Катаболизм – что это такое, физиология, этапы и способы замедления

© ogichobanov — depositphotos.com

Поделиться:

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 – это прямая 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 анаболизм 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.

© ogichobanov — depositphotos.com

Что происходит в процессе анаболизма

Во время энергообмена создается материя и потребляется энергия. Как результат анаболических реакций создаются сложные субстанции. В ходе анаболизма происходит создание новых клеток и поддержание гомеостаза всех живых тканей тела. Действие организма при этом направлено на создание из простых единиц более сложные молекулы. Механизм анаболических реакций характеризуется использованием нескольких простых веществ для синтеза множества разных конечных продуктов. Примеры эффектов анаболизма – это:

• питание костных тканей для их роста, восстановления, развития;
• увеличение мышечной массы;
• заживление ран;
• рост ногтей, волос, пр.

Вследствие анаболических процессов мономеры преобразуются в полимеры – крупные молекулы, имеющие сложную структуру, включающие множество миниатюрных строительных единиц, схожих друг с другом. К примеру: аминокислоты (мономеры) в результате ряда анаболических химических реакций формируют протеины, являющиеся крупными сложными молекулами с трехмерной структурой (полимеры).

• Как правильно пользоваться компасом
• Как пользоваться консилером для лица
• Как привлечь мужчину

Значение анаболизма и катаболизма

Энергетические обменные реакции играют очень важную роль для человека, при этом организм сможет поддерживать свое состояние в норме лишь, если анаболизм и катаболизм будут находится в равновесии. При подавлении одного из биопроцессов нарушение второго неизбежно, поскольку они тесно связаны между собой. Дисбаланс энергообмена способен вызвать различные заболевания, гормональные сбои и, как следствие, сильный набор жиров или же запуститься обратный процесс и произойдет чрезмерное похудение.

Катаболизм отвечает за разрушение мышечных тканей и других элементов для получения энергии. Реакция запускается во время стресса, плохого сна, спортивных тренировок, утомления, голода. При этом организм вырабатывает гормон кортизол, который разрушает мышцы, тем самым активирует накопление жира и повышение уровня глюкозы. Эти явления крайне нежелательны для спортсменов. Тем не менее, кортизол оказывает и позитивное действие на организм: он расщепляет мышечные аминокислоты, что крайне важно для жизнедеятельности человека.

Значение анаболизма и катаболизма для жизнедеятельности человека нельзя переоценить. Если пытаться искусственно подавить катаболические реакции, вероятно развитие гормональных сбоев, поэтому стоит научиться придерживаться правильного режима дня и контролировать развитие мышц. Осуществить это можно, если обеспечивать своему телу полноценный отдых, вести здоровый образ жизни, подобрать сбалансированное питание и грамотно составить программу тренировок. Кроме того, специалисты советуют использовать спортсменам биологически активные добавки и витамины.

Физиология

Физиология катаболизма заключается в расщеплении веществ с последующим их окислением. В процессе метаболических процессов, 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.

Брожение

Примеры процессов брожения известны из повседневной жизни, производственной деятельности.

1. Спиртовое брожение заключается в метаболическом превращении углеводов микроорганизмами, преимущественно дрожжами. В результате образуется этиловый спирт, АТФ и вода, выделяется углекислый газ. Энергию микроорганизмы используют для жизнедеятельности, деления клеток. Спиртовое брожение используется в производстве алкогольных напитков. Пекарские дрожжи в хлебопечении тоже перерабатывают углеводы на этанол и углекислый газ, разрыхляющий тесто.
2. Молочнокислое брожение завершается образованием молекул молочной кислоты, АТФ, водорода и воды. Так скисает молоко, получается пахта, йогурт, сметана, творог. (Рисунок 1).
   Этот же тип брожения происходит при квашении капусты. Молочнокислые бактерии уменьшают рН субстрата, создают кислую среду. Они не нуждаются в кислороде, но выживают и в кислородной среде.
3. Уксуснокислое брожение приводит к изменениям сока, вина. Сначала, в результате спиртового брожения, вырабатывается этанол. Затем, уксуснокислые бактерии перерабатывают спирт на органические кислоты, в основном яблочную, лимонную, молочную. Так получают натуральный уксус из плодово-ягодного сырья.

Во всех случаях брожения микроорганизмы изменяют углеводы и производят макроэнергетическое вещество — АТФ. Для этого процесса не требуется кислород, что является важнейшим отличием от дыхания. Общий признак — химическая энергия связей в молекуле глюкозы преобразуется в энергию в форме АТФ, которая используется для жизненных процессов.

Брожение — древнейший и не самый совершенный способ выработки энергии. Из одной молекулы глюкозы образуется 2 молекулы АТФ. Кислородный процесс более эффективен в плане получения энергии.

Организмы, которым необходим кислород для дыхания, являются аэробами (в переводе с греческого «аэр» — воздух). Внешняя сторона процесса заключается в поглощении кислорода из воздуха и выделении диоксида углерода.

Молекулы О2 попадают в организм насекомых через трахеи. Для рыб характерно жаберное дыхание, для млекопитающих — легочное. Переносят кислород к органам и транспортируют диоксид углерода красные кровяные клетки, содержащие гемоглобин.

При отсутствии кислорода начинает происходить ферментация. Ферментация является эволюционно более ранним способом генерирования энергии, чем дыхание, но она менее энергетически выгодна, потому что ферментация производит органическое вещество, которое все еще богато энергией. Различают несколько основных видов брожения: уксусно – кислое, спиртовое, маслянокислое, молочнокислое, метановое и др.

Стало быть, в скелетных мышцах в отсутствие кислорода во время ферментации пировиноградная кислота восстанавливается до молочной кислоты, тогда как ранее образованные восстановительные эквиваленты расходуются, и остаются только две молекулы АТФ:

2С3Н4О3 + 2НАДН+Н+

→
2С3Н6О3 + 2НАД.
При ферментации с дрожжами пировиноградная кислота в присутствии кислорода преобразуется в этиловый спирт и окись углерода (IV):

С3Н4О3 + НАДН+Н+

→
С2Н5ОН + СО2
↑
+ НАД+.
Во время ферментации с использованием микроорганизмов пируват также может образовывать уксусную, масляную, муравьиную кислоты и так далее.

Энергия АТФ, которая образуется вследствие энергетического обмена, используется клеткой на различные виды работ:

• Химическая работа включает в себя биосинтез белков, липидов, углеводов, нуклеиновых кислот и других важных соединений.
• Осмотическая работа включает процессы поглощения и удаления веществ из клетки, находящиеся во внеклеточном пространстве в более высоких концентрациях, чем в самой клетке.
• Электрическая работа неразрывно связана с осмотической, ведь именно из – за перемещения заряженных частиц через мембраны формируется заряд мембраны и приобретаются свойства возбудимости и проводимости.
• Механическая работа связана с передвижением веществ и структур во внутриклеточном пространстве и непосредственно клетки в целом.
• К регуляторной работе относят все процессы, которые направлены на координировании процессуальных действий в клетке.

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.
• Необычная нагрузка на мышцы.
• 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 (источник – Учебник “Биологическая химия”, Северин).

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

Энергетический и пластический обмен, их взаимосвязь

Метаболизм процессуально слагается из двух частей, происходящих в клетке в одно и то же время: пластического и энергетического обмена.

Пластический метаболизм (анаболизм, ассимиляция) является совокупностью реакций синтеза, сопровождающихся расходом энергии аденозинтрифосфата. Пластический обмен особенно важен тем, что в результате него синтезируются органические вещества, играющие важную роль в жизнедеятельности клетки. Реакциями данного обмена являются, например, процесс фотосинтеза, биологический синтез белковых молекул и репликация молекул ДНК (самодублирование).

Энергетический обмен (катаболизм, диссимиляция) являет собой сочетание реакций разложения сложных веществ на более простые. Результатом данного обмена является накапливание энергии в форме АТФ. Важнейшими процессами энергетического обмена являются дыхание и брожение.

Пластический и энергетический обмены прочно коррелируют между собой, в связи с тем, что синтез органических веществ происходит в процессе пластического обмена, а для этого нужна именно энергия АТФ; в процессе обмена энергии органические вещества разлагаются, и высвобождается АТФ, а затем используется для синтеза.

Получение энергии организмами осуществляется в процессе питания, затем высвобождают ее и переводят в форму, доступную главным образом в процессе дыхания. По способу питания все организмы подразделяются на автотрофные и гетеротрофные. Автотрофы способны к самостоятельному синтезу органических веществ из неорганических, а гетеротрофные организмы поглощают уже готовые органические вещества.

Ассимиляция — биосинтез макромолекул, свойственных клеткам организма. Растения и многие бактерии могут создавать молекулы глюкозы из углекислого газа и воды. На этот процесс расходуется и запасается энергия. Животным необходимы готовые молекулы белков, жиров и углеводов (БЖУ). Это важнейший строительный и энергетический материал для клеток.

Ассимиляция — это совокупность процессов создания структур организма с накоплением энергии.

Значение метаболизма:

• Поступление из внешней среды веществ, необходимых для организма;
• Превращение питательных веществ в соединения, которые могут использоваться клетками и тканями;
• Синтез структурных элементов клеток, ферментов и т.д., замена устаревшим новыми;
• Синтез более сложных соединений из более простых;
• Отложение запасов.

Чтобы организм мог усвоить вещества из пищи, они должны быть сначала разобраны на «кирпичики» или мономеры. Из них в организме «собираются» собственные макромолекулы.

Диссимиляция — распад веществ, противоположный ассимиляции (биосинтезу). Белки гидролизуются до аминокислот. При распаде жиров выделяются жирные кислоты и глицерин. Сложные углеводы разлагаются на простые сахара.

Ассимиляция и диссимиляция происходят согласованно. Распад и окисление веществ с выделением энергии возможны лишь тогда, когда есть субстрат — макромолекулы. Они разлагаются на мономеры, которые участвуют в биосинтезе. Выделяющаяся при диссимиляции энергия затрачивается на образование свойственных организму веществ.

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.

Понятие об обмене веществ

Метаболизмом можно обозначить как набор биохимических процессов, осуществляющихся в любом живом организме, включая тело человека. Обмен веществ нужен для обеспечения жизнедеятельности органов и систем, причем эти химические реакции позволяют нам расти, адаптироваться к условиям внешней среды, заживлять раны, размножаться, пр. Обменные процессы делятся на два вида:

• ассимиляция (конструктивные процессы или анаболизм);
• диссимиляция (разрушительные процессы или катаболизм).

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.

Что это такое?

Этот термин часто используют бодибилдерами, особенно при обучении начинающих. Что же такое катаболизм, опасен ли он? Катаболизм (противоположным процессом является анаболизм) – распад веществ, структур, мышц. Однако, образующиеся во время этого процесса аминокислоты, глюкоза – неотъемлемая его часть. Расщепление углеводов, как источника энергии, жиров – тоже катаболизм. Здесь выделяется энергия, которая необходима организму для существования. Поэтому процесс катаболизма необходим организму, но он может нести как пользу, так и вред.

Для занятий спортом особое значение имеет распад белков или катаболизм белков (мышц). Этот вид катаболизма разрушает мышцы. Данный процесс нужно не допускать и подавлять. Существует ряд правил, следуя которым, можно добиться желаемого результата.

Красота тела, спортивная фигура зависят от мышечной ткани. Мало сидеть на диете для похудения. Это нужно делать правильно, не забывать о физических нагрузках. Ведь неправильное похудение, запуск процесса катаболизма грозит замедлением обмена веществ. Здесь происходят процессы, которые негативно сказываются на мышцах. Например, при катаболизме глюкоза фосфорилируется, это сказывается на скелетных, мышечных волокнах.

Поэтому, если хотите нарастить мышечную массу, нужно подавлять катаболизм, запускать анаболизм, необходимый для синтеза новых структур, роста мышц.