ОБМЕН ЖЕЩЕСТВ И ЕНЕРГИИ

Что такое обмен веществ и энергии

Словосочетание “обмен веществ” – на слуху у большинства людей, особенно у тех,кто разумно подходит к процессу худения. Но обмен веществ настолько тесновзаимосвязан с обменом энергией, что рассматривать их имеет смысл только в паре.

Передать суть этих процессов можно двумя словами “все взаимосвязано”. На них,пожалуй, можно и остановиться. Ведь уже из этого понятно, что пытаясь что-тоизменить в своем теле, питании и образе жизни, мы обязательно влияем на всеостальные функции своего организма.

Причем, это влияние далеко не всегдаположительное.

Для тех же, кто хочет глубже вникнуть в смысл данного понятия и разобраться втом, как “это” работает, мы попробуем объяснить сложную медицинскую информациюмаксимально просто.

Итак, обмен веществ и энергии – это все биохимические иэнергетические процессы, происходящие внутри организма и вне его.

Другимисловами, это значит, что все поступающие в живой организм веществаперерабатываются в свойственные именно ему вещества и энергию, а продуктыраспада выделяются во внешнюю среду. Причем, их поступление и выделениенаходятся в равновесии. Теперь подробнее о каждом из этих процессов.

Обмен веществ

Обмен веществ, иначе называемый метаболизмом, позволяет перерабатыватьпоступающие извне вещества (белки, жиры, углеводы, витамины,минеральные вещества и воду) в собственные белки, жиры иуглеводы, а продукты распада (проще говоря, отходы) выделять обратново внешнюю среду. Соответственно, выделяют белковый, жировой, углеводный,водный и солевой обмены. Но все они – лишь часть общего. Необходимозаметить, что необходимой составляющей всех преобразований являютсяразнообразные ферменты, регулирующие процесс обмена веществ в нужномнаправлении.

Обмен веществ обычно разделяют на два взаимосвязанных процесса:

1. анаболизм (ассимиляция) – образование необходимых веществ с поглощением энергии;
2. катаболизм (диссимиляция) – их расщепление с высвобождением энергии. Одним изважнейших процессов катаболизма является окисление, для которого чаще всеготребуется кислород.

Все биохимические превращения, происходящие с веществами внутри тела, такженазывают промежуточным или внутриклеточным обменом. В нем выделяют несколькоэтапов:

1. расщепление сложных соединений в желудочно-кишечном тракте до простых;
2. всасывание их в кровь и транспортировка к тканям и органам;
3. их перестроение в характерные для данного организма соединения;
4. расщепление;
5. выведение продуктов распада.

Обмен энергии

Обмен энергии включает поступление энергии с пищей и расходование ее на всенужды организма. Однако большая часть получаемой извне энергии трансформируетсяв тепло, которое обеспечивает постоянство температуры тела. И измерять еепринято в единицах тепла – калориях.

Главное здесь – поддерживать равновесие между поступающей и расходуемойэнергиями, т.е. соблюдать энергетический баланс.

Для каждого человека характерен индивидуальный уровень обмена веществ и энергии,его интенсивность. Он состоит из расхода энергии на физическую и психическуюактивность человека плюс основной обмен.

Основной обмен

Здесь следует объяснить понятие “основной обмен”, т.е. расход энергии всостоянии покоя, которая идет на поддержание жизнедеятельности человека. Обычносчитают, что у молодого человека его величина составляет от 1300 до 1600 ккал/сутки.Какие же условия влияют на интенсивность обмена? Это, например:

• наследственность;
• пол (у мужчин – выше, у женщин – ниже);
• возраст (самый интенсивный обмен – у ребенка, а затем постепенно снижается);
• размеры тела (чем больше площадь поверхности тела, тем выше уровень обмена, умолодых людей он равен 40 ккал/ч на 1 м²);
• условия окружающей среды (например, при низкой температуре обмен возрастает);
• физическая работа.

Регуляция обмена

Под влиянием перечисленных условий интенсивность обмена меняется. Его регуляция осуществляется одновременно на нескольких уровнях, но важнейшаяроль здесь принадлежит нервной системе. При этом изменения происходят какнепосредственно в ткани или органе, так и путем изменения количества иактивности гормонов и ферментов.

И основным здесь можно считать принцип обратной связи. Например, если в кровь поступило много глюкозы (которая потенциально может датьмного энергии), то увеличивается секреция инсулина, а это, в свою очередь,тормозит образование в печени глюкозы из гликогена и ее поступление в кровь.Таким образом восстанавливается необходимый уровень этого вещества в крови.

Нарушения

Но при различных заболеваниях (особенно влияющих на нервнуюсистему), неправильном питании и т.п. могут происходить нарушения обмена веществи энергии.

Например, может изменяться общий уровень основного обмена, могутнакапливаться промежуточные продукты обмена, да и многие процессы протекаютнеправильно. Все это приводит к негативным изменениям в состоянии человека.

Ожирение и сахарный диабет – типичные проявления этих нарушений.

Причины подобных нарушений могут быть внешние и внутренние. К внешним относитсянесбалансированное питание, поступление токсичных веществ (бактерий и вирусов,угарного газа и окислов азота, тяжелых металлов, канцерогенов и многогодругого), а также заметное изменение соотношения кислорода и углекислого газа вовдыхаемом воздухе. А к внутренним – многообразные генетические нарушения.

Профилактика

Заметьте, что лечить нарушения обмена гораздо труднее, нежели предотвратить их.Для профилактики необходимо заботиться о качественно и количественносбалансированной пище, о продуманном режиме труда и отдыха, об экологииокружающей среды (по мере возможности), о защите от возбудителей инфекций,а также о своевременной диагностике и лечении своих заболеваний.

Источник: https://belousowa.ru/diet/what_is/Obmen_vewestv_i_jenergii

Обмен веществ в организме человека,обмен веществ и энергии

Обмен веществ, или как его еще именуют “метаболизм” – это сложный процесс, в котором участвует много различных систем. Этот процесс настолько сложен и значим для нашего организма, что не останавливается ни на секунду.

Обмен веществ в организме человека:

Процесс, который подразумевает под собой расщепление белков, жиров и углеводов, позволяющий организму получать необходимую энергию, для обеспечения полноценной жизнедеятельности.

Функционирует наш организм благодаря работе обменных процессов в клетках.

Для того, чтобы работа организма была полноценной, должно поступать достаточное количество пищи, которая преобразуется в гормоны и ферменты в результате химических реакций. 

Что такое ферменты:

Ферменты – это вещества, которые участвуют в процессе химических реакций, в результате которых расщепляются жиры, белки и углеводы.

Жизнедеятельность клеток поддерживается за счет таких процессов. Современные исследования показали наличие около 3,5 тыс. ферментов.

Однако, ферменты не могут полностью выполнять процессы без помощи гормонов, потому как находятся под контролем самих гормонов.

Что такое гормоны:

Гормоны вырабатываются железами эндокринной системы. Они взаимодействуют с одним видом ферментов и тормозят работу других.

Стоит отметить, что те люди, которые принимают гормоны в виде таблеток, не могут полностью и правильно контролировать их баланс в организме.

Гормоны действуют на организм по – разному, улучшая работу одних органов и ухудшить деятельность других в одно время. В качестве примера можно рассмотреть прием гормонов для лечения суставов, после которых может ухудшиться зрение.

Анаболизм

Под этим понятием подразумевается химический процесс, который предусматривает обновление и образование новых клеток, тканей, органических веществ. Этот процесс скапливает определенное количество энергии, которая постепенно расходуется для защиты организма от внешних, неблагоприятных факторов, таких как различные болезни и инфекции, а также способствует росту организма в целом.

Катаболизм

Противоположный анаболизму процесс, при котором происходит расщепление жиров, углеводов и белков для выработки энергии. Этот процесс не менее важен для организма, и входит в общий процесс метаболизма.

Катаболическая химическая реакция разрушает крупные молекулярные формулы на более мелкие, таким образом выделяя энергию. Однако, в случае переизбытка выделяемой энергии, организм откладывает ее в виде жировой ткани.

Наш организм особенно нуждается в необходимых для него веществах, таких как:

• Вода
• Белки
• Углеводы
• Жиры
• Минералы и витамины

Эти составляющие являются строительным материалом для нашего организма, они помогают в образовании новых тканей и клеток, которые способствуют росту. Множество различных факторов имеют серьезное влияние на обмен веществ. К таким относят: физическую активность, телосложение, количество съеденных калорий, и другие.

Замедление обмена веществ, причиной этому служат жесткие диеты, голодание, недостаток сна, отказ от углеводов. Если организм недополучает необходимые ему для жизнедеятельности калории и полезные вещества, тогда это расценивается как голодание, и запускается процесс экономии всех ресурсов, начинается накопление жира. Организм бережет вас от смерти, он заботится о вас.

Физические нагрузки тяжелого характера также замедляют обмен веществ. Ну и самое интересное то, что сидячий образ жизни, также зставляет организм накапливать жир, это тоже расценивается организмом как проблема.

Как ускорить процесс обмена веществ? Во всём нужен правильный подход, а именно:

•  Питаться часто и небольшими порциями,соблюдать диету.
•  Уделить внимание спорту
•  Обеспечить организм витаминами и минералами в необходимых количествах
•  Не пропускать завтрак
•  Употребление достаточного количества воды

Что касается тренировок, то здесь должны преобладать силовые тренировки (бодибилдинг) и кардиотренинг (бег, плавание, велосипед и т.д.).Ваши тренировки должны быть тяжелыми, чтобы вы могли честно похвалить себя после хороших нагрузок, но, они не должны быть изнурительными.

Много – не значит хорошо, во всём должна быть золотая середина. Почему нельзя пропускать завтрак? Завтрак – важнейший из всех приемов пищи, который запускает процесс метаболизма, и еще напомню, что после ночи обмен веществ замедляется, но мы его ускорим, вовремя позавтракав.

Витамины и минералы нужно принимать дополнительно, чтобы поддерживать оптимальный баланс в организме, опять же – нельзя злоупотреблять фруктами, в них много фруктозы, помните это. Питание часто и небольшими порциями ускоряет ваш метаболизм, оптимально питаться через каждые 2.5 – 3 часа.

Мой совет: нужно научиться уделять внимание каждой мелочи. Если что – то не учитывать, это скажется на результате, в итоге.  

                                                                                                              Желаю всем успехов и терпения!

Источник: http://athleticasport.ru/pohudenie/osobennosti/42-obmen-veshchestv

Обмен веществ и энергии

Процесс обмена — основное свойство живого. В цитоплазме клеток органов и тканей постоянно идет процесс синтеза сложных высокомолекулярных соединений и одновременно с этим — их распад с выделением энергии и образованием простых низкомолекулярных веществ — углекислого газа, воды, аммиака и др.

Процесс синтеза органических веществ называется ассимиляцией, или анаболизмом. В ходе ассимиляции обновляются органоиды клетки, и накапливается запас энергии. Распад структурных элементов клетки сопровождается выделением заключенной в химических связях энергии, а конечные продукты распада, вредные для организма, выводятся за пределы клетки, а затем из организма.

Процесс распада органических веществ противоположен процессу ассимиляции и называется диссимиляцией, или катаболизмом. Подобного типа реакции идут с поглощением кислорода, поэтому расщепление органических веществ связано с окислением, а освободившаяся при этом энергия идет на синтез ЛТФ (аденозинтрифосфорная кислота), необходимой для ассимиляции.

Таким образом, ассимиляция и диссимиляция — это две противоположные, но взаимосвязанные стороны единого процесса — обмена веществ. При нарушении ассимиляции и диссимиляции расстраивается весь обмен веществ.

В организме человека непрерывно протекают водный, солевой, белковый, жировой и углеводный обмен. Непрерывный распад и окисление органических соединений возможны лишь тогда, когда количество этих веществ в клетках постоянно пополняется.

Однако потребность в питательных веществах неодинакова. Большая их часть используется организмом для образования энергии. В процессе жизнедеятельности организма энергетические запасы непрерывно уменьшаются, и их пополнение идет за счет пищи.

Соотношение количества энергии, поступающей с пищей, и энергии, расходуемой организмом, называется энергетическим балансом. Количество потребляемой пищи должно соответствовать энергетическим затратам человека.

Обмен белков

Белки — основной пластический материал, из которого построены клетки и ткани организма. Они бесконечно разнообразны, что обусловлено различными комбинациями образующих их 20 аминокислот.

Белки пищи расщепляются в пищеварительном тракте до аминокислот. В клетках из аминокислот синтезируются специфические для данной ткани белки. Так, в клетках мышц идет синтез белка миозина, в молочной железе — казеина и т. д.

Часть белков, входящих в состав клеток органов и тканей, а также аминокислоты, поступившие в организм, но не использованные в синтезе белка, подвергаются распаду с освобождением 17,6 кДж энергии на 1 г вещества и образованием продуктов распада белка: воды, углекислого газа, аммиака, мочевины и др.

Все продукты диссимиляции белка выделяются из организма в составе мочи, пота и частично с выдыхаемым воздухом. В запас белки не откладываются. У взрослого человека их синтезируется столько, сколько необходимо для компенсации распавшихся белков.

При избытке белковой пищи она преобразуется в жиры и гликоген. Потребность в белках в сутки составляет 100–118 г. В детском организме синтез белков превышает их распад, что учитывается при составлении рациона питания.

Обмен углеводов

Углеводы поступают в организм с растительной и, в меньшей мере, с животной пищей, а также синтезируются в нем из продуктов расщепления аминокислот и жиров. Углеводы растительного происхождения в организме человека расщепляются до глюкозы, которая всасывается в кровь и разносится по всему телу.

глюкозы в крови относительно постоянно и не превышает 0,08-0,12%. Если глюкоза поступает в кровь в большем количестве, то этот избыток в печени превращается в животный крахмал — гликоген, который накапливается, а затем при необходимости снова распадается до глюкозы. При расщеплении 1 г углеводов освобождается 17.

6 кДж энергии. Ее потребление увеличивается с возрастанием нагрузки при физической работе. Часть энергии используется для механической работы и служит источником тепла, другая часть идет на синтез молекул АТФ. При избытке углеводов в организме они превращаются в жиры.

Суточная потребность в углеводах составляет 450–500 г.

Обмен жиров

Жиры входят в состав растительной и животной пищи. Часть синтезированного в организме жира откладывается в запас, другая часть поступает в клетку, где вместе с жироподобными веществами (липоидами) служит пластическим материалом, из которого строятся мембраны клеток и органоидов.

Жиры — важный источник энергии. При их окислении выделяется углекислый газ, вода и освобождается энергия. Расщепление 1 г жиров сопровождается выделением 38,9 кДж энергии. Жиры могут синтезироваться в организме человека из углеводов и белков.

Суточная потребность в них для взрослого человека — 100 г.

Обмен белков, жиров и углеводов взаимосвязан. Отклонение от нормы обмена одного из веществ влечет за собой нарушение обмена других веществ.

Например, при расстройстве обмена углеводов продукты их неполного распада нарушают обмен белков и жиров, расщепление которых тоже идет не до конца, с образованием ядовитых веществ, отравляющих организм.

Избыток жира в организме откладывается в виде запасов под кожей в жировой клетчатке, в сальнике, покрывающем органы брюшной полости, и в некоторых других органах. Жировая ткань защищает организм от механических повреждений, служит теплоизолятором.

Водный и солевой обмен

Наряду с обменом органических веществ в организме человека осуществляется водный и солевой обмен. Эти вещества не являются источниками энергии и питательными веществами, но их значение для организма очень велико.

Вода входит в состав клеток, межклеточной и тканевой жидкости, плазмы и лимфы. Общее ее количество в организме человека составляет до 75%. В клетках вода химически связана с белками, углеводами и другими соединениями.

Она растворяет органические и неорганические соединения.

Всасывание питательных веществ в кишечнике, их поглощение клетками из тканевой жидкости и выведение из клеток конечных продуктов обмена может осуществляться только в растворенном состоянии и при участии воды.

https://www.youtube.com/watch?v=1mLqDP5IzXs

Вода — непосредственный участник всех реакций гидролиза. Суточная потребность в воде взрослого человека составляет около 40 г на 1 кг массы его тела (2,5—3 л). Эта потребность зависит от условий и температуры среды.

Поступает вода в организм при питье и в составе пищи. В тонком и толстом отделах кишечника вода всасывается в кровь, откуда она поступает в ткани, а из них вместе с продуктами распада проникает в кровь и лимфу.

Из организма вода выводится в основном через почки, а также кожу, легкие (в виде пара) и с калом.

Обмен воды в организме тесно связан с обменом солей.

Так, железо включено в молекулу гемоглобина и участвует в транспортировке кислорода и углекислого газа, йод — в состав гормона щитовидной железы, сера и цинк содержатся в гормонах поджелудочной железы.

Для кроветворения необходимы железо, кобальт, медь; соли фтора и кальция входят в состав костей; кальций и натрий создают определенную концентрацию ионов в клеточной мембране и по обе стороны от нее и т. д.

Общее количество минеральных веществ в теле человека составляет около 4.5%. Все эти элементы поступают в организм с пищей и водой. Железа много в яблоках, йода — в морской капусте, кальция — в молоке, сыре, брынзе, в яйцах и т. д.

Человек нуждается в постоянном поступлении натрия и хлора. Натрий создает определенную концентрацию ионов в плазме, тканевой жидкости, хлор (составная часть соляной кислоты) — компонент желудочного сока. Эти важнейшие компоненты организм получает с поваренной солью.

Витамины

Витамины (от лат. «вита» — жизнь) — биологически активные вещества, необходимые для жизнедеятельности организма. Они способствуют нормальному протеканию всех жизненных процессов.

Витамины были открыты русским врачом Н. И. Луниным (1853—1937).

Витамины способствуют укреплению здоровья, увеличивают сопротивляемость организма к простудным и инфекционным заболеваниям, повышают работоспособность.

Обозначаются витамины заглавными буквами латинского алфавита: А, В, С, D, Е, К, РР, Н. Некоторые буквы, например В, охватывают целые группы: от В1 до В15.

Витамин А

Важнейший из витаминов — витамин А. Его называют витамином роста, он участвует в окислительно-восстановительных реакциях обмена.

При нехватке витамина А в организме наблюдается сухость кожи, сухость роговицы глаз и ее помутнение. С недостатком витамина А связано нарушение сумеречного зрения («куриная слепота»).

Наиболее богаты витамином А печень, сливочное масло, молоко, морковь, абрикосы и др.

Витамин С

Витамин С, или аскорбиновая кислота, синтезируется в растениях и накапливается в шиповнике, лимоне, черной смородине, зеленом луке, плодах клюквы и т. д. В настоящее время разработан промышленный синтез витамина С. При его недостатке развивается цинга. Особенно чувствуется нехватка витамина С к весне (у человека появляются сонливость, усталость, апатия).

Витамин D

Витамин D играет важную роль в обмене кальция, фосфора и в целом — в процессе образования костей. При отсутствии витамина D соли кальция и фосфора не откладываются н костях, а выводятся из организма и поэтому кости, особенно у детей, размягчаются.

Под тяжестью тела ноги искривляются, на ребрах образуются утолщения — четки, задерживается развитие зубов. Наиболее богаты витамином D печень рыб, сливочное масло, икра, желток яиц.

Растения содержат вещество, близкое к витамину D, — эргостерин, который под влиянием солнечных и ультрафиолетовых лучей переходит в витамин D.

Витамины группы В

Витамины группы В (В1 В2 В6 В12 и др.) регулируют многие ферментативные реакции обмена веществ, особенно обмена белков, аминокислот, нуклеиновых кислот.

При их недостатке нарушаются функции нервной системы (болезнь бери-бери), желудочно-кишечного тракта (поносы), кроветворных органов (малокровие) и др.

Эти витамины содержатся в печени млекопитающих и некоторых рыб, в почках, петрушке и др.

Витамин РР

Витамин РР необходим для нормальной нервно-психической деятельности.

Источник: http://shkolo.ru/obmen-veshhestv-i-energii/

Метаболизм. Пластический и Энергетический обмены. Автотрофы и Гетеротрофы | Биология

Обмен веществ (метаболизм) и превращение энергии в организме

Метаболизм. Пластический и Энергетический обмены. Автотрофы и Гетеротрофы

Метаболизм, или обмен веществ, – это совокупность биохимических процессов и процессов жизнедеятельности клетки. Обеспечивает существование живых организмов. Различают процессы ассимиляции (анаболизма) и диссимиляции (катаболизма). Эти процессы являются разными сторонами единого процесса обмена веществ и превращения энергии в живых организмах.

Ассимиляция

Ассимиляция – это процессы, связанные с поглощением, усвоением и накоплением химических веществ, которые используются для синтеза необходимых для организма соединений.

Пластический обмен

Пластический обмен – это совокупность реакций синтеза, которые обеспечивают возобновление химического состава, рост клеток.

Диссимиляция

Диссимиляция – это процессы, которые связаны с распадом веществ.

Энергетический обмен

Энергетический обмен – это совокупность реакций расщепления сложных соединений с выделением энергии. Организмы из окружающей среды в процессе жизнедеятельности в определенных формах поглощают энергию. Потом они возвращают в другой форме ее эквивалентное количество.

Не всегда процессы ассимиляции уравновешены с процессами диссимиляции. Накопление веществ и рост в развивающихся организмах обеспечиваются процессами ассимиляции, поэтому они преобладают. Процессы диссимиляции преобладают при недостатке питательных веществ, интенсивной физической работе, старении.

Процессы ассимиляции и диссимиляции тесно связаны с типами питания организмов. Основным источником энергии для живых организмов Земли является солнечный свет. Он опосредованно или непосредственно удовлетворяет их энергетические потребности.

Автотрофы

Автотрофы (от греч. аутос – сам и трофе – пища, питание) – это организмы, способные синтезировать органические соединения из неорганических с использованием определенного вида энергии. Различают фототрофы и хемотрофы.

Фототрофы

Фототрофы (от греч. фотос – свет) – организмы, которые для процессов синтеза органических соединений из неорганических используют энергию света. К ним принадлежат некоторые прокариоты (фотосинтезирующие серобактерии и цианобактерии) и зеленые растения.

Хемотрофы

Хемотрофы (от греч. хемиа – химия) для синтеза органических соединений из неорганических используют энергию химических реакций. К ним относятся некоторые прокариоты (железобактерии, серобактерии, азотфиксирующие и т. п.). Автотрофные процессы относятся больше к процессам ассимиляции.

Гетеротрофы

Гетеротрофы (от греч. гетерос – другой) – это организмы, которые синтезируют собственные органические соединения из готовых органических соединений, синтезированных другими организмами. К ним принадлежат большинство прокариот, грибы, животные.

Для них источником энергии являются органические вещества, которые они получают с пищей: живые организмы, их остатки или продукты жизнедеятельности. Основные процессы гетеротрофных организмов – распад веществ – основаны на процессах диссимиляции.

Энергия в биологических системах используется для обеспечения в организме разных процессов: тепловых, механических, химических, электрических и т. п.

Часть энергии во время реакций энергетического обмена рассеивается в виде теплоты, часть ее запасается в макроэргических химических связях определенных органических соединений.

Универсальным таким веществом является аденозинтрифосфорная кислота АТФ. Она является универсальным химическим аккумулятором энергии в клетке.

Под действием фермента отщепляется один остаток фосфорной кислоты. Тогда АТФ превращается в аденозиндифосфат – АДФ. При этом выделяется около 42 кДж энергии.

При отщеплении двух остатков фосфорной кислоты образуется аденозинмонофосфат – АТФ (выделяется 84 кДж энергии). Может расщепляться молекула АМФ.

Таким образом, во время расщепления АТФ выделяется большое количество энергии, которая используется для синтеза необходимых организму соединений, поддержания определенной температуры тела и т. п.

Остается окончательно не выясненной природа макроэргических связей АТФ, хотя они превосходят по энергоемкости обычные связи в несколько раз.

Клеточный уровеньУровни организации живого

Источник: https://xn----9sbecybtxb6o.xn--p1ai/obshchaya-biologiya/obmen-veshhestv-metabolizm-i-prevrashhenie-energii-v-organizme/