут рекомбинированы в новые белки.

Если источник глюкозы отсутствует или аминокислот слишком много молекулы вступят в дальнейшие катаболические пути которые будут разбиты на углеродные скелеты. Эти маленькие молекулы могут быть объединены в глюконеогенез создать новую глюкозу которую клетки могут использовать в качестве энергии или накапливать в больших молекулах. Во время голодания клеточные белки могут проходить через катаболизм позволяя организму выживать на собственных тканях пока не будет найдено больше пищи. Таким образом организмы могут жить с небольшим количеством воды в течение очень долгого времени. Это делает их намного более устойчивыми к изменяющимся условиям окружающей среды.

Анаболизм – Часть метаболизма которая строит большие молекулы из меньших.
метаболизм – Комбинация анаболизма и катаболизма или все ферментативные реакции в клетке.
Метаболический путь – Последовательные химические реакции организованные в клетках.
Катаболический путь – Отдельная серия реакций которая расщепляет определенную молекулу.

Взаимосвязь анаболизма и катаболизма

Связь между катаболизмом и анаболизмом проявляется на 3 уровнях:

На уровне источников углерода. Анаболические реакции в процессе которых синтезируются макромолекулы происходят с помощью субстратов полученных от продуктов катаболизма.
На энергетическом уровне. В процессе катаболизма происходит выработка энергии в форме АТФ.
На уровне восстановительной способности. Катаболические процессы являются окислительными и служат донорами высокоэнергетических электронов.

Суть процесса катаболизма

Катаболизм — это распад продуктов метаболизма с образованием низкомолекулярных соединений. Жиры расщепляются на жирные кислоты и глицерин углеводы — на сахар а белки — на аминокислоты. Это приводит к высвобождению высокоэнергетических соединений.

Процесс катаболизма в биологии

В молекулярной биологии описывается процесс расщепление больших молекул таких как полисахариды липиды нуклеиновые кислоты и белки на более мелкие единицы такие как моносахариды жирные кислоты нуклеотиды и аминокислоты соответственно.

Катаболические процессы противоположны анаболическим процессам. Они используются для выработки энергии для анаболизма высвобождения небольших молекул для других целей детоксикации химических веществ и регулирования метаболических путей.

Физиология

Преобразование пищи в клеточную энергию (в виде АТФ) происходит в 3 этапа:

Переваривание углеводов. Процесс начинается во рту где происходит расщепление гликозидных что связей дает смесь декстринов мальтозы и глюкозы. Примешанная к пище α-амилаза остается активной по мере прохождения пищи через пищевод но быстро инактивируется в кислой среде желудка. Основным местом переваривания углеводов является тонкий кишечник. Секреция α-амилазы в тонком кишечнике превращает любые оставшиеся молекулы крахмала а также декстрины в мальтозу. Затем мальтоза расщепляется мальтазой на 2 молекулы глюкозы. Дисахариды такие как сахароза и лактоза не перевариваются до тех пор пока не достигнут тонкого кишечника где на них действуют сахароза и лактаза соответственно. Основными продуктами полного гидролиза дисахаридов и полисахаридов являются 3 моносахаридных звена: глюкоза фруктоза и галактоза. Они всасываются через стенку тонкой кишки в кровоток.
Переваривание белков. Начинается в желудке где действие желудочного сока гидролизует около 10% пептидных связей. Желудочный сок представляет собой смесь воды (более 99%) неорганических ионов соляной кислоты различных ферментов и других белков. Основным пищеварительным компонентом желудочного сока является пепсиноген неактивный фермент вырабатываемый клетками расположенными в стенке желудка. Когда пища попадает в желудок после периода голодания пепсиноген превращается в свою активную форму – пепсин. Фермент катализирует гидролиз пептидных связей внутри белковых молекул. Переваривание белков завершается в тонком кишечнике. Панкреатический сок поступающий из поджелудочной железы через проток содержит неактивные ферменты такие как трипсиноген и химотрипсиноген. Они активируются в тонком кишечнике. Сок поджелудочной железы также содержит прокарбоксипептидазу которая расщепляется трипсином до карбоксипептидазы. Аминокислоты высвобождаемые при переваривании белка всасываются через стенку кишечника в систему кровообращения где они могут использоваться для синтеза белка в процессе анаболизма.
Переваривание липидов. Начинается в верхней части тонкой кишки. Гормон секретируемый в этой области стимулирует желчный пузырь выделять желчь в двенадцатиперстную кишку. Основными составляющими желчи являются соли желчных кислот которые эмульгируют большие нерастворимые в воде липидные капли. Другой гормон способствует секреции панкреатического сока. Липазы в соке поджелудочной железы катализируют переваривание триглицеридов сначала до диглицеридов а затем до 2 ‑ моноглицеридов и жирных кислот. Моноглицериды и жирные кислоты проникают через слизистую оболочку кишечника в кровоток где они повторно синтезируются в триглицериды и транспортируются в виде липопротеиновых комплексов известных как хиломикроны. Фосфолипиды и сложные эфиры холестерина подвергаются аналогичному гидролизу в тонком кишечнике и их составляющие молекулы также всасываются через слизистую оболочку кишечника.

Обмен веществ и энергии

Пластический и энергетический обмены

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

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

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

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

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

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

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

В этих связях запасена энергия которая высвобождается при их разрыве:

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

где АТФ-аденозинтрифосфорная кислота; АДФ-аденозиндифосфорная кислота; АМФ-аденонмонофосфорная кислота; Q1 = Q2 = 306 кДж.

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

Этапы

Катаболизм можно разбить на 3 основных этапа: переваривание высвобождение энергии накопление энергии. Важно отметить что катаболические пути сходятся вливаясь на третьей стадии в общий путь — цикл лимонной кислоты.

Первый этап

На стадии I углеводы жиры и белки расщепляются на отдельные мономерные единицы: углеводы на простые сахара жиры на жирные кислоты и глицерин а белки на аминокислоты.

Одна из частей I стадии катаболизма называется перевариванием – это распад молекул пищи в результате реакций гидролиза на отдельные мономерные единицы который происходит во рту желудке и тонком кишечнике.

Второй этап

На стадии II мономерные звенья (или строительные блоки) расщепляются по различным путям.

Один из которых производит АТФ с образованием общего конечного продукта который затем может быть использован на стадии III для производства еще большего количества АТФ.

Третий этап

На этом этапе происходит сохранение высвободившейся энергии. Этот процесс обеспечивает химическую энергию необходимую для поддержания и роста клеток.

Некоторые примеры катаболических процессов включают гликолиз цикл лимонной кислоты расщепление мышечного белка с целью использования аминокислот в качестве субстратов для глюконеогенеза расщепление жира в жировой ткани до жирных кислот и окислительное дезаминирование нейротрансмиттеров моноамином оксидаза.

Признаки катаболического состояния

Катаболизм – это в биологии обозначенный процесс который может временно находиться в равновесии с анаболизмом или преобладать над ним. Катаболические состояния вызываются чрезмерными тренировками при отсутствии правильного питания уменьшения доли белковых продуктов в рационе.

Расстройство приводит к нежелательным симптомам поскольку тесно связано с катаболическим гормоном кортизолом:

усталости;
боли в суставах и мышцах;
бессоннице.

Повышенные интенсивные тренировки способствуют увеличенной выработке кортизола надпочечниками. Гормон восполняет потерю мышечной ткани. Многие люди думают что несколько часов тренировок помогли им нарастить мышцы но на самом деле потерянная энергия компенсируется кортизолом.
Это причина того почему потребление белков и углеводов играет важную роль в наращивании мышечной массы. Перетренированность также приведет к ослаблению организма и иммунной системы что в итоге приведет к гриппу простуде и другим заболеваниям.

Интенсивные тренировки требуют большого количества белков и углеводов потому что во время напряженной тренировки теряется много мышечной ткани.

Что происходит в процессе анаболизма

Во время энергообмена создается материя и потребляется энергия. Как результат анаболических реакций создаются сложные субстанции. В ходе анаболизма происходит создание новых клеток и поддержание гомеостаза всех живых тканей тела. Действие организма при этом направлено на создание из простых единиц более сложные молекулы. Механизм анаболических реакций характеризуется использованием нескольких простых веществ для синтеза множества разных конечных продуктов. Примеры эффектов анаболизма – это:

питание костных тканей для их роста восстановления развития;
увеличение мышечной массы;
заживление ран;
рост ногтей волос пр.

Вследствие анаболических процессов мономеры преобразуются в полимеры – крупные молекулы имеющие сложную структуру включающие множество миниатюрных строительных единиц схожих друг с другом. К примеру: аминокислоты (мономеры) в результате ряда анаболических химических реакций формируют протеины являющиеся крупными сложными молекулами с трехмерной структурой (полимеры).

Что можно сделать из резинок кроме браслета фото. Плетение из резинок видео
Витамины для суставов — какие принимать лучше. Названия витаминов для суставов видео
Картошка по-французски в духовке — рецепты с фото. Как вкусно приготовить картофель по-французски

Значение анаболизма и катаболизма

Энергетические обменные реакции играют очень важную роль для человека при этом организм сможет поддерживать свое состояние в норме лишь если анаболизм и катаболизм будут находится в равновесии. При подавлении одного из биопроцессов нарушение второго неизбежно поскольку они тесно связаны между собой. Дисбаланс энергообмена способен вызвать различные заболевания гормональные сбои и как следствие сильный набор жиров или же запуститься обратный процесс и произойдет чрезмерное похудение.

Катаболизм отвечает за разрушение мышечных тканей и других элементов для получения энергии. Реакция запускается во время стресса плохого сна спортивных тренировок утомления голода. При этом организм вырабатывает гормон кортизол который разрушает мышцы тем самым активирует накопление жира и повышение уровня глюкозы. Эти явления крайне нежелательны для спортсменов. Тем не менее кортизол оказывает и позитивное действие на организм: он расщепляет мышечные аминокислоты что крайне важно для жизнедеятельности человека.

Значение анаболизма и катаболизма для жизнедеятельности человека нельзя переоценить. Если пытаться искусственно подавить катаболические реакции вероятно развитие гормональных сбоев поэтому стоит научиться придерживаться правильного режима дня и контролировать развитие мышц. Осуществить это можно если обеспечивать своему телу полноценный отдых вести здоровый образ жизни подобрать сбалансированное питание и грамотно составить программу тренировок. Кроме того специалисты советуют использовать спортсменам биологически активные добавки и витамины.

Как замедлить или избежать катаболизма?

Чтобы избежать катаболического состояния можно предпринять некоторые простые меры. Протеиновый напиток может быть полезен после нескольких серьезных тренировок.

Прием углеводов и белков примерно за 1-2 ч до и после тренировки поможет взбодриться.

В настоящее время доказано что существует ряд протеиновых напитков которые помогают избежать катаболического состояния. Эти напитки содержат аминокислоты такие как гамма-аминомасляная кислота или ГАМК которая отвечает за выработку гормонов роста или восстановление мышечной массы.

Продукты для замедления катаболизма

Катаболизм – это в биологии как молекулярной науке иногда описывается в виде деструктивного процесса разрушающего запас энергии в организме который был ранее создан. В результате могут начаться неприятные симптомы. Уменьшение энергии начинается с гликогенных запасов.

Чтобы этого не происходило следует обратить внимание на следующие продукты не приносящие пользу здоровью:

Фруктовый сок	Употребление соков и других продуктов с большим содержанием сахара разрушают тело нарушают обмен веществ в том числе вызывают вялость тягу к еде и воспаление.
Рафинированное зерно	Употребление большого количества рафинированного зерна также может повлиять на метаболизм и усилия по снижению веса. Многие продукты которые кажутся «цельнозерновыми» и следовательно считаются полезными для здоровья могут вносить в рацион множество пустых калорий. Исследования показывают что высокое потребление очищенного зерна связано с повышенным риском сердечно-сосудистых заболеваний а также с концентрацией воспалительного белка.
Обработанные растительные масла	Большинство имеющихся в продаже растительных масел часто сочетаются с растворителями такими как гексан в процессе их производства и из данных не ясно существуют ли долгосрочные риски для здоровья связанные с употреблением этих растворителей. При использовании в обработанных пищевых продуктах эти масла могут окисляться что приводит к развитию воспалению во всем организме нарушая гормоны и метаболизм.
Искусственные подсластители	Аспартам и сукралоза могут стимулировать аппетит и усиливать тягу к углеводам. «Экономия» калорий за счет употребления продуктов подслащенных аспартамом в итоге не дает никакой экономии из-за увеличения аппетита и следовательно потребления калорий.
Ароматизированные йогурты	Эти простые углеводы наполненные сахаром и красителями быстро перевариваются и вскоре после этого чувствуется голод.
Обычные яблоки	В настоящее время существует определенный тип фунгицида который используется для обработки свежих фруктов и овощей что приводит к увеличению веса.
Соль	Хлорид натрия скрывается во множестве продуктов. Это увеличивает приток крови тем самым создавая дополнительную нагрузку на почки. Нарушение работы этого органа приводит к замедлению метаболизма.

Предотвратить расщепление мышц помогут сложные углеводы а продукты насыщенные «хорошим холестерином» активизируют анаболические процессы.

Правила тренировок для замедления процесса

Последние исследования показывают что разнообразие упражнений замедляет разрушительный процесс. Сочетание функциональных тренировок (упражнения имитирующие движения повседневной активности) интервальных тренировок высокой интенсивности (чередование высокоэнергетических движений с активным отдыхом) и тренировок на гибкость — лучший способ добиться восстановления мышечной массы.

Предотвратить разрушение мышц помогут стрессовые тренировки которые следует проводить не чаще 1 раза в 3 недели. Хорошо продуманный фитнес-режим может повлиять на здоровье и благополучие и даже сыграть большую роль чем лекарства.

Витамин С

Витамин С жизненно важен для укрепления иммунной системы и в значительной степени способствует поддержанию анаболического состояния. Витамин С выполняет множество функций: действует как кофермент или как кофактор в организме помогает нормально функционировать клеточным единицам и субклеточным структурам.

В метаболизме витамин принимает и отдает водород играет важную роль в синтезе нейротрансмиттеров соединений которые обеспечивают передачу нервных импульсов между нервными аксонами.

В биологической структуре тела анаболизм и катаболизм необходимы для лучшей функциональности организма. Они противоположны однако при отсутствии какого-либо из них нарушается обмен веществ и организм перестает работать должным образом.

Основные пути замедления катаболизма

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

Как это работает

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

Увеличение времени на протекание процессов анаболизма.

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

Качественное уменьшение стресса.

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

Замедление обмена веществ.

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