Функции обмен веществ – 1.1 Характеристика обмена веществ, как основной функции человека. Обмен веществ как основная функция организма человека

Содержание

Что такое «метаболизм» (обмен веществ) и почему важно его определять?

Поделиться статьей

12 100

Термин «метаболизм» (обмен веществ) в переводе с греческого языка означает «изменение» или «преобразование». Итак, что же преобразуется?

Метаболизм – это совокупность всех биохимических и энергетических процессов в организме, в ходе которых поступившая пища, вода, воздух преобразуются в энергию и ряд веществ, необходимых для поддержания жизнедеятельности. Это функция позволяет нашему организму использовать еду и другие ресурсы для поддержания своей структуры, восстановления повреждений, избавления от токсинов, размножения. Другими словами, метаболизм является необходимым процессом, без которого живые организмы погибнут.

Функции метаболизма:

поддержание постоянства внутренней среды организма в непрерывно меняющихся условиях существования и адаптация к изменениям внешних условий.
обеспечение жизнедеятельности, развития и самовоспроизведения.

Метаболизм начинается с поглощения питательных веществ, необходимых для поддержания жизни. Но поглощаем-то мы чужие белки, жиры и углеводы! А построить надо свои. Что для этого нужно сделать? Правильно! Расщепить поступившие сложные вещества на более простые составляющие, а затем из них построить индивидуальные белки, жиры и углеводы. То есть надо сначала разобрать, а потом построить.

Поэтому весь процесс метаболизма можно разделить на 2 тесно связанные между собой составляющие, две части одного процесса – обмена веществ.

1. Катаболизм – это такие процессы в организме, которые направлены на расщепление пищевых, а также собственных молекул на более простые вещества с освобождением при этом энергии и запасание ее в форме аденозинтрифосфата (АТФ).

Первый этап катаболизма – это процесс пищеварения, в ходе которого белки расщепляются до аминокислот, углеводы — до глюкозы, липиды — до глицерина и жирных кислот. Затем уже в клетках эти молекулы превращается в ещё более мелкие, к примеру, жирные кислоты – в ацетил-КоА, глюкоза — в пируват, аминокислоты — в оксалоацетат, фумарат и сукцинат и т.д. Основные конечные продукты катаболизма — вода, углекислый газ, аммиак, мочевина.

Разрушение сложных веществ необходимо для экстренных нужд получения энергии и построения новых тканей. Без процессов катаболизма организм остался бы без энергии, а значит, не мог бы существовать. Ведь эта энергия в последующем будет направлена на синтез необходимых веществ, создание тканей и обновление организма, то есть на анаболизм. Энергия также необходима для сокращения мышц, передачи нервных импульсов, поддержания температуры тела и др.

2. Анаболизм – это такие обменные процессы в организме, которые направлены на образование клеток и тканей этого организма. Многие вещества, полученные в результате катаболизма, в дальнейшем используются организмом для синтеза (анаболизма) других веществ.
Анаболические процессы всегда протекают с поглощением энергии АТФ. В ходе анаболического метаболизма из более мелких молекул структурируются крупные, из более простых структур образуются более сложные.

Таким образом, в результате катаболизма и последующего анаболизма из питательных веществ, поступающих в организм, строятся белки, жиры и углеводы, свойственные данному организму.

Таблица 1. Сравнение анаболизма и катаболизма.

Сравниваемые признаки	Анаболизм	Катаболизм
Основные функции	Построение тканей – пластический обмен	Обеспечение клетки энергией – энергетический обмен
Что происходит с веществом	Из простых веществ образуются сложные	Сложные вещества расщепляются до простых
Энергия	Затрачивается	Высвобождается
АТФ	Расходуется	Образуется и накапливается

Несмотря на противоположность анаболизма и катаболизма, они неразрывно связаны и не могут протекать друг без друга.
Совокупность процессов анаболизма и катаболизма – это и есть обмен веществ, или метаболизм.
Сбалансированность этих двух составляющих регулируется гормонами и делает работу организма слаженной. Ферменты при этом играют роль катализаторов в процессах метаболизма.

Как измеряется уровень метаболизма? Что такое скорость метаболизма?

Измеряя уровень метаболизма, никто, конечно, не подсчитывает количество вновь образовавшихся или разрушившихся клеток или тканей.
Уровень обмена веществ измеряется по количеству поглощенной и выделенной энергии. Речь идёт о той энергии, которая поступает в организм с пищей, и той, которую расходует человек в процессе жизнедеятельности. Измеряется она в калориях.
Калории для организма – это как бензин для автомобиля. Это источник энергии, благодаря которому бьется сердце, сокращаются мышцы, функционирует мозг, человек дышит.

Когда говорят «повышенный или пониженный обмен веществ», имеется в виду повышенная или пониженная скорость (или интенсивность) обмена.

Скорость метаболизма — это расход организмом энергии в калориях за определённый период времени.

Сколько калорий в сутки тратит здоровый человек?
Энергия, которую человек тратит в процессе жизнедеятельности, включают в себя 3 составляющие:
1) Энергия, которая расходуется на основной обмен (это и есть основной показатель метаболизма) +
2) Энергия, расходуемая на усвоение пищи — специфическое динамическое действие пищи (СДДП) +
3) Энергия, которая расходуется на физические нагрузки.

Но когда речь идёт об индивидуальном повышенном или пониженном обмене веществ, имеется в виду именно основной обмен.

Основной обмен — что это такое?

Основной обмен – это минимальное количество энергии, которое необходимо организму для поддержания его нормальной жизнедеятельности в условиях полного покоя через 12 часов после приема пищи в состоянии бодрствования и при исключении влияния всех внешних и внутренних факторов.
Эта энергия расходуется на поддержание температуры тела, циркуляцию крови, дыхание, выделение, работу эндокринной системы, функционирование нервной системы, процессы клеточного метаболизма.
Основной обмен показывает насколько интенсивно протекает обмен веществ и энергии в организме.

Основной обмен зависит от пола, веса, возраста, состояния внутренних органов, влияния внешних факторов на организм (недостаток или избыток питания, интенсивность физических нагрузок, климат и т.п.)
Основной обмен может увеличиваться или уменьшаться при воздействии внешних или внутренних факторов. Так понижение внешней температуры увеличивает основной обмен. Повышение внешней температуры снижает основной обмен.

Почему важно знать основной обмен?

Т.к. основной обмен является показателем интенсивности обмена веществ и энергии в организме, то его изменения могут свидетельствовать о наличии определённых заболеваний.

Для этого сравнивается «должный основной обмен» с «фактическим основным обменом».

Должный основной обмен — это средний показатель, который был установлен на основании результатов обследования большого числа здоровых людей. Его принято считать за норму.
По этим результатам составлены специальные таблицы, в которых указан должный основной обмен с учетом пола, возраста и веса.
Должный основной обмен принят за 100%. Измеряется он в ккал за 24 ч.
Должный основной обмен здорового взрослого человека равен примерно 1 ккал на 1 кг массы тела в 1 час.

Фактический основной обмен — это индивидуальный основной обмен отдельного человека. Он выражается величиной в процентах отклонения от должного. Если фактический основной обмен повышен — со знаком плюс, если понижен — со знаком минус.

Допустимым считается отклонение от должной величины на +15 или -15%.
Отклонения от +15% до +30% считаются сомнительными, при которых необходимо наблюдение и контроль.
Отклонения от +30% до +50% считаются отклонениями средней тяжести, от +50% до +70% — тяжелыми, а более +70% — очень тяжелыми.
Снижение основного обмена на 30-40% также считаются такими, которые связаны с заболеванием, при котором требуется лечение этого заболевания.

Фактический основной обмен определяют методом калориметрии в специальных лабораториях.

1.1 Характеристика обмена веществ, как основной функции человека. Обмен веществ как основная функция организма человека

подробная инструкция и формула расчета

Все мы знаем главный принцип достижения прогресса в спорте. 40% тренировки, 20% сон, и 40% питание. Но, как правильно рассчитывать питание для достижения тех или иных целей? Конечно, для этого составляется план, в котором учитывается физические и умственные потребности и расходы. Но из всей этой формулы выпадает один единственный фактор, который и будет рассмотрен в следующем материале – основной обмен веществ.

Что это такое

Основной обмен веществ – один из показателей интенсивности метаболизма и энергии в организме человека. Определяется количеством тощаковой энергии в оптимальных температурных условиях, которая необходима для поддержания состояния в полном физическом и психическом покое.

Т.е., базальный метаболизм показывает, сколько энергии тратит организм для поддержания постоянной деятельности внутренних органов, мышц.

Энергия, которую получает вследствие таких реакций организм, идет на обеспечение постоянства температуры тела (источник — Учебник «Физиология обмена веществ и эндокринной системы», Теппермен).

Благодаря полноценности базального метаболизма обеспечиваются:

Синтез основных гормонов.
Синтез основных ферментов.
Обеспечение базовой когнитивной функции.
Переваривание пищи.
Сон.
Поддержание работоспособности иммунитета.
Поддержание соотношения анаболических процессов по отношению к катаболическим.
Поддержание дыхательных функций.
Транспортировка кровью основных энергетических элементов.
Поддержание постоянной температуры тела по закону Рубнера.

И это далеко не полный список происходящего в нашем организме. В частности, даже когда человек спит, большая часть из процессов, пускай и в замедленном порядке, помогают синтезировать новые строительные элементы, и проводят расщепление гликогена на глюкозу. Все это требует постоянного притока калорийности, которую человек получает из пищи. В частности, этот базовый расход и является ежедневной минимальной нормой того, сколько калорий нужно для поддержания основных функций организма.

Поверхность Рубнера

Как ни странно, но иногда обмен веществ определяется не только биохимическими процессами, но и простыми физическими законами.

Ученый Рубнер выявил зависимость, связывающую общую поверхность с количеством затрачиваемых калорий.

Как это работает на самом деле? Есть 2 основных фактора, из-за которых его предположение оказалось верным.

1-ое – размер организма. Чем больше поверхность тела, тем больше органы, и больший рычаг при любом действии, что приводит в движение большую «машину», потребляющую «больше топлива».
2-ое – поддержание тепла. Для нормального функционирования организма, обменные процессы происходят с выделением тепла. В частности, для человека это 36.6. Причем температура (за редким исключением) равномерно распределяется по всему организму. Так вот, чтобы протопить большую площадь, нужно больше энергии. Все это связано с термодинамикой.

Следовательно, из этого всего можно сделать вывод:

Плотные люди, действительно тратят больше энергии во время основного обмена веществ. Высокие люди, чаще всего худые из-за дефицита калорийности, вызванного увеличенным базальным метаболизмом и тратами на сохранение температуры для большей площади тела.

Факторы, определяющие базальный метаболизм

Исходная интенсивность базального метаболизма у мужчин с массой тела около 70 кг в среднем равна 1700 ккал. Для женщин такие параметры на 10% меньше (источник — «Википедия»).

Если рассматривать уровень базального метаболизма, как динамическую систему, подвижную, то есть факторы, которые определяют базовый фон, и количество распределяемой энергии:

Количество поступающей энергии. Чем фривольней человек относится к своему питанию (постоянный переизбыток калорийности, частые перекусы, разгон метаболизма), тем активнее тратит организм их даже в пассивном режиме. Все это приводит к постоянному гормональному фону и общему увеличению нагрузки на организм, и, как следствие, более быстрый выход отдельных систем из строя.
Наличие искусственных стимуляторов скорости метаболизма. Например, люди, употребляющие кофеин имеют более низкий базальный метаболизм в случае отказа от кофеина. В то же время, их гормональная система начинает давать сбой.
Общая подвижность человека. Так, во время сна, организм транспортирует глюкозу из печени в мышцы, синтезирует новые аминокислотные цепочки, и синтезирует ферменты. Количество (а, значит, и ресурсы), которые тратятся на эти процессы, напрямую зависят от общей нагрузки на организм.
Изменение базовой скорости метаболизма. Если человек, вывел себя из баланса (естественной скорости), то организм будет тратить дополнительную энергию на восстановление и стабилизацию всех процессов. Причем это касается как ускорения, так и замедления.
Наличие внешних факторов. Изменение температуры, заставит усиленно выделять тепло кожными покровами для поддержания общей температуры, что может изменить динамический фактор, влияющий на общий уровень базального метаболизма.
Соотношение усваиваемых и выводимых нутриентов. При постоянном переизбытке калорийности, организм может просто отказаться от лишних нутриентов, в этом случае, базальные растраты увеличатся на процесс превращения полезных нутриентов в транспортировочный шлак.

Кроме этого стоит выделить и основные конечные продукты обмена веществ, которые выводятся из организма вне зависимости от его скорости.

Факторы, определяющие базальный метаболизм

Чем регулируется?

Теперь нужно определить, не только на что тратится основная энергия при общем обмене веществ, но и чем регулируется количество затрачиваемой энергии.

Во-первых, это изначальная скорость метаболизма, которая определяется как соотношение общей подвижности к наличию избытка энергии.
Во-вторых, базальный метаболизм регулируется изначальным уровнем гормонов в крови. Например, для диабетиков или для людей, страдающих проблемами с ЖКТ – общий метаболизм будет отличаться по скорости и соответственно по затратам от среднестатистического.
В третьих, возраст. С взрослением, базальный метаболизм замедляется, это связано с оптимизацией ресурсов организма, в попытках на дольше растянуть срок службы основных систем. Сюда также можно отнести рост и исходную массу тела, так как базальный метаболизм зависим от этих параметров.
Достатком кислорода. Без окисления сложных полисахаридов до уровня простых моносахаридов, выделение энергии невозможно. Точнее изменяется механизм её вычленения. При большом количестве кислорода, скорость выделения увеличивается, что увеличивает и затраты базового метаболизма. В тоже время, в условиях недостатка кислорода, организм может перейти на топление жировых тканей, что кардинально отличается по скорости и по затратности.
Сезонность. Доказано, что весной и ранним летом основной обмен повышен, а зимой и поздней осенью обменные процессы замедляются.
Характер питания. Еда и ее последующее переваривание усиливают основной обмен, особенно если в рационе превалирую белки. Указанное влияние пищи на скорость базального метаболизма называется «специфическим динамическим действием пищи». Ограничение питания или его избыток, концентрация различных питательных веществ в рационе питания непосредственно влияет на скорость основного обмена (источник — Учебник «Физиология обмена веществ и эндокринной системы», Теппермен).

Продолжая проводить аналогии с машинами, это уменьшение скорости для того, чтобы уменьшить расход масла в двигателе, и, соответственно, уменьшить общий износ двигателя, тем самым продлив жизнь отдельной запчасти.

Нарушение баланса

Расчет основного обмена веществ происходит с учетом динамических стрессов. Так, например, занятия спортом выводят организм из баланса, заставляя его постепенно ускорять обмен веществ, и полностью перестраиваться под новые условия. Это, в свою очередь, вызывает противодействие (которое характеризуется большой потерей питательного потенциала, и, возможно, на некоторое время выведением из штатного режима большинство систем организма).

Кроме того, для регуляции последствий стресса, увеличиваются расходы на поддержание эмоционального фона. Ну, и плюс, если равновесие выведено окончательно, организм начинает полностью перестраиваться под новый режим с новой скоростью метаболизма.

Так, например, резкое изменение в питании, с последующим замедлением метаболизма тоже является достаточным фактором для изменения уровня базового расхода. При выведении системы из баланса она будет стремиться к нему. Это определяет текущий уровень ферментов и гормонов.

Формулы для расчёта базовых потребностей

Формула расчета основного обмена веществ является несовершенной. Она не учитывает такие факторы как:

Индивидуальная скорость метаболизма.
Соотношение подкожного и глубинного жира.
Наличие гликогенового депо.
Внешнюю температуру.

Однако для общей прикидки, подойдет и такая формула. Перед таблицей вставим разъяснения:

МТ – масса тела. Для наиболее точного расчета, лучше использовать чистую массу (без учета жировой ткани).
Р – рост. В формуле используется из-за теоремы Рубнера. Является одним из самых неточных коэффициентов.
Свободный коэффициент – волшебная цифра, подгоняющая ваш результат под нормы, еще раз доказывающая, что без такого коэффициента (индивидуального для каждого случая), получить адекватный расчет базального метаболизма не получится.

Пол	Возраст	Уравнение
М	10—18	16.6 мт + 119Р + 572
Ж	10—18	7.4 мт + 482Р + 217
М	18—30	15.4 мт + 27Р + 717
Ж	18—30	13.3 мт + 334Р + 35
М	30—60	11.3 мт + 16Р + 901
Ж	30—60	8.7 мт + 25Р + 865
М	>60	8.8 мт + 1128Р — 1071
Ж	>60	9.2 мт + 637Р — 302

Важно понимать, что формула расчёта не учитывает неравномерность растрат калорийности в течение дня. Так, например, днем во время приема пищи или после тренировки, разогнанный метаболизм заставляет организм потреблять больше энергии, пускай и использует её не так рационально. В то время, как во сне процессы метаболизма оптимизируются максимально, что позволяет достичь оптимального результата в поставленных целях.

Общий метаболизм

Естественно, что основные этапы и процессы, происходящие в организме во время основного обмена веществ, – это не единственные траты. При создании плана питания, скажем, для похудения, нужно воспринимать базальный метаболизм не как константу (посчитанную по формуле), а как динамическую систему, любое изменение в которой приводит к изменению в расчётах.

Во-первых, для расхода полной калорийности питания, нужно включить в список растраты калорийности на все производимые действия.

Примечание: Подробней расчет двигательных и умственных потребностей человека был рассмотрен в статье «Как создать дефицит калорий?».

Во-вторых, изменение скорости метаболизма, возникающее как раз в ходе двигательной активности, или её отсутствия. В частности, возникновение белкового и углеводного окна после тренировок, стимулирует не только ускорение метаболизма, но и изменение трат организма на пищеварение. В это время, базальный метаболизм усиливается на 15-20%, пускай и в краткосрочном периоде, не считая остальных потребностей.

Итог

Расчет базального метаболизма для атлета, конечно, не является нужным и определяющим фактором для достижения оптимального роста. Несовершенство формул, изменение постоянных процессов, требует регулярной коррекции. Однако при первичном подсчете расхода калорий для создания избытка или дефицита, базальный метаболизм поможет понять, как корректировать получившиеся цифры.

Это особенно важно для тех, кто привык не самостоятельно составлять план питания, а пользоваться готовыми диетами. Все мы понимаем принципы похудения, а, следовательно, любую диету нужно подстраивать под себя. И, что для 90 килограммового толстяка похудение, то для 50 килограммовой фитоняшки, может оказаться вредным и избыточным.

Оцените материал

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

Редакция Cross.Expert

Функции обмен веществ – 1.1 Характеристика обмена веществ, как основной функции человека. Обмен веществ как основная функция организма человека

Что такое «метаболизм» (обмен веществ) и почему важно его определять?

1.1 Характеристика обмена веществ, как основной функции человека. Обмен веществ как основная функция организма человека

Похожие главы из других работ:

Регуляция обмена веществ в организме (углеводов, жиров и белков)

Освобождение энергии в процессе обмена веществ

Особенности обмена веществ в системе «мать — плацента — плод».

1. Общая характеристика водного обмена растительного организма

1.6 Наследственный аппарат клеток человека. Характеристика кариотипа человека. Денверская и Парижская классификация хромосом

изучить проблемы обмена веществ как основной функции организма человека в научной литературе;

1. Изучение проблемы обмена веществ как основной функции организма человека в научной литературе

1.2 Основные формы обмена веществ в организме человека

2. Обмен веществ как основная функция организма человека

2.1 Регуляция обмена веществ в организме человека

2.2 Профилактика и лечение нарушений обмена веществ

7. Роль минеральных веществ в питании человека

2. Роль обмена веществ и энергии в жизни живых существ. Биологическое значение цикла Кребса

ГЛАВА 1. ВЫДЕЛИТЕЛЬНЫЕ ФУНКЦИИ РАСТЕНИЙ. РАСТЕНИЕ КАК ДОНОР АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ

1.1 Понимание многоуровневости организации Человека и Вселенной и Энергоинформационного Обмена в древнем мире