В биологии метаболизм - это совокупность тесно взаимосвязанных процессов, обеспечивающих связь живых организмов с окружающей средой. Цель метаболизма - создание сложных веществ и снабжение организма энергией.

Определение

Метаболизм клетки включает множество химических реакций, происходящих в органеллах и необходимых для поддержания жизни.
Обмен веществ включает два процесса:

• катаболизм (диссимиляция, энергетический обмен) - совокупность химических реакций, направленных на распад сложных веществ с образованием энергии;
• анаболизм (ассимиляция, пластический обмен) - реакции биосинтеза, при которых с затратой энергии образуются сложные органические вещества.

Рис. 1. Катаболизм и анаболизм.

Оба процесса происходят одновременно и находятся в равновесии. Вещества, участвующие в анаболизме и катаболизме, поступают из внешней среды. Для нормального протекания метаболизма в животной клетке необходимы белки, жиры, углеводы, кислород, вода. В растения должны поступать вода, кислород и солнечный свет.

Диссимиляция и ассимиляция - взаимосвязанные процессы, не происходящие в разрыве друг от друга. Чтобы происходил анаболизм, необходима энергия, которая выделяется в процессе катаболизма. Для расщепления (диссимиляции) необходимы ферменты, которые синтезируются в процессе ассимиляции.

Диссимиляция может происходить в присутствии или в отсутствии кислорода.
По отношению к кислороду все организмы делятся на два типа:

• аэробы - живут только в присутствии кислорода (животные, растения, некоторые грибы);
• анаэробы - могут существовать в отсутствии кислорода (некоторые бактерии и грибы).

При поглощении кислорода происходит процесс окисления, и сложные вещества распадаются на более простые. В бескислородной среде происходит брожение. В результате двух этих процессов высвобождается большое количество энергии.

Для аэробных организмов катаболизм проходит в три этапа, описанных в таблице.

Этап	Что происходит	Где происходит	Энергия
Подготовительный	Ферментативное расщепление органических соединений: белки расщепляются до аминокислот, крахмал - до глюкозы, жиры - до жирных кислот и глицерина	У одноклеточных организмов - в лизосомах, у многоклеточных - в желудочно-кишечном тракте	Небольшое количество рассеивается в виде тепла
Бескислородный	Глюкоза расщепляется до двух молекул пировиноградной кислоты (ПВК). При дальнейшем отсутствии кислорода ПВК в процессе брожения распадается либо до этилового спирта (спиртовое брожение), либо до молочной кислоты (молочнокислое брожение) Образование двух молекул АТФ	В цитоплазме клетки	Затраты в виде глюкозы в процессе гликолиза
Кислородный	Окисление ПВК до углекислого газа и воды	В митохондриях	Затраты энергии на образование молекул АТФ

Рис. 2. Процесс гликолиза.

Метаболизм анаэробов включает два первых этапа.

ТОП-4 статьи которые читают вместе с этой

Анаболизм происходит после подготовительного этапа. Из более простых организмов синтезируются сложные органические вещества, характерные для организма. Например, из аминокислот образуются ферменты, белки-переносчики, пигменты, нуклеиновые кислоты и т.д. Образованные вещества способствуют катаболизму.

В растениях фотосинтез является анаболизмом, а дыхание - катаболизмом. В процессе фотосинтеза образуется глюкоза, которая запасается в качестве энергии и расходуется на построение организма. Дыхание или окисление способствует высвобождению энергии путём расщепления глюкозы до воды и углекислого газа, которые в дальнейшем используются в процессе фотосинтеза.

Метаболизму ученые уже давно дали точное определение. Что такое обмен веществ? Это комплекс сложных химических реакций, происходящих в организме человека или другого живого существа и влияющих на его жизнеспособность, поддержание жизненных сил, рост, развитие и размножение, а также на защиту от негативного воздействия окружающей среды. Обмен веществ является обязательным условием для нормального существования живого организма.

Регулярное поступление питательных веществ в клетки, а также постоянное выведение конечных продуктов распада, появляющихся в результате различных химических процессов, - основа биохимического и энергетического обмена. Изучает суть этих явлений и результат их воздействия на живой организм такая наука, как биология. Что такое обмен веществ, каково влияние скорости биохимических и энергетических процессов на изменение форм и структуры тела, питание и образ жизни, а также приспосабливаемость к различным условиям существования человека? Это все категории биологических исследований.

Основные виды обмена веществ

Рассмотрим подробнее сам процесс и его определение. Что такое обмен веществ? Это процесс, который способствует переработке поступающих извне питательных элементов (белков, жиров, углеводов, витаминов, воды и минеральных веществ), в результате чего в организме человека создаются собственные белки, углеводы и жиры. При этом продукты распада (расщепления), иначе говоря, отходы выводятся с помощью выделительной системы во внешнюю среду. Биологи обозначили несколько основных видов обменных процессов.

Это - белковый, липидный (жировой), углеводный, солевой и водный обмены. Разнообразные ферменты, которые участвуют в процессах преобразования различных нутриентов, одновременно являются необходимым компонентом пищеварения. Они структурируют наше питание. Обмен веществ при этом ферментами регулируется в нужном направлении.

Два важнейших взаимосвязанных этапа процесса обмена веществ

Каким образом происходят биохимические превращения внутри тела? За счет чего колеблется уровень обмена веществ? У здорового человека обменные процессы в организме протекают интенсивно и быстро.

Технология данных химических реакций включает два параллельных, взаимосвязанных, непрерывных этапа: диссимиляцию и ассимиляцию.

Анаболизм (ассимиляция) - это процесс, связанный с образованием необходимых соединений, в ходе синтеза которых поглощается энергия.

Катаболизм (диссимиляция) - это процесс, который, напротив, способствует расщеплению различных веществ и, как следствие, высвобождению энергии. Главным катализатором (ускорителем) данного окислительного процесса по праву считается кислород.

Факторы, влияющие на основной обмен веществ

Давая определение тому, что такое обмен веществ, ученые выделили необходимый минимум затрат питательных компонентов и энергии для поддержания жизнедеятельности организма в идеальных комфортных условиях, когда человек находится в состоянии покоя. На интенсивность обменных процессов могут влиять:

• генетическая память, или наследственность;
• возраст человека (потому, что скорость метаболизма с годами постепенно снижается);
• климатические условия;
• двигательная активность или ее отсутствие;
• масса тела человека (полным людям требуется больше калорий для поддержания жизнеобеспечения).

В поисках ответа на вопрос о том, что такое основной обмен веществ, или базальный метаболизм, физиологи предлагают учитывать 4 фактора: пол, возраст, рост и массу тела человека. В среднем интенсивность базального метаболизма составляет 1ккал в час на 1 кг веса. У мужчин основной обмен веществ в сутки приблизительно равен 1500-1700 ккал. У женщин эта цифра равна примерно 1300-1500 ккал. У детей обмен веществ, как правило, выше, чем у взрослых, но с годами постепенно снижается.

Обмен веществ и энергетический баланс

Каждому человеку присущ индивидуальный показатель уровня обмена веществ и энергии. Поступление вместе с пищей энергии извне и ее расходование на жизнеобеспечение организма (основной обмен плюс энергозатраты на физическую и психическую деятельность) должны быть сбалансированы. Измеряется эта энергия в единицах тепла - килокалориях. Равновесие между количеством поступающей энергии и расходуемой обеспечивает нормальный энергетический баланс.

Регуляция процессов обмена веществ

Под влиянием факторов, воздействующих на основной обмен веществ, и разницы между поступлением и расходованием калорий меняется интенсивность обменных процессов. Важнейшая роль в регуляции на всех уровнях принадлежит нервной системе. Изменения могут происходить в самих тканях или органах непосредственно, а также являться следствием регулирования количества и активности ферментов и гормонов.

Благодаря принципу обратной связи наш организм способен самостоятельно регулировать уровень обмена веществ. Например, при поступлении большого количества глюкозы в кровь происходит выброс энергии, что усиливает секрецию инсулина. Он тормозит процесс выработки глюкозы из гликогена в печени, что, в свою очередь, ведет к уменьшению ее концентрации в крови.

Что такое нарушение обмена веществ и каковы его причины

При различных нарушениях обмена веществ могут возникнуть тяжелые, подчас необратимые последствия. Сбои в углеводном обмене могут спровоцировать развитие сахарного диабета, неправильный липидный обмен - привести к накоплению вредного холестерина, вызывающего болезни сосудов и сердца. Избыток свободных радикалов ведет к преждевременному старению и возникновению онкологических проблем. Причины подобных сбоев могут быть как внутренними, так и внешними.

Что такое нарушение обмена веществ изнутри? Это многообразные генетические проблемы, связанные с наследственным фактором (мутация генов, кодирующая синтезацию ферментов, вызывающих дефекты обменных процессов). Другими причинами могут быть болезни нервной системы, эндокринные нарушения (дисфункция щитовидной железы, гипофиза, надпочечников).

К внешним причинам физиологи относят нарушения в рационе питания (переедание, несбалансированные диеты и так далее), игнорирование правил здорового образа жизни. Выясняя, что такое неправильный обмен веществ, необходимо помнить: существуют как отдельные причины его возникновения, так и комплексные, когда наряду с болезнью у человека могут присутствовать нарушения в рационе питания, гиподинамия.

Жировой обмен

Особого разговора заслуживает липидный (жировой) обмен. Жиры в организме человека - это богатейший источник энергии. Что такое липидный обмен веществ? В процессе окисления липидов высвобождается больше энергии, чем при переработке углеводов и белков вместе взятых. Кроме большого количества энергии, распад жиров образует достаточно много влаги, что поддерживает водный обмен.

Жиры в организме - необходимые нутриенты. В липидах растворяются отдельные витамины, они служат компонентом клеточных мембран, материалом для синтеза некоторых гормонов и ферментов, участвуют в нервно-мышечной передаче. Жировая ткань выполняет теплоизоляционную и защитную функцию, смягчает и увлажняет кожные покровы. Достаточное и сбалансированное количество жиров в рационе гарантирует правильный липидный обмен, здоровье и отличный внешний вид.

Что такое быстрый обмен веществ, или как набрать вес

Как часто люди, недовольные своей худобой, сетуют на то, что еда им не идет впрок. Набрать оптимальный вес они не могут из-за быстрого метаболизма. Повышенная скорость обмена веществ заложена генетически у людей с эктоморфным типом телосложения. Для них характерно небольшое количество подкожно-жировой клетчатки и медленный темп наращивания мышечной массы. Что такое быстрый обмен веществ? Это высокая скорость метаболических реакций.

Люди с таким «подарком природы» награждены повышенной активностью, хорошей физической формой и не подвержены появлению лишней массы тела. После 30 лет, особенно у женщин, в результате гиподинамии и неправильного питания могут возникать на отдельных участках тела утолщения подкожно-жирового слоя. Частично это является результатом того, что каждые полгода, начиная с этого возраста, скорость метаболизма снижается на 3-4%. Но откорректировать фигуру в этих случаях очень просто: нужно лишь придерживаться сбалансированного рациона питания и увеличить двигательную активность.

Как восстановить правильный обмен веществ?

Многие любительницы жестких несбалансированных диет, гарантирующих быстрое похудение, вскоре оказываются перед дилеммой. Продолжая снижать калорийность своего рациона, они получают снижение уровня метаболизма, что ведет к фиксации стрелки весов. Дефицит калорий уже не ведет к потере лишнего веса. Диетологи в этом случае советуют повышать метаболизм. Что такое ускоренный обмен веществ? Это обязательный утренний завтрак, дробное сбалансированное питание в течение дня, большое количество выпитой воды, аэробные и анаэробные тренировки, прогулки на свежем воздухе, посещения сауны и бани, сон продолжительностью не менее 8-9 часов. Кроме этого, необходимо включать в рацион продукты, ускоряющие метаболизм: специи (перец, корица, имбирь, горчица), морепродукты, цитрусовые (грейпфрут), женьшень, витамины группы B, зеленый чай.

По сути, что такое обмен веществ в идеале? Это грамотное соотношение количества потребляемой пищи и ее расходования. Ранний завтрак поможет «проснуться» организму и запустить процесс метаболизма, дробное питание даст жизненно необходимые вещества без голода и вреда для организма, а физические нагрузки приведут тело к желаемой форме. Голод, напротив, замедляет и останавливает метаболизм, что ведет к прекращению процесса похудения.

Заключение

Профилактика нарушений обмена веществ состоит не только в регулярных посещениях врача, но и в здоровом питании, грамотном режиме труда и достаточном отдыхе, соблюдении экологических и санитарных норм (по мере возможности), двигательной активности. Зная, что такое обмен веществ, вы сможете обеспечить безупречную работу своего организма и остаться здоровым на долгие годы!

Кировская гимназия имени героя Советского Союза Султана Баймагамбетова

Экзаменционный реферат по биологии

тема: ”Метаболизм”

Выполнил: Сысоев М.Ю.

Преподаватель: Савченко И.В.

Кировск 2010

1. Введение
   1. Основная часть
      1. Определение метаболизма Анаболизм и катаболизм Энергетический обмен в клетке
      2. Протеины Определения протеинов Синтез протеинов в живых организмах Классификация, структура и функции
      3. Синтез липидов в живых организмах Компоненты липидов Образование липидов Некоторые виды липидов
      4. Синтез углеводов в живых организмах Классификация углеводов Синтез Использование в живых организмах
      5. Заключительная часть
2. Приложения
3. Список литературы

Введение

Мы довольно много знаем о процессах, протекающих в клетке на молекулярном уровне. Достаточно упомянуть о том, что была расшифрована структура генетического материала -ДНК, были получены интересные и принципиально новые данные об активности генов в бактериальной клетке и клетках высших организмов.

На современном этапе развития науки следует больше внимания уделять организму как целому, связывать протекающие процессы с его функционированием, помнить о том, что наша конечная цель состоит в понимании структуры и функция организма в целом на основе знаний об отдельных его системах. Однако достичь этой цели невозможно без знания реакциях метаболизма, ведь, не зная что и как получается в организме, нельзя предположить что может получится в будущем.

В процессе написания сего реферата, я хочу узнать подробней о том что такое метаболизм, как проиходят реакции метаболизма в организме и какие ученые занимались изучением сих реакций.

Метаболизм

Анаболиз м

Люба я живая клетка, осуществляя многообразные процессы синтеза и распада веществ, подобна сложнейшему химическому комбинату. Для нормального протекания этиъ химических процессов необходим постоянный обмен веществами между клеткой и окружающей средой, а также постоянное превращение энергии в клетке. Получаемые извне белки, жиры, углеводы, витамины, микроэлементы расходуются клетками на синтез необходимых им соединений, построение клеточных структур.

Из поступающих в клетку веществ, под воздействием ферментов образуются новые вещества, необходимые для замены израсходованных веществ и построения органоидов. Вест набор реакций биосинтеза веществ в клетке называется ассимиляцией или пластического обмена. Также эти реакции называют реакциями анаболизма. Эти реакции происходят с поглощением энергии и потому называются эндотермическими.

Катаболиз м

Очевидно, чт о синтез каких-либо веществ невозможен без затрат энергии. Особенно интенсивно реакции анаболизма происходят в растущей, развивающейся клетке. Важнейшими из таких реакций являются синтез белка и фотосинтез. Как же клетка получает энергию для реакций биосинтеза? Наряду с процессами синтеза новых веществ, в клетках происходит постоянный распад запасенных при ассимиляции сложных органических веществ. При участии ферментов эти вещества распадаются до более простых соединений: при этом высвобождается энергия. Чаще всего эта энергия запасается в виде аденозинтри-фосфата (АТФ). Далее эта энергия используется для различных нужд клетки, в том числе и для реакций анаболизма. Совокупность этих реакций называется диссимиляцией или энергетический обмен. Также они называются реакциями катаболизма. Эти реакции происходят с выделением энергии и потому называются экзотермическими.

Разложение углеводов

Разложени е углеводов начинается уже в ротовой полости. Когда углеводы попадают туда, начинает выделяться слюна, в которой помимо воды и солей различных кислот, содержит ферменты, которые позволяют начать расщепление простых углеводов, таких как крахмал и мальтозу. Расщепление происходит до появления, как правило, глюкозы. Далее, появившаяся глюкоза всасывается, а остальные не поддающиеся расщеплению в ротовой полости углеводы идут по ЖКТ дальше и попадают в желудок, а затем и в кишечный тракт.

Разложение белков

Попада я в наш организм, белки сначала оказываются в ротовой полости, где ферменты слюны ничего с ними поделать не могут, и затем попадают в желудок. В желудке, выделяется желудочный сок, который содержит самые различные ферменты, соляную кислоту и некоторые другие вещества. Благодаря богатому набору ферментов, большинство белков перевариваются там. Некоторые аминокислоты, полученные в результате пищеварения, используются для синтеза белков организма, а остальные превращаются в глюкозу.

Ферменты которые расщепляют белки называются протеазами.

Разложение липидов

Ка к и белки, липиды начинают разлагаться только в желудке, да и то

Далеко не все липиды, а только простейшие. Дальшейшее разложение липидов происходит в кишечнике. Попадая в кишечник, пища, смоченная слюной и желудочным соком, подвергается действию кишечного сока, желчи, сока поджелудочной железы, здесь же происходит всасывание продуктов переваривания в кровеносные и лимфатические капилляры.

Метаболиз м

Анаболиз м и катаболизм -противоположные процессы: в одном случае вещества образуются, в другом -разрушаются. Но они тесно связаны и друг без друга невозможны. Ведь если в клетке не будет синтеза веществ, то нечему будет распадаться, т.е. не будет материала для распада и получения энергии. Таким образом метаболизм -совокупность реакций анаболизма и катаболизма, т.е. обмен веществ.

Энергетический обмен в клетке

АТФ обеспечивает энергией все функции клетки: механическую работу, биосинтез, деление и т.д. В среднем, содержание АТФ в клетке составляет около 0,05% ее массы, но в тех клетках, где затраты АТФ велики (например, в клетках печени, поперечно-полосатых мышц), ее содержание может доходить до 0,5%. Синтез АТФ в клетках происходит главным образом в митохондриях. Этот процесс можно условно разделить на три этапа: 1) Подготовительный: при этом этапе крупные пищевые полимерные молекулы распадаются на более мелкие фрагменты: жиры распадаются на жирные кислоты и глицерин, белки до аминокислот и далее. В ходе этих превращений энергии выделяется мало и она рассеивается в виде тепла, т.е. АТФ не образуется. 2) Неполное бескислородное расщепление: на этом этапе вещества, образовавшиеся во время первого этапа, разлагаются под действием ферментов и в отсутствие кислорода. Ниже я постараюсь привести пример на основе гликолиза. Гликолиз происходит в животных клетках и у некоторых микроорганизмов. Суммарно, процесс можно представить так:

C?H??O?+2H?PO?+2АДФ = 2C?H?O?+2H?O+2АТФ Где можно наглядно увидеть, что при гликолизе из одной молекулы глюкозы образуется 2 молекулы пировиноградной кислоты, которая затем во многих клетках превращается в молочную кислоту. Причем, образовавшейся энергии хватает для образования двух молекул АТФ. Несмотря на кажущуюся простоту, гликолиз -очень сложный и многоступенчатый процесс, насчитывающий более десяти ступеней, катализируемых различными ферментами. В результате, только 40% энергии запасается в виде АТФ, остальная часть энергии рассеивается в виде тепла. Гликолиз происходит в цитоплазме клеток. 3) Полное кислородное расщепление или клеточное дыхание: на этом этапе вещества, образовавшиеся во время второго этапа, распадаются до конечных CO?и H?O. Этот этап упрощенно можно представить в виде следующего уравнения:

2C?H?O?+ 6O?+ 36H?PO?+ 36АДФ→CO?+ 42H?O +36АТФ Таким образом, окисление двух молекул молочной кислоты, приводит к выделению большого количества энергии, достаточной для образования 36 молекул АТФ. Клеточное дыхание происходит на кристах митохондрий. КПД этого процесса выше чем у гликолиза и составляет примерно 55%. В результате полного расщепления одной молекулы глюкозы образуется 38 молекул АТФ. Для получения энергии в клетках используются не только сахариды, но также липиды и,в некоторых случаях, белки. Однако, чаще всего используются сахара.

Протеины

Определение протеинов

Протеины (белки) -эт о сложные органические соединения, состоящие из углерода, кислорода, водорода и азота. В некоторых белках также может содержатся сера и фосфор.Часть белков образует комплексы с другими молекулами, содержащими фосфор, железо, цинк и медь.

Молекулы белков - (цепи построенные из аминокислот) -очень велики; это макромолекулы, молекулярная масса которых колеблется от нескольких тысяч, до нескольких миллионов. В природных белках встречается двадцать различных аминокислот. Однако, потенциально разнообразие белков безгранично, поскольку каждому белку свойственна своя особая аминокислотная последовательность, генетически контролируемая, то есть -закодированная в ДНК клетки, вырабатывающей данный белок. Белков в данных клетках больше, чем каких-бы то ни было других органических соединений: на их долю приходится больше 50% общей сухой массы клеток.

Они -важный элемент пищи животных и могут превращаться в жиры, углеводы и другие белки. А их большое разнообразие позволяет им выполнять в живом организме множество различных функций, такие как:

1) Пластическая функция 2) Метаболическая функция 3) Энергетическая 4) Транспортная 5) Регуляторная 6) Сигнальная 7) Защитная

Классификация белков

Сложност ь строения белковых молекул и чрезвычайное разнообразие разнообразие их функций крайне затрудняют создание единой четкой классификации белков на какой-либо основе. Я постараюсь изобразить некоторые классификации белков в виде таблиц.

Простые белки

Название	Свойства	Пример
Альбумины	Нейтральные,растворимы в воде и разбавленных соленых растворах	Яичный альбумин Сывороточный альбумин в крови
Глобулины	Нейтральные. Нерастворимы в воде. Растворимы в разбавленных соленых растворах	Содержащиеся в крови антитела Фибрин
Гистоны	Основные Растворимы в воде Нерастворимы в разбавленном водном растворе аммиака	Связаны с нуклеиновыми кислотами в нуклеопротеидах клетки
Склеропротеины	Нерастворимы в воде и в большей части других растворителей	Кератин волос, кожи,коллаген сухожилий,эластин связок

Сложные белки

Название	Простетическая группа	Пример
Фосфопротеины	Фосфорная кислота	Казеин молока Вителлин яичного желтка
Гликопротеины	Углевод	Плазма крови Муцин (компонент слюны)
Нуклеопротеины	Нуклеиновая кислота	Компоненты вирусов Хромосомы Рибосомы
Хромопротеины	Пигмент	Гемоглобин-гем (железосодержащий пигмент)Фитохром (пигмент растительного происхождения)Цитохром (дыхательный пигмент)
Липопротеины	Липид	Компонент мембран Липопротеины крови -траспортная форма липидов
Флавопротеины	ФАД (флавинадениндинуклеот ид)	Компонент цепи переноса электронов при дыхании
Металлопротеины	Металл	Нитратредуктаза -фермент,катализирующий в растениях превращение нитрата в нитрит

Также белки могут классицироваться не только по сложности и составу, но и их функциям и структуре. Ниже представлены таблицы классификации белков по их структуре и по их функциям.

Классификация белков по их структуре

Класс белков	Характеристика	Функция
Фибриллярные	Наиболее важна вторичная структура (третичная почти или совсем не выражена)Нерастворимы в воде. Отличаются большой механической прочностью. Длинные параллельные полипептидные цепи,скрепленные друг с другом поперечными сшивками, образуют длинные волокна или слоистые структуры.	Выполняют в клетках и в организме структурные функции, например в составе соединительной ткани; к этой группе относятся среди других коллаген (сухожилия,межклеточное вещество костной ткани), миозин в мышцах, фиброин (шелк,паутина), кератин (волосы, рога, ногти,перья)
Глобулярные	Наиболее важна третичная структура. Полипептидные цепи свернуты в компактные глобулы. Растворимы -легко образуют коллоидные суспензии.	Выполняют функции ферментов, антител (глобулины сыворотки крови определяют имуннологическую активность) и в некоторых случаях гормонов (например -инсулин)
Промежуточные	Фибриллярной природы,но растворимые.	Примером может служить фибриноген,превращающийся в нерастворимый фибрин при свертывании крови.

Также, при описании структуры белков рассматривают обычно три разных уровня организации. Первичная структура: под ней обычно подразумевают число и последовательность аминокислот, соединенных друг с другом пептидными связями в полипептидной цепи. Вторичная структура: α-спираль, возможная благодаря множеству водородных связей, возникаемых между находящимися поблизости друг от друга СО-и NH-группами. Третичная структура: у большинства белков полипептидные цепи свернуты особым образом в компактную глобулу. Этот способ свертывания полипептидных цепей глобулярных белков называется третичной структурой

Классификация белков по их функциям

Класс белков	Характеристика	Локализация/Функция
Структурные белки	Коллаген Склеротин α-Кератин Эластин Мукопротеины Белки оболочки вирусов	Компонент соединительной ткани Наружный скелет насекомых Кожа, перья, рога Связки Слизистые секреты Капсид
Ферменты	Трипсин Липаза Амилаза Глутаминсинтетаза	Катализ белков, жиров,углеводов. Катализ образования глутамина из глутаминовой кислоты и аммика
Гормоны	Инсулин Глюкагон	Регуляция обмена глюкозы
Транспортные белки	Гемоглобин Гемоцианин Миоглобин Сывороточный альбумин	Транспорт О? в крови позвоночных и некоторых беспозвоночных. Транспорт жирных кислот и липидов и т.п.
Защитные белки	Антитела Фибриноген Тромбин	Образуют защитные комплексы с инородными телами. Участие в свертывании крови
Сократительные белки	Миозин Актин	Подвижные нити миофибрилл саркомера Неподвижные нити миофибрилл саркомера
Запасные белки	Яичный альбумин Казеин	Белок яйца Белок молока
Токсины	Змеиный яд Дифтерийный токсин	Ферменты Токсин, вырабатываемый дифтерийной палочкой

Синтез белков

Синте з белков в клетках -это очень сложный и энергозатратный процесс, он требует очень большого количества ферментов и других специфических макромолекул, общее количество которых, близко к трёхстам. Часть из них, к тому же объединены в сложную трёхмерную структуру рибосом. Но несмотря на большую сложность, синтез протекает с чрезвычайно высокой скоростью (десятки аминокислотных остатков в секунду). Процесс может замедляться и даже останавливаться ингибиторами-антибиотиками.. Он протекает как в клетках прокариотах, так и в клетках эукариотах.

Синтез белков проводится рибосомами. Рибосома состоит из двух субчастиц: большой и малой. (см . приложение 1)

Каждая субчастица состоит из нескольких десятков белков, каждый из которых уже изучен, известно, каким образом каждый белок уложен в субчастицу. При исследовании белков используют метод электрофореза, то есть в электрическом поле в специальном геле или специальном носителе молекулы белков разъединяются в зависимости от их заряда и молекулярного веса, то есть под действием поля они начинают двигаться и могут отодвигаться друг от друга на разное расстояние. Другим методом разделения белков является хроматография, в результате этого метода на носителе получают пятнышки, каждый из которых соответствует отдельному белку.

Белки в рибосоме держатся на каркасе, состоящем из рибосомной РНК. Формирование рибосомы начинается с того, что рибосомная РНК сворачивается и на нее в определенном порядке начинают налипать белки. На рисунке представлена рибосомная РНК. В ней самокомплементарные участки нити РНК спариваются, образуя шпильки (вторичная структура), и затем РНК сворачивается (третичная структура РНК), образуя каркас субчастиц. (см . приложение 1)

Еще один вид РНК, участвующей в синтезе белка, это транспортная РНК (тРНК). Молекулы тРНК относительно небольшие (по сравнению с рибосомной или матричной РНК). За счет спаривания комплементарных участков молекулы тРНК образуется три "стебля" с петлями на концах и один "стебель", образованный 5"-и 3"-концами молекулы тРНК. Изображение этой структуры похоже на крест или клеверный лист. "Голова" на этом листе представлена антикодонной петлей, здесь находится антикодон - те три нуклеотида, которые комплементарно взаимодействуют с кодоном в мРНК. Противоположный антикодонной петле стебель, образованный концами молекулы, называется акцепторным стеблем - сюда присоединяется соответствующая аминокислота.

Распознают подходящие друг другу тРНК и аминокислоты специальные ферменты, называемые аминоацил-тРНК синтетазами. Для каждой аминокислоты есть своя аминоацил-тРНК синтетаза.(см .

приложение 2)

В рибосоме находится матричная РНК (мРНК). С кодоном (тремя нуклеотидами) мРНК комплементарно связан антикодон транспортной РНК, на которой висит остаток аминокислоты. На рисунке видна такая структура (тРНК вместе с аминокислотой, которая называется аминоцил-тРНК).(см . приложение 3)

Процесс трансляции, также как и процесс транскрипции, связан с перемещением вдоль молекулы нуклеиновой кислоты, разница в том, что рибосома шагает на три нуклеотида, в то время как РНК-полимераза -на один.

Аминоцил т-РНК входит в рибосому, комплементарно связываясь с кодоном мРНК, затем происходит реакция при которой аминокислотные остатки связываются друг с другом, а т-РНК удаляется. (см . приложение 4)

"Словарь" для перевода с языка нуклеотидов на язык аминокислот называется генетическим кодом. Аминокислот - 20, нуклеотидов - 4, число комбинаций из 4 по 2 = 16, а аминокислот 20, поэтому кодировка не двух, а трехбуквенная, каждая тройка называется кодоном. Каждая аминокислота кодируется тремя нуклеотидами в мРНК (которая, в свою очередь, кодируется ДНК).

(см . приложение 5)

Таблица генетического кода была составлена в 60-х годах. Начало положили Ниренберг и Маттеию. Они пытались производить в пробирке эксперименты на клеточных экстрактах, к которым были добавлены искусственные матрицы РНК. В то время считалось, что кодоны, состоящие из одного нуклеотида (UUU или ААА) не кодируют аминокислоты. Ниренберг и Маттеи использовали полиU-РНК (то есть состоящую только из урацилов) в качестве контроля в своих опытах, но именно в этой пробирке прошла реакция. Стало ясно, что кодон UUU кодирует аминокислоту фенилаланин. Затем была составлена таблица генетического кода.

Генетический код универсален. Он один и тот же у всех микроорганизмов. Есть небольшие отличия в генетическом коде митохондрий.

Липиды

Определени е и классификация

Липиды -обширная группа жироподобных веществ, нерастворимых в воде. Большинство липидов состоит из высокомолекулярных жирных кислот и трехатомного спирта глицерина.

Липиды присутствуют во всех, без исключения клетках, выполняя самые различные функции. 1) Энергетическая функция. Наиболее простые и широкораспростра-

ненные липиды играют роли источников энергии.

2) Защитная функция. Благодаря низкой теплопроводности, липиды используются как теплоизоляционный материал, например в подкожном жировом слое.

3) Строительная функция. Так как липиды водонерастворимы, они используются при построении клеточных мембран. 4) Регуляторная функция. Многие гормоны (например гормоны коры надпочечников) являются производными липидов.

Классификаци я липидов .

В соответствии с химическим строением различают три основные группы липидов: 1) Жирные кислоты и продукты их ферментативного окисления, 2) Глицеролипиды (содержат в молекуле остаток глицерина), 3) Липиды, не содержащие в молекуле остаток глицерина (за

исключением соеденений, входящих в первую группу). По другой классификации (она приведена на схеме), липиды подразделяют на нейтральные липиды, фосфолипиды и гликолипиды.

Компонент ы липидо в

Жирные кислоты содержат в своей молекуле кислотную группу -COOH(карбоксильная группа). Жирными их называют потому, что некоторые высокомолекулярные члены этой группы входят в состав жиров. Общая формула жирных кислот имеет вид R?COOH, где R -атом водорода, или алкильный радикал, типа -CH?, -C?H? и далее.В липидах, радикал R обычно представлен длинной цепью углеродных атомов. Большая часть жирных кислот содержит четное количество атомов углерода, от 14 до 22 (чаще всего 16 или 18). В приложении по липидам даны рисунки, на которых можно увидеть строение двух наиболее распространенных жирных кислот. При просмотре рисунков, советую обратить внимание на длинные “хвосты” из атомов углерода и водорода. Углеводородные хвосты молекул определяют многие свойства липидов, в том чиле и нерастворимость в воде.

Иногда в жирных кислотах имеются одна или несколько двойных связей (C=C). В этом случае жирные кислоты, и содержащие их липиды называются ненасыщенными. Соответсвенно, те кислоты где двойных связей нет, называются насыщенными. Ненасыщенные жирные кислоты плавятся при более низких кислотах, например олеиновая кислота -основной компонент оливкого масла -в обычных условиях бывает жидкой, тогда как стеариновая кислота при обычных условиях -твердая.

Большая часть липидов -это сложные эфиры спирта глицерола. Поэтому их называют глицеридами.

Синте з липидов .

У глицерола имеется три гидроксильные группы (-ОН), каждая из которых способна вступать в реакцию с жирной кислотой, то есть образовывать сложный эфир. Обычно, в реакцию вступают все три гидроксильные группы глицерола (схем у образовани я сложног о эфир а можн о найт и в приложения х п о липидам ) , поэтому продукт реакции называют триглицеридом. Биосинтез жирных кислот протекает в цитоплазме, в основном в печени, жировой ткани, почках, легких и молочных железах. Главным источником атомов углерода является глюкоза.

Свойства и функции триглицеридов

Триглицериды -самые распространенные из липидов, встречающихся в природе. Их принято разделять на жиры и масла, в зависимости от того, остаются ли они твердыми при 20? (жиры) или имеют жидкую консистенцию при этой температуре (масла). Температура плавления липида тем ниже, чем выше в нем доля ненасыщенных жирных кислот.

Триглицериды неполярны и поэтому нерастворимы в воде. Их плотность ниже, чем у воды, поэтому в воде они всплывают. Калорийность липидов выше чем у углеводов, т.е. данная масса липида выделяет при окислении больше энергии, чем равная ей масса углевода. Это можно объяснить тем, что в липидах, по сравнению с углеводами больше водорода и совсем мало кислорода. Одним из продуктов окисления жиров является вода. Эта метаболическая вода очень важна для обитателей пустыни, так как жир запасаемый в их организмах, используется именно для этой цели.

Углеводы

Углеводам и называют вещества с общей формулой Cx(H2O)y, где y и x могут иметь различные значения. Название “углеводы” отражает тот факт, что в молекулах этих веществ присутствуют атомы водорода и кислорода в том же соотношении, что и в молекулах воды. Углеводы подразделяют на три главных класса: моносахариды, дисахариды и полисахариды.

Синтез углеводов

В животных организмах, углеводы напрямую не синтезируются. Биосинтез -начинаеться в фотосинтезирующих и хемосинтезирующих организмах. Подробнее остановлюсь на фотосинтезирующих -это растения (высшие и низшие) и синезелёные водоросли. В них происходит фотосинтез, образование высшими растениями, водорослями, фотосинтезирующими бактериями сложных органических веществ, необходимых для жизнедеятельности как самих растений, так и всех других организмов, из простых соединений за счёт энергии света, поглощаемой хлорофиллом и другими фотосинтетическими пигментами. Один из важнейших биологических процессов, постоянно и в огромных масштабах совершающийся на нашей планете.

Суммарное (и очень сильно упрощенное) уравнение фотосинтеза выражается следующим образом: 6СО? + 6Н?О = С?Н??О? + 6О?. Там образуеться много промежуточных органических кислот. При использовании в Фотосинтезе только CO?и H?О образуются углеводы.

Из простых углеводов образуются более сложные (сахароза, фруктоза, крохмал и прочие), которые выполняют функции "долгосрочных" запасных веществ. Молекулы углеводов -более-менее универсальны для всех организмов.

Попадая в гетеротрофные организмы -углеводы и белки разбираются на составные части. И из них либо собираются свои молекулы, либо добывается энергия для жизненноважных процессов. Углеводы могут переситезироваться в жиры и кислоты.

Приложения

Синте з белко в

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Приложение 4

В таблице на рисунке боковые столбцы кодируют левую и правую букву кодона, верхняя строка - среднюю. Например кодон AUG кодирует аминокислоту метионин. Число комбинаций из 4 по 3 = 64, то есть некоторые аминокислоты кодируются несколькими кодонами. Три кодона не кодируют никакую аминокислоту, они называются терминирующими. Когда они попадаются в мРНК, рибосома прекращает свою работу и готовая полипептидная цепь выбрасывается наружу.

Липид ы

Приложение 6 Приложение 7

Стеариновая кислота

CH ? -CH ? -CH ? -CH ? -CH ? -CH ? -CH ? -CH ? -CH ? -CH ? -CH ? -CH ? -CH ? -CH ? -CH ? -CH ? -CH ? -C-OH

Олеиновая кислота

CH ? -CH ? -CH ? -CH ? -CH ? -CH ? -CH ? -CH ? - CH=CH -CH ? -CH ? -CH ? -CH ? -CH ? -CH ? -CH ? - С - ОН

Приложение 8 Образовани е липида (триацилглицерола )

CH ? O H HO -C-R ¹ CH ? OC-R ¹

O			O
??			??
CHO H	HO -C-R ²	3H ? O +	CHOC-R ²
	O		O
	??		??
CH ? O H	HO -C-R ³		CH ? OC-R ³
глицеро л	тр и жирны е кислоты	(тр и сложноэфирны е связи )

Углеводы Приложение 9 Схем а фотосинтеза

Заключение

В процессе написания реферата, я узнал подробнее о том что такое метаболизм, как проиходят реакции метаболизма в организме и какие ученые занимались изучением сих реакций.

Я узнал много нового о процессах, протекающих в клетке на молекулярном уровне. Например, я изучил подробней синтез белка, липидов и углеводов.

На современном этапе развития науки следует больше внимания уделять организму как целому, связывать протекающие процессы с его функционированием, помнить о том, что наша конечная цель состоит в понимании структуры и функция организма в целом на основе знаний об отдельных его системах.

Список литературы

1) Биология. По д редакцией Р.Сопера.

1996 Москва “Мир”

2) Биология. Человек: Учеб. для 9 кл. общеобразоват. убеч. заведений/ А.С. Батуев, А.Д. Ноздрачев и др.; под ред. А.С. Батуева

3) Animal growth and development by David R. Newth

Edward Arnold (Publishers) Ltd 1970

4) Общая химия: учебное пособие / Н.Л. Глинка - М.:КНОРУС, 2010. -752 с.

5) Гусев М.В., Минеева Л.А. Микробиология. М.: Изд-во МГУ, 1992, 448 с.

Кировская гимназия имени героя Советского Союза Султана Баймагамбетова Экзаменционный реферат по биологии тема: ”Метаболизм” Выполнил: Сысоев М.Ю. Преподаватель: Савченко И.В. Кировск 2010 Содержание Введение Основная часть Определение

Общее понятие об обмене веществ и энергии Организм человека, как и все живые организмы, существует как открытая энергетическая система. Это значит, что организм постоянно теряет вещество в виде достаточно простых химических соединений. Одновременно с этим происходит выведение энергии из организма. Но организм - это устойчивая энергетическая система, поэтому потеря вещества и энергии восполняется постоянным их поглощением из окружающей среды. Таким образом, через организм человека постоянно идет поток вещества и заключенной в нем энергии. Этот непрерывный поток является одним из важнейших свойств живых организмов и называется обмен веществ и энергии, или метаболизм.

Вещество, поступающее в организм, заключает в себе химическую энергию (энергия внутримолекулярных химических связей). Эта энергия преобразуется в организме в химическую энергию других соединений, а также в тепловую, механическую и электрическую. Электрической энергии в организме вырабатывается немного, но она важна для деятельности нервной и мышечной систем.

Обмен веществ – это единый процесс, осуществляющийся на уровне целостного организма, он складывается из метаболических процессов, происходящих в каждой отдельной клетке. Сутью метаболизма является все многообразие превращений веществ в организме, которые происходят либо с затратой, либо с освобождением энергии. Поэтому общий процесс метаболизма имеет две стороны, неразрывно связанные между собой:

Анаболизм (ассимиляция, пластический обмен) - это совокупность реакций синтеза, протекающих в клетках. При этом из более простых веществ синтезируются более сложные вещества. Реакции анаболизма идут с затратой энергии. Основным источником энергии для реакций анаболизма является АТФ. Примером таких реакций является биосинтез белка, протекающий во всех клетках. Исходными веществами для анаболизма являются питательные вещества, поступающие в организм с пищей и образующиеся в результате процесса пищеварения. В результате анаболических реакций происходит постоянное самообновление, рост и развитие организма. Кроме этого, реакции анаболизма являются поставщиками органических соединений для процессов катаболизма.

Катаболизм (диссимиляция, энергетический обмен) - это совокупность реакций расщепления и распада более сложных органических веществ до более простых, вплоть до углекислого газа и воды. Эти реакции идут с освобождением энергии, примерно половина которой превращается в тепловую и тратится на поддержание температуры тела, а вторая половина энергии запасается в виде макроэргических связей в молекулах АТФ, которая используется в реакциях синтеза.

Основными органическими веществами, из которых состоит организм человека, являются белки, углеводы, жиры, нуклеиновые кислоты, при этом одни вещества могут превращаться в другие, например, углеводы – в жиры и наоборот, белки могут превращаться в жиры и углеводы. Неорганические вещества организма - это вода и минеральные соли. Полноценная, сбалансированная пища должна содержать органические вещества в достаточном количестве и качестве, а также в ее составе должны быть необходимые минеральные соли и вода и витамины. Насчитывается около 60 пищевых веществ, которые требуют сбалансированности.

Однообразное питание, приводящее к исключению отдельных компонентов, вызывает нарушение обмена веществ. Принято выделять белковый, углеводный, жировой и водно-солевой обмен. Энергетическую ценность пищи измеряют в килокалориях(ккал). Суточная потребность человека в энергии составляет в среднем около 3 100 к. Дж. Эта величина зависит от пола, возраста, физической и эмоциональной активности. Особенно высоки затраты энергии в пересчете на массу тела у детей 1 – 5 лет в связи с высокой активностью обменных процессов.

Белковый обмен Среди всех органических соединений, входящих в состав организма человека, наибольшее количество приходится на белки. Функции белков в организме очень многообразны: структурная (входят в состав мембран клеток, образуют цитоскелет); каталитическая (белки-ферменты); регуляторная (белки - гормоны); транспортная (альбумины и глобулины плазмы крови, гемоглобин эритроцитов); защитная (белки - антитела, белки свертывающей системы крови); рецепторная, сигнальная (белки мембран рецепторных окончаний); сократительная (актин и миозин мышечных клеток, белок тубулин жгутиков и ресничек); энергетическая (освобождение энергии при расщеплении белков);

Белки имеют особое значение в сбалансированном питании, так как они в организме человека не синтезируются из других органических соединений и должны поступать в организм в составе пищи. С химической точки зрения белки - это полимерные соединения, состоящие из аминокислот. В пищеварительном тракте человека белки пищи расщепляются до аминокислот, из которых затем в клетках тела синтезируются собственные белки. В составе белков человека 22 различные аминокислоты. Все аминокислоты делятся на заменимые и незаменимые.

Заменимые могут образовываться в организме человека из других аминокислот. Незаменимые аминокислоты в организме человека синтезироваться не могут, и поэтому должны поступать в составе пищи. В организме взрослого человека могут синтезироваться 14 аминокислот. Незаменимых аминокислот у детей 10, а у взрослых 8 (аргинин, валин, лейцин, изолейцин и др.). Недостаток или отсутствие какой-либо одной незаменимой аминокислоты приводит к замедлению и даже остановке роста и развития. В связи с этим существует понятие биологическая ценность белков.

Белки, содержащие все незаменимые аминокислоты и в достаточном количестве, называются полноценными. Это животные белки (белки мяса, рыбы, яиц, молока). Белки, содержащие не все незаменимые аминокислоты, называются неполноценными. Это белки растительного происхождения (кроме белков картофеля).

Белки пищи под действием протеолитических ферментов, входящих в состав пищеварительных соков, расщепляются до аминокислот и всасываются через стенки кишечника в кровь. С током крови аминокислоты поступают в клети организма и участвуют в дальнейших превращениях (биосинтез белка, преобразование в другие аминокислоты и др.).

Полное окисление 1 грамма белков до углекислого газа, воды и мочевины сопровождается освобождением 17, 6 к. Дж (4, 1 ккал) энергии. Белки практически не откладываются в запас. При белковом голодании в клетках происходит использование белков мембран самих клеток, что приводит к тяжелым нарушениям обменных процессов. Суточная потребность взрослого человека в белках составляет 90 150 граммов (в зависимости от физических нагрузок).

Избыток белков в пище может превращаться в гликоген и жиры, но в основном избыточные аминокислоты окисляются до углекислого газа, воды и аммиака. Аммиак токсичен, поэтому в печени он превращается в нетоксичную мочевину и выводится в составе мочи. В организме взрослого человека в норме количество синтезируемых белков равно количеству распадающегося белка. У детей синтез белков преобладает на их распадом, а у старых людей преобладает процесс распада над синтезом.

В зрелом возрасте у здорового человека существует азотное равновесие, т. е. количество азота, полученного с белками пищи равно количеству выделяемого азота. В молодом, растущем организме идет накопление белковой массы, поэтому азотный баланс будет положительный, т. е. количество поступающего азота превышает количество выводимого из организма. В престарелом возрасте из-за преобладающего распада белков азотный баланс отрицателен, т. е. количество азота поступившего в организм меньше количества азота, выведенного из организма.

Болезни, связанные с отсутствием белка. Уменьшается содержание белка в сыворотке крови, развивается гипопротеинемия. Вслед за белками крови распадаются белки печени, мышц, кожи. Позже распадаются белки мышц сердца и головного мозга. Ранний показатель-изменение мочевины в моче.

Углеводный обмен В организм человека углеводы поступают в составе пищи в виде моносахаридов (глюкоза, фруктоза, галактоза), дисахаридов (сахароза, мальтоза, лактоза) и полисахаридов (крахмал, гликоген). До 60% энергообмена человека зависит от превращений углеводов. Окисление углеводов происходит гораздо быстрее и легче по сравнению с окислением жиров и белков. В организме человека углеводы выполняют ряд важных функций:

энергетическая (при полном окислении одного грамма глюкозы освобождается 17, 6 к. Дж энергии); рецепторная (образуют углеводные рецепторы гликокаликса клеток); защитная (входят в состав слизей); запасающая (в мышцах и печени откладываются в запас в виде гликогена);

В пищеварительном тракте человека полисахариды и дисахариды расщепляются под действие амилолитических ферментов до глюкозы и других моносахаров. В крови человека содержание глюкозы очень постоянно, от 0, 08 до 0, 12%. В организме избыток углеводов из крови под действием гормона инсулина откладывается в запас в виде полисахарида гликогена в печени и в мышцах. При недостатке инсулина развивается тяжелое заболевание – сахарный диабет.

Запасы гликогена в организме взрослого человека составляют около 400 граммов. Эти запасы легко мобилизуются на энергетические нужды: под действием гормона глюкагона и некоторых ферментов гликоген расщепляется до глюкозы. Суточная потребность человека в углеводах 400 - 600 граммов. Богата углеводами растительная пища. При недостатке углеводов в пище они могут синтезироваться из жиров и белков. Избыток углеводов в пище превращается в процессе метаболизма в жиры.

Жировой обмен Жиры (липиды) составляют 10 -20% массы тела. Большинство молекул жира человека – это сложные эфиры трехатомного спирта глицерола и высших карбоновых (жирных) кислот. Липиды могут быть твердыми (жиры) и жидкими (масла). Жиры выполняют ряд важных функций:

структурная (жиры – фосфолипиды являются основой строения клеточных мембран); энергетическая (полное окисление 1 г жира до углекислого газа и воды освобождает 38, 9 к. Дж (9, 3 ккал) энергии); защитная (теплоизоляция и гидроизоляция от внешних воздействий низкой температуры и агрессивных водных растворов, сдавливающего действия механического давления на определенные участки тела); амортизационная (жировые капсулы некоторых внутренних органов (почек и др.); источник эндогенной воды (1 г жира при окислении освобождает 1, 1 г воды, которая может использоваться организмом на метаболические нужды; животные степей и пустынь могут длительно обходиться без питья за счет окисления запасного жира); регуляторная (некоторые гормоны являются производными жиров, например прогестерон, андростерон и др.); являются растворителями для жирорастворимых витаминов.

В пищеварительном тракте жиры под действием липолитических ферментов расщепляются до глицерола и жирных кислот. Эти вещества в клетках слизистой тонкого кишечника преобразуются в собственные жиры человека и всасываются в лимфу. Избыток жиров, поступающих в пищей, откладывается в запас на поверхности внутренних органов и в подкожной жировой клетчатке. В составе жиров человека имеются насыщенные и ненасыщенные жирные кислоты. Ненасыщенные в организме человека не синтезируются, поэтому должны поступать с пищей.

Источником ненасыщенных жирных кислот являются растительные масла. Суточная потребность взрослого человека в жирах - 80 -100 г. , при этом около 30% их количества должны составлять растительные масла как источник ненасыщенных жирных кислот. При недостатке жиров в пище они могут синтезироваться из белков и углеводов. Чрезмерное употребление жиров животного происхождения способствует образованию холестерина, который откладывается на внутренних стенках артерий и приводит к утолщению их стенок и способствует развитию гипертонии.

Водный и солевой обмен Организм человека содержит около 65% воды. Особенно большое количество воды содержат клетки нервной ткани (нейроны), клетки селезенки и печени – до 85%. В эмбриональных клетках количество воды может быть до 95%, а в старых клетках ее содержание снижается до 60%. На каждый килограмм веса тела взрослого человека приходится около 700 г воды, при этом 500 г внутриклеточной и 200 г внеклеточной воды. Суточная потеря воды с мочой, при дыхании, через кожу, с калом у взрослого человека составляет около 2, 5 литров, поэтому суточная потребность в воде равна этому количеству.

Восполнение потерь воды осуществляется за счет пищи потребления жидкости. Около 300 г воды ежесуточно образуется внутри организма за счет окисления белков, жиров и углеводов. Вода как химическое вещество обладает рядом уникальных физико-химических свойств, на чем основаны функции, которые она выполняет в организме:

является универсальным растворителем (все биохимические реакции в клетках происходят только в растворенном состоянии); определяет упругость (тургор) клеток и тканей; является основой жидких транспортных систем (движение цитоплазмы, крови, лимфы) и пищеварительных соков; является основой внутренней среды (кровь, лимфа; тканевая, плевральная, спинномозговая, суставная жидкости); является реагентом в биохимических реакциях; участвует в сохранении, распределении и перераспределении тепла в организме и в терморегуляции; Без воды человек может прожить не более 5 суток.

Минеральные соли необходимы для нормального протекания обменных процессов и функционирования всех систем органов, нормального роста и развития. Макроэлементами, количество которых составляет десятки и сотни граммов в организме, являются натрий, калий, кальций, фосфор и магний. Организму человека требуется большое разнообразие микроэлементов, количество которых исчисляется миллиграммами. Как правило, потребность в минеральных солях покрывается продуктами пищи, за исключением поваренной соли и йода, которым бедны воды и почвы некоторых регионов, в том числе и территория Алтайского края. Каждый минеральный элемент выполняет свою важную роль и не может быть заменен никаким другим элементом.

Функции некоторых минеральных элементов в организме человека и их суточная потребность Название элемента Функции в организме Суточная потребность, г Натрий (хлорид натрия) Ионы находятся в тканевой жидкости на наружной поверхности клеточной мембраны; обеспечивает процессы возбудимости клеток 10 - 12 Калий Ионы находятся на внутренней поверхности клеточной мембраны и обеспечивают процессы возбудимости клеток 2 - 3

Фосфор Входит в состав межклеточного вещества костной ткани; является необходимым компонентом фосфорсодержащих органических соединений (АТФ, ДНК, РНК) 1, 5 – 2, 0 Кальций Входит в состав межклеточного вещества костной ткани; ионы участвуют в процессах мышечного сокращения и свертывания крови 0, 6 – 0, 8 Магний Входит в состав межклеточного вещества костной ткани; 0, 3 Железо Входит в состав гемоглобина и некоторых окислительных ферментов 0, 001 – 0, 003 Хлор (хлорид натрия) Входит в состав желудочного сока (соляная кислота) 10 - 12

Сера Входит в состав некоторых аминокислот 0, 8 – 1, 0 Йод Входит в состав гормонов щитовидной железы 0, 00003 Цинк Входит в состав ферментов, катализирующих образование инсулина и половых гормонов Фтор Входит в состав твердых тканей зубов и костей Бром Входит в состав нервной ткани, обеспечивая процессы возбуждения и торможения Медь Входит в состав некоторых ферментов 0, 001 Кобальт Входит в состав молекулы витамина В 12 , активизирует активность некоторых дыхательных ферментов

Многие считают, что обмен веществ и скорость переваривания пищи - синонимы, но это неправильно. Даем верное определение метаболизму и разбираемся, от чего зависит его скорость и к чему могут привести неполадки и сбои.

Обмен веществ (его также называют метаболизмом) - это основа жизненно важных процессов, происходящих в организме. Под метаболизмом понимают все биохимические процессы, происходящие внутри клеток. Тело постоянно заботится о себе, используя (или откладывая в резервные депо) полученные питательные вещества, витамины, минералы и микроэлементы для обеспечения всех функций организма.

Для обмена веществ, управляемого в том числе эндокринологической и нервной системами, огромное значение имеют гормоны и энзимы (ферменты). Традиционно самым важным органом в метаболизме считается печень.

Для того, чтобы выполнять все свои функции, организму нужна энергия, которую он черпает из белков, жиров и углеводов, получаемых вместе с едой. Поэтому процесс усвоения пищи можно считать одним из необходимых условий для метаболизма.

Обмен веществ происходит автоматически. Именно это дает возможность клеткам, органам и тканям самостоятельно восстанавливаться после влияния определенных внешних факторов или же внутренних сбоев.

В чем суть метаболизма?

Метаболизм – это изменение, превращение, переработка химических веществ, а также энергии. Этот процесс состоит из 2 основных, связанных между собой стадий:

• Катаболизм (от греческого слова «разрушение»). Катаболизм предусматривает распад сложных органических веществ, поступивших в организм, до более простых. Это особый энергетический обмен, происходящий во время окисления или же распада определенного химического или органического вещества. В результате в организме происходит выброс энергии (большая ее часть рассеивается в виде тепла, оставшаяся позже используется в анаболических реакциях и при образовании АТФ);
• Анаболизм (от греческого слова «подъем»). Во время данной фазы происходит образование важных для организма веществ – аминокислот, сахара и белка. Для этого пластического обмена необходимы большие затраты энергии.

Говоря простым языком, катаболизм и анаболизм – это два равноправных процесса в обмене веществ, последовательно и циклично сменяющих друг друга.

Что влияет на скорость обменных процессов

Одна из возможных причин медленного обмена веществ - генетический дефект. Существует предположение, что скорость процесса сжигания энергии зависит не только от возраста (об этом мы расскажем ниже) и строения тела, но и от наличия определенного индивидуального гена.

В 2013 году было проведено исследование, в ходе которого выяснилось, что причиной медленного обмена веществ может быть мутация KSR2 - гена, отвечающего за метаболизм. Если в нем имеется дефект, то у его носителя или носительницы отмечается не только повышенный аппетит, но и более медленный (по сравнению со здоровыми людьми), основной обмен (прим. ред.: под основным обменом подразумевают минимальное количество энергии, которое нужно организму утром для нормальной жизнедеятельности в положении лежа и состоянии бодрствования до первого приема пищи ). Однако учитывая тот факт, что данный генетический дефект имеется менее чем у 1% взрослых людей и менее чем у 2% детей с избыточным весом, данную гипотезу трудно назвать единственно верной.

С гораздо большей уверенностью ученые говорят о том, что скорость метаболизма зависит от пола человека.

Так, голландские исследователи выяснили, что у мужчин действительно более активный обмен веществ, чем у женщин. Они объясняют данное явление тем, что мужчины обычно обладают большей мышечной массой, кости у них тяжелее, а процент жира в организме меньше, поэтому что в состоянии покоя (речь про основной обмен), что при движении они потребляют большее количество энергии.

Также метаболизм замедляется с возрастом, и винить в этом стоит гормоны. Так, чем старше женщина, тем меньше эстрогена производит ее организм: это становится причиной появления (или увеличения уже имеющихся) жировых отложений в области живота. У мужчин снижается уровень тестостерона, что приводит к уменьшению мышечной массы. Кроме того - и на сей раз мы говорим о людях обоих полов - со временем тело начинает вырабатывать все меньше гормона роста соматотропина, призванного в том числе стимулировать расщепление жира.

Ответьте на 5 вопросов, чтобы узнать, насколько быстр ваш метаболизм!

Часто ли вам бывает жарко? Людям с хорошим обменом веществ, как правило, чаще бывает жарко, чем людям с плохим (медленным) метаболизмом, они гораздо меньше мерзнут. Если у вас не начался предклимактерический период, то положительный ответ на этот вопрос можно считать одним из признаков того, что ваш метаболизм в порядке.

Как быстро вы поправляетесь? Если вы склонны к быстрому набору веса, то можно предположить, что ваш обмен веществ функционирует не совсем правильно. При правильном метаболизме полученная энергия тратится практически сразу, а не откладывается в виде жира в депо.

Часто ли вы ощущаете бодрость и прилив сил? Люди с замедленным обменом веществ часто чувствуют себя уставшими и разбитыми.

Быстро ли вы перевариваете пищу? Люди с хорошим метаболизмом обычно могут похвастаться хорошим пищеварением. Частые запоры зачастую являются сигналом, что с обменом веществ что-то не так.

Как часто и много вы едите? Вы часто испытываете чувство голода и много едите? Хороший аппетит обычно указывает на то, что пища быстро усваивается организмом, и это признак быстрого метаболизма. Но, конечно же, это не повод отказаться от правильного питания и активного образа жизни.

Отметим, что слишком быстрый обмен веществ, о котором мечтают многие, тоже чреват проблемами: он может привести к бессоннице, нервозности, дефициту веса и даже проблемам с сердцем и сосудами.

Как наладить обмены при помощи питания?

Существует достаточно много продуктов питания, которые способны благотворно повлиять на обмен веществ, например:

• богатые грубой клетчаткой овощи (свекла, сельдерей, капуста, морковь);
• постное мясо (филе курицы без кожи, телятина);
• зеленый чай, цитрусовые фрукты, имбирь;
• богатая фосфором рыба (особенно морская);
• экзотические фрукты (авокадо, кокосы, бананы);
• зелень (укроп, петрушка, базилик).

Проверьте, не совершаете ли вы ошибки в пищевом поведении, которые ведут к ненужному замедлению метаболизма!

Ошибка №1. В вашем рационе слишком мало полезных жиров

Увлекаетесь продуктами с маркировкой light? Обязательно следите за тем, чтобы потреблять достаточное количество ненасыщенных жирных кислот, которые содержатся в том же лососе или авокадо. Они также помогают удерживать уровень инсулина в пределах нормы и не позволяют обмену веществ замедляться.

Ошибка №2. В вашем рационе много полуфабрикатов и готовой еды

Внимательно изучите этикетки, скорее всего, вы обнаружите, что сахар входит в состав даже тех продуктов, где его быть вовсе не должно. Именно он отвечает за скачки глюкозы в крови. Не устраивайте организму пищевые американские горки. Ведь тело расценивает подобные перепады как сигнал, что пора запасти побольше жира.\

Ошибка №3. Вы часто игнорируете приступы голода и пропускаете приемы пищи

Важно не только то, что вы едите, но и когда вы это делаете (питаться нужно регулярно и в одно и то же время). Тот, кто ждет, пока желудок не начнут скручивать голодные спазмы (или вообще игнорирует сигналы организма), рискует отрицательно повлиять на скорость обмена веществ. Ничего хорошего в этом случае ждать нельзя. По крайней мере, зверские приступы голода по вечерам, которых не избежать, в категорию «хорошее» точно не попадают.

Причины и следствия сбоев обмена веществ

Среди причин сбоя обменных процессов можно назвать патологические изменения в работе надпочечников, гипофиза и щитовидной железы.

Кроме этого, к предпосылкам сбоев относят несоблюдение рациона питания (сухая пища, частое переедание, болезненная увлеченность жесткими диетами), а также плохую наследственность.

Существует целый ряд внешних признаков, по которым можно самостоятельно научиться распознавать проблемы катаболизма и анаболизма:

1. недостаточная или чрезмерная масса тела;
2. соматическая усталость и отечность верхних и нижних конечностей;
3. ослабленные ногтевые пластины и ломкие волосы;
4. кожные высыпания, прыщи, шелушение, бледность или покраснение кожных покровов.

Если метаболизм отличный, то тело будет стройным, волосы и ногти - крепкими, кожа - без косметических дефектов, а самочувствие - хорошим.