2.1. Основные понятия метаболизма.
Предисловие
Методические рекомендации составлены с учетом специфики организации учебного процесса на кафедрах ИМО НовГУ и в соответствии с типовыми программами по общей микробиологии.
Рекомендации содержат основные теоретические положения, включающие общие понятия, характеристику физиологических и биохимических аспектов микроорганизмов. Также в них представлены особенности развития, питания, энергетического обмена и других процессов жизнедеятельности микроорганизмов в различных условиях среды. Кроме того, в приложении к рекомендациям предложены таблицы, кратко излагающие данный материал.
Целесообразно использование данных рекомендаций при подготовке к практическим занятиям по общей микробиологии.
ФИЗИОЛОГИЯ БАКТЕРИЙ
Основные вопросы
Состав бактерий с точки зрения их физиологии.
Метаболизм
Питание (транспорт питательных веществ)
Рост
Дыхание
Размножение
Микробные сообщества (культивировние, идентификация)
ФИЗИОЛОГИЯ БАКТЕРИЙ
Введение.
Физиология бактерий включает метаболизм бактерий, питание, получение энергии, рост и размножения бактерий, а также их взаимодействие с окружающей средой. Метаболизм бактерий лежит в основе изучения и разработки методов их культивирования, получения чистых культур и их идентификации. Выяснение физиологии патогенных и условно-патогенных бактерий важно для изучения патогенеза вызываемых ими инфекционных болезней, постановки микробиологического диагноза, лечения и профилактики инфекционных заболеваний, регуляции взаимоотношения человека с окружающей средой, а также для использования бактерий в биотехнологических процессах с целью получения биологически активных веществ.
СОСТАВ БАКТЕРИЙ С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ ИХ ФИЗИОЛОГИИ
Химический состав бактерий
В состав микроорганизмов входят вода, белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, липиды, минеральные вещества.
Вода – основной компонент бактериальной клетки, составляющий около 80 % ее массы. Она находится в свободном или связанном состоянии со структурными элементами клетки. В спорах количество воды уменьшается до 18.20 %. Вода является растворителем для многих веществ, а также выполняет механическую роль в обеспечении тургора. При плазмолизе – потере клеткой воды в гипертоническом растворе – происходит отслоение протоплазмы от клеточной оболочки. Удаление воды из клетки, высушивание приостанавливают процессы метаболизма. Большинство микроорганизмов хорошо переносят высушивание. При недостатке воды микроорганизмы не размножаются. Высушивание в вакууме из замороженного состояния (лиофилизация) прекращает размножение и способствует длительному сохранению микробных особей.
Белки (40 – 80 % сухой массы) определяют важнейшие биологические свойства бактерий и состоят обычно из сочетаний 20 аминокислот. В состав бактерий входит диаминопимелиновая кислота (ДАП), отсутствующая в клетках человека и животных. Бактерии содержат более 2000 различных белков, находящихся в структурных компонентах и участвующих в процессах метаболизма. Большая часть белков обладает ферментативной активностью. Белки бактериальной клетки обусловливают антигенность и иммуногенность, вирулентность, видовую принадлежность бактерий.
Нуклеиновые кислоты бактерий выполняют функции, аналогичные нуклеиновым кислотам эукариотических клеток: молекула ДНК в виде хромосомы отвечает за наследственность, рибонуклеиновые кислоты (информационная, или матричная, транспортная и рибосомная) участвуют в биосинтезе белка.
Углеводы бактерий представлены простыми веществами (моно- и дисахариды) и комплексными соединениями. Полисахариды часто входят в состав капсул. Некоторые внутриклеточные полисахариды (крахмал, гликоген и др.) являются запасными питательными веществами.
Липиды в основном входят в состав цитоплазматической мембраны и ее производных, а также клеточной стенки бактерий, например наружной мембраны, где, кроме биомолекулярного слоя липидов, имеется ЛПС. Липиды могут выполнять в цитоплазме роль запасных питательных веществ. Липиды бактерий представлены фосфолипидами, жирными кислотами и глицеридами. Наибольшее количество липидов (до 40 %) содержат микобактерии туберкулеза.
Минеральные вещества бактерий обнаруживают в золе после сжигания клеток. В большом количестве выявляются фосфор, калий, натрий, сера, железо, кальций, магний, а также микроэлементы (цинк, медь, кобальт, барий, марганец и др.).Они участвуют в регуляции осмотического давления, рН среды, окислительно-восстановительного потенциала, активируют ферменты, входят в состав ферментов, витаминов и структурных компонентов микробной клетки.
. Ферменты бактерий
Все питательные вещества и любые элементы, подвергающиеся взаимодействиям и превращениям с участием бактерий, вступают в реакции при участии ферментов. Ферменты [от лат. fermentum, закваска], или энзимы [от греч. enzyme, дрожжи или закваска], — специфичные и эффективные белковые катализаторы, присутствующие во всех живых клетках. За каждое превращение одного соединения в другое ответственен особый фермент.
Функциональная активность ферментов и скорость ферментативных реакций зависят от условий, в которых находится данный микроорганизм и прежде всего от температуры среды и ее pH. Для многих патогенных микроорганизмов оптимальными являются температура 37°С и pH 7,2-7,4.
Физиологические и биохимические функции ферментов бактерий:
• Ферменты снижают энергию активации, обеспечивая протекание таких химических реакций, которые без них могли бы проходить только при высокой температуре, избыточном давлении и при других нефизиологических условиях, неприемлемых для живой клетки.
• Ферменты увеличивают скорость реакции примерно на 10 порядков, что сокращает полупериод какой-либо реакции с 300 лет до одной секунды.
• Ферменты «узнают» субстрат по пространственному расположению его молекулы и распределению зарядов в ней. За связывание с субстратом отвечает определённый участок молекулы ферментативного белка — его каталитический центр. При этом образуется промежуточный фермент-субстратный комплекс, который затем распадается с образованием продукта реакции и свободного фермента.
• Регуляторные (аллостерические) ферменты воспринимают различные метаболические сигналы и в соответствии с ними изменяют свою каталитическую активность.
Эффекторные ферменты бактерий:
Известно шесть основных классов ферментов, катализирующих следующие реакции: оксидоредуктазы — перенос электронов; трансферазы — перенос различных химических групп; гидролазы — перенос функциональных групп на молекулу воды; лиазы — присоединение групп по двойным связям и обратные реакции; изомеразы — перенос групп внутри молекулы с образованием изомерных форм; лигазы — образование связей С-С, C-S, С-О, C-N за счёт реакций конденсации, сопряжённых с распадом аденозинтрифосфата (АТФ).
Бактерии способны синтезировать все ферменты, необходимые для утилизации широкого спектра питательных субстратов. Определённый субстрат в среде вызывает синтез ферментов, обеспечивающих его катаболизм. В этом случае говорят об индукции катаболических ферментов индуцирующим субстратом (иидуцибельные ферменты). Образование анаболических ферментов в процессах биосинтеза регулируется путём репрессии конечным продуктом (репрессибельные ферменты). Если в среде имеются одновременно два субстрата, то бактерия использует субстрат, обеспечивающий более быстрый рост. Синтез ферментов для расщепления второго субстрата репрессируется; такой вариант известен как катаболитная репрессия
Определение ферментативной активности бактерий играет огромную роль в их идентификации. Например, все аэробы или факультативные анаэробы обладают супероксид дисмутазой и каталазой — ферментами, защищающими клетку от токсичных продуктов кислородного метаболизма. Практически все облигатные анаэробы не синтезируют эти ферменты. Только одна группа аэробных бактерий — молочнокислые бактерии каталазонегативны, но аккумулируют пероксидазу — фермент, катализирующий окисление органических соединений под действием Н202 (восстанавливается до воды). Наличие аргининдигидролазы — диагностический признак, позволяющий различить сапрофитические виды Pseudomonas от фитопатогенных. Среди пяти основных групп семейства Enterobacteriaceae только две — Escherichiae и Erwiniae— не синтезируют уреазу. Часто вирулентность штамма связана с повышенной активностью ферментов, ответственных за синтез токсинов.
Получение микробных ферментов — важнейшая отрасль промышленной микробиологии. Например, для улучшения пищеварения применяют готовые препараты ферментов — амилазы, целлюлазы, протеазы, липазы, облегчающих соответственно гидролиз крахмала, целлюлозы, белка и липидов. При изготовлении сладостей для предупреждения кристаллизации сахарозы применяют инвертазу дрожжей, для осветления фруктовых соков — пектиназу. Коллагеназа клостридий и стрептокиназа стрептококков, гидролизующие белки, способствуют заживлению ран и ожогов. Литические ферменты бактерий, секретируемые в окружающую среду, действуют на клеточные стенки патогенных микроорганизмов и служат эффективным средством в борьбе с последними, даже если они обладают множественной устойчивостью к антибиотикам. В качестве инструментария в биоорганической химии, генной инженерии и генотерапии используют выделенные из бактерий рибонуклеазы, дезоксирибонуклеазы, полимеразы, ДНК-лигазы и прочие ферменты, направленно модифицирующие нуклеиновые кислоты.
Одни ферменты микроорганизмов локализуются в их цитоплазме, цитоплазматической мембране и периплазматическом пространстве, другие, например гидролазы, выделяются в окружающую среду. На этом основано деление ферментов на экзо- и эндоферменты. Функциональное назначение экзоферментов связано с расщеплением макромолекул в окружающей среде до более простых соединений, которые затем транспортируются в микробную клетку. Некоторые ферменты, локализованные в цитоплазме, функционируют независимо друг от друга, другие тесно связаны между собой, обеспечивая протекание метаболических реакций в определенной последовательности. Внутриклеточные ферменты, объединенные структурно и функционально, составляют мультиферментные комплексы, например ферменты дыхательной цепи, локализованные на цитоплазматической мембране.
. Пигменты
Многие микроорганизмы в процессе своей жизнедеятельности синтезируют пигменты, различающиеся по цвету, химическому составу и растворимости. Жирорастворимые каротиноидные пигменты красного, оранжевого или желтого цветов образуют сарцины, микобактерии туберкулеза, некоторые актиномицеты. Эти пигменты предохраняют их от действия УФ-лучей. Нерастворимые в воде и даже сильных кислотах пигменты черного или коричневого цвета — меланины — синтезируются облигатными анаэробами Bacteroides niger и др. К пирроловым пигментам ярко-красного цвета относится продигиозин, образуемый некоторыми серациями. Водорастворимые фенозиновые пигменты, например пиоцианин, продуцируются синегнойными бактериями
(Pseudomonas aeruginosa). При этом питательная среда с нейтральным или щелочным pH окрашивается в сине-зеленый цвет. Цвет пигмента используется в качестве теста для идентификации пигментообразующих бактерий.
. Светящиеся и ароматобразующие микроорганизмы.
Некоторые бактерии, вибрионы и грибы обладают способностью светиться (люминесцировать). Они вызывают свечение тех субстратов, например чешуи рыб, высших грибов, гниющих деревьев, пищевых продуктов, на поверхности которых размножаются. Большинство светящихся бактерий относятся к галофильным видам, способным размножаться при повышенных концентрациях солей. Они обитают в морях и океанах и редко — в пресных водоемах. Все светящиеся бактерии являются аэробами. Механизм свечения связан с освобождением энергии в процессе биологического окисления субстрата.
Некоторые микроорганизмы вырабатывают летучие ароматические вещества, например уксусно-этиловый и уксусно-амиловый эфиры, которые придают аромат вину, пиву, молочнокислым и другим пищевым продуктам, вследствие чего применяются в их производстве.
МЕТАБОЛИЗМ БАКТЕРИЙ
Биохимические процессы, протекающие в клетке, объединены одним словом — метаболизм (греч. metabole — превращение). Этот термин равнозначен понятию «обмен веществ и энергии». Различают две стороны метаболизма: анаболизм и катаболизм.
Анаболизм — совокупность биохимических реакций, осуществляющих синтез компонентов клетки, т. е. та сторона обмена веществ, которую называют конструктивным обменом.
Катаболизм — совокупность реакций, обеспечивающих клетку энергией, необходимой, в частности, и для реакций конструктивного обмена. Поэтому катаболизм определяют еще как энергетический обмен клетки.
Промежуточный обмен веществ, превращающий низкомолекулярные фрагменты питательных веществ в ряд органических кислот и фосфорных эфиров, называют амфиболизм.
Различия в метаболизме у разных групп бактерий нередко используют в качестве фенотипических маркёров при идентификации микроорганизмов. На практике любая схема идентификации неизвестной бактерии включает исследование следующих параметров.
Способность к утилизации различных веществ в качестве источника углерода.
Способность к образованию специфических конечных продуктов в результате разложения субстратов.
Способность смешать рН среды культивирования в кислую или щелочную сторону. Метаболизм большинства бактерий осуществляется посредством биохимических реакций разложения органических (реже неорганических) веществ и синтеза компонентов бактериальной клетки из простых углеродсодержащих соединений.
2.2. Анаболизм (конструктивный обмен).
В конструктивном обмене можно выделить две группы биосинтетических процессов: биосинтез мономеров (аминокислот, нуклеотидов, моносахаров, жирных кислот) и биосинтез полимеров (белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов и липидов). Для их синтеза необходимо около 70 различных мономеров-предшественников. Помимо них, клетка должна синтезировать ряд соединений, играющих каталитическую роль.
Синтез любого мономера происходит (при наличии источников углерода и энергии) через цепь последовательных биохимических реакций, катализируемых специфическими белками-ферментами. В свою очередь синтез всех биополимеров также требует участия специфических белков. Поэтому основу основ конструктивного обмена составляет биосинтез белков, который находится под контролем генетической системы организма.
Синтез исходных продуктов происходит в цитоплазме бактериальных клеток. Затем они переносятся на наружную поверхность цитоплазматической мембраны, где начинается морфогенез, т.е. процесс образования определенных клеточных структур (капсула, клеточная стенка и др.; при участии ферментов.
Биосинтез углеводов. Микроорганизмы синтезируют моно-, оли- го-, полисахариды и другие соединения, в состав которых входят углеводы. Автотрофы синтезируют глюкозу из С 02. При этом С 02 является исходным продуктом для образования рибулозо-1,5-фосфата- 3-фосфорноглицериновой кислоты в цикле Кальвина (схема 2.2.1). Гетеротрофы синтезируют глюкозу из углеродсодержащих соединений с длиной цепи С2 — С3. В обоих случаях используются в основном реакции гликолиза, идущие в обратном направлении. В клетках прокариот, так же как и эукариот, широко развита способность к взаимопревращениям сахаров, которые происходят за счет их нуклеозиддифосфопроизводных. Олиго- и полисахариды синтезируются путем присоединения остатков сахаров от нуклеозиддисахаров к акцепторной молекуле.
Биосинтез аминокислот. Большинство прокариот способны синтезировать все аминокислоты из пирувата, образующегося в гликоли- тическом цикле, из а-кетоглутарата и фумарата, образующихся в цикле трикарбоновых кислот (ЦТК). Источниками энергии являются молекулы АТФ. При образовании аминокислот азот вводится в молекулу предшественника на последних этапах биосинтеза при помощи реакций аминирования и переаминирования (схема 2.2.2.).
Биосинтез липидов. Липиды микроорганизмов представлены жирными кислотами, фосфолипидами, воском, терпенами, каротино- идами, которые содержат длинноцепочечные насыщенные и ненасыщенные жирные кислоты. Важную роль в биосинтезе жирных кислот у микроорганизмов играют так называемые ацетилпереносящие белки. В ходе биосинтеза к ним присоединяются ацильные фрагменты с образованием тио- эфиров. Последовательное удлинение этих фрагментов приводит в конечном счете к образованию высших жирных кислот, содержащих обычно 16-18 углеродных атомов. Некоторые бактерии синтезируют жирные кислоты, содержащие до 24-30 атомов углерода.
studfiles.net
Метаболический процесс: понятие, значение. Метаболизм
Многих людей, которые следят за своим здоровьем и фигурой, интересует метаболический процесс и его особенности. Это не случайно, ведь его нормальное функционирование способствует хорошему и крепкому здоровью. Нередко также излишний вес и бессонница связаны именно с проблемами в метаболическом процессе. Благодаря нашей статье, вы можете выяснить, что такое метаболизм и как его восстановить.
Метаболический процесс: что это такое? Факторы, связанные с ним
На сегодняшний день, говоря о снижении веса, врачи нередко упоминают термин «метаболизм». Что это такое простым языком? Как именно этот процесс связан с похудением?
Говоря простым языком, метаболизм — это обмен веществ, который проходит в теле абсолютно каждого живого существа. Под метаболическим процессом также подразумевают скорость, с которой организм преобразует пищу в энергию. Каждую секунду в нашем теле происходит больше тысячи химических процессов. Их совокупность — это метаболический процесс. Стоит отметить, что у мужчин обмен веществ происходит гораздо быстрее, чем у женщин. Скорость данного процесса напрямую связана не только с гендерной принадлежностью, но и с телосложением того или иного человека. Именно по этой причине у людей, которые имеют лишний вес, обмен веществ замедлен. Еще одни важные факторы, которые влияют на метаболический процесс, — это наследственность и общий гормональный фон организма. В случае если вы заметили, что обмен веществ в вашем теле стал происходить значительно медленнее, причиной этого может быть диета, стресс, физические нагрузки или принятие лекарственных препаратов.
Три разновидности обмена веществ
Вещество и энергия тесно связаны между собой. Именно они являются важными составляющими метаболического процесса. Существует три разновидности обмена веществ:
- базовый;
- активный;
- пищеварительный.
Базовый метаболизм — это та энергия, которую организм расходует на поддержание и нормальное функционирование жизненно важных органов. Именно он обеспечивает работу сердца, легких, почек, пищеварительного тракта, печени и коры головного мозга.
Активный обмен веществ — это энергия, которая необходима для физической активности. Стоит отметить, что чем больше двигается человек, тем быстрее в его организме происходит метаболический процесс.
Пищеварительный метаболизм — это энергия, которая необходима организму для переваривания полученной пищи. Жирные и жареные блюда расщепляются гораздо дольше, чем полезные продукты. Именно по этой причине тем, кто желает снизить вес, но любит побаловать себя выпечкой, газированными напитками и многой другой вредной пищей, необходимо в срочном порядке пересмотреть свой рацион.
Конечные продукты метаболизма
С течением времени конечные продукты обмена веществ и органы, которые отвечают за метаболизм, существенно изменились. Выделительные процессы напрямую связаны с метаболическими. У млекопитающих в теле находится почка третьего типа — метанефрос. Именно она и участвует в образовании конечных продуктов.
Благодаря метаболизму образуются конечные продукты — вода, мочевина и углекислый газ. Все они в дальнейшем выходят из тела естественным путем. Органы обмена веществ, которые участвуют в процессе выведения из организма конечных продуктов:
- почки;
- печень;
- кожа;
- легкие.
Обмен белков в организме
Белок — это один из самых важных компонентов в нашем организме. Он участвует в формировании клеток, тканей, мышц, ферментов, гормонов и многих других важных составляющих нашего тела. Попавшие в организм белки расщепляются в кишечнике. Именно там они превращаются в аминокислоты и транспортируются в печень. За этот важный для человека процесс отвечает метаболизм. Стоит обратить внимание на то, что при употреблении большого количества белков возможно протеиновое отравление. Всемирная организация здравоохранения рекомендует употреблять не более чем 75 грамм на 1 килограмм массы тела в сутки.
Углеводы
Биологические процессы в организме играют важную роль в самочувствии человека. Метаболизм участвует в распаде не только белков, но и углеводов. Благодаря этому в организме образуются фруктоза, глюкоза и лактоза. Как правило, углеводы попадают в тело человека в виде крахмала и гликогена. При длительном углеводном голодании глюкоза попадает в кровь.
Углеводы — это основной источник энергии. При их недостатке у человека существенно снижается работоспособность и ухудшается самочувствие. Именно углеводы являются важным компонентом для нормального функционирования нервной системы. В случае если человек заметил у себя такие признаки, как слабость, головная боль, падение температуры и судороги, то ему необходимо в первую очередь обратить внимание на свой суточный рацион. Именно недостаток углеводов — частая причина плохого самочувствия.
Метаболический синдром
Метаболический синдром — это комплекс нарушений, которые наблюдаются у людей с избыточным весом. Как следствие плохого обмена веществ и ожирения, у человека может развиваться невосприимчивость инсулина. Такое заболевание может быть наследственным или приобретенным. Стоит отметить, что наряду с метаболическим синдромом происходят также и другие изменения в тканях и системах организма. При метаболическом синдроме у пациента может также наблюдаться внутреннее ожирение. Это может стать причиной развития сердечно-сосудистых заболеваний, диабета и атеросклероза. Главной причиной синдрома является нарушение обмена веществ. Наиболее подвержены ему те люди, которые употребляют фастфуд или едят на ходу. Нередко метаболический синдром встречается и у тех, кто ведет малоподвижный образ жизни. Ученые подтвердили, что избыточный вес напрямую связан с высокой смертностью от всех разновидностей рака.
Для того чтобы диагностировать метаболический синдром, нужно обращать внимание на уровень глюкозы в крови. Самым первым признаком является наличие жировой прослойки в области живота. Достаточно часто метаболический синдром связан с артериальным давлением. У людей, которые имеют проблемы с обменом веществ, оно беспричинно повышается.
Для того чтобы избавиться от метаболического синдрома, необходимо в первую очередь похудеть. Для этого потребуется как можно больше двигаться и пересмотреть свой рацион питания. Специалисты рекомендуют пациентам, которые жалуются на метаболический синдром, регулярно посещать массажный кабинет и бассейн. Данные процедуры позволяют существенно улучшить обмен веществ. Необходимо также помнить, что употребление алкоголя и курение снижают метаболический процесс. В борьбе с заболеванием от вредных привычек потребуется отказаться.
Главной причиной метаболического синдрома является неправильный рацион. В первую очередь необходимо отказаться от простых углеводов и заменить их сложными. Для этого отдавайте предпочтение кашам, а не мучному и сладкому. При борьбе с метаболическим синдромом пищу необходимо недосаливать. Важно включить в свой рацион овощи и фрукты. Они богаты витаминами и микроэлементами.
Гастрит: общая информация
Нередко нарушение метаболических процессов является причиной возникновения гастрита. При таком заболевании у пациента наблюдается воспаление слизистого слоя желудка. На сегодняшний день гастрит встречается как у взрослых, так и у детей. Первым симптомом является замедление обмена веществ. Как следствие, у пациента наблюдается упадок сил и недостаток энергии. При гастрите у человека может быть тяжесть в желудке, изжога, рвота, вздутие и метеоризм.
При гастрите пациенту противопоказана:
- жирная пища;
- алкоголь;
- острое;
- газированные напитки.
При первых симптомах гастрита необходимо в срочном порядке обращаться к лечащему врачу. Он не только посоветует диету, которая улучшит метаболические процессы в организме, но и назначит курс лекарственных препаратов.
Хронический панкреатит
Хронический панкреатит — это заболевание, причиной которого является нарушение обмена веществ. При таком заболевании наблюдается воспаление поджелудочной железы. Наиболее часто панкреатит встречается у женщин среднего и пожилого возраста. У больного панкреатитом наблюдаются следующие симптомы:
- тошнота;
- снижение аппетита;
- боли в области желудка;
- тошнота.
При панкреатите необходимо изменить свой рацион и включить в него полезные продукты. Нежелательно употреблять жирную и жареную пищу. Необходимо отдавать предпочтение продуктам, приготовленным на пару или в духовом шкафу. При диагностировании гастрита пациент должен полностью отказаться от вредных привычек.
Синдром раздраженного кишечника. Общая информация о заболевании
Синдром раздраженного кишечника — это совокупность расстройств метаболического процесса, которые продолжаются на протяжении 3 месяцев и более. Симптомами такого заболевания являются боли в желудке, метеоризм и нарушение стула. Как правило, синдром раздраженного кишечника наиболее часто встречается у молодых людей в возрасте 25-40 лет. К причинам возникновения заболевания относят нарушение питания, неактивный образ жизни и изменение общего гормонального фона.
При лечении синдрома раздраженного кишечника врач-гастроэнтеролог назначит больному целый ряд исследований и диету. Придерживаясь всех рекомендаций, пациент сможет быстро и безболезненно избавиться от заболевания.
Как ускорить метаболизм?
При борьбе с лишним весом в первую очередь мы стимулируем метаболические процессы. Однако далеко не каждый знает, как это делать правильно. Все необходимые рекомендации вы можете найти в нашей статье. Известно, что обмен веществ происходит наиболее быстро у тех людей, чей возраст колеблется от 11 до 25 лет. Многие специалисты утверждают, что скорость метаболизма напрямую зависит от темперамента человека. Изменение обмена веществ может быть связано с наличием инфекций в организме.
Для нормализации или ускорения метаболических процессов в первую очередь необходимо как можно больше двигаться. Для улучшения метаболизма рекомендовано комбинировать силовые и кардиотренировки. Рекомендованы также пешие вечерние прогулки. Это не случайно, ведь именно после этого обменные процессы продолжаются даже во сне.
Для восстановления обменных процессов многие специалисты рекомендуют раз в неделю посещать сауну и баню. Благодаря этому, вы помимо ускорения метаболизма, улучшите кровообращение. Если у вас нет возможности посещать баню и сауну, то вы можете проводить лечебные процедуры в ванной. Для этого необходимо использовать воду, температура которой составляет более 38 градусов.
Для ускорения метаболизма важно пересмотреть свой рацион. Необходимо ежедневно употреблять не менее двух литров воды. В рационе должны присутствовать только полезные и сбалансированные продукты.
Подведем итоги
Многих интересует метаболизм. Что это такое простым языком, и как его ускорить, вы можете узнать из нашей статьи. Нередко именно замедленный обмен веществ становится причиной не только лишнего веса, но и целого ряда заболеваний. При первых признаках отклонения от нормы обязательно обратитесь к врачу. Будьте здоровы!
fb.ru
Понятие метаболизма.
Поделись с друзьямиЖизнедеятельность организма обеспечивается тесной связью с внешней средой, которая поставляет кислород и питательные вещества и постоянным превращением этих веществ в клетках организма. Продукты распада используются для постороения специфических для каждого органа и разнообразных по своим функциям клеток и тканей. Конечные продукты распада выделяются в окружающую среду и используются в дальнейшем в круговороте веществ. Питательные вещества, поступающие с пищей, являются, с одной стороны, источником энергии, необходимой для осуществления всех процессов, а с другой стороны, пластическим материалом, из которого строится тело организма.
Поступление питательных веществ и кислорода, превращение их в организме и выделение конечных продуктов в окружающую среду определяется как обмен веществ или метаболизм, который состоит из двух процессов: катаболизма (диссимиляции) и анаболизма (ассимиляции).
Процесс распада сложных веществ на более простые называется катаболизмом. Так, поступающие с пищей белки, жиры, углеводы под действием ферментов пищеварительного тракта распадаются на более простые составные части (аминокислоты, жирные кислоты и моносахариды). При этом высвобождается энергия. Обратный процесс, т. е. синтез сложных соединений из более простых называется анаболизмом. Он идет с затратой энергии. Из образовавшихся в результате пищеварения аминокислот, жирных кислот и моносахаридов в клетках синтезируются новые клеточные белки, фосфолипиды мембран и полисахариды.
Существует понятие амфиболизм, когда одно соединение разрушается, но при этом синтезируется другое.
Эти два процесса ваимосвязаны.
Метаболизм
Катаболизм Анаболизм
распад биосинтез
большие → небольшие небольшие → большие
молекулы молекулы молекулы молекулы
энергия освобождается энергия требуется
Метаболический путь — это характер и последовательность химических превращений конкретного вещества в организме. Промежуточные продукты, образовавшиеся в процессе метаболизма, называются метаболитами, а последнее соединение метаболического пути — конечный продукт.
Метаболический цикл — это метаболический путь, один из конечных продуктов которого идентичен одному из соединений, вовлеченных в этот процесс.
Частный путь метаболизма — совокупность превращений одного определенного соединения (углеводы или белки). Общий путь метаболизма — когда вовлекаются два и более вида соединений (углеводы, липиды и частично белки вовлечены в энергетический метаболизм).
Субстраты метаболизма — соединения, поступающие с пищей. Среди них выделяют основные пищевые вещества (белки, углеводы, липиды) и минорные, которые поступают в малых количествах (витамины, минеральные вещества).
Интенсивность метаболизма определяется потребностью клетки в тех или иных веществах или энергии, регуляция осуществляется четырьмя путями:
1) Суммарная скорость реакций определенного метаболического пути определяется концентрацией каждого из ферментов этого пути, значением рН среды, внутриклеточной концентрацией каждого из промежуточных продуктов, концентрацией кофакторов и коферментов.
2) Активностью регуляторных (аллостерических) ферментов, которые обычно катализируют начальные этапы метаболических путей. Большинство из них ингибируется конечным продуктом данного пути, и этот вид ингибирования называется «по принципу обратной связи».
3) Генетический контроль, определяющий скорость синтеза того или иного фермента.
4) Гормональная регуляция. Ряд гормонов способны активировать или ингибировать многие ферменты метаболических путей.
students-library.com
Тема 14
Общая характеристика метаболизма бактерий, особенности их биоэнергетики
1. Понятие о метаболизме у бактерий
2. Общая характеристика энергетического метаболизма
3. Источники энергии у микроорганизмов
4. Пути катаболизма глюкозы у микроорганизмов
1. Понятие о метаболизме у бактерий
Метаболизм – это совокупность биохимических процессов, протекающих в клетке и обеспечивающих ее жизнедеятельность. Клеточный метаболизм складывается из двух противоположно направленных процессов: энергетического метаболизма и конструктивного метаболизма. Промежуточные или конечные продукты, образующиеся в соответствующей последовательности ферментативных реакций, в результате которой разрушается или синтезируется ковалентно связанный скелет конкретной биомолекулы, называют метаболитами.
Энергетический метаболизм (катаболизм) – это совокупность реакций окисления различных восстановленных органических и неорганических соединений, сопровождающихся выделением энергии, аккумулируемой клеткой в форме фосфатных связей.
Конструктивный метаболизм (анаболизм) – это совокупность реакций биосинтеза, в результате которых за счет веществ, поступающих извне, и промежуточных продуктов (амфиболитов), образующихся при катаболизме, синтезируется вещество клеток. Этот процесс связан с потреблением свободной энергии, запасенной в молекулах АТФ или других богатых энергией соединениях.
Конструктивный и энергетический метаболизм состоит из ряда последовательных ферментативных реакций, протекание которых условно можно представить следующим образом.
На начальном этапе воздействию подвергаются молекулы химических веществ, которые служат исходными субстратами для метаболизма обоих типов. Иногда эту часть метаболического пути называют периферическим метаболизмом, а ферменты, катализирующие первые этапы превращения субстрата, – периферическими. Последующие превращения включают ряд ферментативных реакций и приводят к синтезу промежуточных продуктов (промежуточный метаболизм). Образующиеся на последних этапах конечные продукты конструктивных путей используются для построения вещества клеток, а энергетических путей – выделяются в окружающую среду.
Конструктивные и энергетические процессы протекают в клетке одновременно. У большинства прокариот они тесно связаны между собой. В процессе анаболизма синтезируются многочисленные ферменты, участвующие в энергетическом метаболизме. С другой стороны, в реакциях катаболизма образуется не только энергия для биосинтетических целей, но и многие промежуточные продукты, которые необходимы для синтеза веществ, входящих в состав клеточных структур.
Метаболизм прокариот, как энергетический, так и конструктивный, отличается чрезвычайным разнообразием. Это является результатом того, что бактерии в качестве источников энергии и углерода могут использовать самый широкий набор органических и неорганических соединений. Соответственно, можно выделить различные типы энергетического и конструктивного обмена микроорганизмов (табл. 1)
Такая способность обусловлена различиями в наборе клеточных экзоферментов, относящихся к классу гидролаз, которые выделяются наружу и разрушают макромолекулы исходных субстратов до веществ с низкой молекулярной массой. Образующиеся в результате действия таких ферментов вещества поступают в клетку бактерий и подвергаются действию эндоферментов. Многие из эндоферментов локализованы на мембранах или на рибосомах, в таком состоянии они называются связанными ферментами. Другие ферменты находятся в свободном, растворенном состоянии в цитоплазме.
Таблица 1 — Типы энергетического и конструктивного обмена микроорганизмов
Источник энергии | Доноры электронов | Источники углерода | |
органические вещества | углекислота | ||
свет | органические | фотооргано-гетеротрофия | фотооргано- автотрофия |
свет | неорганичес-кие | фотолитогетеротрофия | фотолито-автотрофия |
органичес-кие вещества | органические | хемооргано-гетеротрофия | хемооргано- автотрофия |
неоргани-ческие вещества | неорганичес-кие | хемолитогетеротрофия | хемолито- автотрофия |
Набор ферментов в клетке может изменяться в зависимости от условий, в которых обитают бактерии, соответственно все ферменты подразделяют на две группы: конститутивные и индуцибельные. Конститутивные ферменты синтезируются постоянно, независимо от наличия веществ-субстратов. В клетке они обнаруживаются в более или менее постоянных концентрациях. Примером конститутивного фермента является ДНК-полимераза. Индуцибельные ферменты синтезируются в ответ на появление в среде субстрата-индуктора. К ним относится большинство гидролаз. Способность к индукции синтеза таких ферментов обеспечивает быструю приспособляемость бактерий к конкретным условиям.
Назначение метаболизма состоит в следующем:
1) генерация энергии в молекулах АТФ или других богатых энергией соединениях;
2) образование субъединиц, из которых синтезируются макромолекулы основных биополимеров клетки;
3) активация образованных субъединиц за счет переноса фосфатной группы с АТФ, происходящая с затратой энергии. Этот процесс необходим, поскольку только активированные субъединицы способны вступать в реакции полимеризации;
4) синтез специфических макромолекул из активированных субъединиц, т. е. их полимеризация. Полимеризация активированных субъединиц может происходить: а) в реакциях матричного синтеза; б) за счет простой конденсации одинаковых активированных субъединиц.
studfiles.net
Метаболизм понятие
Добрый день уважаемые спортсмены и любители здорового образа жизни!
Сегодня хотелось поговорить о важном и сложном процессе происходящий в нашем организме. В советское время как в медицине так и в разговоре принято было этот процесс называть обменом веществ. Сейчас это понятие принято называть Метаболизмом, но суть от этого не меняется просто кажется название метаболизм более приятное на слух, поэтому давайте не будем отходить от общепринятого названия. Тем более для людей ведущих активный или спортивный образ жизни это имеет огромное значение. Сегодня я разверну просто понятие метаболизма.
Метаболизм— от греч. μεταβολή — переводиться как превращение или изменение. Термин метаболизм впервые употребил в биологии Теодор Шванн в 1840г., но в практическом понимании и использование он был введен в 1870г. Метаболизм-набор химических реакций, которые возникают в нашем организме для поддержания жизнедеятельности. Все процессы затраты энергии от роста тела, волос, развития умственных, физических способностей, движения до заживления ран и размножения- все зависит от метаболизма. Проще говоря, все что едим продукты питания где содержаться белки, углеводы, жиры наш организм делит на микроэлементы-клетки, которые впоследствии метаболическим путем (высвободившиеся энергия) измеряемая в килокалориях образует новые молекулы. В наш организм постоянно поступают питательные вещества. Так как мы не можем жить без подпитки нашего организма. Даже в состоянии покоя, сна, у нас постоянно происходит расход энергии обмен веществ-т.е. метаболизм. Ну не будем далеко ходить пообедали, улеглись на диван, отдохнуть. Энергия у нас не растратилась, а преобразовалась нашим организмом в отложение в виде жира на бедрах, животе. Вот вам и объяснение понятия «завязать жирок» на диване. Больше энергии поступило, мы без движения организм отложил в жировую ткань. Метаболизм различают:
Активный-энергия физических нагрузок
Базовый-энергия покоя и сна
Пищеварительный— энергия переваривания пищи.
Около 80-85% потребляемых калорий тратиться на базовый и пищеварительный метаболизм. Все внутренние процессы нашего организма-переваривание пищи, поддержание температуры тела.15-20% потребляемых калорий тратиться на активный метаболизм. Вот видите сами даже усиленные тренировки в спортзале не дадут желаемый эффект, если не будете правильно питаться.
Каждый человек индивидуален, поэтому нет человека с одинаковым метаболизмом. Чтобы узнать уровень своего обмена веществ, сколько потребляет энергии организм, существует формула
Мужчина- (66+ (13,7 х вес) + (5 х рост) — (6,8 х возраст)) х 1,2
Женщина- (655+ (9,6 х вес) + (1,8 х рост) — (4.7 х возраст)) х1.2
Полученный результат-это базовая скорость метаболизма. Среднее число калорий, которые затрачивает человек в повседневной жизни, без учета физических нагрузках. Из этой формулы вы можете узнать сколько килокалорий вам нужно употреблять в сутки, чтобы держать свой вес в форме и не набрать лишний вес. Но учтите, как недостаток питательных веществ, так и избыток питательных веществ влияет на метаболизм. Подробнее о процессе метаболизма поговорим позднее,чем отличается женский метаболизм.Теперь вы знаете,что такое само понятие метаболизм и какое значение для организма он имеет. С Уважением Сергей.
Понравилась статья? Поделись с друзьями
sergosport.ru
Что такое метаболизм?
Обмен веществ, метаболизм – часто слышите это понятие?
Трубят об этом много реклам, используют это понятие в передачах о здоровье, и т.д. Иногда люди думают, что понимают, что такое метаболизм или обмен веществ.
Причем отвечают так: «ну в школе проходили».
В общем, да. Примерное понятие о том, что такое метаболизм – имеет практически каждый человек. Но я хочу, чтобы вы, дорогие читатели, полностью разобрались в этом понятии.
Сам сказал, и сам испугался. Посмотрите на картинку к статье, и это, УПРОЩЕННАЯ СХЕМА.
Полностью, конечно, разобраться мы не сможем, т.к. это очень обширное понятие, и дабы знать о нем все — нужно иметь немало знаний о биохимических реакциях.
Ну, приступим.
Что такое метаболизм?
Метаболизм, или обмен веществ – это процесс, при котором полученная вами в процессе еды пища превращается в энергию или калории.
Вот так бутерброд, который вы съели с определенной скоростью превратиться в глюкозу, которая либо утолит недостаток сахара в крови, либо превратиться в жир.
Иными словами, метаболизм – это процесс химических реакций, происходящий в нашем организме с момента поступления в него пищи, и до момента выведения продуктов жизнедеятельности во внешнюю среду.
Метаболизм – это основное понятие, в котором вы должны разбираться, если хотите похудеть.
Вот и понимайте, что если не хотите набирать лишние килограммы – не употребляйте калорий больше, чем вам нужно. Потому благодаря процессам обмена веществ – излишки уйдут в лишний вес.
Понятие «метаболизм» содержит в себе еще два понятия:
Анаболизм и катаболизм.
Анаболизм – это совокупность химических процессов, направленных на создание тканей организма, составных клетки, синтез аминокислот и т.д.
Катаболизм – это процесс расщепления молекул пищи и собственных для получения более мелких составляющих и превращения их в энергию.
Если оба эти процесса протекают нормально – то организм обеспечивает себе нормальное функционирование и жизнедеятельность.
Какова роль метаболизма в организме?
Как вы должны были понять, дорогие читатели, из самого понятия «обмен веществ», что метаболизм – это совокупность процессов, которая, в конечном счете, обеспечивает рост тканей, восстановление организма, обновление клеток и получение организмом энергии.
Существует такое понятие, как скорость обменных процессов. Скорость метаболизма.
От этого понятие зависит здоровье человека. Скорость обмена веществ влияет на работу всех органов организма, а также на количество потребляемой нами пищи.
И если вы, каким-то из миллиона способов, нарушите баланс этих процессов в организме – это может привести к непоправимым последствиям.
Обменные процессы в организме происходят постоянно. Будь-то вы занимаетесь спортом, работаете на дому, сидите за компьютером или просто спите.
Тогда какие факторы влияют на скорость метаболизма в организме?
Существуют один основной, самый весомый фактор – это ваш вес. Чем больше вес человека – тем медленнее у него протекают обменные процессы.
Даже чуть не так, все зависит от композиции тела – количества жира, мышечной массы, массы внутренних органов и т.д. Чем выше показатель мышечной массы – тем быстрее протекают обменные процессы.
Потому что мышцы – главный потребитель калорий (энергии). Именно поэтому у мужчин метаболизм всегда выше, чем у женщин (в основном).
Также на скорость метаболизма влияет и возраст. Чем вы старше – тем процесс метаболизма протекает медленнее.
В основном из-за уменьшения физической активности.
Как ускорить свой метаболизм?
Чтобы ускорить процесс метаболизма в организме – начните активный образ жизни. Посещайте тренажерные залы, занимайтесь спортом.
Аэробные нагрузки (бег, ходьба, велосипед) хорошо могут подстегнуть ваш метаболизм во время тренировки. Потому что вы потратите калории. Но на общую картину разовые тренировки не повлияют.
Лишь систематические нагрузки, которые приведут к увеличению мышечной массы, как следствие – увеличение расхода калорий и снижение веса – и постепенное ускорение обменных процессов.
Метаболизм и диеты.
Если вы сидите на низкокалорийной диете – вы не ускорите метаболизм. Как я рассказывал вам, дорогие мои – любое ограничение в еде приводит к тому, что организм начинает экономить. Т.е. обменные процессы не ускоряются, а наоборот – замедляются. Что, как результат, приводит к последующему набору веса.
Подробнее, как ускорить метаболизм?
Причины нарушения обмена веществ.
Евгений Леонов.
P.S. Лишь ускорив свой метаболизм – вы сможете снижать вес постоянно, без ущерба для здоровья.
Поделиться в соц. сетях
Об авторе
okaybeauty.ru
46. Понятие об обмене веществ (метаболизме). Понятие об энергетическом и пластическом обмене.
Обмен веществ (метаболизм) определяется как характерный признак жизни. В результате обмена веществ непрерывно образуются, обновляются и разрушаются клеточные структуры, синтезируются и разрушаются различные химические соединения. В организме динамически уравновешены процессы анаболизма (ассимиляции) – биосинтеза органических веществ, компонентов клеток и тканей, и катаболизма (диссимиляции) – расщепления сложных молекул компонентов клеток.
Преобладание анаболических процессов обеспечивает рост, накопление массы тела, преобладание же катаболических процессов ведет к частичному разрушению тканевых структур, уменьшению массы тела. При этом происходит превращение энергии, переход потенциальной энергии химических соединений, освобождаемой при их расщеплении, в кинетическую, в основном тепловую и механическую, частично в электрическую энергию.
Для возмещения энергозатрат организма, сохранения массы тела и удовлетворения потребностей роста необходимо поступление из внешней среды белков, липидов, углеводов, витаминов, минеральных солей и воды. Их количество, свойства и соотношение должны соответствовать состоянию организма и условиям его существования. Это достигается путем питания. Необходимо также, чтобы организм очищался от конечных продуктов распада, которые образуются при расщеплении различных веществ. Это достигается работой органов выделения.
Все реакции синтеза идут с поглощением энергии. В многообразии реакций обмена, происходящих в клетке, различают пластический и энергетический обмен.
Пластический обмен (анаболизм, или конструктивный обмен) — совокупность всех процессов синтеза сложных органических веществ. Эти вещества идут на построение органалия клетки, на создание новых клеток при делении. Пластический обмен всегда сопровождается поглощением энергии.
Энергетический обмен (катаболизм) — совокупность реакций расщепления (переход веществ, энергетически более богатых, в вещества, бедные энергией). Энергия освобождается в реакциях разложения, когда сложные вещества распадаются на более простые, высокомолекулярные — на низкомолекулярные.
Освободившаяся энергия используется затем в ходе пластического обмена. Для реакций обмена характерна высокая организованность и упорядоченность. Каждая из них осуществляется с помощью специального фермента в определенном органе клетки. Ферменты в большинстве случаев располагаются мономолекулярными слоями на мембранах, выстилая их в том порядке, в котором они работают. Пространственная упорядоченность ферментов обеспечивает необходимую последовательность реакций.
47. Энергетический обмен. Подготовительный этап. Гликолиз. Брожение.
Энергетический обмен – это совокупность химических реакций постепенного распада органических соединений, сопровождающихся высвобождением энергии, часть которой расходуется на синтез АТФ. Процессы расщепления органических соединений у аэробных организмов происходят в три этапа, каждый из которых сопровождается несколькими ферментативными реакциями.
Первый этап – подготовительный. В желудочно-кишечном тракте многоклеточных организмов он осуществляется пищеварительными ферментами. У одноклеточных – ферментами лизосом. На первом этапе происходит расщепление белков до аминокислот, жиров до глицерина и жирных кислот, полисахаридов до моносахаридов, нуклеиновых кислот до нуклеотидов. Этот процесс называется пищеварением.
Второй этап – бескислородный (гликолиз). Его биологический смысл заключается в начале постепенного расщепления и окисления глюкозы с накоплением энергии в виде 2 молекул АТФ. Гликолиз происходит в цитоплазме клеток. Он состоит из нескольких последовательных реакций превращения молекулы глюкозы в две молекулы пировиноградной кислоты (пирувата) и две молекулы АТФ, в виде которой запасается часть энергии, выделившейся при гликолизе: С6Н12O6 + 2АДФ + 2Ф → 2С3Н4O3 + 2АТФ. Остальная энергия рассеивается в виде тепла.
В клетках дрожжей и растений (при недостатке кислорода) пируват распадается на этиловый спирт и углекислый газ. Этот процесс называется спиртовым брожением.
Энергии, накопленной при гликолизе, слишком мало для организмов, использующих кислород для своего дыхания. Вот почему в мышцах животных, в том числе и у человека, при больших нагрузках и нехватке кислорода образуется молочная кислота (С3Н6O3), которая накапливается в виде лактата. Появляется боль в мышцах. У нетренированных людей это происходит быстрее, чем у людей тренированных.
studfiles.net