Этапы катаболизма где происходит виды. Энергетический обмен и общий путь катаболизма

Читатели этих строк наверняка близко знакомы с проблемой избавления от лишнего веса. Но после ознакомления с этой статьей многие смогут совсем по-другому отнестись к проблеме приведения в порядок собственного тела, слегка располневшего. Совершенно не стоит ассоциировать проблему похудения с жесткой диетой, постоянным голодом, постными и невкусными продуктами и прочими ужасами. Не диеты, способные вас уморить, нужно использовать для похудения, а стимулировать ускорение обмена веществ. Вот с тем, что такое обмен веществ, как с его помощью создать себе стройную фигуру, мы и постараемся в этой статье разобраться. Тема ускорения обмена веществ, который еще называют метаболизмом, исключительно важна и крайне необходима.

Метаболизм - что это такое

Понятие метаболизма имеет отношение к тем биохимическим процессам, которые происходят в любом живом организме и поддерживают его жизнь, помогая расти, восстанавливать повреждения, размножаться и взаимодействовать с окружающей средой. Метаболизм обычно определяют количественной характеристикой, показывающей, насколько быстро организм преобразует калории из поступающей пищи и напитков в энергию.

Обмен веществ существует в двух формах:

• диссимиляция, разрушительный метаболизм или катаболизм;
• ассимиляция, конструктивный метаболизм или анаболизм.

На массу тела и его композицию оказывают влияние все эти формы. Количество калорий, в которых нуждается человек, напрямую зависит от нескольких параметров:

• физической активности человека;
• достаточного сна;
• рациона питания или диеты.

Метаболизм по своей сущности представляет собой преобразование энергии и веществ на основе внутреннего и внешнего обмена, катаболизма и анаболизма. В ходе созидательного процесса - анаболизма - из мелких компонентов синтезируются молекулы. Процесс этот требует для синтеза энергии. Разрушительные процессы катаболизма - это ряд химических реакций деструктивного направления, при которых сложные молекулы расщепляются на значительно более мелкие. Эти процессы, как правило, сопровождаются высвобождением энергии.

Как происходит анаболизм

Анаболизм приводит к созданию новых клеток, росту всех тканей, увеличению мышечной массы , повышению минерализации костей. Для строительства сложных полимерных соединений в ходе анаболических процессов используются мономеры. Наиболее типичные примеры мономеров - это аминокислоты , а самые частые полимерные молекулы - это протеины .

Гормоны, которые определяют анаболические процессы, это:

• гормон роста , благодаря которому печень синтезирует гормон соматомедин, несущий ответственность за рост;
• инсулиноподобный фактор роста IGF1, стимулирующий выработку белка;
• инсулин , который определяет уровень наличия в крови сахара (глюкозы);
• тестостерон , который является мужским половым гормоном;
• эстроген - женский половой гормон.

Как происходит катаболиз

Цель катаболизма - обеспечение энергией тела человека и на клеточном уровне, и для совершения различных движений. Реакции катаболического характера происходят с разрушением полимеров на отдельные мономеры. Примеры таких реакций:

• расщепление молекул полисахаридов до уровня моносахаридов, причем сложные молекулы углеводов типа гликогена распадаются на полисахариды, а более простые, рибоза или глюкоза, осуществляют распад до уровня моносахаридов;
• белки расщепляются на аминокислоты.

При потреблении пищи в организме происходит расщепление питательных органических веществ, при этом разрушительном действии высвобождается энергия, сберегаемая в организме в молекулах АТФ (аденозинтрифосфата).

Основные гормонами, обеспечивающими катаболические реакции, являются:

Кортизол, который часто называют гормоном стресса;

Глюкагон, способствующий тому, что в печени усиливается распад гликогена и поднимающий в крови уровень сахара;

Адреналин;

Цитоксины, обеспечивающие своеобразное взаимодействие клеток между собой.

Запасенная в фирме АТФ энергия служит топливом для прохождения анаболических реакций. Получается, что имеет место тесная взаимосвязь катаболизма с анаболизмом: первый обеспечивает для второго энергию, расходуемую на рост клеток, восстановление тканей, синтез ферментов и гормонов.

Если в процессе катаболизма производится избыточная энергия, то есть ее производится большее количество, чем необходимо для анаболизма, то тело человека обеспечивает ее хранение в виде гликогена или жира. В сравнении с мышечной тканью жировая относительно не активна, клетки ее бездействуют, и для поддерживания себя самих им много энергии не нужно.

Чтобы лучше понять рассказаные процессы изучите следующее изображение

В таблице приведены основные отличия между анаболическими и катаболическими процессами:

Связь метаболизма с массой тела

Связь эта, если не углубляться в теоретические выкладки, может быть описана следующим образом: вес нашего тела представляет собой последствия катаболизма за минусом анаболизма, или количество высвобожденной энергии минус та энергия, которую наше тело использует. Избыточная энергия в организме накапливается в виде жировых отложений или в виде гликогена, собирающегося в печени и в мышцах.

Один грамм жира, высвобождая энергию, может дать 9 ккал. Для сравнения соответствующее количество белков и углеводов дает по 4 ккал. Избыточный вес возникает по причине повышенной способности организма сохранять в виде жира избыток энергии, но причиной этого могут послужить также гормональные проблемы и заболевания, включая наследственные. Их негативное воздействие способно заморозить обмен веществ.

Многие считают, что у худых людей метаболизм ускоренный, а тучные люди обладают медленным метаболизмом, что и приводит их к избыточному весу. Но замедленный метаболизм редко становится истинной причиной лишнего веса. На энергетические потребности организма он, конечно, влияет, но основой для роста веса служит дисбаланс энергии в организме, когда калорий потребляется заметно больше, чем расходуется.

Уровень обмена веществ человека в процессе отдыха, который часто называют основным или базальным метаболизмом, не так уж многими способами можно изменить. Так, одной из эффективных стратегий придания метаболизму интенсивности является наращивание мышечной массы. Но более эффективной окажется стратегия, при которой определяются энергетические потребности организма, после чего под них подгоняется образ жизни. Вес будет ликвидирован более быстро и качественно.

Как распределяются потребляемые калории

Большинство потребляемой человеком энергии - 60-70% всех калорий - требуется организму для поддержки процессов жизнедеятельности в целом (базовый уровень метаболизма), на работу сердца и мозга, на дыхание и т.д. На поддержание физической активности уходит 25-30% калорий и на переваривание пищи - 10%.

Интенсивность обмена веществ в разных тканях и органах человека весьма различна. Так, мышцы человека, занимающие 33 кг от общей массы тела 84-килограммового человека, требуют всего 320 ккал, а весящая 1,8 кг печень требует 520 ккал.

Потребности человека в калориях зависят от трех основных факторов.

1. Размер тела, тип телосложения.

Если масса тела велика, то и калорий требуется большее количество. Человек, у которого мышц больше, чем жира, нуждается в большем количестве калорий, чем весящий столько же, но имеющий меньшее соотношение мышц и жира. Те, у кого мышц больше, имеют более высокий метаболизм на базальном уровне.

1. Возраст.

С возрастом начинают действовать сразу несколько факторов, снижающих количество калорий. Усыхание мышечной массы с возрастом повышает соотношение жира и мышц, меняется уровень метаболизма, и соответственно меняется и потребность в калориях. Есть и другие возрастные факторы, воздействующие на этот процесс:

Люди обоего пола с возрастом начинают производить меньшее количество анаболических гормонов, потребляющих энергию, снижается с возрастом и секреция гормона роста;

Коррективы в процессы использования и потребления энергии вносит менопауза;

С возрастом снижается физическая активность человека, его работа становится менее активной и требует меньше нагрузок;

На процесс метаболизма влияют «клеточные отходы», отмирающие с возрастом и накапливающиеся клетки.

1. Пол.

Базальный уровень метаболизма у мужчин обычно выше, чем у женщин, соответственно, у них и соотношение мышц и жира выше. Следовательно, мужчины в среднем сжигают больше калорий при том же возрасте и весе тела.

Как рассчитать свою скорость метаболизма

Те калории, которые организм тратит на обеспечение основных функций жизнедеятельности, называют метаболизмом или скоростью обмена веществ базальной или основной. На основные функции требуется достаточно стабильное количество энергии, и потребности эти изменить не так и просто. На основной обмен веществ уходит процентов 60-70 калорий из тех, которые человек сжигает каждый день.

Стоит отметить, что с возрастом, приблизительно с 30 лет, скорость обмена веществ начинает замедляться на 6% каждое десятилетие. Рассчитать количество энергии, которое вашему организму требуется в состоянии покоя (БМ, базальный метаболизм), можно в несколько этапов:

• измерить свой рост в сантиметрах;
• взвеситься и записать собственный вес в килограммах;
• вычислить БМ по формуле.

Для мужчин и женщин формулы между собой отличаются:

• для мужчин скорость метаболизма равна: 66+(13.7 x вес в кг) + (5 x рост в см.) — (6.8 x возраст в годах);
• для женщин скорость метаболизма равна: 655 + (9.6 x вес в кг) + (1.8 x рост в см.) — (4.7 x возраст в годах).

Так, для 25-летнего мужчины ростом 177,8 см и весом 81,7 кг BMR= 1904,564.

Приняв полученное значение за основу, можно откорректировать его по степени физической активности, умножив его на коэффициент:

• для тех, кто ведет сидячий образ жизни - 1,2;
• для 1-2 раза в неделю занимающихся спортом - 1,375;
• для тех, кто занимается спортом 3-5 раз в неделю - 1,55;
• для занимающихся спортом каждый день - 1,725;
• для тех, кто в спортзале проводят все свое время - 1,9.

В нашем примере общие суточные затраты при умеренной активности составят 2952,0742 ккал. Именно такое количество калорий требует организм, чтобы поддерживать примерно на одном уровне свой вес. Для похудения калории надо понизить на 300-500 ккал.

В дополнение к основному обмену необходимо учитывать еще два фактора, определяющие дневной расход калорий:

1. процессы пищевого термогенеза, связанные с перевариванием еды и ее транспортировкой. Это примерно 10% калорий из тех, которые используются за день. Эта величина также стабильна, и изменить ее практически невозможно;
2. физическая активность - это самый легко изменяемый фактор, влияющий на ежедневное расходование калорий.

Откуда организм получает энергию для своих нужд

Метаболизм основан на питании. Организму необходимы основные энергетические составляющие - белки, жиры и углеводы. Энергетический баланс человека зависит именно от них. Углеводы, поступающие в организм, могут быть трех форм - это волокна целлюлозы, сахар и крахмал. Именно сахар с крахмалом создают основные источники необходимой для человека энергии. Все ткани организма находятся в зависимости от глюкозы, они ее применяют для всех видов деятельности, расщепляя до более простых составляющих.

Реакция сжигания глюкозы выглядит так: С 6 Н 12 О 6 + 6 О 2 ——> 6 CO 2 + 6 H 2 O + энергия, при этом один грамм расщепленного углевода обеспечивает получение 4 ккал. Питание атлета должно включать сложные углеводы - перловку, гречку, рис, которые при наборе мышечной массы должны составлять 60-65% всего рациона.

Второй источник концентрированной энергии - жиры. При своем расщеплении они производят вдвое большее количество энергии, чем белки и углеводы. Энергия из жиров получается с трудом, но при успехе ее количество намного больше - не 4 ккал, а 9.

В питании важную роль играет также набор минералов и витаминов . Непосредственного вклада в энергетику организма они не делают, но регулируют тело и нормализуют метаболические пути. В обмене веществ особенно важное значение имеют витамины А, В 2 или рибофлавин, пантотеновая и никотиновая кислота.

Еще несколько фактов по обмену веществ:

• в состоянии покоя мужчины расходуют калорий больше, чем женщины;
• базальный метаболизм выше зимой, чем летом;
• у более тяжелых людей обмен веществ быстрее;
• затраты энергии организма после приема пищи возрастают на 10-40%, при этом жиры основной обмен увеличивают на 5-15%, углеводы - на 5-7%, а белки на 30-40%;
• белковая пища способствует похудению.

Понравилось? - Расскажи друзьям!

Анаболизм и катаболизм – это основные метаболические процессы.

Катаболизм – это ферментативное расщепление сложных органических соединений, осуществляющееся внутри клетки за счет реакций окисления. Катаболизм сопровождается выделением энергии и запасанием ее в макроэргических фосфатных связях АТФ.

Анаболизм – это синтез сложных органических соединений – белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов – из простых предшественников, поступающих в клетку из окружающей среды или образующихся в процессе катаболизма. Процессы синтеза связаны с потреблением свободной энергии, которая поставляется АТФ (рис. 31).

Рис. 31 Схема путей метаболизма в бактериальной клетке

В зависимости от биохимии процесса диссимиляции (катаболизма) различают дыхание и брожение.

Дыхание – это сложный процесс биологического окисления различных соединений), сопряженный с образованием большого количества энергии, аккумулируемой в виде макроэргических связей в структуре АТФ (аденозинтрифосфат), УТФ (уридинтрифосфат) и т.д., и образованием углекислого газа и воды. Различают аэробное и анаэробное дыхание.

Брожение – неполный распад органических соединений с образованием незначительного количества энергии и продуктов, богатых энергией.

Анаболизм включает процессы синтеза, при которых используется энергия, вырабатываемая в процессе катаболизма. В живой клетке одновременно и непрерывно протекают процессы катаболизма и анаболизма. Многие реакции и промежуточные продукты являются для них общими.

Живые организмы классифицируют в соответствии с тем, какой источник энергии или углерода они используют. Углерод – основной элемент живой материи. В конструктивном метаболизме ему принадлежит ведущая роль.

В зависимости от источника клеточного углерода все организмы, включая прокариотные, делят на автотрофы и гетеротрофы.

Автотрофы используют CO 2 в качестве единственного источника углерода, восстанавливая его водородом, который отщепляется от воды или другого вещества. Органические вещества они синтезируют из простых неорганических соединений в процессе фото- или хемосинтеза.

Гетеротрофы получают углерод из органических соединений.

Живые организмы могут использовать световую или химическую энергию. Организмы, живущие за счет энергии света, называют фототрофными. Органические вещества они синтезируют, поглощая электромагнитное излучение Солнца (свет). К ним относятся растения, сине-зеленые водоросли, зеленые и пурпурные серобактерии.

Организмы, получающие энергию из субстратов, источников питания (энергия окисления неорганических веществ), называют хемотрофами. Кхемогетеротрофам относятся большинство бактерий, а так же грибы и животные.

Существует немногочисленная группа хемоавтотрофов . К таким хемосинтезирующим микроорганизмам относятся нитрифицирующие бактерии, которые, окисляя аммиак до азотистой кислоты, высвобождают необходимую для синтеза энергию. К хемосинтетикам относятся также водородные бактерии, получающие энергию в процессе окисления молекулярного водорода.

Углеводы как источник энергии

У большинства организмов расщепление органических веществ происходит в присутствии кислорода – аэробный обмен. В результате такого обмена остаются бедные энергией конечные продукты (СО 2 и Н 2 О), но высвобождается много энергии. Процесс аэробного обмена называется дыханием, анаэробного – брожением.

Углеводы – основной энергетический материал, который клетки используют в первую очередь для получения химической энергии. Кроме того, при дыхании могут использоваться также белки и жиры, а при брожении – спирты и органические кислоты.

Расщепление углеводов организмы осуществляют разными путями, в которых важнейшим промежуточным продуктом является пировиноградная кислота (пируват). Пируват занимает центральное место в метаболизме при дыхании и брожении. Выделяют три основных механизма образования ПВК.

1. Фруктозодифосфатный (гликолиз) или путь Эмбдена-Мейергофа-Парнаса – универсальный путь.

Процесс начинается с фосфорилирования (рис. 32). При участии фермента гексокиназы и АТФ глюкоза фосфорилируется по шестому углеродному атому с образованием глюкозо-6-фосфата. Это активная форма глюкозы. Она служит исходным продуктом при расщеплении углеводов любым из трех путей.

При гликолизе глюкозо-6-фосфат изомеризуется во фруктозо-6-фосфат, а затем под действием 6-фосфофруктокиназы фосфорилируется по первому углеродному атому. Образовавшийся фруктозо-1,6-дифосфат под действием фермента альдолазы легко распадается на две триозы: фосфоглицериновый альдегид и дигидроксиацетонфосфат. Дальнейшее превращение С 3 -углеводов осуществляется за счет переноса водорода и фосфорных остатков через ряд органических кислот с участием специфических дегидрогеназ. Все реакции этого пути, за исключением трех, протекающих с участием гексокиназы, 6-фосфофруктокиназы и пируваткиназы, полностью обратимы. На стадии образования пировиноградной кислоты заканчивается анаэробная фаза превращения углеводов.

Максимальное количество энергии, получаемое клеткой при окислении одной молекулы углеводов гликолитическим путем, равно 2·10 5 Дж.

Рис.32. Фруктозодифосфатный путь расщепления глюкозы

2. Пентозофосфатный (Варбурга-Дикенса-Хорекера) путь характерен также для большинства организмов (в большей степени для растений, а для микроорганизмов играет вспомогательную роль). В отличие от гликолиза ПФ путь не образует пируват.

Глюкозо-6-фосфат превращается в 6-фосфоглюколактон, который декарбоксилируется (рис. 33). При этом образуется рибулозо-5-фосфат, на котором завершается процесс окисления. Последующие реакции рассматриваются как процессы превращения пентозофосфатов в гексозофосфаты и обратно, т.е. образуется цикл. Считают, что пентозофосфатный путь на одном из этапов переходит в гликолиз.

При прохождении через ПФ путь каждых шести молекул глюкозы происходит полное окисление одной молекулы глюкозо-6-фосфата до CO 2 и восстановление 6 молекул НАДФ + до НАДФ·Н 2 . Как механизм получения энергии этот путь в два раза менее эффективен, чем гликолитический: на каждую молекулу глюкозы образуется 1 молекула АТФ.

Рис. 33. Пентозофосфатный путь расщепления глюкозо-6-фосфата

Основное назначение этого пути – поставлять пентозы, необходимые для синтеза нуклеиновых кислот, и обеспечивать образование большей части НАДФ·Н 2 , необходимого для синтеза жирных кислот, стероидов.

3. Путь Энтнера-Дудорова (кетодезоксифосфоглюконатный или КДФГ-путь) встречается только у бактерий. Глюкоза фосфорилируется молекулой АТФ при участии фермента гексокиназы (рис. 34).

Рис.34. Путь Энтнера-Дудорова расщепления глюкозы

Продукт фосфорилирования – глюкозо-6-фосфат – дегидрируется до 6-фосфоглюконата. Под действием фермента фосфоглюконатдегидрогеназы от него отщепляется вода и образуется 2-кето-3-дезокси-6-фосфоглюконат (КДФГ). Последний расщепляется специфичной альдолазой на пируват и глицеральдегид-3-фосфат. Глицеральдегид далее подвергается действию ферментов гликолитического пути и трансформируется во вторую молекулу пирувата. Кроме того, этот путь поставляет клетке 1 молекулу АТФ и 2 молекулы НАД·Н 2 .

Таким образом, основным промежуточным продуктом окислительного расщепления углеводов является пировиноградная кислота, которая при участии ферментов превращается в различные вещества. Образовавшаяся одним из путей ПВК в клетке подвергается дальнейшему окислению. Освобождающиеся углерод и водород удаляются из клетки. Углерод выделяется в форме CO 2 , водород передается на различные акцепторы. Причем может передаваться либо ион водорода, либо электрон, поэтому перенос водорода равноценен переносу электрона. В зависимости от конечного акцептора водорода (электрона) различают аэробное дыхание, анаэробное дыхание и брожение.

Дыхание

Дыхание – окислительно-восстановительный процесс, идущий с образованием АТФ; роль доноров водорода (электронов) в нем играют органические или неорганические соединения, акцепторами водорода (электронов) в большинстве случаев служат неорганические соединения.

Если конечный акцептор электронов – молекулярный кислород, дыхательный процесс называют аэробным дыханием . У некоторых микроорганизмов конечным акцептором электронов служат такие соединения, как нитраты, сульфаты и карбонаты. Этот процесс называется анаэробным дыханием .

Аэробное дыхание – процесс полного окисления субстратов до CO 2 и Н 2 О с образованием большого количества энергии в форме АТФ.

Полное окисление пировиноградной кислоты происходит в аэробных условиях в цикле трикарбоновых кислот (ЦТК или цикл Кребса) и дыхательной цепи.

Аэробное дыхание состоит из двух фаз:

1). Образующийся в процессе гликолиза пируват окисляется до ацетил-КоА, а затем до CO 2 , а освобождающиеся атомы водорода перемещаются к акцепторам. Так осуществляется ЦТК.

2). Атомы водорода, отщепленные дегидрогеназами, акцептируются коферментами анаэробных и аэробных дегидрогеназ. Затем они переносятся по дыхательной цепи, на отдельных участках которой образуется значительное количество свободной энергии в виде высокоэнергетических фосфатов.

Цикл трикарбоновых кислот (цикл Кребса, ЦТК)

Пируват, образующийся в процессе гликолиза, при участии мультиферментного комплекса пируватдегидрогеназы декарбоксилируется до ацетальдегида. Ацетальдегид, соединяясь с коферментом одного из окислительных ферментов – коферментом А (КоА-SH), образует «активированную уксусную кислоту» - ацетил-КоА – высокоэнергетическое соединение.

Ацетил-КоА под действием цитрат-синтетазы вступает в реакцию со щавелевоуксусной кислотой (оксалоацетат), образуя лимонную кислоту (цитрат С 6), которая является основным звеном ЦТК (рис. 35). Цитрат после изомеризации превращается в изоцитрат. Затем следует окислительное (отщепление Н) декарбоксилирование (отщепление СО 2) изоцитрата, продуктом которого является 2-оксоглутарат (С 5). Под влиянием ферментного комплекса ɑ-кетоглутаратдегидрогеназы с активной группой НАД он превращается в сукцинат, теряя СО 2 и два атома водорода. Сукцинат затем окисляется в фумарат (С 4), а последний гидратируется (присоединение Н 2 О) в малат. В завершающей цикл Кребса реакции происходит окисление малата, что приводит к регенерации оксалоацетата (С 4). Оксалоацетат взаимодействует с ацетил-КоА, и цикл повторяется снова. Каждая из 10 реакций ЦТК, за исключением одной, легко обратима. В цикл вступают два атома углерода в виде ацетил-КоА и такое же количество атомов углерода покидают этот цикл в виде СО 2 .

Рис. 35. Цикл Кребса (по В.Л. Кретовичу):

1, 6 – система окислительного декарбоксилирования; 2 – цитратсинтетаза, кофермент А; 3, 4 – аконитатгидратаза; 5 – изоцитратдегидрогеназа; 7 – сукцинатдегидрогеназа; 8 – фумаратгидратаза; 9 – малатдегидрогеназа; 10 – спонтанное превращение; 11 - пируваткарбоксилаза

В результате четырех окислительно-восстановительных реакций цикла Кребса осуществляется перенос трех пар электронов на НАД и одной пары электронов на ФАД. Восстановленные таким путем переносчики электронов НАД и ФАД подвергаются затем окислению уже в цепи переноса электронов. В цикле образуется одна молекула АТФ, 2 молекулы СО 2 и 8 атомов водорода.

Биологическое значение цикла Кребса заключается в том, что он является мощным поставщиком энергии и «строительных блоков» для биосинтетических процессов. Цикл Кребса действует только в аэробных условиях, в анаэробных он разомкнут на уровне α-кетоглутаратдегидрогеназы.

Дыхательная цепь

Последней стадией катаболизма является окислительное фосфорилирование. В ходе этого процесса высвобождается большая часть метаболической энергии.

Восстановленные в цикле Кребса переносчики электронов НАД и ФАД подвергаются окислению в дыхательной цепи или цепи транспорта электронов. Молекулы-переносчики – это дегидрогеназы, хиноны и цитохромы.

Обе ферментные системы у прокариот находятся в плазматической мембране, а у эукариот – во внутренней мембране митохондрий. Электроны от атомов водорода (НАД, ФАД) по сложной цепи переносчиков переходят к молекулярному кислороду, восстанавливая его, при этом образуется вода.

Баланс. Расчеты энергетического баланса показали, что при расщеплении глюкозы гликолитическим путем и через цикл Кребса с последующим окислением в дыхательной цепи до СО 2 и Н 2 О на каждую молекулу глюкозы образуется 38 молекул АТФ. Причем максимальное количество АТФ образуется в дыхательной цепи – 34 молекулы, 2 молекулы - в ЭМП-пути и 2 молекулы – в ЦТК (рис. 36).

Неполное окисление органических соединений

Дыхание обычно связано с полным окислением органического субстрата, т.е. конечными продуктами распада являются СО 2 и Н 2 О.

Однако некоторые бактерии и ряд грибов не до конца окисляют углеводы. Конечными продуктами неполного окисления являются органические кислоты: уксусная, лимонная, фумаровая, глюконовая и др., которые аккумулируются в среде. Этот окислительный процесс используется микроорганизмами для получения энергии. Однако общий выход энергии при этом значительно меньший, чем при полном окислении. Часть энергии окисляемого исходного субстрата сохраняется в образующихся органических кислотах.

Микроорганизмы, развивающиеся за счет энергии неполного окисления, используются в микробиологической промышленности для получения органических кислот и аминокислот.

Ознакомившись с данным комплексным руководством, вы узнаете о роли анаболизма и катаболизма в физиологических и гормональных процессах, которые влияют на рост и потерю мышечной массы.

«Анаболизм» и «катаболизм» являются, пожалуй, наиболее часто употребляемыми терминами в бодибилдинге. Однако большинство людей на самом деле не слишком хорошо разбираются в тех процессах, которые они обозначают, а лишь знают, что первое относится к синтезу новых структур, а второе к их разрушению.

Учитывая вышесказанное, многие атлеты основной акцент делают на улучшении состава тела и мышечной гипертрофии, а сжигание жира зачастую является для них основной задачей. Поэтому мне представляется разумным рассказать о том, какую именно роль играют анаболизм и катаболизм в этих процессах, а также в работе организма в целом.

В данном руководстве будут рассмотрены основные принципы функционирования эндокринной системы человека и их влияние на белковый анаболизм и катаболизм. Метаболизм углеводов и жирных кислот будет рассмотрен в отдельной статье, наряду с ролью анаэробных и аэробных упражнений.

Метаболизм является одним из тех терминов, который знает и использует почти каждый из нас, однако лишь немногие понимают, так что он на самом деле означает. В данной главе мы ликвидируем пробелы в знаниях разберемся, что такое метаболизм простым языком.

Все живые организмы состоят из простейших частичек – клеток. Да, это означает, что даже примитивные микроорганизмы, присутствующие в теле человека, являются живыми и состоят из огромного количества (думаю из 100 триллионов) клеток, хотя многие состоят всего из одной. Но я отвлекся...

В этих клетках постоянно происходят химические реакции, сопровождающиеся поглощением и выделением энергии. Эти реакции делятся на два класса, о которых мы уже упоминали во введении, – анаболические и катаболические. В первых энергия используется для построения компонентов клеток и молекул, а во вторых – для разрушения сложных структур и веществ.

Поэтому, когда мы говорим о метаболизме, то имеем в виду совокупность всех этих физиологических реакций внутри клетки, которые необходимы для поддержания жизнедеятельности. Множество переменных, таких как гормональный фон, физическая активность, наличие питательных веществ и энергетическое состояние влияет на эти процессы, а также на то, когда и как они протекают. На данный момент просто усвойте – метаболизм - это весьма сложная система реакций в клетках, в ходе которых поглощается и высвобождается энергия .

«В ходе анаболических реакций синтезируются клеточные компоненты и молекулы, в то время как в ходе катаболических происходит обратный процесс».

Улучшение состава тела

Цель большинства атлетов – улучшить состав тела (т. е. уменьшить содержание жира и/или нарастить мышечную массу). Проблема заключается в том, что этот «противоречивый» процесс включает в себя как увеличение, так и снижение массы тела. В бодибилдинге и фитнесе многие люди становятся одержимы идеей одновременно избавиться от жира и нарастить мышечную массу.

Тем не менее, теоретически, эти процессы являются взаимоисключающими, поскольку один требует энергетического дефицита, а другой – энергетических излишков. Поэтому когда мне на глаза попадается какая-то «волшебная» программа, гарантирующая одновременное избавление от жира и наращивание мышц, то я стараюсь держаться от нее подальше, поскольку это довольно самонадеянное заявление, претендующее на преодоление законов термодинамики.

Так что идею одновременного наращивания мышечной массы и сжигания жира лучше всего представить в виде качелей (доска на подставке) – если одна сторона поднимается, то другая обязательно опуститься.

Именно поэтому традиционный подход многих атлетов, желающих улучшить состав тела, заключается в чередовании периодов наращивания мышц и потери жира. В просторечии эти процессы называют «массой» и «сушкой» соответственно. Есть также период поддержания, когда атлет не набирает/теряет мышечную массу и жир.

Итак, давайте теперь посмотрим на то, какую роль играет анаболизм и катаболизм белков, когда дело доходит до совершенствования состава тела.

Белок и наращивание скелетной мышечной ткани

Скелетная мышечная ткань является крупнейшим «хранилищем» аминокислот в организме человека. Многие бодибилдеры и просто сторонники здорового образа жизни любят обсуждать тему потребление белка, в основном потому, что этот макронутриент обеспечивает «строительный материал» (аминокислоты), необходимый для синтеза мышечной ткани.

Однако люди часто неправильно истолковывают информацию по данному вопросу. На самом деле, белки являются важнейшими макромолекулами, играющими множество важных ролей в организме человека. Они имеют отношение не только к синтезу мышечной ткани, но и принимают участие во многих других процессах:

• Белковый обмен организма в целом – синтез и распад белка во всех органах, включая скелетные и прочие мышцы
• Белковый обмен в скелетных мышцах - синтез и распад белка, происходящий только в скелетных мышцах

Как вы уже наверняка догадались, когда дело доходит до улучшения состава тела, мы стараемся намеренно нарастить именно скелетную мышечную ткань, а не какую-нибудь другую. Это не означает, что общий синтез белка в организме играет негативную роль (так как на самом деле он жизненно важен для существования), но его запредельный уровень в течение определенного периода времени может привести к увеличению органов и проблемам со здоровьем.

Синтез, распад, обмен, анаболизм, катаболизм и гипертрофия

• Синтез мышечного белка – синтеза белка, происходящий в скелетной мышечной ткани
• Распад мышечного белка – распад белка, происходящий исключительно в скелетной мышечной ткани
• Белковый обмен – баланс между синтезом и распадом белка
• Белковый анаболизм в мышцах - состояние мышечной ткани, при котором синтез белка превышает его распад, и когда мышцы, следовательно, увеличиваются в размерах.
• Белковый катаболизм в мышцах – состояние мышечной ткани, при котором распад белка превышает его синтез, и когда мышцы, следовательно, уменьшаются в размерах.
• Гипертрофия - разрастание ткани (обычно применительно к мышцам)
• Атрофия – уменьшению мышц в объеме, усыхание (процесс противоположный гипертрофии)

Основные гормоны и факторы, относящиеся к белковому анаболизму и катаболизму в скелетных мышцах

Итак, мы подошли к главной теме данного руководства. Настало время поговорить о том, какие факторы играют наибольшую роль в анаболизме и катаболизме белка, что в конечном итоге и оказывает влияние на состав тела. Как упоминалось ранее, в ходе анаболических реакций формируются клеточные компоненты и молекулы, в то время как во время катаболических все происходит наоборот. Также напомню, что анаболические реакции требуют поступления энергии, а катаболические сопровождаются ее выделением. Оба процесса имеют большое значение в наращивании скелетной мышечной ткани - одного из наиболее важных аспектов улучшения состава тела.

Вот перечень тем, которые в дальнейшем будут рассмотрены:

• Аминокислотный пул, транспортировка и окисление аминокислот
• Инсулин
• Инсулиноподобный фактор роста -1 (ИФР-1) и белок-3, связывающий инсулиноподобный фактор роста (IGFBP-3)
• Гормон роста
• Андрогенные гормоны
• Эстрогенные гормоны
• Гормоны щитовидной железы
• «Гормоны стресса» - глюкокортикоиды, глюкагон и катехоламины

Помните, что многие гормоны и факторы, рассмотренные в данном руководстве, определенным образом взаимодействуют друг с другом, что почти невозможно (или как минимум непрактично) игнорировать, особенно в повседневной жизни.

Аминокислотный пул, транспортировка и окисление аминокислот

Как отмечалось ранее, мышечная ткань служит крупнейшим «хранилищем» аминокислот в организме, а также большого количества белка. Существуют 2 основных аминокислотных пула, которые нас в настоящий момент интересуют – циркулирующий и внутриклеточный.

Когда организм находится в состоянии голодания (и в других катаболических состояниях), из мышц в кровоток высвобождаются аминокислоты, чтобы питать остальные ткани тела. И наоборот, когда необходим белковый анаболизм, аминокислоты активно транспортируются из кровотока в межклеточное пространство мышечных клеток и встраиваются в белки (таким образом, синтезируя новые).

То есть в дополнение к внутриклеточным аминокислотам, синтез/анаболизм белка также частично регулируется транспортировкой аминокислот как в мышечные клетки, так и из них.

У животных (в основном хищников) аминокислоты обеспечивают достаточное количество энергии посредством окисления. Окисление аминокислот до аммиака с последующим образованием углеродного скелета происходит при чрезмерном присутствии в рационе белка, голодании, ограничении углеводов и/или сахарном диабете.

Аммиак выводится из организма в виде мочевины через почки, в то время как углеродные скелеты аминокислот входят в цикл лимонной кислоты для выработки энергии. Некоторые люди выступают против традиционной «диеты бодибилдера» и утверждают, что высокий уровень потребления белка нагружает почки. Однако даже потребление белка из расчета более чем 4 грамма на 1 килограмм мышечной массы тела не несет никакой опасности для людей со здоровыми почками (хоть это и чрезмерное количество для большинства натуральных атлетов).

«Эстрогены повышают уровень гормона роста и ИФР-1, что благоприятно для белкового анаболизма и антикатаболизма»

Инсулин

Инсулин – это пептидный гормон, вырабатываемый поджелудочной железой, преимущественно в ответ на повышение уровня сахара в крови (поскольку выступает регулятором белков­-транспортеров глюкозы). С резким ростом количества заболеваний диабетом 2-го типа в США инсулин, к сожалению, получил печальную известность чуть ли не главного врага человечества.

Однако, если ваша цель заключается в создании стройного и мускулистого тела, то инсулин сослужит вам хорошую службу. Воспользуйтесь его анаболическими свойствами, а не избегайте любой ценой, как это предлагают делать многочисленные противники углеводов.

Инсулин – один из самых мощных анаболических гормонов в организме человека. Он активизирует синтез белка во всем теле при достаточном пополнении запасов аминокислот. Ключевым моментом здесь является то, что состояние гиперинсулинемии (повышенный уровень инсулина) без сопутствующего наличия аминокислот не приводит к увеличению синтеза белка во всем организме (хотя и снижает степень его распада).

Кроме того, в то время как инсулин снижает степень распада белка во всем организме, он не модулирует убиквитинирующую систему, отвечающую за регуляцию распада мышечного белка.

Исследования показывают, что инсулин напрямую не изменяет скорость трансмембранного транспорта большинства аминокислот, но, скорее, повышает синтез мышечного белка на основе активного внутриклеточного пула аминокислот. Исключением из этого правила являются аминокислоты, которые используют натрий-калиевую помпу (преимущественно аланин, лейцин и лизин) поскольку инсулин заставляет клетки скелетных мышц гиперполяризироваться путем активации этих помп.

Это позволяет предположить, что состояние гиперинсулинемии параллельно с состоянием гипераминоацидемии (повышенное содержание аминокислот в плазме) должно быть достаточно благоприятным для синтеза мышечного белка. Именно поэтому пациентам с крайней степенью истощения часто назначаются инъекции аминокислот и инсулина.

Резюме:

Инсулин – анаболический гормон, который способствует синтезу белка в скелетных мышцах, но для достижения этого эффекта необходимо поступление аминокислот.

Как отмечалось выше, состояние гиперинсулинемии и гипераминоацидемии будет способствовать синтезу мышечного белка, а лучший способ их вызывать – просто потреблять белки и углеводы.

Однако не стоит полагать, что чем больше инсулина, тем лучше. Как показывают исследования, хотя этот гормон усиливает синтез белка в мышцах после принятия пищи, существует определенная точка насыщения, когда он уже не обеспечивает более интенсивную реакцию.

Многие люди считают, что огромная порция быстрых углеводов вместе с сывороточным протеином идеально подходит для активации роста мышечного белка, особенно после силовых тренировок. На деле, вы не должны стараться достичь резкого всплеска уровня инсулина. Медленный, постепенный инсулиновый ответ (как видно при загрузке углеводами с низким гликемическим индексом) дает такие же преимущества для синтеза мышечного белка, как и быстрый.

Инсулиноподобный фактор роста-1 (ИФР-1) и белок-3, связывающий инсулиноподобный фактор роста (IGFBP-3)

ИФР-1 – это пептидный гормон, очень похожий по своей молекулярной структуре на инсулин, который оказывает влияние на рост организма. Он вырабатывается в основном в печени при связывании гормона роста и действует на некоторые ткани как локально (паракринно), так и системно (эндокринно). Таким образом, ИФР-1 является медиатором влияния гормона роста и влияет на рост и пролиферацию клетки.

В данном контексте также важно рассмотреть действие IGFBP-3, поскольку практически весь ИФР-1 связан с одним из 6 белковых классов, и IGFBP-3 составляет около 80% всех этих «привязок».

Считается, что ИФР-1 оказывает воздействие на белковый обмен, аналогичное инсулину (при высоких концентрациях), благодаря своей способности связывать и активировать инсулиновые рецепторы, хотя и гораздо меньшей степени (около 1/10 доли от влияния инсулина).

Поэтому не удивительно, что ИФР-1 способствует анаболизму белка в скелетных мышцах и всем организме в целом. Уникальная особенность IGFBP-3 заключается в том, что он препятствует атрофии скелетных мышц (т. е. оказывает антикатаболический эффект).

Резюме:

Поскольку ИФР-1 и IGFBP-3 стимулируют белковый анаболизм и предотвращают атрофию скелетных мышц и кахексию, у многих из вас может возникнуть разумный вопрос о том, как повысить уровень содержания в крови этих структур?

Что ж, на количество ИФР-1 и IGFBP-3 (а также гормона роста) в крови в любой момент времени влияет сразу несколько факторов, включая генетику, биоритмы, возраст, физические упражнения, питание, стресс, болезни и этническую принадлежность.

Многие могут предположить, что увеличение уровня инсулина приведет к последующему повышению ИФР-1, однако это не так (напомню – инсулин и ИФР-1 структурно несколько похожи, но вырабатываются по-разному). Поскольку к выработке ИФР-1, в конечном счете, приводит гормон роста (ориентировочно через 6-8 часов после поступления в кровоток), разумнее сосредоточиться на повышении уровня последнего (о чем мы поговорим в разделе о гормоне роста).

И еще одно замечание. В последние годы некоторые производители добавок старались нас убедить, будто росту скелетных мышц и восстановлению организма способствует экстракт оленьих рогов из-за большого количества ИФР-1, которое в нем содержится. Не стоит верить этим словам, поскольку ИФР-1 является пептидным гормоном, и, будучи принятым перорально, он будет быстро расщепляется в желудочно-кишечном тракте, прежде чем попадет в кровоток. Именно по этой причине люди, страдающие диабетом 2 типа, вынуждены делать инъекции инсулина (также являющегося пептидным гормоном), а не принимать его в таблетках или других подобных формах.

«Кортизол часто участвует в процессе мышечной атрофии, поскольку главным образом действует как катаболический гормон с точки зрения своих метаболических функций»

Гормон роста

Гормон роста (ГР) является пептидным гормоном, вырабатываемым в гипофизе, который стимулирует рост клеток и их воспроизводство. Если человек полноценно питается, то ГР вызывает производство инсулина в поджелудочной железе, а также ИФР-1, как только достигает печени, что впоследствии приводит к увеличению мышечной массы, жировой ткани и пополнению запасов глюкозы. При голодании и других катаболических состояниях ГР преимущественно стимулирует высвобождение и окисление свободных жирных кислот для использования их в качестве источника энергии, сохраняя тем самым мышечную массу тела и запасы гликогена.

Многие «фитнес-гуру» не понимают сути действия ГР, утверждая, будто он не является анаболиком или вовсе полезен с медицинской точки зрения (что звучит весьма самонадеянно, учитывая совокупность научных доказательств в отношении этого гормона). В действительности, ГР обладает целым рядом анаболических действий, но они отличаются от действий инсулина. ГР может рассматриваться в качестве основного анаболического гормона при стрессе и голодании, в то время как инсулин является таковым в препрандиальный период.

Резюме:

ГР – очень сложный гормон, который сегодня активно исследуется учеными, поскольку многие его свойства остаются невыясненными.

ГР является мощным гормоном, стимулирующим синтез белка и снижающим степень его распада во всем организме. Вполне вероятно, что эти эффекты могут индуцироваться в тканях скелетных мышц, а также при подъеме уровня ИФР-1 (надеюсь, в ближайшие годы исследования будут посвящены именно этому аспекту).

Кроме того, ГР сильно тормозит процесс окисления и усиливает трансмембранную транспортировку важных аминокислот, таких как лейцин, изолейцин и валин (с разветвленной цепью). Также следует отметить, что ГР является основным фактором, влияющим на сжигание жира, поскольку способствует использованию свободных жирных кислот в качестве источника энергии.

Как было отмечено выше в разделе об ИФР-1, на объемы и время секреции ГР влияют множество переменных. Если учесть, что ГР секретируется в «импульсном» режиме (около 50% общей суточной выработки происходит во время глубокого сна), то предполагается целесообразным рассмотреть следующий перечень его стимуляторов и ингибиторов:

Стимуляторы выработки ГР:

• Половые гормоны (андрогены и эстрогены)
• Пептидные гормоны, такие как грелин и релизинг-пептиды гормона роста (GHRH)
• L-DOPA, предшественник нейромедиатора дофамина
• Никотиновая кислота (витамин В3)
• Агонисты никотиновых рецепторов
• Ингибиторы соматостатина
• Голод
• Глубокий сон
• Интенсивные упражнения

Ингибиторы выработки ГР:

• Соматостатин
• Гипергликемия
• ИФР-1 и ГР
• Ксенобиотики
• Глюкокортикоиды
• Некоторые метаболиты половых гормонов, такие как дигидротестостерон (ДГТ)

«Идею одновременного наращивания мышечной массы и сжигания жира лучше всего представить в виде качелей (доска на подставке) – если одна сторона поднимается, то другая обязательно опуститься»

Андрогенные гормоны

Многие из вас, вероятно, знакомы с термином «анаболические андрогенные стероиды» (ААС), часто используемым в средствах массовой информации и фитнес-среде. Андрогены действительно являются анаболическими гормонами, влияющими на развитие мужских половых органов и вторичных половых признаков.

Существует несколько андрогенов, вырабатываемых в надпочечниках, но мы остановимся лишь на тестостероне (в основном он вырабатывается в семенниках мужчин и яичниках у женщин), поскольку это основной мужской половой гормон и самый мощный природный, эндогенно произведенный анаболический стероид.

Есть множество доказательств того, что тестостерон играет ключевую роль в росте и поддержании скелетной мышечной ткани. Как показали исследования, прием препаратов на основе тестостерона мужчинами с гипогонадизмом вызывает довольно резкое увеличение мышечной ткани, силы скелетных мышц и синтеза белка. Аналогичный эффект был достигнут у спортсменов и обычных здоровых людей после введения им фармакологических доз различных андрогенов.

Похоже, что тестостерон, как и гормон роста, оказывает анаболический эффект за счет снижения степени окисления аминокислот (в частности лейцина) и увеличения их поглощения в организме в целом, а также белками скелетных мышц.

Кроме того, тестостерон и гормон роста создают синергетический анаболический эффект, усиливая свое воздействие на синтез белка в скелетных мышцах.

Резюме :

Существует множество причин, по которым тестостерон и другие андрогены так хорошо изучены. Совершенно очевидно, что эти соединения обладают многочисленными анаболическими свойствами. Тестостерон является сильным ингибитором окисления аминокислот и повышает синтез белка, как в скелетных мышцах, так и в организме в целом (а также, кажется, оказывает антипротеолитический эффект). Как и в случае с гормоном роста и ИФР-1, в модуляции эндогенной секреции тестостерона играют роль множество факторов. Ниже представлен краткий перечень некоторых из них.

Положительные факторы:

• Достаточное количество сна
• Снижение уровня жира (в определенной степени, поскольку жировые клетки секретируют ароматазы)
• Интенсивные физические упражнения (особенно силовые)
• Добавки на основе d-аспарагиновой кислоты
• Добавки с витамином D
• Воздержание (примерно в течение 1 недели)

Отрицательные факторы:

• Ожирение
• Недостаток сна
• Сахарный диабет (в особенности 2-го типа)
• Малоподвижный образ жизни
• Крайне низкокалорийная диета
• Продолжительные аэробные/кардио упражнения
• Чрезмерное потребление алкоголя
• Ксенобиотики

Эстрогенные гормоны

Эстрогены являются основными женскими половыми гормонами, которые отвечают за рост и созревание репродуктивных тканей. В организме мужчин они также присутствуют, хотя и в значительно меньших концентрациях. Существует три основных эстрогена, вырабатывающихся в процессе стероидогенеза: эстрадиол, эстрон и эстриол. По своему воздействию эстрадиол примерно в 10 раз мощнее эстрона и в 80 раз мощнее эстриола.

У женщин большая часть эстрогенов вырабатывается в яичниках посредством ароматизации андростендиона, в то время как у мужчин – в малых количествах в яичках в результате ароматизации тестостерона в жировых клетках.

В отличие от тех гормонов, которые мы уже обсуждали, эстрогены, кажется, обладают, как анаболическими и катаболическими свойства в отношении белкового обмена (главным образом посредством других гормонов в организме).

Исследования показали, что эстрогены повышают уровень ГР и ИФР-1, оба из которых благоприятны для белкового анаболизма и антикатаболизма. Кроме того, эстрогены задерживают воду, что способствуют увеличению клеток и, следовательно, анаболическому процессу.

Однако при чрезмерном присутствии эстрогены могут косвенно вызывать катаболизм путем блокады андрогенных рецепторов и снижения регуляции выработки гонадотропин-рилизинг-гормона в гипоталамусе, что, в конечном счете, приводит к уменьшению выработки тестостерона в организме.

Резюме:

Как и со всем, что касается здоровья и фитнеса, в уровне эстрогенов должен быть найден баланс. Эстрогены играют множество важных ролей в организме человека, включая ряд анаболических/антикатаболических воздействий на белковый обмен.

Будьте осторожны, поскольку превышение уровня эстрогена (особенно у мужчин) обычно приводит к уменьшению секреции и доступности тестостерона, что препятствует его позитивному влиянию на метаболизм белка.

Вот несколько общих советов, которые помогут вам сбалансировать выработку эстрогена:

• Придерживайтесь сбалансированной диеты с достаточным количеством витаминов, минералов и клетчатки
• Ограничьте потребление сои и фитоэстрогенов из растительной пищи
• Ограничьте потребления алкоголя, поскольку он ухудшает способность печени метаболизировать эстрогены
• Регулярно тренируйтесь
• Поддерживайте здоровый вес тела, избегая его недостатка или ожирения

Гормоны щитовидной железы

Гормоны щитовидной железы являются одними из основных регуляторов метаболизма, влияющими на почти каждую клетку человеческого тела. Щитовидная железа вырабатывает тироксин (Т4) и трийодтиронин (Т3), при этом Т4 является прогормоном Т3. Т3 примерно в 20 раз мощнее Т4, поэтому считается «настоящим» гормоном щитовидной железы (большая часть Т3 образуется в результате дейодирования Т4).

Данные исследований позволяют предположить, что тиреоидные гормоны увеличивают как синтез, так и распад белка во всем организме. При этом последний они стимулируют активнее, а значит оказывают катаболическое воздействие.

В целом, гормоны щитовидной железы в нормальном физиологическом диапазоне играют главную роль в регуляции белкового обмена. По-видимому, нет никакой пользы для скелетных мышц или анаболизма белка в увеличении выработки гормонов щитовидной железы с целью достичь состояния гипертиреоза, который, вероятно, оказывает катаболический эффект.

Резюме:

Поскольку главной целью данной статьи является рассказ о гормонах и факторах, влияющих на белковый обмен, в этом разделе не упоминалось о роли тиреоидных гормонов в процессе жирового и углеводного обменов. Просто знайте, что катаболический характер тиреоидных гормонов означает, что они будут благоприятны для потери жира благодаря повышающей регуляции метаболизма (поэтому многие люди, страдающие гипертиреозом, как правило, имеют пониженную массу тела и/или испытывают трудности в наборе веса).

Однако, если ваша цель – достичь анаболизма (особенно в скелетных мышцах), не стоит манипулировать уровнем гормонов щитовидной железы. Лучшим решением поддержать должный метаболизм белков для вас станет сохранение эутиреоидного состояния (то есть нормы).

«Гормоны стресса» - глюкокортикоиды, глюкагон и эпинефрин

Термин «гормоны стресса» часто используется в литературе для обозначения глюкокортикоидов (преимущественно кортизола), глюкагона и катехоламинов (в частности эпинефрина/адреналина). В первую очередь это связано с тем, что их секреция стимулируется в ответ на стресс (обратите внимание, что стресс – это не всегда плохо, и не является синонимом слову «беда»).

Глюкокортикоиды относятся к классу стероидных гормонов, вырабатывающихся в надпочечниках. Они регулируют обмен веществ, развитие, иммунную функцию и процессы познания. Основной глюкокортикоид, образующийся в организме человека, – кортизол. Кортизол является важным гормоном, необходимым для поддержания жизнедеятельности, но, как и многими другие гормоны, в слишком высокой или низкой концентрации может нанести организму ущерб.

Кортизол часто участвует в процессе мышечной атрофии, поскольку главным образом действует как катаболический гормон с точки зрения своих метаболических функций. В периоды недоедания/голодания он поддерживает номинальную концентрацию глюкозы в крови, инициируя глюконеогенез. Часто это происходит за счет распада белков, с целью использования аминокислот в качестве субстрата для данного процесса.

Глюкагон является пептидным гормоном, вырабатываемым в поджелудочной железе. Главным образом, он работает в направлении, обратном действию инсулина (например, стимулирует выделение глюкозы из печени в кровь, когда уровень сахара в последней падает). Аналогично кортизолу, глюкагон влияет на глюконеогенез и гликогенолиз.

Последним гормоном в данной «триаде» является эпинефрин/адреналин (иногда его еще называют гормоном страха). Он вырабатывается в центральной нервной системе и надпочечниках и влияет на почти все ткани организма путем воздействия на адренорецепторы. Как кортизол и глюкагон, адреналин стимулирует гликогенолиз в печени и мышцах.

В ответ на инъекции гормонов стресса темпы синтеза белка в скелетной мышечной ткани резко снижаются. По-видимому, при длительном воздействии стрессовых гормонов синтез мышечного белка нарушается, что приводит к атрофии мышечной ткани.

Также следует отметить, что адреналин и кортизол могут ингибировать секрецию инсулина, а как вы помните, инсулин – это анаболический гормон. По данным некоторых исследований, кортизол тормозит синтез ИФР-1, что, как уже было упомянуто, контрпродуктивно для анаболизма белка.

Резюме:

Гормоны стресса не являются «плохими», и их не следует избегать или подавлять любой ценой, поскольку они крайне необходимы во многих аспектах жизни.

Как показывают результаты исследований, инъекции этих гормонов способствуют расщеплению белка в большинстве тканей организма и стимулируют окисление аминокислот. Они могут также нарушать синтез белка в результате постоянного воздействия и резкого выброса инсулина и ИФР-1. Совокупность этих действий в конечном итоге приводит к катаболическому эффекту.

Однако не стоит неправильно истолковывать последнее утверждение и полагать, будто резкие всплески этих гормонов (что происходит в результате сильного стресса) вредят росту мышц. Гормоны стресса являются неотъемлемой частью физиологии человека. Если у вас аномально высокий уровень кортизола, глюкагона и адреналина в крови в течение длительных периодов времени (например, при синдроме Кушинга, хроническом стрессе и т. д.), то вам, вероятно, не стоит волноваться по поводу их скачков, поскольку это не только нецелесообразно, но и вредно.

Заключение

Хотя данная статья изобилует научными терминами, я надеюсь, что она пролила свет на основные факторы, влияющие на метаболизм белка. Это сложная тема, и белковый обмен является постоянно развивающейся областью исследований, но данный вопрос необходимо анализировать и обсуждать.

Статья не призывает принимать упоминаемые в ней соединения или гормоны без разрешения и наблюдения со стороны квалифицированного специалиста. Изложенная в ней информация предназначена для использования в целях манипулирования уровнем гормонов эндогенным, а не экзогенным способом.

И наконец, помните, что многие физиологические процессы носят очень сложный характер. Важно всегда принимать во внимание обстоятельства и контекст ситуации. Непрактично и неразумно забывать о важности индивидуальных особенностей человека, давая ему советы относительно диеты и тренировок.

Данное руководство призвано рассказать о факторах, влияющих на белковый обмен, и дать вам, уважаемый читатель, информацию, которая поможет выстроить оптимальную программу питания и образ жизни, необходимый для достижения поставленных целей.

Практически каждый атлет знает, что расти все время невозможно. Каждый борется с этим по-своему. Именно из-за невозможности постоянного роста и появились в свое время хардгейнеры. Видели вы бодибилдеров, которые питаются по расписанию и постоянно глотают анаболические стероиды? Зачем все это нужно? Ответ заключается в одном слове – катаболизм.

Суть

Катаболизм – этопрямая составляющая метаболических процессов в организме. Что она из себя представляет? Все очень просто – это оптимизация ресурсов. Наш организм работает, как маятник, постоянно создавая новые клетки, и разрушая старые. Фактически за 5 лет вы полностью обновляетесь, являясь другим человеком. Но и это еще не все.

В биохимическом понимании катаболизм — это распад сложных веществ на более простые или же окисление различных молекул. Процесс протекает с высвобождением энергии:

• тепла;
• молекул АТФ — основного источника энергии любой биохимической реакции.

Катаболизм и находятся в постоянном равновесии, и напрямую зависят от следующих факторов:

• Гормонов, так как указанные вещества — главные регуляторы катаболизма и анаболизма.
• Необходимости в изменении баланса.
• Питания.
• Скорости метаболизма.
• Количества сна.
• Других факторов.

Рассмотрим на простом примере процессы оптимизации ресурсов организма. Изначально, в течение дня, организм стремиться к расщеплению энергии и синтезу новых клеток.

В ночное время, происходит перезагрузка, и он начинает убивать ненужные клетки, расщепляя их, и подготавливаясь к обновлению.

В случае возникновения стрессовых нагрузок, катаболические процессы значительно ускоряются. Однако, в этом случае, ускорение катаболизма происходит в качестве подготовки к мощному анаболическому скачку. Умертвляются и разрушаются все клетки, которые неспособны выдерживать новые уровни нагрузок, заменяясь более мощными и сильными.

Нагрузки – являются именно тем фактором, который влияет на сдвиг баланса между анаболическими и катаболическими процессами.

Когда нагрузки в организме проходят (например, человек перестает заниматься спортом), то умный организм оптимизирует ресурсы для того, чтобы в случае голодовки или другого мощного стресса мог выжить. И все мы наблюдаем разрушение мышц. Особенно это хорошо заметно, если следить за атлетами после окончания их карьеры. Обычно они теряет до 40% от наработанной мышечной массы.




Важно понимать, что физические нагрузки – не единственный фактор, который изменяет баланс между катаболизмом и анаболизмом. Любое изменение в режиме дня или питании может сдвинуть ползунок в ту или иную сторону.

Физиология

Физиология катаболизма заключается в расщеплении веществ с последующим их окислением. В процессе , любая деятельность провоцирует начало общего пути катаболизма. В ходе стрессовой ситуации (мышечного/умственного напряжения), организм начинает потреблять огромное количество гликогена. В последствии, в случае достаточного наличия кислорода в крови, в ход идет расщепление АТФ мышечной ткани, что и провоцирует разрушение и микротравмы мышечной ткани.

Примечание: катаболизм – это не всегда плохо. Ведь процесс касается не только мышечной, но и жировой ткани. В частности, многие диеты и тренировочные комплексы на сушку подразумевают активизацию катаболических процессов, для выведения из открытых инсулином клеток, липидов с последующим расщеплением их на энергию, и окислением.

Этапы

Так как катаболизм – это циклическая процедура, то она имеет активные и пассивные фазы, совмещенные с анаболизмом. Рассмотрим подробнее этапы катаболизма:

1. Этап первый – стресс.
2. Этап второй – разрушение.
3. Этап третий – супервосстановление.
4. Этап третий альтернативный – оптимизация.
5. Этап четвертый – баланс.

С первого этапа начинается активное потребление организмом резервных ресурсов. Стрессом считается практически вся деятельность человека, выходящая за его привычный режим дня. Так, катаболизм мышц может провоцировать:

• Изменение режима дня, уменьшение сна.
• Изменение плана питания.
• Увеличение потребления адреналиновых стимуляторов.

В процессе получения стресса, организм начинает разрушать резервные ресурсы (начиная от гликогеновых запасов, которые тоже хранятся в мышечной ткани, и заканчивая самими мышцами). Если у организма остаются резервные источники энергии или произведена своевременная подпитка, то начинается процесс супер восстановления.

Интересный факт: замечали ли вы, что при умственной нагрузке, организм активно требует сладкого. Или то, что девушки заедают все свои проблемы и горести тортиками и сладким чаем. Так вот – это является следствием не только наличия стимуляторов «гормона удовольствия», но и естественной потребностью организма для восстановления сил и подготовки организма к возможным стрессам.

Если в организме нет резервных средств для восстановления, то начинается этап оптимизации. В этот момент синтез АТФ и гликогена прекращается, а сам организм уменьшает потребление энергии, за счет разрушения энергопотребителей.

Самыми главными энергопотребителями являются мышцы и мозг.

Вывод: голодание провоцирует не только падение мышечной массы, но и разрушение мозга. Поэтому люди, которые постоянно испытывают дефицит калорий, становятся фактически тупее своих сытых собратьев.

После окончания оптимизации (супервосстановления), организм приводит анаболические и катаболические процессы в баланс. Обычно этот этап занимает до 48 часов, пока организм стабилизируется.

Примечание: по этой же причине, люди не принимающие анаболические стероиды должны делать перерыв между тренировками не менее 48 часов.

В процессы катаболизма входят:

• окисление тканей;
• изменение баланса АТФ;
• прекращение синтеза АТФ;
• расщепление аминокислот на энергию.
• изменение липидного баланса;
• изменение размера гликогенового депо.

Это далеко не все, что происходит во время катаболизма.

В целом, в биохимии этапы общего пути катаболизма проходят следующим образом:

1. Расщепление в желудочно-кишечном тракте — цепь реакций, в результате которых сложные молекулы превращаются в более простые метаболиты. Так получаются глюкоза, жирные кислоты, аминокислоты.
2. Специфические катаболические пути — расщепление простых метаболитов до пировиноградной кислоты или ацетил-КоА.
3. Окислительное декарбоксилирование пирувата, цитратный цикл, дыхательная цепь — финальный этап катаболизма, в результате которых из пищевых компонентов образуются конечные продукты ( — Учебник «Биологическая химия», Северин).

Биохимические процессы довольно сложны, и в каждом случае катаболизм проходит индивидуально.

Как замедлить?

Рассматривая специфические и общие пути катаболизма, можно сделать вывод о том, что остановить катаболизм невозможно. В то же время, можно поискать пути его замедления.

Скорость катаболизма напрямую связана со скоростью обмена веществ. Несмотря на тот факт, что люди думают, что медленный обмен веществ приводит к набору веса и приводит к катаболизму – это не совсем верно. Поэтому, если ваша цель замедлить катаболизм, есть 3 основных пути:

1. Увеличить время анаболических процессов.
2. Уменьшить стресс для организма.
3. Замедлить обмен веществ.

Для увеличения анаболических процессов, нужно постоянно подпитывать организм энергией и строителями.

Именно поэтому опытные бодибилдеры питаются по 5-8 раз в день, строго в определенное время.

Для увеличения времени анаболических процессов нужно есть трудноперевариваемую пищу (сложные углеводы, обильно снабженные клетчаткой), и употреблять не менее 2-х грамм белка на килограмм чистой массы.

Уменьшение стрессовых ситуаций для организма достичь проще. Не двигайтесь, спите и ощущайте радостные эмоции. Этому может помочь выходной/отпуск/перерыв между тренировками. 8 часовой сон, и плитка черного горького шоколада.

Замедление обмена веществ достичь предельно просто – нужно просто создать ситуацию, при которой обменные процессы предельно замедлятся. Хороший способ – много спать. Плохой способ – перестать есть.

Продукты для замедления катаболизма

Как мы раньше уже упоминали, в спортивных дисциплинах важно соблюдать правильный баланс между анаболизмом и катаболизмом.

Однако для этого не обязательно принимать анаболики. Достаточно использовать продукты, которые снижают скорость катаболизма, тем самым провоцируя положительный баланс анаболических процессов по отношению к катаболизму.

Продукт	Принцип воздействия
Корень
Кофеин	Является мощным адреналиновым стимулятором
Лимон	Витамин С – замедляет процессы окисления и распада мышц
Мясо
Яйца	Белковая структура, которая позволяет сместить баланс анаболизма по отношению к катаболизму
Молоко	Белковая структура, которая позволяет сместить баланс анаболизма по отношению к катаболизму
Трибулус	Является прямым стимуляторов выработки андрогенного гормона
Сложные углеводы	Прекращает распад мышечных структур для получения энергии
Полинасыщенные омега 9 кислоты	Являются предвестниками холестерина
Продукты содержащие полезный холестерин	Холестерин – позволяет значительно увеличить выработку анаболических гормонов, снизив уровень катаболизма практически до нуля

Итог

К сожалению, перехитрить организм и остановить катаболизм насовсем не получится. При полной остановке катаболизма, организм начинает вырабатывать раковые клетки (которые являются аномальными клетками, вырабатываемыми как супервосстановление иммунитета). Поэтому к этому не нужно стремиться. НЕ нужно стремиться и к замедлению катаболизма, так как это уменьшает и скорость анаболизма, что ведет к замедлению прогресса в спортивных дисциплинах. Достаточно просто, создавать положительный анаболический фон при . В этом случае, вопросы катаболизма не будут стоять.

Вывод: достижение результата – это не замедление катаболизма, а ускорение анаболизма.