Что значит обмен веществ в биологии: Обмен веществ. Пластический и энергетический обмен — урок. Биология, 8 класс.

Posted on 04.04.198831.10.2022 by alexxlab

Содержание

что это такое и как его разогнать мужчинам и женщинам

«Просто у меня медленный обмен веществ» – нередко эту фразу можно услышать от людей, которые никак не могут избавиться от лишних килограммов. Фитнес-тренеры рекомендуют специальные диеты и режимы тренировок, чтобы «разогнать» метаболизм. Блогеры в своих курсах обещают поделиться волшебными методами повышения скорости обмена веществ, чтобы можно было есть все и не полнеть. Но насколько это реально? Действительно ли медленный обмен веществ – главная причина лишнего веса? Возможно ли ускорить метаболизм? О тонкостях обмена веществ рассказывает медицинский автор «Здоровья на Sport.ru», врач-терапевт Александр Шестаков.

Что такое метаболизм

Мы часто встречаемся с терминами «метаболизм» и «основной обмен», но не все понимают, чем они отличаются. Также существует термин «общий обмен энергии», о существовании которого многие даже не подозревают. Разбираемся, в чем разница.

Метаболизм, он же обмен веществ – самое широкое понятие. В биологии и химии этим термином обозначают все химические реакции построения (анаболизм) и распада (катаболизм) веществ. В результате катаболизма также образуется необходимая организму энергия. Например, метаболизм белков – это все процессы, в которых тело синтезирует, использует и утилизирует белки.

Основной обмен (англ. Resting Metabolic Rate, RMR) – это энергия, которую тело расходует на поддержание жизни независимо от ежедневной нагрузки. Каждую секунду организм осуществляет тысячи процессов – работа внутренних органов от сердцебиения до всасывания питательных веществ в кишечнике, создание новых клеток и утилизация уже отживших, внутриклеточные процессы и межклеточная коммуникация, на которую больше всего энергии тратит мозг: на поддержание его работы уходит около 20% ежедневно потребляемых калорий. Для каждого из процессов в организме требуется энергия, которую мы получаем из еды. Даже на расслабление мышц требуются энергетические ресурсы, хотя мы и считаем это отдыхом. По-другому основной обмен можно назвать базальным или базовым метаболизмом.

Общий обмен (англ. Basic Metabolic Rate, BMR) помимо минимально необходимой энергии включает в себя затраты ресурсов мышцами во время минимально возможной физической активности. Многие мышцы обеспечивают нам жизнь и потому работают независимо от нашей воли – сердце, сосуды, гладкая мускулатура внутренних органов. Именно общий обмен мы высчитываем, когда хотим узнать суточную норму калорий. Говоря о метаболизме в целом, обычно подразумевают общий обмен.        

На что влияет метаболизм

Нередко люди считают медленный метаболизм причиной своих лишних килограммов. Но это ложное убеждение. Такого понятия, как «скорость обмена веществ», в науке и медицине не существует в принципе. Все обменные процессы в организме, в первую очередь на клеточном уровне, контролируются ферментами – веществами, выступающими своего рода «активаторами» химических реакций. Без них даже самый простой процесс занимал бы долгие часы и даже дни. Скорость химических реакций при этом постоянная, иначе организм не смог бы выжить.

Скорость метаболизма никак не влияет на процессы набора или снижения веса. Но существуют исследования, в которых сравнивали количество расходуемой в покое энергии (основной обмен) у людей с ожирением и без него. В крупном датском исследовании было показано, что при ожирении уровень базального метаболизма был снижен, но всего лишь на 3–5% по сравнению со здоровыми участниками. Другими словами, у людей с ожирением в покое организм тратил на 3–5% меньше энергии по сравнению с участниками со здоровым показателем веса. Стать основной причиной избыточного веса такая разница не может. В другом исследовании ученые отметили, что среди людей с избыточной массой тела показатель основного обмена (еще раз, энергии расходуемой в покое), наоборот, был выше, чем у участников из контрольной группы. 

В редких случаях прибавка в весе вызвана нарушением обменных процессов. Причиной, как правило, становятся проблемы со здоровьем – чаще всего это гормональные расстройства, такие как нарушения работы щитовидной железы или надпочечников. В подобных ситуациях нормализация веса будет возможна только после того, как основное заболевание будет взято под контроль. Если вы решили активно худеть или заниматься спортом, в первую очередь стоит сходить на консультацию к врачу, чтобы исключить эндокринные патологии.

Можно ли «разогнать» метаболизм?

Активность клеточных ферментов постоянная и закладывается генетически – повлиять на них никак не получится. Конечно, разные типы тканей потребляют отличаются по потребляемому количеству энергии. Мышцы, например, потребляют больше энергии в спокойном состоянии, чем жир. Ежедневная работа скелетных мышц во время тренировки в спортзале или просто при пешей ходьбе увеличивает количество расходуемой энергии, но не скорость химических реакций. Биологически активные добавки могут ускорить перистальтику кишечника или обеспечить организм микроэлементами, но это никак не повлияет на скорость межклеточных химических реакций, то есть на скорость метаболизма.

Стоит отметить, что некоторые врачи используют понятие обмен веществ в отношении исключительно желудочно-кишечного тракта. Под ускорением или замедлением обмена веществ специалисты в таких случаях имеют в виду активность перистальтики и всасывания питательных веществ в кишечнике. На метаболизм организма в целом, то есть работу клеточных ферментных систем, это не влияет.

Подводя итог, мы выяснили, что скорость метаболизма, то есть клеточных химических реакций, постоянна и повлиять на нее мы не можем. Изменить возможно лишь количество расходуемой энергии. У здоровых людей избыточные килограммы появляются не из-за «замедленного» метаболизма, а в результате чрезмерного потребления калорий или недостаточной их траты – это то, что мы уже можем контролировать.

Пересмотрите дневной рацион

Задача – создать условия, в которых организму придется тратить энергии больше, чем ее поступает с едой. В результате тело начнет расходовать накопленные запасы. Определить свои индивидуальные нормы калорий можно в онлайн-калькуляторе от «Sports.ru».

Достичь дефицита калорий первым делом можно за счет корректировки питания. Ограничьте потребление сахара и десертов – замените их на фрукты в умеренном количестве. Увеличьте количество белка в рационе, если у вас нет для этого противопоказаний. Отдавайте предпочтение гарнирам из сложных углеводов – овощам, крупам и цельнозерновым.

Увеличьте суточные траты энергии

Силовые нагрузки, например занятия в тренажерном зале, помогут сохранить мышцы и будут стимулировать расход жировой ткани. Аэробные тренировки – бег, ходьба, плавание – призваны укрепить сердечно-сосудистую и дыхательную системы, облегчая тем самым процессы жиросжигания.

Не обязательно сразу записываться в фитнес-клуб и нанимать тренера. Начните с малого и постепенно пробуйте что-то новое. Если пользуетесь общественным транспортом, хорошим вариантом будет выйти на одну-две остановки раньше и пройти оставшийся путь пешком. Попробуйте новый вид спорта, сходив на пробное занятие. Найдите компаньона по тренировкам, и занятия спортом станут приятным досугом с другом.

Пейте больше жидкости

Вода – ключевой компонент всех химических реакций в организме. Поэтому хронический недостаток жидкости может усложнить обменные процессы. Потребляя достаточное количество воды, мы обеспечиваем должную работу всех систем тела.  

Авторитетные международные организации в привычных погодных условиях рекомендуют потреблять:

  • 3,5–4 литра жидкости в день для мужчин;
  • 2,5–3 литра жидкости в день для женщин.

Но это лишь ориентировочные цифры. Пить нужно столько, сколько хочется, главный ориентир – жажда. Это связано с тем, что потребности в жидкости могут отличаться у одного и того же человека в разные дни в зависимости от физической активности, состояния здоровья или изменений климата. Научиться лучше чувствовать жажду поможет повышение питьевого режима на 2–3 дня – потребляйте на 0,5–1,5 литра больше обычного, после чего начинайте прислушиваться к чувству жажды – это позволит определить собственную суточную норму жидкости. Предварительно стоит сходить к врачу, чтобы убедиться в отсутствии хронических заболеваний, требующих ограничить потребления жидкости.

Не следуйте сомнительным советам

Темы похудения и метаболизма очень популярны в медиа и среди блогеров. К сожалению, многие из них советуют недостоверные способы «разгона» обмена веществ. Например, можно часто встретить рекомендацию пить больше кофе, так как он активирует метаболизм. На самом деле это не совсем так. Кофеин стимулирует нервную систему, придавая чувство бодрости, но это никак не увеличивает расход энергии или скорость метаболизма. Ряд исследований показывает, что кофеин в некоторой степени облегчает распад жиров. Однако чаще всего мы пьем кофе с разными добавками – молоком, сахаром, сиропами. В результате полученный избыток энергии только усложняет похудение. Стоит также помнить, что злоупотребление напитком может привести к проблемам со здоровьем, включая болезни сердца, почек и неврологические расстройства.

Читать далее

  • Чтобы похудеть, нужно исключить углеводы? Есть ли продукты, которые сжигают жир? И правда ли, что главное – считать калории?
  • Правда ли, что кофе помогает похудеть и снижает смертность? Сколько чашек в день нормально пить и вреден ли он в жару?
  • Онлайн калькулятор калорий для похудения и набора массы тела – калькулятор суточной нормы калорий на Sports. ru
  • Больше о тренировках, питании, спортивной медицине и спорте как занятии – в разделе «Здоровье»
  • Подписывайтесь на телеграм-канал Sports.ru о здоровье

 Фото: pexels.com/Andrea Piacquadio, Mykola Kondrashev, Victor Freitas, Julia Avamotive

Обмен веществ и превращение энергии в организме человека — основа обеспечения его нормального функционирования — Учебник по Биологии. 8 класс. Матяш

Учебник по Биологии. 8 класс. Матяш — Новая программа

Тема 1

В чем заключается роль обмена веществ и превращения энергии как основного свойства живого?

Как меняются пищевые и энергетические потребности организма человека в зависимости от вида его деятельности?

Вспомните, какие организмы относятся к гетеротрофам. Какие углеводы запасаются в клетках грибов, растений и животных? Что такое гомеостаз?

Обзор строения и процессов жизнедеятельности человека мы начинаем с обмена веществ и превращения энергии, поскольку эти процессы обеспечивают основу существования нашего организма.

Что такое обмен веществ?

Организм человека, как и другие биологические системы, является открытой системой (рис. 31). Вы знаете, что обмен веществ — одно из основных свойств живого. Поэтому обязательным условием существования нашего организма является поступление извне питательных веществ, содержащих в себе энергию (вспомните: организм растений способен улавливать и использовать энергию света). Полученные из внешней среды вещества и энергия подвергаются значительным превращениям в нашем организме. Питательные вещества усваиваются и энергия, накопленная в них, используется. Продукты обмена выводятся наружу (рис. 32).

Рис. 31. Схема, иллюстрирующая клетку как открытую систему

Рис. 32. Схема обмена веществ в организме человека. Задание. Объясните, какие вещества человек получает из окружающей среды непосредственно, а какие — из продуктов питания; какие вещества организм человека выделяет в окружающую среду

Обмен веществ еще называют метаболизмом.

Это основа функционирования любого живого организма. В процессах обмена веществ нашего организма участвуют разные типы соединений — как органические (белки, жиры, углеводы и т. п.), так и неорганические (неорганические кислоты, соли, кислород, углекислый газ, вода и др.). Процессы метаболизма обеспечивают рост и развитие нашего организма, позволяют реагировать на раздражители внешней и внутренней среды, оставлять потомство. Благодаря обмену веществ структуры организма постоянно обновляются, поддерживается постоянство его внутренней среды — гомеостаз.

ЗАПОМНИТЕ! Обмен веществ, или метаболизм, — сложная цепь превращений разнообразных соединений в организме, начиная с момента попадания их из внешней среды и заканчивая выведением продуктов распада (рис. 32).

Основу обмена веществ составляют комплексы взаимосвязанных биохимических реакций, которые не могут происходить без участия ферментов.

Что такое ферменты? Ферменты, или энзимы, — это биологически активные вещества, в основном белковой природы, способные влиять на скорость протекания химической реакции. Представьте себе: биохимические реакции при участии ферментов происходят в 106-1012 раз быстрее, чем при их отсутствии. За несколько секунд или даже долей секунды в организме происходит сложная последовательность реакций, каждая из которых требует участия своего специфического фермента. Одни из них ускоряют расщепление сложных органических соединений на более простые, другие — обеспечивают образование собственных веществ организма.

Одной из главных особенностей ферментов является то, что их пространственная структура отвечает пространственной структуре веществ, вступающих в реакцию, подобно тому, как соответствует ключ к замку (рис. 33). Поэтому ферментам присуща специфичность: определенный фермент может обеспечивать один или несколько типов подобных реакций.

Рис. 33. Механизм действия ферментов: 1 — сближение фермента и сложного вещества; 2 — взаимодействие фермента и вещества; 3 — сложное вещество распалось на простые

Какое значение для организма имеют питательные вещества? Процессы обмена веществ состоят из реакций двух типов: расщепление сложных органических соединений на более простые — процессы диссимиляции и одновременное образование более сложных соединений из простых — процессы ассимиляции. Обычно эти два процесса в организме человека сбалансированы. Но в растущем организме процессы ассимиляции должны преобладать над процессами диссимиляции (подумайте почему).

Во время протекания реакций диссимиляции освобождается необходимая для организма энергия. Реакции ассимиляции происходят с расходованием энергии. Поэтому запасы энергии в организме должны постоянно восполняться.

Организм человека способен запасать определенные вещества и соответственно накопленную в них энергию. Некоторое количество жиров запасается в подкожной жировой клетчатке, сальнике и т. п., а углеводов (в виде гликогена) — в клетках печени и мышц. При необходимости эта энергия может быть использована организмом.

Необходимая организму энергия высвобождается в результате окисления или бескислородного расщепления органических соединений (белков, жиров, углеводов). Так, при расщеплении 1 г белков и углеводов выделяется свыше 17 кДж энергии, а 1 г жиров — 38,9 кДж (см. таблицу 1).

Таблица 1

Функциональное значение для организма белков, жиров и углеводов

Питательные вещества

Энергетическая функция в организме человека

Другие функции органических веществ в организме человека

Источник веществ (продукты питания)

Белки

При окислении 1 г белка высвобождается 17 кДж, или 71,67 ккал энергии

Строительная (клетки и ткани тела человека), регуляторная (гормоны), транспортная (гемоглобин), защитная (антитела, интерферон)

Растительные: бобовые растения (фасоль, бобы, горох, соя).

Животные: яйца, икра, молоко, мясо, рыба

Углеводы

При окислении 1 г углеводов высвобождается 17,6 кДж, или 73,33 ккал энергии

Запасающая (гликоген), строительная (входят в состав гликокаликса)

Растительные: зерновые (хлебо-макаронные изделия), рис, картофель, овощи, фрукты

Продолжение таблицы 1

Питательные вещества

Энергетическая функция в организме человека

Другие функции органических веществ в организме человека

Источник веществ (продукты питания)

Жиры

При окислении 1 г жиров высвобождается 38,9 кДж, или 162,08 ккал энергии

Запасающая (жировые депо), теплоизоляционная, защитная (защищают кожу от высыхания и набухания), строительная (входят в состав клеточных мембран)

Растительные масла (подсолнечное, оливковое, кукурузное и т. п.).

Животные: масло, сало

Здоровье человека. Для полноценной жизнедеятельности организма человека необходимо энергии приблизительно 10 500 кДж в сутки.

В результате биохимических реакций белки и углеводы могут превратиться в жиры, а жиры — в углеводы. Однако углеводы и жиры никогда не превращаются в белки.

Обмен веществ и превращение энергии в организме человека регулируют нервная и эндокринная (с помощью биологически активных веществ, в основном гормонов) системы. Подробнее о регуляции обмена веществ вы узнаете в § 55.

Ключевые термины и понятия: метаболизм, диссимиляция, ассимиляция, ферменты.

ОБОБЩИМ ЗНАНИЯ

• Одним из условий жизнедеятельности организма человека является обмен веществ и превращение энергии — метаболизм. Он состоит из двух взаимосвязанных процессов: диссимиляции (расщепление сложных органических веществ на более простые с высвобождением энергии) и ассимиляции (образование необходимых организму органических веществ с расходом энергии).

• Ферменты — биологически активные вещества, способные влиять на скорость протекания биохимических реакций.

ПРОВЕРЬТЕ И ПРИМЕНИТЕ ПОЛУЧЕННЫЕ ЗНАНИЯ

Ответьте на вопросы

1. Что такое обмен веществ? 2. Из каких процессов состоит обмен веществ? 3. Для чего нужны запасы энергии в организме человека? 4. Что такое ферменты? Какова их роль в обмене веществ? 5. Что собой представляют процессы диссимиляции? 6. Какова роль процессов ассимиляции в обеспечении метаболизма?

Выберите один правильный ответ

1. Где в организме человека преимущественно может откладываться гликоген: а) в подкожной жировой клетчатке; б) в сальнике; в) в клетках печени; г) в костях?

2. Укажите процессы, с которыми связаны образование и расщепление органических соединений в организме человека: а) фотосинтез и дыхание; б) ассимиляция и диссимиляция; в) дыхание и выделение; г) диссимиляция и дыхание.

Выберите три правильных ответа

Выберите признаки, характерные для ассимиляции.

А превращение веществ

Б энергетические изменения

В место, где происходит процесс

1 расщепление веществ

2 отсутствие превращений

3 синтез веществ

1 поглощение энергии

2 высвобождение энергии

3 отсутствие энергетических изменений

1 клетка

2 межклеточная жидкость

3 полость кишечника

ПОДУМАЙТЕ. Что общего и отличного в процессах ассимиляции и диссимиляции? Какая связь существует между ними?

С помощью взрослых выполните исследовательский практикум.

Самонаблюдение за соотношением массы тела и роста

Оборудование и материалы: напольные весы, сантиметровая лента.

1. Станьте ровно у стены без обуви, касаясь ее тремя точками: на уровне пяток, ягодичных мышц и лопаток. Голову держите прямо. С помощью сантиметровой ленты измерьте свой рост с точностью до 0,5 см. Данные запишите в таблицу.

2. Взвесьтесь на напольных весах. Данные занесите в таблицу.

3. Определите свой массо-ростовой индекс. Для этого показатель массы тела (г) разделите на показатель роста. Каждому сантиметру роста должно соответствовать 350-400 г массы у мальчиков и 375-425 г у девочек. Если показатели меньше, то можно говорить о недостаточной массе, если больше — об избыточной. Проанализируйте, почему увеличилась масса тела: из-за жировых отложений или в результате развития мышц.

4. Определите свой росто-массовый показатель (кг), вычитая из показателя роста цифру 100, если рост равен 155-164 см, или цифру 110, если рост равняется 165-185 см.

Попередня

Сторінка

Наступна

Сторінка