מטבוליזם: איך מתקדם התהליך המטבולי.

חילוף חומרים הוא חידה חשובה בתמונה או אבן דרך בדרך לבניית משטר ירידה במשקל או עלייה בשריר. הבנת הפעולה של התהליכים הבסיסיים של הביוכימיה, קל יותר להשיג את המטרות שלך, ללא קשר לסוג המבנה. תחשוב מה זה - תסביר שפה פשוטהמבלי להיכנס לג'ונגל המדעי.

מהו חילוף חומרים מבחינה פיזיולוגית - הסבר בשפה פשוטה

נחזור לנושא החידות. אם נדמיין את הגוף כמערכת של אלמנטים, אז חילוף החומרים האנושי הוא מנגנון שאוסף פרטים לתמונה גדולה ומשמעותית. זהו מטבוליזם, קומפלקס של כל ביו תגובה כימית. כל אורגניזם גדל ומתפקד עקב צריכה, טרנספורמציה והסרה של חומרים מסוימים. חילוף החומרים מווסת את תהליכי הטרנספורמציה של רכיבים המגיעים מבחוץ. הודות ל"מכוונן" המובנה, ניתן להסתגל אליו גורמים חיצוניים. ללא התהליך הבסיסי, החיים יהיו בלתי אפשריים.

איך מטבוליזם ומשקל הגוף קשורים?

משקל הגוף תלוי במספר פרמטרים פיזיולוגיים ובמספר הקלוריות הנצרכות. יש דרישת אנרגיה בסיסית. לכל אדם זה אינדיבידואלי. צורך זה נקרא "מנת" האנרגיה היומית (קלוריות) הנחוצה לתפקוד תקין של הגוף במנוחה.

תכולת הקלוריות מחושבת לפי הנוסחאות - לגברים ולנשים. גברים צריכים להשתמש בנוסחה הבאה:

88.362 + (13.397 * משקל / ק"ג) + (4.799 * גובה / ס"מ) - (5.677 * גיל)

נשים משתמשות בזה:

447.593 + (9.247 * משקל / ק"ג) + (3.098 * גובה / ס"מ) - (4.330 * גיל)

תוצאת החישובים היא מעין סימן אפס. במאמץ לרדת במשקל, עליך לצרוך פחות ממספר הקלוריות המשוער.מפתחי גוף, להיפך, צריכים להכפיל את התוצאה בגורם מסוים.

המהות של חילוף החומרים

התהליך המטבולי הוא טרנספורמציה חומרים כימיים. המערכות והרקמות של הגוף זקוקות לרכיבים בעלי מבנה ברמה נמוכה. עם מזון, אנו מקבלים רכיבים ברמה גבוהה הדורשים פיצול.

מטבוליזם הוא שני סוגים של תהליכים הקשורים זה לזה:

• - פיצול אלמנטים מורכבים לפשוטים יותר; כתוצאה מריקבון, אנרגיה נוצרת;
• - היווצרות חומרים הדרושים לגוף ממרכיבים המתקבלים מבחוץ; כתוצאה מכך נוצרים תאים ורקמות חדשים.

סכמת הזרימה וחילופי התהליכים מורכבת מאוד. אבל הבנה בסיסית של שניהם חשובה הן לירידה במשקל והן לעלייה במסה.



חילוף חומרים של חלבון

הוא פירוק חלבון לחומצות אמינו. כל ספורטאי כוח יודע שחלבון הוא מרכיב חיוני לבנייה והתחדשות רקמת שריר. אבל חוץ מזה, החלבון מבצע פונקציות אחרות, לא פחות חשובות:

• מפיץ חומרים מזינים בכל הגוף;
• מבטיח את התפקוד התקין של המערכת האנדוקרינית;
• מקדם היווצרות של הורמוני מין;
• מאיץ תהליכים ביוכימיים.

חילוף החומרים של חלבון מורכב מהשלבים הבאים:

• צריכת חלבון בגוף;
• דנטורציה של יסודות לחלבונים מסדר ראשון;
• פיצול לחומצות אמינו בודדות;
• הובלה של חומצות אמינו בכל הגוף;
• בניית רקמות (עבור ספורטאים, זה אומר בראש ובראשונה בניית שריר);
• מחזור חדש של חילוף חומרים של חלבונים - בשלב זה מתרחש חילוף החומרים של חלבונים שאינם בשימוש בבנייה;
• הפרשת חומצות אמינו פסולת.

למטבוליזם מלא, קומפלקס חומצות האמינו חשוב ביותר. כשלעצמה, לכמות החלבונים אין חשיבות מועטה. בעת פתרון בעיות ספורט ותזונה, יש צורך לעקוב אחר הרכב הרכיבים. זה נכון במיוחד עבור צמחונים, כי המוצרים מקור צמחיקבוצה נדרשת של אלמנטים חסרה.

חילוף חומרים של שומן

שומנים הם מקור חשוב לאנרגיה. במהלך פעילות גופנית לטווח קצר, תחילה המהלך מתבצעאנרגיה בשרירים. במהלך פעילות גופנית ארוכת טווח, הגוף מקבל אנרגיה משומנים. מתוך הבנה של התכונות, עולה מסקנה - לפירוק מאגרי השומן נדרשת עבודה די ארוכה ועוצמתית.

את רוב השומן הגוף מנסה לשמור ברזרבה. במצב נורמלי, רק כ-5% מהשומנים מופרשים בחזרה בצורה יציבה. חילוף החומרים של שומנים (שומנים) מתחלק לשלושה שלבים:

• פירוק אלמנטים בקיבה ובמעיים
• חילופי ביניים
• הפרדת חומרי פסולת

טרנספורמציה חלקית של שומנים מתרחשת בקיבה. אבל שם התהליך איטי. הפירוק העיקרי של שומנים מתרחש באזור העליון של המעי הדק. הכשרון הגדול בחילוף החומרים של שומנים שייך לכבד. כאן, חלק מהרכיבים מתחמצנים, וכתוצאה מכך נוצרת אנרגיה. החלק השני מתפרק לרכיבים ניידים ונכנס למחזור הדם.

חילוף חומרים של פחמימות

התפקיד העיקרי נקבע על ידי ערך האנרגיה של האחרון. התהליכים המטבוליים של רכיבים אלו מהווים כ-60% מכלל חילופי האנרגיה של הגוף. ללא פחמימות, עבודה פיזית מלאה היא בלתי אפשרית. זו הסיבה לאימון פרודוקטיבי, הבסיס של הדיאטה צריך להיות אלמנטים "דלק". ברמה הבסיסית, פחמימות הן גלוקוז. הוא מאוחסן בשרירים ובכבד כגליקוגן.

מושג חשוב הקשור לחילוף חומרים של פחמימות הוא (GI). הוא משקף את קצב ספיגת הפחמימות בגוף ואת העלייה ברמת הסוכר בדם. סולם ה-GI מחולק ל-100 יחידות, כאשר 0 מציין מזון ללא פחמימות, ו-100 מציין מזון רווי ברכיב זה.

על בסיס זה, המוצרים מחולקים לפשוטים ומורכבים. הראשונים הם בעלי GI גבוה, השניים נמוכים. הבנת ההבדל בין השניים חשובה מאוד. מתפרק מהר מאוד לגלוקוז. הודות לכך, בתוך דקות, הגוף מקבל מנת אנרגיה. החיסרון הוא שיש מספיק גל אנרגיה ל-30-50 דקות. כאשר אוכלים כמות גדולה של פחמימות מהירות:

• יש חולשה, עייפות;
• מאגרי שומן מופקדים;
• נזק ללבלב.

הם נפרדו במשך זמן רב. אבל החזרה מהם מורגשת עד 4 שעות. הבסיס של הדיאטה צריך להיות אלמנטים מסוג זה.

מזונות בעלי GI נמוך:

מזונות GI בינוני:

מזונות בעלי GI גבוה:

חילוף חומרים של מים ומינרלים

רוב הגוף הוא מים. המשמעות של חילוף החומרים בהקשר זה מקבלת קונוטציה בולטת. המוח מורכב מ-85% מים, דם - 80%, שרירים - 75%, עצמות - 25%, רקמת שומן- ב-20%.

מים מוסרים:

• דרך הריאות - 300 מ"ל ליום (בממוצע);
• דרך העור - 500 מ"ל;
• עם שתן - 1700 מ"ל.

היחס בין הנוזל הנצרך להפרשה נקרא. אם הצריכה קטנה מהתפוקה, המערכות בגוף נכשלות. הנורמה של צריכת מים ליום היא 3 ליטר. כמות זו מספיקה כדי להבטיח פרודוקטיביות טובה ורווחה.

מינרלים נשטפים מהגוף במים. מסיבה זו, רצוי להשלים מים מינרליים רגילים. זוהי אחת הדרכים הקלות ביותר לפצות על המחסור באלמנטים הדרושים. מומלץ, בעזרת תזונאית, לחשב את שיעור המלחים והמינרלים ולעשות דיאטה על סמך חישובים אלו.



גורמים והשלכות של כשלים מטבוליים

מטבוליזם הוא תהליך מורכב ושביר. אם באחד משלבי האנבוליזם או הקטבוליזם מתרחש כשל, כל ה"בנייה" הביוכימית נשפכת. בעיות מטבוליות מעוררות על ידי:

• תוֹרָשָׁה;
• דרך חיים שגויה;
• מחלות שונות;
• חיים באזור עם אקולוגיה ירודה.

הסיבה העיקרית לכישלונות היא התעלמות מהגוף שלך.כמות גדושה ג'אנק פוד- מכת המודרניות. תזונה לא נכונהוחוסר פעילות מוביל כתוצאה מכך, הרבה אנשים סובלים מהשמנת יתר עם כל ההשלכות.

בין התסמינים המרמזים עליך להקפיד על ויסות חילוף החומרים:

• משקל גוף מוגבר או מופחת;
• עייפות כרונית;
• בעיות עור חזותיות;
• שבריריות של שיער וציפורניים;
• עצבנות מוגברת וכו'.

אפשר וצריך להתמודד עם ההשלכות של כשלים מטבוליים. אבל זה טיפשי לסמוך על אפקט מיידי. לכן, עדיף לא להתחיל את עצמך. ואם זה אכן קורה, עליך לפנות למומחים ולהתאזר בסבלנות.

קצב חילוף החומרים תלוי במין, גיל, תזונה

קצב חילוף החומרים תלוי לא רק בגורמים גנטיים ובאורח החיים, אלא גם במגדר ובגיל. רמות הטסטוסטרון גבוהות בהרבה אצל גברים. בשל כך, נציגי המין החזק נוטים לצבור מסת שריר. ושרירים זקוקים לאנרגיה. לכן, חילוף החומרים הבסיסי אצל גברים גבוה יותר – הגוף צורך יותר קלוריות.

נשים, להיפך, נוטות יותר לשקיעה של מאגרי שומן. הסיבה נעוצה ב במספרים גדוליםהורמוני מין נשיים - אסטרוגן.נשים נאלצות לפקח ביתר זהירות על הדמויות שלהן, שכן מעבר לאורח חיים בריא מגיב מיד לעלייה במשקל.

בשני המקרים, יש הרבה יוצאי דופן. גברים רבים עולים במשקל בקלות, בעוד נשים רבות יציבות בהקשר זה, גם אם הן אוכלות יותר מדי באופן קבוע. הסיבה לכך היא ששפע הגורמים המשפיעים על רמת חילוף החומרים שלובים זה בזה. אבל באופן כללי, מגדר משחק תפקיד עצום.

עבור רוב האנשים, חילוף החומרים הבסיסי משתנה עם הגיל. קל להבחין בכך על ידי התבוננות בשינויים בצורתו האישית או בצורת ההיכרות. מבלי לנסות להתנגד לזמן, לאחר 30-40 שנה, או אפילו מוקדם יותר, אנשים רבים מתחילים לטשטש. זה נכון גם לגבי אקטומורפים. בצעירותם הם בקושי מצליחים להחלים אפילו קילוגרם. עם הגיל, קילוגרמים מגיעים מעצמם. אם כי לא בכמות כזו כמו במזו-ואנדומורפים.

איך להתנגד לשינוי? להיות חסיד של אורח חיים בריא - לאכול טוב ולהעניק לגוף פעילות גופנית. ספור קלוריות על סמך צרכים אינדיבידואליים (נוסחאות שיעזרו), עשה ספורט, וחילוף החומרים שלך יהיה תקין. אלא אם כן, כמובן, יש סוגים אחרים של בעיות.



ואיך לאכול נכון? הקדישו תשומת לב רבה למוצרים שבזכותם התפקודים המטבוליים בגוף מבוצעים בצורה נכונה. התזונה צריכה להיות עשירה:

• סיבים צמחיים גסים - גזר, כרוב וכו';
• פירות;
• יֶרֶק;
• בשר רזה;
• פירות ים.

מומלץ לאכול לעתים קרובות ובחלקים, לא להזניח את ארוחת הבוקר, לקחת בחשבון את התאימות של מוצרים. עדיף ללמוד את הנושא בפירוט, או לבקש עזרה ממומחה. מכיוון שהגוף עובד עם מה שניתן לו, ניתן לסמוך על חילוף חומרים תקין רק אם התזונה מותאמת לצרכים האישיים.

המילה "מטבוליזם" משמשת בדיבור על ידי תזונאים וספורטאים, מדריכי כושר ותמיד יורדים במשקל.

לרוב המונח משמש במשמעות של "מטבוליזם". אבל מה זה באמת, לא כולם יודעים. בואו ננסה להבין את זה.

מה זה?

חילוף חומרים- אלו התהליכים המתרחשים בכל אורגניזם חי כדי לשמור על חייו. חילוף החומרים מאפשר לגוף לגדול, להתרבות, לרפא נזקים ולהגיב לסביבתו.

בשביל זה זה ממש הכרחי חילוף חומרים קבוע. ניתן לחלק תהליכים לשני חוטים. האחד הוא הרסני - קטבוליזם, השני יצירתי - אנבוליזם.

פירוק ברמה המולקולרית...

כל חומר תזונתי שנכנס לגוף לא יכול ללכת מיד לצרכיו. לדוגמה, סנאיםמאגוזים, חלב ושרירי אדם - שונים לחלוטין, ואינם יכולים להחליף זה את זה.

עם זאת, הם מורכבים מאותן "לבנים" - חומצות אמינו. למרות שלכל אחד מהחלבונים יש סט ויחס שונה.

כדי להשיג חומר בנייה עבור, למשל, דו-ראשי, אנזימים מיוחדים מתפרקים הכלולים בחלב או קציצה חלבון לחומצות אמינו בודדותשכבר נמצאים בפעולה.

במקביל, משתחררת אנרגיה הנמדדת בקלוריות. תהליך הניתוח הוא יְרִידַת חֳמָרִים. דוגמה נוספת לקטבוליזם היא פירוק סוכר מזוקק רגיל לפרוקטוז וגלוקוז.

… וחנות הרכבה

לא מספיק שהגוף יפרק את החלבונים מהמזון הנאכל לחומצות אמינו. מבין אלה, זה הכרחי לאסוף סנאים חדשיםעבור אותו שריר דו-ראשי.

בניית מולקולות מורכבות ממרכיבים קטנים יותר דורשת אנרגיה. עצם הקלוריות שהגוף קיבל במהלך ה"פירוק" הולכות אליו. תהליך זה נקרא אנבוליזם.

עוד כמה דוגמאות טובות לעבודה של "חנות ההרכבה" של הגוף היא צמיחת ציפורניים וריפוי סדקים בעצמות.

מאיפה מגיע השומן?

אם בתהליך של פיצול חומרים מזיניםמופקת יותר אנרגיה ממה שהיא נדרשת לבניית תאי גוף חדשים עודף צרוףזה צריך ללכת לאנשהו.

כאשר הגוף במנוחה, חילוף החומרים ממשיך במצב "רקע" ואינו מצריך פירוק וסינתזה אקטיבית של חומרים. אבל ברגע שהגוף מתחיל לנוע, כל התהליכים מואצים ומתעצמים. גם הדרישה לאנרגיה וחומרי הזנה עולה.

אבל אפילו אורגניזם נייד עשוי להיות עודף קלוריותאם הם נלקחים יותר מדי עם אוכל.

חלק קטן מהאנרגיה המתקבלת והלא מנוצלת מתווספת בצורה של פחמימות גליקוגן- מקור אנרגיה עבור עבודה פעילהשרירים. זה מאוחסן בשרירים עצמם ובכבד.

השאר הולך ומצטבר בתאי שומן. יתרה מכך, לצורך היווצרותם וחייהם נדרשת הרבה פחות אנרגיה מאשר לבניית שרירים או עצמות.

איך מטבוליזם קשור למשקל הגוף?

אנו יכולים לומר כי משקל הגוף הוא קטבוליזם מינוס אנבוליזם. במילים אחרות, ההבדל בין כמות האנרגיה שמקבל הגוף ומשמשת אותו.

אז, גרם אחד של שומן שנאכל נותן 9 קק"ל, ואותה כמות חלבון או פחמימה - 4 קק"ל. את אותם 9 קק"ל הגוף ישים בצד ב-1 גרם שומן שכבר נמצא בגופו, אם הוא לא יצליח להוציא.

דוגמה פשוטה: לאכול כריך ולשכב על הספה. מלחם ונקניק הגוף קיבל שומנים, חלבונים, פחמימות ו-140 קק"ל. יחד עם זאת, הגוף השוכב יוציא את הקלוריות המתקבלות רק על פירוק המזון הנאכל ומעט על שמירה על תפקודי הנשימה וזרימת הדם - כ-50 קק"ל לשעה. 90 קק"ל הנותרים יהפכו ל-10 גרם שומן ויופקדו במחסן השומן.

אם חובב הכריכים יוצא לטיול שקט, הגוף יוציא את הקלוריות שהתקבל תוך כשעה.

חילוף חומרים "טוב" ו"רע"?

רבים מביטים בקנאה בנערה שברירית שנהנית מעוגות באופן קבוע ולא מוסיפה גרם אחד ממשקלה. מקובל בדרך כלל שלבני מזל כאלה יש חילוף חומרים טוב, ומי שעבורם חתיכת סוכר בתה מאיימת לעלות במשקל יש חילוף חומרים רע.

למעשה, תוצאות מחקר מראות שנצפה חילוף חומרים איטי באמת רק למחלות מסוימותכגון תת פעילות של בלוטת התריס, חוסר בהורמון בלוטת התריס. ולרוב האנשים הסובלים מעודף משקל אין מחלות, אבל יש חוסר איזון אנרגטי.

כלומר, נכנסת לגוף הרבה יותר אנרגיה ממה שהוא באמת צריך, והיא נשמרת ברזרבה.

סעיפי הוצאה קלוריות

כדי לשמור על שליטה בצריכת וקבלת הקלוריות, כדאי לזכור את הכיוונים העיקריים של עלויות אנרגיה נוספות.

1. ככל שמשקל הגוף גבוה יותרככל שהוא צריך יותר קלוריות. אבל, כידוע, רקמת השומן צריכה מעט מאוד אנרגיה לכל החיים, אבל רקמת השריר צורכת מספיק.

לכן, מפתח גוף במשקל 100 קילו יוציא יותר קלוריות על אותה עבודה כמו עמיתו במשקל 100 קילו עם שרירים לא מפותחים ואחוז שומן גבוה.

2. ככל שאדם מתבגר, ככל שההפרש בין כניסת האנרגיה וההוצאה שלה גבוה יותר בשל חוסר איזון הורמונליוירידה חדה בפעילות הגופנית.

3. בחילוף החומרים גוף גבריהורמון הטסטוסטרון מעורב באופן פעיל. זהו אנבולי טבעי אמיתי מאלץ את הגוף להוציא אנרגיה ומשאבים על גידול שרירים נוספים. לכן מסת השריר אצל גברים בדרך כלל גבוהה בהרבה מאשר אצל נשים.

ומכיוון שנדרש הרבה יותר אנרגיה כדי לשמור על השריר מאשר לאגור שומן, גבר ואישה באותו גובה ומשקל מוציאים כמות לא שווה של קלוריות על אותן פעילויות.

במילים פשוטות: גברים משקיעים יותר אנרגיה, הם זקוקים ליותר מזון, ואם הם רוצים, הם יורדים במשקל הרבה יותר מהר.

מה שאתה צריך לדעת על חילוף חומרים

כל חייו של אורגניזם הם איזון בין פירוק חומרי הזנה והפקת אנרגיה מהם וצריכת אנרגיה בעת יצירת מולקולות ותאים חדשים.

אם נכנסת יותר מדי אנרגיה, היא מאוחסנת ברזרבה בצורה של רקמת שומן. אתה יכול להגדיל את עלויות האנרגיה על ידי תנועה רבה או גידול מספיקמסת שריר.

מטבוליזם הוא תהליך של טרנספורמציות כימיות של חומרים מזינים הנכנסים לגופנו. חילוף חומרים במילים פשוטות- זה כאשר הגוף מפרק את המזון שצרכנו לרכיבים קטנים ובונה מהם מולקולות חדשות של הגוף שלנו.

המונח מטבוליזם עצמו נוצר מהמילה היוונית "מטבולה", שמתורגמת כ"שינוי" או "טרנספורמציה". המילה הזו כוללת הרבה - ו תכונות הורמונליות, ותכונות של מבנה הגוף והתלות הישירה של מבנה הגוף במספר הקלוריות שאתה צורך. לכן, כדי להבהיר, בואו נתמודד עם הכל לפי הסדר.

מהו חילוף חומרים וכיצד לשפר אותו

קודם כל, מי שאכפת לו מירידה "מוכשרת" במשקל צריך לחשוב על חילוף חומרים. מדבר בחומרה, אבל מובן, חילוף החומרים הוא סוג של תנור, שעוצמתו תלויה בקצב שריפת הקלוריות שלנו.קצב חילוף חומרים גבוה בדרך כלל עושה פלאים - הוא מפחית את כמות הקלוריות השנואות למצב כזה שהגוף מתחיל להאכיל מהמאגרים שלו. ככה השומן הולך.

ממה מורכב חילוף החומרים?

RMR (Resting Metabolic Rate) - מספר הקלוריות שמספיק כדי לשמור על הגוף בחיים. עבור כל פרט, המדד הזה הוא אינדיבידואלי - זה כבר נתון גנטי בלבד.

החלק האינטגרלי הבא של חילוף החומרים הוא משקל הגוף ומסת השריר.יש תלות ישירה של אחד בשני - מסת שריר גבוהה יותר - חילוף חומרים גבוה יותר ולהיפך. למה זה קרה? כן, רק חצי קילוגרם שריר "הורס" 35-50 קלוריות ליום. אותה כמות שומן תחסוך רק 5-10 קלוריות.

רכיב מס' 3 הוא בלוטת התריס שלך.לכן, עצה חשובה היא למי שגילו מעל 30 הגיוני ללכת לרופא ולעשות את כל הבדיקות להורמונים + אולטרסאונד של בלוטת התריס. היא זו שיש לה היתוך ישיר על חילוף החומרים ושריפת השומן.

אנבוליזם וקטבוליזם

שני מושגים חשובים לא פחות הקשורים ישירות לחילוף חומרים בריא.

אנבוליזם- ערכה תהליכים כימייםאחראי על הרקמות, התאים של הגוף שלך, התפתחותם ולסינתזה של חומצות אמינו.

יְרִידַת חֳמָרִים- פירוק מולקולות מזון לצורך הפיכתן לאחר מכן לאנרגיה של הגוף שלך.

זוהי האנרגיה המופקת מקטבוליזם שדרושה עבורה חיים מלאיםאורגניזם.

אז איך באמת משתמשים בשורף השומן המובנה בצורה הנכונה?כן, הכל, באופן כללי, לא קשה.

השלב הראשוני – עמדו מול המראה, העריכו את עצמכם בצורה אובייקטיבית ככל האפשר והחליטו על מבנה הגוף שלכם – זה מה שמטבוליזם קשור ישירות אליו ולמעשה הצעד הראשון להתחיל לשלוט במכונת שריפת השומן שלכם.

כולנו שונים, אבל רוב המדענים מסכימים על שלושה סוגים של מבנה של גופים אנושיים:

אקטומורף

בעל גוף קטן;

הצורה חזה- שטוח;

הכתפיים צרות;

מבנה הגוף צנום;

שרירים נעדרים;

עלייה במסת שריר היא די קשה;

חילוף חומרים מהיר מאוד.

אם אתה אקטומורף "רזה" כזה, אז יש צורך לצרוך מספר רב של קלוריות.ויש שמחה קטנה ללא ספק - אקטומורפים צריכים לאכול לפני השינה כדי לבטל את הקטבוליזם. כמעט כל אימון גופניבאקטומורפים, יש להפנות אותם לקבוצות שרירים מסוימות. זה יהיה נחמד להשתמש בתוספי תזונה לספורט.

Mesomorph

מבנה גוף אתלטי, אתלטי;

צורת הגוף מלבנית;

Mesomorphs נוטים להיות חזקים מאוד;

אל תחווה בעיות בבניית מסת שריר;

עשוי להיות בעיה בגיוס מ עודף משקל.

אין להם בעיות בבניית שרירים, כמו גם בבניית עודפי שומן.זה לא אוכל טוב - תצטרכו כל הזמן לפקח על מה אתם אוכלים ובאיזו כמות. זה, עבור מזומורפים, תזונה שנבחרה כראוי היא חיונית.אין גם צורך בפעילות אירובית רגילה.

אנדומורף

קווי מתאר מעוגלים של הדמות;

גם מסת השריר וגם מסת השומן גדלים, כמו שאומרים, "בחבטה";

נָמוּך;

מתקשים לרדת במשקל

חילוף החומרים איטי.

הדבר החשוב ביותר עבור אנדומורפים הוא דיאטת חלבון המחושבת בקלוריות + אימון אירובי מתמיד- ריצה, רכיבה על אופניים, הליכה.

השלב הבא הוא התמודדות עם המושגים העולים מהאמור לעיל – חילוף חומרים מהיר ואיטי.

חילוף חומרים איטי- מתבטא בתיאבון גבוה וחוסר חשק לזוז ולעסוק בספורט פעיל. כאן, קודם כל, חשוב לשנות את התזונה ו הרגלי אכילהבדרך כלל. לאחר מכן, התוצאה המתקבלת תהיה קלה יותר לתחזוקה עם חינוך גופני.

מטבוליזם מהירלהיפך, זה מתבטא ברצון לאכול פחות ולנוע יותר. אנשים כאלה לרוב מוטרדים מכך שקשה להם להרוויח מסת שריר למרות מאמציהם. אנשים בעלי חילוף חומרים מהיר זקוקים לתזונה נכונה ועתירת קלוריות ולמערכת אימון מחושבת היטב, הממירה את האנרגיה המתקבלת לכיוון הנכון.

השלב האחרון.רד במשקל והשתמש בחוכמה בתהליכים המטבוליים בגופך.

במה תלוי חילוף החומרים?

1. גיל, משקל, גובה, מין, מבנה גוף(קרא על סוגי גוף למעלה);

2. תזונה, פעילות גופנית(והשילוב המוכשר שלהם בהתאם לסוג מבנה הגוף);

3. מצב בריאותי(יַצִיב רקע הורמונליאשר נבדק על ידי אנדוקרינולוג);

4. בריאות נפשית (היעדר לחצים וכל גורם אחר שמנפץ את הנפש).

התהליכים המטבוליים ברקמת השומן איטיים בטירוף בהשוואה לחילוף החומרים ברקמת השריר.מי שכן יש לו בעיות עם עודף משקל צריך פחות אנרגיה, אבל עדיין אוכל יותר מהנדרש. האנרגיה ה"אכולה" העודפת הזו אינה נצרך, אלא נכנסת במהירות ל"מאגרי השומן" של גופנו.- ואיפה עוד לשים את זה? מטבע הדברים, עם חילוף חומרים כזה, לא ניתן לרדת במשקל.

עודף שומן, החודר בהדרגה לאיברים הפנימיים, משפיע על יציבות המערכת האנדוקרינית ומשחרר את הרקע ההורמונלי שלנו. אצל נשים, למשל, עודף שומן בגוף גורם לעיכובים או לכשלים קבועים במחזור. קיימת אפשרות לפתח תסמונת מטבולית.

מהי תסמונת מטבולית?

זהו מצב בו מובילה שכבת השומן התת עורית הפרות חמורותבֵּיתִי תהליכים מטבוליים- שומנים ופחמימות. זה בדיוק המקרה שבו אדם מתחיל "להתנפח" ממש מכל דבר. בעיות לב ו יתר לחץ דם עורקי. לחץ הדם והסוכר בדם עולים בחדות.

עם זאת, יש לציין כי כל התסמינים הללו אינם חלים על תסמונת מטבולית אם מדדי הגוף שלך (היקף מותניים ומשקל) תקינים. אם כי, גם במקרה זה, ביקור אצל הרופא נדרש.

איך להאיץ את חילוף החומרים כדי לרדת במשקל?

תפסיק לרמות את עצמך!

הסר שומן מהתזונה ו פחמימות פשוטות (שוקולד, לחמניות, עוגות, חמאהוכו.)

הגבל את עצמך לחלבונים רזים (חזה עוף, חלב, ביצה לבנה) וסיבים (פירות, ירקות). אז סוף סוף תשפר את חילוף החומרים שלך ותאיץ את חילוף החומרים שלך.

צמצמו בפחמימותלהיפך, הם מאטים את חילוף החומרים.

להעלות את טונוס השרירים, ללכת לספורט, להגביר את העומס על השרירים.פורסם .

נ.ב. ותזכרו, רק על ידי שינוי התודעה שלכם - ביחד אנחנו משנים את העולם! © econet

מטבוליזם הוא אוסף של תהליכים ביוכימיים המתרחשים בגוף כדי להמיר מזון לאנרגיה. תהליכים מטבוליים כוללים נשימה, תזונה ועיכול מזון, אספקת חומרים מזינים לתאים דרך הדם, שימוש באנרגיה על ידי שרירים, עצבים ותאים, ולבסוף סילוק פסולת הגוף.

הגדרה של חילוף חומרים

כשתזונאים מדברים על חילוף חומרים, הם בדרך כלל לא מדברים על שורה ארוכה של תהליכים פיזיקליים וכימיים.

לעתים קרובות אנו משתמשים במילה מטבוליזם כדי לתאר את הקצב שבו הגוף שלנו שורף קלוריות. זהו הקצב שבו הגוף ממיר מזון לאנרגיה (קלוריות) ולאחר מכן משתמש באנרגיה זו לביצוע פעולות יומיומיות בסיסיות ולא חיוניות. הקצב שבו אנו שורפים קלוריות או אנרגיה נקרא קצב חילוף החומרים.

קצב חילוף החומרים שלך עשוי להשתנות מיום ליום בהתאם לרמת הפעילות שלך, אבל שלך שלב בסיסי חילוף חומרים (בזאלי מטבולי ציון, BMR) נשאר יציב למדי. קצב חילוף החומרים הבסיסי שלך הוא מספר הקלוריות הדרושים כדי לעורר את התפקודים הבסיסיים של הגוף שלך, כגון נשימה ומחזור הדם. קצב חילוף החומרים הבסיסי שלך הוא המרכיב המשמעותי ביותר בקצב חילוף החומרים הכולל שלך.

מהו קצב חילוף החומרים הבסיסי?

ישנן מספר דרכים שונות לקבוע את קצב חילוף החומרים הבסיסי. הדרך המדויקת ביותר היא לבדוק את זה במעבדה. מועדוני בריאות מסוימים מספקים גם מדידות BMR תמורת תשלום.

אם אתה אוהב לעשות את החישובים בעצמך, אתה יכול גם להשתמש נוסחת האריס-בנדיקטכדי לחשב את קצב חילוף החומרים הבסיסי שלך:

גברים:

BMR = 88.362 + (13.397 x משקל גוף בק"ג) + (4.799 x גובה בס"מ) - (5.677 x גיל בשנים)

נשים:

BMR = 447.593 + (9.247 x משקל גוף בק"ג) + (3.098 x גובה בס"מ) - (4.330 x גיל בשנים)

חילוף החומרים הכללי או קצב חילוף החומרים שלך הוא שילוב של ה-BMR שלך ותהליכים מטבוליים משתנים אחרים כמו אכילה, תרגילים גופנייםופעילויות נוספות במהלך היום.

למה יש לי חילוף חומרים איטי?

בְּ אנשים שוניםקצב חילוף החומרים שונה. זה עשוי להפתיע אותך שלאנשים אחרים יש חילוף חומרים מהיר ויש לך איטי. יכולות להיות לכך סיבות רבות. יש הרבה גורמים שוניםמשפיע על חילוף החומרים:

• גיל.עם הגיל, חילוף החומרים מאט.
• קוֹמָה.גברים נוטים לחילוף חומרים גבוה יותר מנשים
• גודל גוף.ככל שהגוף גדול יותר, כך הוא שורף יותר קלוריות.
• טמפרטורת הגוף.חילוף החומרים עולה כאשר הגוף נחשף לטמפרטורות קיצוניות.
• צריכת קפאין או חומרים ממריצים אחרים. חילוף החומרים שלך עשוי לעלות אם אתה צורך חומרים ממריצים כגון קפאין ( ).
• הורמונים.אם ייצור הורמוני בלוטת התריס שלך נפגע, חילוף החומרים שלך עשוי לעלות או לרדת, בהתאם לרמות ההורמונים שלך.
• הֵרָיוֹן.אצל נשים, חילוף החומרים עולה במהלך ההריון ( ).
• לוקח אוכל.אם אתם סובלים מתת תזונה, חילוף החומרים שלכם מאט.
• חוּקָה.מסת שריר רזה שורפת יותר קלוריות משומן, גם כשהגוף שלך במנוחה.
• רמת הפעילות הגופנית.כאשר אתה זז יותר במהלך היום, כגון פעילות גופנית או סתם פעילויות רגילות (הליכה, עמידה), הגוף שלך שורף יותר קלוריות.

איך להאיץ את חילוף החומרים כדי לרדת במשקל?

יש דברים שאתה יכול לעשות כדי לשנות את חילוף החומרים שלך ויש דברים שאתה לא יכול לעשות. לדוגמה, אינך יכול לשנות את הגיל או המין שלך. אבל יש כמה דברים שאתה יכול לשנות כדי להגביר את חילוף החומרים שלך ולרדת במשקל. אלו כוללים:

1. תרגילים גופניים.כשאתה מתאמן אתה שורף יותר קלוריות. אפילו פעילות גופנית קלה מגבירה את חילוף החומרים. במקביל, אימונים קשים יותר שורפים יותר קלוריות.
2. פעילויות משותפות. אין לך זמן להתאמן? ואז זז יותר במהלך היום. זה הדרך הכי טובהלהגביר את חילוף החומרים שלך. משימות יומיומיות פשוטות כמו הליכה, טיפוס במדרגות, גינון ( ) ועבודות בית, דורשות מהגוף שלך לעבוד קשה יותר ולהישרף יותרקלוריות.
3. נדנד את השרירים.אתה יכול לשפר את המבנה שלך כדי לשרוף יותר קלוריות. הוסף תרגילים לבניית שרירים לאימונים שלך ושרוף יותר קלוריות גם כאשר הגוף שלך נח.
4. תאכל את הכמות הנכונה של קלוריות.אכילת יותר מדי קלוריות עלולה להוביל לעלייה במשקל. אבל אכילת מעט מדי קלוריות עלולה לגרום לחילוף החומרים שלך להאט. ודא שאתה אוכל מספיק קלוריות כדי לשמור על חילוף חומרים בריא.

חילוף החומרים שלך משתנה מעט מיום ליום. אבל אם תוכל ללמוד כיצד לנהל אותו ולשמור באופן שיטתי על חילוף חומרים בריא, יהיה לך קל יותר לרדת ולשמור על המשקל.

איורים: יוליה פרוסובה

רעיון כללי של חילוף החומרים של חומרים אורגניים.
מהו חילוף חומרים? מושג המטבוליזם. שיטות מחקר.
מטבוליזם - משמעות המילה.חילוף חומרים של פחמימות ושומנים.

חילוף חומרים של חלבון

מטבוליזם הוא חילופי חומרים, טרנספורמציות כימיות המתרחשות מהרגע שבו חומרים מזינים נכנסים לאורגניזם חי ועד לרגע שבו התוצרים הסופיים של טרנספורמציות אלו משתחררים לסביבה החיצונית. מטבוליזם כולל את כל התגובות שגורמות לבניית אלמנטים מבנייםתאים ורקמות, ותהליכים בהם מופקת אנרגיה מחומרים הכלולים בתאים. לפעמים, מטעמי נוחות, שני היבטים של חילוף חומרים נחשבים בנפרד - אנבוליזם וקטבוליזם, כלומר. תהליכי יצירה של חומרים אורגניים ותהליכי הרס שלהם. תהליכים אנבוליים קשורים בדרך כלל להוצאת אנרגיה ומובילים ליצירת מולקולות מורכבות מאלו פשוטות יותר, בעוד שתהליכים קטבוליים מלווים בשחרור אנרגיה ומסתיימים ביצירת תוצרי קצה (תוצרי פסולת) של חילוף החומרים כמו אוריאה, פחמן דו חמצני. , אמוניה ומים.

מטבוליזם תאי.

תא חי הוא מערכת מאורגנת מאוד. הוא מכיל מבנים שונים, כמו גם אנזימים שיכולים להרוס אותם. הוא מכיל גם מקרומולקולות גדולות שיכולות להתפרק לרכיבים קטנים יותר כתוצאה מהידרוליזה (פיצול בפעולת המים). בתא יש בדרך כלל הרבה אשלגן ומעט מאוד נתרן, למרות שהתא קיים בסביבה שבה יש הרבה נתרן ומעט יחסית אשלגן, וקרום התא חדיר בקלות לשני היונים. לכן, התא הוא מערכת כימית, שהוא רחוק מאוד משיווי משקל. שיווי המשקל מתרחש רק בתהליך של אוטוליזה שלאחר המוות (עיכול עצמי תחת פעולת האנזימים שלו).

הצורך באנרגיה.

להשאיר את המערכת במצב רחוק שיווי משקל כימי, נדרשת עבודה, ונדרשת אנרגיה לשם כך. קבלת אנרגיה זו וביצוע עבודה זו הם תנאי הכרחי לתא להישאר במצב הנייח (הרגיל), רחוק משיווי משקל. במקביל, הוא מבצע עבודה נוספת הקשורה לאינטראקציה עם הסביבה, למשל: בתאי שריר - התכווצות; בתאי עצב - הולכה דחף עצבי; בתאי כליה - היווצרות שתן, שונה משמעותית בהרכבו מפלסמת הדם; בתאים מיוחדים של מערכת העיכול - סינתזה ושחרור של אנזימי עיכול; בתאי הבלוטות האנדוקריניות - הפרשת הורמונים; בתאים של גחליליות - זוהר; בתאים של דגים מסוימים - יצירת פריקות חשמליות וכו'.

מקורות אנרגיה.

בכל אחת מהדוגמאות לעיל, מקור האנרגיה המיידי שהתא משתמש בו לעבודה הוא האנרגיה האצורה במבנה האדנוזין טריפוספט (ATP). בשל אופי המבנה שלה, תרכובת זו עשירה באנרגיה, ושבירת הקשרים בין קבוצות הפוספט שלה יכולה להתרחש באופן שהאנרגיה המשתחררת משמשת לייצור עבודה. עם זאת, אנרגיה לא יכולה להיות זמינה לתא עם שבירה הידרוליטית פשוטה של ​​קשרי הפוספט של ATP: במקרה זה, היא מבוזבזת, ומשתחררת בצורה של חום. התהליך צריך להיות מורכב משני שלבים עוקבים, שכל אחד מהם כרוך בתוצר ביניים, המסומן כאן X-P (במשוואות הנתונות, X ו-Y מתכוונים לשני חומרים אורגניים שונים; P - פוספט; ADP - אדנוזין דיפוספט).

המונח "מטבוליזם" נכנס לתוכו חיי היום - יוםמאז שהרופאים החלו לקשר עודף משקל או תת משקל, עצבנות מוגזמת או, להיפך, עייפות של המטופל עם חילוף חומרים מוגבר או מופחת. כדי לשפוט את עוצמת חילוף החומרים, הם שמו מבחן ל"מטבוליזם בסיסי". קצב חילוף החומרים הבסיסי הוא מדד ליכולת הגוף לייצר אנרגיה. הבדיקה מתבצעת על בטן ריקה במנוחה; ספיגת חמצן (O2) ושחרור פחמן דו חמצני (CO2) נמדדות. השוואת ערכים אלה, קבע עד כמה הגוף משתמש ("שורף") בחומרי מזון. עוצמת חילוף החומרים מושפעת מהורמוני בלוטת התריס, לכן, כאשר מאבחנים מחלות הקשורות להפרעות מטבוליות, הרופאים בתקופה האחרונהיותר ויותר נמדדות רמות ההורמונים הללו בדם.

שיטות מחקר מטבוליזם.

כאשר בוחנים את חילוף החומרים של כל אחד מהחומרים התזונתיים, כל הטרנספורמציות שלו נעוצות מהצורה שבה הוא נכנס לגוף ועד למוצרים הסופיים המופרשים מהגוף. במחקרים כאלה, נעשה שימוש במערך מגוון ביותר של שיטות ביוכימיות.שימוש בבעלי חיים או איברים שלמים. חיה מוזרקת עם התרכובת הנבדקת, ואז נקבעים תוצרי טרנספורמציה אפשריים (מטבוליטים) של חומר זה בשתן ובהפרשה שלו. מידע ספציפי יותר ניתן לקבל על ידי בחינת חילוף החומרים של איבר מסוים, כגון הכבד או המוח. במקרים אלו, החומר מוזרק למתאים כלי דם, ומטבוליטים נקבעים בדם הזורם מאיבר זה.מאז נהלים כאלה טומנים בחובם קשיים גדולים, חלקים דקים של איברים משמשים לעתים קרובות למחקר. הם מודגרים בטמפרטורת החדר או בטמפרטורת הגוף בתמיסות בתוספת החומר שמטבוליזם שלו נחקר. התאים בתכשירים כאלה אינם נפגעים, ומכיוון שהחתכים דקים מאוד, החומר חודר בקלות לתוך התאים ויוצא מהם בקלות. לעיתים נוצרים קשיים עקב מעבר איטי מדי של חומר דרך קרומי התא. במקרים אלה, הרקמות נמחצות כדי להרוס את הממברנות, ותמיסת התאים מודגרת עם החומר הנבדק. בניסויים כאלה הוכח שכל התאים החיים מחמצנים את הגלוקוז ל-CO2 ומים, ושרק רקמת כבד מסוגלת לסנתז אוריאה.

השימוש בתאים.

אפילו תאים הם מערכות מאורגנות מאוד מורכבות. יש להם גרעין, ובציטופלזמה המקיפה אותו יש גופים קטנים יותר, מה שנקרא. אברונים בגדלים ומרקמים שונים. באמצעות טכניקות מתאימות, ניתן "להוגן" רקמה ולאחר מכן לעבור צנטריפוגה דיפרנציאלית (הפרדה) כדי להשיג תכשירים המכילים רק מיטוכונדריה, רק מיקרוזומים, או נוזל שקוף- ציטופלזמה. ניתן להחדיר בנפרד תכשירים אלו עם התרכובת שחילוף החומרים שלה נחקר, ובדרך זו ניתן לקבוע אילו מבנים תת-תאיים מעורבים בטרנספורמציות העוקבות שלה. ידועים מקרים שבהם התגובה הראשונית ממשיכה בציטופלזמה, התוצר שלה עובר טרנספורמציה במיקרוזומים, והתוצר של טרנספורמציה זו נכנס לתגובה חדשה כבר במיטוכונדריה. הדגירה של חומר שנחקר עם תאים חיים או עם הומוגנית רקמה בדרך כלל אינה חושפת שלבים בודדים של חילוף החומרים שלו, ורק ניסויים רצופים שבהם משתמשים במבנים תת-תאיים מסוימים לדגירה מאפשרים להבין את כל שרשרת האירועים.

השימוש באיזוטופים רדיואקטיביים.

כדי ללמוד את חילוף החומרים של חומר, יש צורך: 1) שיטות אנליטיות מתאימות לקביעת חומר זה ומטבוליטים שלו; ו-2) שיטות להבחין בין החומר המוסף מאותו החומר שכבר נמצא במוצר הביולוגי. דרישות אלו שימשו כמכשול העיקרי בחקר חילוף החומרים עד לגילוי איזוטופים רדיואקטיביים של יסודות וקודם כל, פחמן רדיואקטיבי 14C. עם הופעתן של תרכובות ש"סומנו" ב-14C, כמו גם מכשירים למדידת רדיואקטיביות חלשה, התגברו על הקשיים הללו. אם ל הכנה ביולוגית, לדוגמה, חומצת שומן מסומנת 14C מתווספת לתרחיף של מיטוכונדריה, ואז לא ניתוחים מיוחדיםכדי לקבוע את תוצרי התמורות שלה לא נדרש; כדי להעריך את קצב השימוש בו, מספיק פשוט למדוד את הרדיואקטיביות של שברים מיטוכונדריאליים שהתקבלו ברצף. אותה טכניקה מקלה להבחין בין מולקולות חומצות השומן הרדיואקטיביות שהציג הנסיין לבין מולקולות חומצות השומן שכבר נמצאו במיטוכונדריה בתחילת הניסוי.

כרומטוגרפיה ואלקטרופורזה.

בנוסף לדרישות לעיל, יש צורך גם בשיטות להפרדת תערובות המורכבות מכמויות קטנות של חומרים אורגניים. החשוב שבהם הוא הכרומטוגרפיה, המבוססת על תופעת הספיחה. ההפרדה של מרכיבי התערובת מתבצעת או על נייר או על ידי ספיחה על הסורבנט, הממלא את העמודים (שפופרות זכוכית ארוכים), ולאחר מכן יציאה הדרגתית (שטיפה) של כל אחד מהרכיבים.

ההפרדה באמצעות אלקטרופורזה תלויה בסימן ובמספר המטענים של מולקולות מיוננות. אלקטרופורזה מתבצעת על נייר או על נשא אינרטי (לא פעיל) כלשהו כגון עמילן, תאית או גומי.רגיש מאוד ו שיטה יעילההפרדה - כרומטוגרפיית גז. הוא משמש במקרים בהם החומרים להפרדה נמצאים במצב גזי או שניתן להעביר אליו.

בידוד של אנזימים.

המקום האחרון בסדרה המתוארת - בעל חיים, איבר, קטע רקמה, הומוגנט ושבריר מאברוני התא - תופס על ידי אנזים המסוגל לזרז תגובה כימית מסוימת. בידוד של אנזימים בצורה מטוהרת הוא חלק חשוב בחקר חילוף החומרים.

השילוב של שיטות אלו איפשר להתחקות אחר המסלולים המטבוליים העיקריים ברוב האורגניזמים (כולל בני אדם), לקבוע היכן בדיוק מתרחשים תהליכים שונים אלו, ולהבהיר את השלבים העוקבים של המסלולים המטבוליים העיקריים. עד כה, ידועות אלפי תגובות ביוכימיות בודדות, והאנזימים המעורבים בהן נחקרו.

מכיוון ש-ATP נחוץ כמעט לכל ביטוי של פעילות תאים, אין זה מפתיע שהפעילות המטבולית של תאים חיים מכוונת בעיקר לסינתזת ATP. מטרה זו מוגשת על ידי רצפים מורכבים שונים של תגובות המשתמשות באנרגיה הכימית הפוטנציאלית הכלולה במולקולות של פחמימות ושומנים (ליפידים).

מטבוליזם של פחמימות וליפואידים

סינתזה של ATP. חילוף חומרים אנאירובי (ללא השתתפות חמצן).

התפקיד העיקרי של פחמימות ושומנים בחילוף החומרים התאי הוא שפירוקם לתרכובות פשוטות יותר מבטיח סינתזה של ATP. ללא ספק, אותם תהליכים התרחשו בתאים הראשונים, הפרימיטיביים ביותר. עם זאת, באטמוספירה נטולת חמצן, החמצון המוחלט של פחמימות ושומנים ל-CO2 היה בלתי אפשרי. לתאים פרימיטיביים אלה עדיין היו המנגנונים שבאמצעותם הסידור מחדש של המבנה של מולקולת הגלוקוז הבטיח סינתזה של כמויות קטנות של ATP. זה בערךעל התהליכים שבמיקרואורגניזמים נקראים תסיסה. התסיסה של גלוקוז לאתנול ו-CO2 בשמרים נחקרה בצורה הטובה ביותר.

במהלך 11 תגובות עוקבות הדרושות להשלמת הטרנספורמציה הזו, נוצרים מספר תוצרי ביניים, שהם אסטרים של חומצה זרחתית (פוספטים). קבוצת הפוספטים שלהם מועברת לאדנוזין דיפוספט (ADP) ליצירת ATP. התשואה נטו של ATP היא 2 מולקולות ATP עבור כל מולקולת גלוקוז שמתפרקת במהלך התסיסה. תהליכים דומים מתרחשים בכל התאים החיים; מכיוון שהם מספקים את האנרגיה הדרושה לחיים, הם נקראים לפעמים (לא לגמרי נכון) נשימה של תאים אנאירוביים.

אצל יונקים, כולל בני אדם, תהליך זה נקרא גליקוליזה והתוצר הסופי שלו הוא חומצה לקטית ולא אלכוהול ו-CO2. כל רצף תגובות הגליקוליזה, למעט שני השלבים האחרונים, זהה לחלוטין לתהליך המתרחש בתאי שמרים.

חילוף חומרים אירובי (באמצעות חמצן).

עם הופעת החמצן באטמוספירה, שמקורו ככל הנראה בפוטוסינתזה של צמחים, פיתחה האבולוציה מנגנון המבטיח חמצון מוחלט של גלוקוז ל-CO2 ומים, תהליך אירובי שבו התפוקה נטו של ATP היא 38 מולקולות ATP לכל אחת מהן. מולקולת גלוקוז מחומצנת. תהליך זה של צריכת חמצן על ידי תאים ליצירת תרכובות עשירות באנרגיה ידוע בשם נשימה תאית (אירובית). בניגוד לתהליך האנאירובי המבוצע על ידי אנזימים ציטופלזמיים, תהליכי חמצון מתרחשים במיטוכונדריה. במיטוכונדריה, חומצה פירובית, תוצר ביניים שנוצר בשלב האנאירובי, מתחמצנת ל-CO2 בשש תגובות עוקבות, שבכל אחת מהן מועבר זוג אלקטרונים למקבל משותף, הקואנזים ניקוטינמיד אדנין דינוקלאוטיד (NAD). רצף התגובות הזה נקרא מחזור החומצה הטרי-קרבוקסילית, המחזור חוּמצַת לִימוֹןאו מחזור קרבס. מכל מולקולה של גלוקוז נוצרות 2 מולקולות של חומצה פירובית; 12 זוגות אלקטרונים מתפצלים ממולקולת הגלוקוז במהלך החמצון שלה.

ליפידים כמקור אנרגיה.

חומצת שומןיכול לשמש כמקור אנרגיה באותו אופן כמו פחמימות. חמצון חומצות שומן מתרחש על ידי ביקוע עוקב של שבר שני פחמנים ממולקולת חומצת שומן עם היווצרות של אצטיל קואנזים A (אצטיל-CoA) והעברה בו זמנית של שני זוגות אלקטרונים לשרשרת הובלת האלקטרונים. האצטיל-CoA המתקבל הוא מרכיב נורמלי במחזור החומצה הטריקרבוקסילית, ובעתיד גורלו אינו שונה מגורלו של אצטיל-CoA המסופק על ידי חילוף החומרים של פחמימות. לפיכך, המנגנונים של סינתזת ATP במהלך חמצון הן של חומצות שומן והן של מטבוליטים של גלוקוז כמעט זהים.

אם הגוף של בעל חיים מקבל אנרגיה כמעט לחלוטין מחמצון חומצות שומן בלבד, וזה קורה, למשל, בזמן רעב או במהלך סוכרת, אז קצב היווצרות אצטיל-CoA עולה על קצב החמצון שלו במחזור החומצה הטרי-קרבוקסילית. במקרה זה, עודף מולקולות אצטיל-CoA מגיבות אחת עם השנייה, וכתוצאה מכך נוצרות חומצות אצטואצטית ו-β-hydroxybutyric. ההצטברות שלהם היא הסיבה מצב פתולוגי, מה שנקרא קטוזיס (סוג של חמצת), שבסוכרת קשה עלולה לגרום לתרדמת ומוות.

אחסון אנרגיה.

בעלי חיים אוכלים באופן לא סדיר, והגוף שלהם צריך איכשהו לאגור את האנרגיה הכלולה במזון, שמקורה הוא הפחמימות והשומנים הנספגים על ידי החיה. חומצות שומן יכולות להיות מאוחסנות כשומנים ניטרליים בכבד או ברקמת השומן. פחמימות, בכמויות גדולות, ב מערכת עיכולעובר הידרוליזה לגלוקוז או לסוכרים אחרים, המומרים לאחר מכן לאותו גלוקוז בכבד. כאן, פולימר גליקוגן ענק מסונתז מגלוקוז על ידי הצמדת שאריות גלוקוז זה לזה עם סילוק מולקולות מים (מספר שאריות הגלוקוז במולקולות הגליקוגן מגיע ל-30,000). כאשר מתעוררת דרישת אנרגיה, הגליקוגן מתפרק שוב לגלוקוז בתגובה שהתוצר שלה הוא גלוקוז פוספט. גלוקוז פוספט זה מופנה למסלול הגליקוליזה, תהליך המהווה חלק ממסלול חמצון הגלוקוז. בכבד, גלוקוז פוספט יכול גם לעבור הידרוליזה, והגלוקוז שנוצר חודר לזרם הדם ומועבר בדם לתאים ב חלקים שוניםגוּף.

סינתזה של שומנים מפחמימות.

אם כמות הפחמימות הנספגת במזון בארוחה אחת גדולה ממה שניתן לאגור בצורת גליקוגן, אזי הפחמימות העודפות הופכות לשומנים. רצף התגובות הראשוני עולה בקנה אחד עם מסלול החמצון הרגיל, כלומר. בהתחלה, אצטיל-CoA נוצר מגלוקוז, אבל אז אצטיל-CoA זה משמש בציטופלזמה של התא לסינתזה של חומצות שומן ארוכות שרשרת. ניתן לתאר את תהליך הסינתזה כהיפוך של תהליך החמצון הרגיל של תאי השומן. לאחר מכן חומצות שומן מאוחסנות כשומנים ניטרליים (טריגליצרידים) המופקדים בחלקים שונים של הגוף. כאשר נדרשת אנרגיה, שומנים ניטרליים עוברים הידרוליזה וחומצות שומן חודרות למחזור הדם. כאן הם נספגים על ידי מולקולות של חלבוני פלזמה (אלבומינים וגלובולינים) ולאחר מכן נספגים על ידי תאים מסוגים שונים. לבעלי חיים אין מנגנונים המסוגלים לסנתז גלוקוז מחומצות שומן, אבל לצמחים יש מנגנונים כאלה.

מטבוליזם של שומנים.

ליפידים נכנסים לגוף בעיקר בצורה של טריגליצרידים של חומצות שומן. במעי, בפעולת אנזימי הלבלב, הם עוברים הידרוליזה, שתוצריה נספגים בתאי דופן המעי. כאן, שומנים ניטרליים מסונתזים מהם שוב, אשר, דרך המערכת הלימפטיתנכנסים לזרם הדם ומועברים לכבד או מופקדים ברקמת השומן. כבר הוזכר לעיל שניתן לסנתז מחדש חומצות שומן גם ממבשרי פחמימות. יש לציין שלמרות שתאי יונקים יכולים לשלב קשר כפול אחד במולקולות של חומצות שומן ארוכות שרשרת (בין C-9 ל-C-10), תאים אלו אינם מסוגלים לשלב את הקשר הכפול השני והשלישי. מאחר שלחומצות שומן עם שניים ושלושה קשרים כפולים תפקיד חשוב בחילוף החומרים של יונקים, הן בעצם ויטמינים. לכן, חומצות לינולאית (C18:2) ולינולנית (C18:3) נקראות חומצות שומן חיוניות. יחד עם זאת, בתאי יונקים ניתן לכלול בחומצה הלינולנית קשר כפול רביעי, וחומצה ארכידונית (C20:4), שהיא גם משתתפת הכרחית בתהליכים מטבוליים, יכולה להיווצר על ידי התארכות שרשרת הפחמן.

בתהליך של סינתזת שומנים, שאריות חומצות שומן הקשורות לקואנזים A (acyl-CoA) מועברות לגליצרופוספט, אסטר של חומצה זרחתית וגליצרול. כתוצאה מכך נוצרת חומצה פוספטית - תרכובת שבה קבוצת הידרוקסיל אחת של גליצרול מאסטרית עם חומצה זרחתית, ושתי קבוצות מאסטריות עם חומצות שומן. ביצירת שומנים ניטרליים, חומצה זרחתית מוסרת על ידי הידרוליזה, וחומצת שומן שלישית תופסת את מקומה כתוצאה מתגובה עם acyl-CoA. קואנזים A נוצר מחומצה פנטותנית (אחד הוויטמינים). המולקולה שלו מכילה קבוצת סולפהדריל (-SH) שיכולה להגיב עם חומצות ליצירת תיואסטרים. ביצירת פוספוליפידים, חומצה פוספטית מגיבה ישירות עם נגזרת פעילה של אחד הבסיסים החנקניים, כגון כולין, אתנולמין או סרין.

למעט ויטמין D, כל הסטרואידים המצויים בגוף של בעלי חיים (נגזרות של אלכוהול מורכב) מסונתזים בקלות על ידי הגוף עצמו. אלה כוללים כולסטרול (כולסטרול), חומצות מרה, הורמוני מין זכריים ונשיים והורמוני יותרת הכליה. בכל אחד מהמקרים, אצטיל-CoA משמש כחומר המוצא לסינתזה: שלד הפחמן של התרכובת המסונתזת בנוי מקבוצות אצטיל על ידי עיבוי חוזר.

מטבוליזם של חלבונים

סינתזה של חומצות אמינו. צמחים ורוב המיקרואורגניזמים יכולים לחיות ולגדול בסביבה המספקת רק מינרלים, פחמן דו חמצני ומים להזנתם. זה אומר שכל נמצא בהם חומר אורגניהאורגניזמים הללו מסנתזים את עצמם. חלבונים המצויים בכל התאים החיים בנויים מ-21 סוגים של חומצות אמינו המחוברות ברצפים שונים. חומצות אמינו מסונתזות על ידי אורגניזמים חיים. בכל מקרה, סדרה של תגובות כימיות מובילה ליצירת חומצה א-קטו. חומצה א-קטוית אחת כזו, כלומר חומצה א-קטוגלוטרית (מרכיב נפוץ במחזור החומצה הטריקרבוקסילית), מעורבת בקיבוע חנקן.

לאחר מכן ניתן לתרום את חנקן החומצה הגלוטמית לכל אחת מחומצות ה-a-keto האחרות כדי ליצור את חומצת האמינו המתאימה.

גוף האדם ורוב בעלי החיים האחרים שמרו על היכולת לסנתז את כל חומצות האמינו למעט תשע מה שנקרא. חומצות אמינו חיוניות. מכיוון שלא ניתן לסנתז את חומצות הקטו המתאימות לתשע אלו, יש לקבל את חומצות האמינו החיוניות מהמזון.

סינתזה של חלבונים.

חומצות אמינו נחוצות לסינתזת חלבון. תהליך הביוסינתזה מתנהל בדרך כלל כדלקמן. בציטופלזמה של התא, כל חומצת אמינו "מופעלת" בתגובה עם ATP, ולאחר מכן מחוברת לקבוצה הסופית של מולקולת החומצה הריבונוקלאית הספציפית לאותה חומצת אמינו. מולקולה מורכבת זו נקשרת לגוף קטן, מה שנקרא. ריבוזום, במיקום המוגדר על ידי מולקולת חומצה ריבונוקלאית ארוכה יותר המחוברת לריבוזום. לאחר שכל המולקולות המורכבות הללו מסודרות כראוי, הקשרים בין חומצת האמינו המקורית לחומצה הריבונוקלאית מתפרקים ומתעוררים קשרים בין חומצות אמינו שכנות - נוצר חלבון ספציפי. תהליך הביוסינתזה מספק חלבונים לא רק לצמיחת האורגניזם או להפרשה לסביבה. כל החלבונים של תאים חיים עוברים בסופו של דבר ריקבון לחומצות האמינו המרכיבות אותם, וכדי לשמור על החיים, יש לסנתז שוב תאים.

סינתזה של תרכובות אחרות המכילות חנקן.

ביונקים, חומצות אמינו משמשות לא רק לביוסינתזה של חלבונים, אלא גם כחומר מוצא לסינתזה של תרכובות המכילות חנקן רבות. חומצת האמינו טירוזין היא המבשר של ההורמונים אפינפרין ונוראפינפרין. חומצת האמינו הפשוטה ביותר, גליצין, משמשת כחומר המוצא לביוסינתזה של פורינים, שהם חלק חומצות גרעין, ופורפירינים, שהם חלק מציטוכרומים והמוגלובין. חומצה אספרטית היא מבשר של פירמידינים של חומצת גרעין. קבוצת המתיל של מתיונין מועברת למספר תרכובות אחרות במהלך הביוסינתזה של קריאטין, כולין וסרקוזין. במהלך הביוסינתזה של קריאטין, גם קבוצת הגואנידין של ארגינין מועברת מתרכובת אחת לאחרת. טריפטופן משמש כמבשר של חומצה ניקוטינית, ומוואלין בצמחים מסונתז ויטמין כמו חומצה פנטותנית. כל אלה הן רק כמה דוגמאות לשימוש בחומצות אמינו בתהליכים ביוסינתטיים.

חנקן הנספג על ידי מיקרואורגניזמים וצמחים גבוהים יותר בצורה של יון אמוניום מושקע כמעט כולו על היווצרות חומצות אמינו, שמהן מסונתזות תרכובות רבות המכילות חנקן של תאים חיים. לא צמחים ולא מיקרואורגניזמים סופגים כמויות עודפות של חנקן. לעומת זאת, בבעלי חיים כמות החנקן הנספגת תלויה בחלבונים המצויים במזון. כל החנקן שנכנס לגוף בצורה של חומצות אמינו ואינו מנוצל בתהליכי הביוסינתזה מופרש במהירות מהגוף עם שתן. זה קורה בדרך הבאה. בכבד, חומצות אמינו שאינן בשימוש תורמות את החנקן שלהן לחומצה α-ketoglutaric כדי ליצור חומצה גלוטמית, אשר מנותקת לשחרור אמוניה. יתר על כן, חנקן אמוניה יכול להיות מאוחסן באופן זמני באמצעות סינתזה של גלוטמין, או להשתמש בו מיד לסינתזה של אוריאה, המתרחשת בכבד.

לגלוטמין יש תפקיד נוסף. זה יכול לעבור הידרוליזה בכליות כדי לשחרר אמוניה, שנכנסת לשתן בתמורה ליוני נתרן. תהליך זה חיוני כאמצעי תחזוקה איזון חומצה-בסיסבגוף של חיה. כמעט כל האמוניה מחומצות אמינו ואולי ממקורות אחרים הופכת לאוריאה בכבד, כך שבדרך כלל אין אמוניה חופשית בדם. עם זאת, בתנאים מסוימים, שתן מכיל כמויות משמעותיות למדי של אמוניה. אמוניה זו נוצרת בכליות מגלוטמין ועוברת אל השתן בתמורה ליוני נתרן, אשר כך נספגים מחדש ונשמרים בגוף. תהליך זה מוגבר על ידי התפתחות של חמצת, מצב שבו הגוף זקוק לכמויות נוספות של קטיוני נתרן כדי לקשור עודפי יוני ביקרבונט בדם.

כמויות עודפות של פירמידינים מתפרקות גם בכבד באמצעות סדרה של תגובות שבהן משתחררת אמוניה. באשר לפורינים, עודף שלהם עובר חמצון עם יצירת חומצת שתן, המופרשת בשתן אצל בני אדם ופרימטים אחרים, אך לא אצל יונקים אחרים. לציפורים אין מנגנון לסינתזה של אוריאה, וזה בדיוק כך חומצת שתן, ולא אוריאה, הוא התוצר הסופי שלהם של החלפת כל התרכובות המכילות חנקן.

מושגים כלליים על מטבוליזם של חומרים אורגניים

אפשר לנסח כמה מושגים כלליים, או "כללים" לגבי חילוף החומרים. להלן מספר "כללים" כלליים שיעזרו לך להבין טוב יותר כיצד חילוף החומרים פועל ומווסת.

1. מסלולים מטבוליים הם בלתי הפיכים. ריקבון לעולם אינו הולך בדרך שתהיה היפוך פשוט של תגובות היתוך. זה מערב אנזימים אחרים וחומרי ביניים אחרים. לעתים קרובות, תהליכים מכוונים הפוכים מתרחשים בתאים שונים של התא. אז, חומצות שומן מסונתזות בציטופלזמה בהשתתפות קבוצה אחת של אנזימים, ומחומצנות במיטוכונדריה בהשתתפות קבוצה אחרת לגמרי.

2. יש מספיק אנזימים בתאים חיים כדי לאפשר לכל התגובות המטבוליות הידועות להתקדם הרבה יותר מהר ממה שנצפה בדרך כלל בגוף. לכן, ישנם כמה מנגנוני ויסות בתאים. סוגים שונים של מנגנונים כאלה התגלו.

א) הגורם המגביל את קצב התמורות המטבוליות של חומר נתון עשוי להיות כניסתו של חומר זה לתא; בדיוק לתהליך הזה מכוונת הרגולציה במקרה זה. תפקידו של אינסולין, למשל, קשור לעובדה שהוא ככל הנראה מקל על חדירת הגלוקוז לכל התאים, בעוד שהגלוקוז עובר טרנספורמציות בקצב כניסתו. באופן דומה, חדירת ברזל וסידן מהמעי לדם תלויה בתהליכים שקצבם מווסת.

ב) חומרים רחוקים מלהיות מסוגלים לנוע בחופשיות מתא תא אחד למשנהו; יש עדויות לכך שההובלה התוך תאית מווסתת על ידי הורמונים סטרואידים מסוימים.

ג) זוהו שני סוגים של מנגנוני סרוו של "משוב שלילי".

בחיידקים נמצאו דוגמאות לכך שנוכחות של תוצר של רצף של תגובות, כמו חומצת אמינו, מעכבת את הביוסינתזה של אחד האנזימים הדרושים ליצירת חומצת אמינו זו.

בכל אחד מהמקרים, האנזים שהביוסינתזה שלו מושפעת היה אחראי לשלב ה"קובע" הראשון (תגובה 4 ב- Scheme) של המסלול המטבולי המוביל לסינתזה של אותה חומצת אמינו.

המנגנון השני מובן היטב אצל יונקים. זהו עיכוב פשוט על ידי התוצר הסופי (במקרה שלנו, חומצת אמינו) של האנזים האחראי לשלב ה"קובע" הראשון של המסלול המטבולי.

סוג אחר של ויסות משוב פועל כאשר החמצון של תוצרי ביניים של מחזור החומצה הטרי-קרבוקסילית משולב עם היווצרות ATP מ-ADP ופוספט במהלך זרחון חמצוני. אם כל אספקת הפוספט ו(או) ה-ADP הזמינה בתא כבר מוצתה, אזי החמצון נפסק וניתן לחדש אותו רק לאחר שהאספקה ​​הזו חוזרת להיות מספקת. לפיכך, חמצון, שמטרתו לספק אנרגיה שימושית בצורה של ATP, מתרחש רק כאשר סינתזת ATP מתאפשרת.

3. מספר קטן יחסית של אבני בניין מעורבים בתהליכים ביוסינתטיים, שכל אחד מהם משמש לסינתזה של תרכובות רבות. ביניהם אצטיל קואנזים A, גליצרופוספט, גליצין, קרבמיל פוספט, המספק את קבוצת הקרבאמיל (H2N–CO–), נגזרות חומצה פולית, המשמשים כמקור לקבוצות הידרוקסימתיל ופורמיל, S-adenosylmethionine - מקור לקבוצות מתיל, חומצות גלוטמיות ואספרטיות, המספקות קבוצות אמינו, ולבסוף, גלוטמין - מקור לקבוצות אמיד. ממספר קטן יחסית זה של רכיבים, בנויות כל התרכובות השונות שאנו מוצאים באורגניזמים חיים.

4. תרכובות אורגניות פשוטות לעיתים רחוקות משתתפות ישירות בתגובות מטבוליות. בדרך כלל, תחילה יש "להפעיל" אותם על ידי חיבור לאחת ממספר תרכובות המשמשות באופן אוניברסלי בחילוף החומרים. גלוקוז, למשל, יכול להתחמצן רק לאחר שהאסטריר בחומצה זרחתית, אך לצורך התמורות אחרות שלו יש להאסטרי עם אורידין דיפוספט. חומצות שומן אינן יכולות להיות מעורבות בטרנספורמציות מטבוליות לפני שהן יוצרות אסטרים עם קואנזים A. כל אחד מהמפעילים הללו קשור לאחד מהנוקלאוטידים המרכיבים את החומצה הריבונוקלאית, או נוצר מוויטמין כלשהו. קל להבין בהקשר זה מדוע נדרשים ויטמינים בכמויות כה קטנות. הם מושקעים ביצירת "קו-אנזים", וכל מולקולת קו-אנזים משמשת שוב ושוב לאורך כל חיי הגוף, בניגוד לחומרי המזון העיקריים (לדוגמה, גלוקוז), שכל מולקולה שלהם משמשת פעם אחת בלבד.

לסיכום, המונח "חילוף חומרים", שקודם לכן לא היה יותר מאשר רק שימוש בפחמימות ושומנים בגוף, משמש כיום להתייחסות לאלפי תגובות אנזימטיות, שאת מכלול התגובות ניתן לייצג כרשת ענקית של חילוף חומרים. מסלולים שמצטלבים פעמים רבות (עקב נוכחותם של תוצרי ביניים נפוצים) ונשלטים על ידי מנגנוני ויסות עדינים מאוד.