Наталья Ермакова - 100 советов по здоровью и долголетию. Том 5

Обмен веществ и энергии – это совокупность физических, химических и физиологических процессов превращения веществ и энергии в живых организмах, а также обмен веществами и энергией между организмом и окружающей средой. Обмен веществ у живых организмов заключается в поступлении из внешней среды различных веществ, в превращении и использовании их в процессах жизнедеятельности и в выделении образующихся продуктов распада в окружающую среду.

Все происходящее в организме преобразования вещества и энергии объединены общим названием – метаболизм (обмен веществ). На клеточном уровне эти преобразования осуществляются через сложные последовательности реакций, называемые путями метаболизма, и могут включать тысячи разнообразных реакций. Эти реакции протекают не хаотически, а в строго определенной последовательности и регулируются множеством генетических и химических механизмов. Метаболизм можно разделить на 2 взаимосвязанных, но разнонаправленных процесса: анаболизм (ассимиляция) и катаболизм (диссимиляция).

Анаболизм – это совокупность процессов биосинтеза органических веществ (компонентов клетки и других структур органов и тканей).Он обеспечивает рост, развитие, обновление биологических структур, а также накопление энергии (синтез макрофагов). Анаболизм заключается в химической модификации и перестройке поступающих с пищей молекул в другие более сложные химические молекулы. Например, включение аминокислоты в синтезируемые клеткой белки в соответствии с генетической инструкцией.

Катаболизм – это совокупность процессов расщепления сложных молекул до более простых веществ с использованием части из них в качестве субстратов для биосинтеза и расщеплением другой части до конечных продуктов метаболизма с образованием энергии. К конечным продуктам относятся вода (у человека примерно 350 мл в день), двуокись углерода (около 230 мл/мин), окись углерода (0,007 мл/мин), мочевина (около 30 г/день), а также другие вещества, содержащие азот (примерно 6 г/день). Катаболизм обеспечивает извлечение химической энергии из содержащихся в пище молекул и использование этой энергии на обеспечение необходимых функций. Например, образование свободных аминокислот в результате расщепления поступающих с пищей белков и последующее окисление этих аминокислот в клетке с образованием CO2 и H2O, что сопровождается высвобождением энергии.

Процессы анаболизма и катаболизма находятся в состоянии динамического равновесия. Преобладание анаболических процессов над катаболическими приводит к росту, накоплению массы тканей, а преобладание катаболических процессов ведет к частичному разрушению тканевых структур. Состояние равновесного или неравновесного соотношения анаболизма и катаболизма зависит от возраста, состояния здоровья, выполняемой организмом физической или психоэмоциональной нагрузки.

Вывод 2. Метаболизм – это 2 взаимосвязанных процесса – катаболизм и анаболизм. Если анаболизм равен катаболизму – вес стабилен, если анаболизм выше – вес растет, если мы увеличиваем катаболизм – вес снижается. Суть всего процесса снижения веса – добиться усиления катаболизма, а в дальнейшем научиться находиться в равновесном состоянии.

В процессе обмена веществ постоянно происходит превращение энергии: энергия сложных органических соединений, поступающих с пищей, превращается в тепловую, механическую и электрическую. Человек получает энергию из окружающей среды в виде потенциальной энергии, заключенной в химических связях молекул жиров, белков и углеводов. Все процессы жизнедеятельности обеспечиваются энергией за счет анаэробного и аэробного метаболизма.

Единица измерения энергии, обычно применяемая в биологии и медицине, – калория (кал). Она определяется как количество энергии, необходимое для повышения температуры 1 г воды на 1С. В Международной системе единиц (СИ) при измерении энергетических величин используется джоуль (1 ккал=4,19 кДж)

Количество энергии, выделяемой при окислении какого-либо соединения, не зависит от числа промежуточных этапов его распада, т.е. от того, сгорело ли оно или окислилось в ходе катаболических процессов.

Запасание энергии в форме жира является наиболее экономичным способом длительного хранения энергии в организме. Белки в организме окисляются не полностью.

Почти половина всей энергии, получаемой в результате катаболизма, теряется в виде тепла в процессе образования молекул АТФ. Мышечное сокращение процесс – еще менее эффективный. Около 80% энергии, используемой при мышечном сокращении, теряется в виде тепла и только 20% превращается в механическую работу (мышечное сокращение). Если человек не совершает работу, то практически вся генерируемая им энергия, теряется в форме тепла (например, у человека лежащего в постели). Следовательно величина теплопродукции является точным выражением обмена в организме человека.

Интенсивность энергетического обмена значительно варьирует и зависит от многих факторов. Поэтому для сравнения энергетических затрат у разных людей была введена условная стандартная величина – основной обмен. Основной обмен (ОО) – это минимальные для бодрствующего организма затраты энергии, определенные в строго контролируемых стандартных условиях:

1 – при комфортной температуре (18—20 градусов тепла)

2 – в положении лежа (но обследуемый не должен спать)

3 – в состоянии эмоционального покоя, так как стресс усиливает метаболизм

4 – натощак, т.е. через 12—16 часов после последнего приема пищи

Основной обмен зависит от пола, возраста, роста и массы тела человека. Величина основного обмена в среднем составляет 1 ккал в 1 ч на 1 кг массы тела. У мужчин в сутки основной обмен приблизительно равен 1700 ккал, у женщин основной обмен на 1 кг массы тела примерно на 10% меньше, чем у мужчин, у детей он больше, чем у взрослых, и с увеличением возраста постепенно снижается.

Суточный расход энергии у здорового человека значительно превышает величину основного обмена и складывается из следующих компонентов:

1 – основного обмена

2 – рабочей прибавки, т.е. энергозатрат, связанных с выполнением той или иной работы

3 – специфическо-динамического действия пищи

Совокупность компонентов суточного расхода энергии составляет рабочий обмен. Мышечная работа существенно изменяет интенсивность обмена. Чем интенсивнее выполняемая работа, тем выше затраты энергии. Степень энергетических затрат при различной физической активности определяется коэффициентом физической активности – отношением общих энергетических затрат на все виды деятельности в сутки к величине основного объема.