Обмен веществ человека – мощнейшая химическая лаборатория

Организм человека – сложная система, составные части которой неразрывно связаны друг с другом. Механизмы регулирования такой структуры – точно рассчитанные и выверенные химические реакции, формирующиеся каждую секунду. От их быстроты протекания, точности и компонентов зависит не только функциональное состояние тела, но и самочувствие человека.

Все вышесказанное можно заменить одним словом – метаболизм. Он ответственен за функционирование каждой клетки, ткани или органа. Процесс теплообмена, выделение энергии, преобразование продуктов питания, усваивание пищи, гормональный фон, ферментация – ко всему причастен обмен веществ человека.

Основополагающие понятия обмена веществ

Для лучшего понимания дальнейшего повествования, ознакомимся с предложенными терминами:

• Метаболизм – совокупность химических реакций, поддерживающих жизнь человеческого тела. Протекающие процессы делают возможным размножение, рост, развитие, адаптацию – все те признаки живого, о которых знает каждый. Обмен веществ (синонимическое выражение) делится на 2 стадии: анаболизм и катаболизм. Более подробная информация о них будет представлена ниже.

• Жиры – органические соединения, полученные из молочной продукции, рыбы, растительного масла, пищи животного происхождения. Отложения невостребованных калорий – мощнейший источник энергии, хранящийся в теле человека. Организм использует их в критических ситуациях, тогда как накопление идет каждую секунду.

• Белки – главный строительный материал для организма. Диетологи используют другое слово – «протеин». Эти соединения формируют обмен веществ человека, заменяют изношенные клетки, создают новые. Главными источниками белка являются мясо, рыба, творог, куриные яйца.

• Углеводы – главная «электростанция» человека. Углеводы незаменимы в жировом и белковом обмене, генерации ферментов, гормонов, секретов слюнной железы.

Интересно знать! Греческий язык подарил название большинству научных дисциплин и терминов. Слово «метаболизм» переводится как «изменение, превращение».

Категории обменных процессов

Выполняя озвученное выше обещание, остановимся подробнее на диссимиляции (распад продуктов питания) и ассимиляции (синтез новых соединений) веществ.

Катаболизм

На этом этапе происходит расщепление и распад потребляемой пищи и прочих соединений. В результате реакций образуется энергия, необходимая для разрушения, окисления прочих органических веществ.

3 этапа катаболизма:

• сложные молекулярные соединения преобразуются в более простые. Этот процесс происходит вне клеток, но они участвуют в усваивании органики;
• поедаемые клетками компоненты дробятся на мельчайшие соединения. Этот этап характеризуется выбросом энергии путем клеточного дыхания;
• окисляются оставшиеся элементы, они превращаются в воду. Организмом используется цикл лимонной кислоты и цепь переноса электронов.

Анаболизм

Химические реакции приводят к выделению большого количества энергии. Задействуются белковые структуры и нуклеиновые кислоты, образованные предшественниками.

3 этапа анаболизма:

• образуются моносахариды, кислоты, нуклеиновые соединения;
• вышеперечисленные вещества активируются вместе с энергией из АТФ;
• происходит преобразование простых компонентов в более сложные.

Обмен веществ и его функции

Обмен веществ человека обладает функционалом, который нельзя не осветить:

• генерация энергии для нормального функционирования организма;
• формирование строительных материалов, отвечающих за восстановление и рост – углеводов, белков, жиров;
• создание запаса «на будущее»;
• вывод остатков химических реакции естественным путем.

Важно знать! Суточный объем потребляемых веществ выведен несколькими поколениями диетологов. Так, для среднестатистического мужчины достаточно 1300-1650 кКал в день, для девушек цифры чуть меньше – 1100-1300 килокалорий.

Скорость обменных процессов

Интенсивность химических реакций зависит от многих факторов, в том числе и физической нагрузки. В состоянии покоя распад органических веществ не прекращается. Малая часть энергетического запаса тратится на поддержание мышечного тонуса, координацию работы внутренних органов.

Факторы, определяющие скорость обмена веществ:

1. физические упражнения и телодвижения в разы увеличивают скорость переработки органики (в 10-100 раз!);
2. возраст – величина интенсивности постепенно уменьшается, начиная с 5 лет;
3. температура тела – обмен веществ человека подстраивается под климатические условия окружающей среды (естественный процесс адаптации). Если искусственно поднять температуру на 1 градус, скорость реакций увеличится на 13%. Поэтому чай с лимоном для похудения ускоряет обменные процессы в организме, что в сочетании с компонентами цитруса ведет к потере жировых отложений.

Метаболизм и расщепление

Все механизмы естественного «перерабатывающего завода» рассмотрим на примере.

Распад и синтез белка

Строительный материал подвергается постоянному обмену и обновлению. Здоровый организм потребляет столько же белка, сколько генерирует в течение суток.

10 аминокислот, не вырабатывающиеся в процессе анаболизма, называются независимыми. Сюда можно отнести: метионин, лизин, триптофан, треонин и т. д. Часть аминокислот превращается в уникальные белковые соединения, некоторые идут в «топку» для выработки энергии. Скорость распада – от пары минут до 180 суток (в среднем – 80 дней).

Обмен липидов

Жиры используются для обеспечения энергетической самодостаточности, пластичности организма. От 10 до 20% соединений хранится «на черный день» – ненавистный всем подкожный жир.

Ключевую роль в энергетической независимости играют независимые компоненты – триглицериды. Пластичность организма достигается за счет холестерина, фосфолипидов. Они входят в состав клеточных мембран, являются основой для многих гормонов, в частности – стероидных.

Все жирные кислоты и соединения генерируются организмов, независимыми же являются арахидоновая, линолевая, линоленовая кислоты. Они влияют на обмен веществ человека после процесса катаболизма.

Распад и синтез углеводов

Как основной источник энергии, высококалорийные компоненты поддерживают функционирование органов, тканей и клеток.

Окисление глюкозы создает промежуточный продукт – пентозы, участвующие в синтезе аминокислот, катаболизме липидов и моносахаридов. Последние, находясь в печени, синтезируют гликоген, объем которого у здорового человека составляет 100-200 грамм. Систематический голод приводит к уменьшению уровня глюкозы, что вынуждает организм расщепить часть гликогена для своих нужд.

Человек за сутки потребляет до 500 г углеводов, большую часть которых составляет крахмал. Избыточность «батареек» депонируется в жировые отложения.

Роль метаболизма

От химических реакций зависит питание каждой клетки организма. Потребление пищи наполняет нас макро и микроэлементами, но транспортировку, преобразование и логистику выполняет обмен веществ человека.

В идеальном теле величина распада и синтеза веществ примерно равна, однако такое наблюдается крайне редко.

Среди множества возможных провоцирующих факторов различных нарушений обмена веществ, можно выделить несколько основополагающих:

• наследственность;
• неправильное питание – несбалансированное потребление пищи приводит к нарушению баланса жиров, белков и углеводов в организме человека;
• переизбыток либо недостаток питательных веществ;
• однообразный рацион, который приводит к развитию разных болезней.

Выделим заболевания, возникающие из-за факторов, озвученных ранее:

1. Сахарный диабет – отсутствие или недостаток инсулина, формирующего обмен веществ человека.
2. Накопление холестерина – возникает вследствие чрезмерного употребления жирной пищи.
3. Ожирение – комплексный недуг, возникающий по причине наследственности, чрезмерного употребления пищи, несовершенства обменных процессов.

Вместо заключения

Обмен веществ человека – основополагающий комплекс химических реакций, поддерживающий функционирование клеток, тканей и органов. Обилие питательных соединений и продуктов питания способствует лучшей усвояемости полезных веществ в процессе катаболизма. Помимо прочего, обеспечение энергией всей внутренней системы – важнейшая задача метаболизма. Нарушение обменных процессов приводит к деградации синтеза полезных веществ, накоплению «переработанного» материала, что чревато тяжелыми заболеваниями.