Что такое анаболизм мышц. Что такое катаболизм, анаболизм

– это, без преувеличения, страшный сон каждого культуриста. Растрачивать то, что набиралось месяцами упорных занятий, конечно не хочется никому. Секрет успеха большинства известных атлетов кроется не только в интенсивных тренировках, но и доскональном изучении собственной физиологии. В нашей статье мы расскажем о мышечном катаболизме и о том, как контролировать этот процесс, чтобы уменьшить потерю массы .

Потеря мышечной массы: что такое мышечный катаболизм

Если кто-то не знает, мышечный катаболизм – абсолютно естественный процесс, происходящий в человеческом теле постоянно. Без него было бы попросту немыслимо само наше существование. Чтобы понять почему, обратимся к анатомии.

Нормальное функционирование любого живого организма зависит от обмена веществ, (метаболизма ) который, в свою очередь, подразделяется на анаболизм и катаболизм , то есть, рост и разрушение тканей. Представьте себе очень старое заброшенное здание, которое ветшает год от года. Если не предпринимать никаких действий, рано или поздно оно просто рухнет. Тоже самое происходит и с нашим телом. Если обменные процессы замедляются, то мы быстрее стареем. А для того, чтобы заменить обветшавшую конструкцию (мышечную ткань) на новую, ее предварительно необходимо разрушить.

Когда анаболические процессы преобладают над катаболическими, мы наблюдаем прирост мышечной массы . Если наоборот – то, худеем и слабеем. От скорости обмена веществ зависит телосложение человека: худощавое, (эктоморфное ) полное, (эндоморфное ) и атлетическое (мезоморфное ).

Однако если вы думаете, что ускоренный катаболизм поможет избавиться от лишних килограммов, то сильно заблуждаетесь, поскольку на сжигании жировой ткани это никак не отражается.

Практически любому культуристу понятно, что нужно стараться сохранить свои результаты на высоком уровне. Зная некоторые секреты нашего тела, повлиять на процесс катаболизма и уменьшить потерю массы можно. Для этого необходимо учитывать причины, влияющие на скорость обмена веществ в мышцах.

от чего зависит скорость катаболизма

Атлету следует знать, что на скорость катаболизма влияют следующие биологические факторы.

• Сон. Вопреки общепринятому мнению, ночью наш организм вовсе не отдыхает, а занимается перераспределением веществ и заменой изношенных мышечных волокон. Из-за хронического недосыпания, наше тело не успевает должным образом восстанавливаться и вынуждено наспех «латать прорехи» за счет самих же мышц.
• Стрессы также усиливают скорость катаболизма . Речь в данном случае идет не только о психоэмоциональном состоянии, но также и о физических нагрузках. Занимаясь на пределе своих возможностей, мы увеличивает выработку защитных гормонов, включая мешающего приросту мышечной массы кортизола . При возникновении угрозы здоровью это вещество мгновенно включается в работу, начиная черпать ресурсы, необходимые для стимуляции жизненно важных органов и систем, из мышечной ткани.
• От рациона питания напрямую зависит скорость метаболических процессов. Уменьшить потерю массы во время тренировок можно только за счет увеличения калорийности пищи. Без необходимого запаса полезных веществ тело начнет сжигать мышцы, тем самым способствуя их ускоренному катаболизму.

как замедлить катаболизм

Посмотрим, каким образом можно замедлить катаболизм что бы потеря мышечной массы сокращалась

Режим

• Необходимо спать не менее 8 часов в сутки. Этого времени вполне достаточно, чтобы восстановиться даже после самой насыщенной тренировки.
• Утро начните с плотного завтрака. За ночь организм полностью расходует накопленные днем ресурсы и срочно нуждается в подпитке. Выполнять утреннюю пробежку перед приемом пищи – не самая удачная идея. Сжечь излишки жира на пустой желудок не получится. Тело крайне неохотно расходует свой стратегический запас и потому в первую очередь возьмется за мышцы.
• Нужно постоянно следить за калорийностью своего рациона. Для атлета средней комплекции (80 кг) суточная норма потребляемых калорий составляет 4000-5000 ккал. Стандартная схема питания для бодибилдеров выглядит следующим образом: 30 процентов белков, 60 процентов углеводов и 10 процентов жиров.
• Особо уделите внимание уровню гликогена в организме. Это соединение глюкозы и главный источник энергии для мышц во время тренировок. В организме взрослого человека его содержится от 200 до 400 грамм, то есть примерно 1600-3200 ккал. Значительная часть этого вещества (100-150 грамм) запасается в печени и служит для питания головного мозга. Остальное распределяется в мышцах.

Рацион

При интенсивных нагрузках эти энергетические резервы сжигаются очень быстро и потому нуждаются в постоянном восполнении. Избежать дефицита гликогена и затормозить мышечный катаболизм можно дополняя рацион быстрыми углеводами (сахар, мед, сухофрукты). Многие атлеты во время тренировок пьют сладкую воду. Это повышает уровень инсулина в крови, который замедляет выработку кортизола.

• • Рост мышц невозможен без главного строительного материала – белков, поэтому за аминокислотным уровнем также необходимо следить. Восполнить их недостаток можно употреблением гейнеров (белковых коктейлей) и витаминно-минеральных комплексов . Одним из них является спортивная пищевая добавка «Леветон Форте», содержащая корни левзеи, пчелиную пыльцу-обножку и . Доказано, что этот компонент содержит 37 , которые так необходимы нашим мышцам. Регулярно употребляя препарат, можно легко восполнить запас необходимых организму веществ. Он действует сразу по трем направлениям, позволяя не только сохранить, но и увеличить мышечную массу. Во-первых, препарат оказывает анаболическое действие благодаря корню левзеи, трутневому расплоду и пчелиной пыльце-обножке. Во-вторых, С и Е стимулируют запуск антикатаболических процессов. Эти вещества являются мощными антиоксидантами, помогают сохранить целостную структуру клеток и повысить результаты тренировок. Третье направление – повышение тестостерона. Установлено, что обладает андрогенным действием.

Пищевыми источниками белков являются красное и белое мясо, рыба, молочные продукты, куриные яйца.

Тренировки

• Чтобы замедлить катаболизм , пейте побольше чистой воды, (3-4 литра в сутки) а прием пищи устраивайте через каждые 3 часа, разделив ее на небольшие порции. Все это способствует ускоренному синтезу полезных веществ и гарантированному приросту мышечной массы .
• Сократите время тренировок до 45-60 минут. При необходимости выделите для занятий еще один день.
• Кардиотренировки лучше свести к минимуму. Несколько минут ходьбы на беговой дорожке или занятия в медленном темпе на велотренажере, чтобы снять напряжение с мышц после основной тренировки – и не более того.
• Посещайте хотя бы раз в неделю бассейн или сауну, а перед сном не забывайте принимать горячий душ. Расслабить мышцы и стимулировать их рост помогут также сеансы массажа.

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.

Катаболизм — страшный сон культуриста. Катаболизм — распад мышечной ткани. Катаболизм — это то, что активно пытаются подавить спортсмены-представители силовых видов спорта. Но так ли страшен катаболизм, как его себе представляет обыватель? Попробуем разобраться.

Катаболизм, с точки зрения физиологии — распад тканей тела. Распад происходит с высвобождением в кровь мономеров, таких как глюкоза, аминокислоты, жирные кислоты, глицерин. Все эти продукты используются самим же телом, в случае недостаточного потребления пищевых веществ. Причем, совсем не обязательно элементарно есть мало — при привычном рационе питания , стрессовая ситуация ускоряет специфические и общие пути катаболизма. Причем, катаболизм, как процесс, вовсе не избирателен — «сгорают» все доступные источники энегргии — мышцы, жир, гликоген печени и мышц.

Никаких «фаз» или «стадий» у катаболических процессов нет. Есть этапы течения катаболизма:

Сразу же оговоримся, что привести надпочечники к состоянию истощения — задача нетривиальная, для этого нужно либо длительное время жестоко голодать , ограничивая себя в белках и жирах, либо получить травму, плохо совместимую с жизнью.

Какие ситуации провоцируют активный катаболизм?

Триггерными, то есть пусковыми, для запуска катаболических процессов ситуациями являются стрессовые ситуации. Любые стрессовые ситуации. Для того, чтобы внести ясность, сразу же оговоримся — любое сильное эмоциональное переживание, любая серьёзная нагрузка является для нашего тела стрессом. Не важно какова эмоциональная окраска происшествия — процессы катаболизма будут происходить одинаково.

Чтобы сразу четко определиться, какие гормоны являются катаболическими, перечислим их ниже:

• адреналин;
• норадреналин;
• кортизол;
• гормоны щитовидной железы- тироксин (Т4), трийодтиронин (Т3).

Казалось бы, катаболизм — однозначное зло — ведь в ходе катаболических процессов мы теряем мышечную ткань. И это действительно так. Однако, вместе с мышечной тканью мы теряем и жировую массу. Задача любого спортсмена, не важно любителя или профессионала , сделать так, чтобы катаболизм мышц был выражен минимально, а катаболизм жировой ткани- по-максимуму. Как это сделать? Читаем ниже.

Как можно замедлить катаболизм мышечной ткани?

Давайте подробнее разбираться, что происходит в процессе катаболизма, чтобы понять, как его замедлить . Для того, чтобы мышечная ткань подвергалась меньшему процессу катаболизма, ее нужно рекрутировать. Проще говоря, использовать. Что мы и делаем, в процессе тренировок в зале. Однако, есть щепетильный момент- как именно нужно тренироваться ? Есть традиционное представление, что в процессе похудения нам нужно много, так называемых, кардионагрузок- бег , скакалка , велотренажер- наше все. Силовые же нагрузки, вроде как, нужно выполнять с малым весом и с большим количеством повторений.

В процессе избавления от жировых излишков, нам необходим дефицит энергии. Но он не должен быть избыточным- 10-15%, больше не нужно. Единственное за чем нужно следить, так это за тем, что 10-15% недостатка калорийности рациона на первой неделе «сушки», превращаются в 5-7% уже к третьей неделе- вместе с весом меняется и потребность в питательных веществах.

На фоне недостатка питательных веществ, запускаются катаболические процессы. Если мы ничего не будем делать, то в первую очередь, мы лишимся мышц — как метаболически-активная ткань, они являются главными потребителями калорий. Именно поэтому наше тело от них избавится в первую очередь. Но только в том случае, если будет знать, что мышцы нам не нужны.

Понять, что мышцы телу нужны помогают тренировки. Но мы помним, что каждая тренировка — это стресс. Соответственно, наша задача сделать тренировки частыми, в недельном цикле, и относительно короткими по продолжительности- не более 40-45 минут каждая. И в этот промежуток времени мы должны тренироваться интенсивно- а это значит с приличными рабочими весами- такими, с которыми вы можете сделать не более 12 повторений в первом подходе упражнения.

Помимо этого, не следует выполнять линейно большой объем нагрузки на мышцу- выберите 2, а лучше 3 мышечные группы и выполняйте «в круге» по одному подходу на каждую. Грудь- спина- дельты- отдых- грудь спина- дельты- отдых- и так далее. Чего мы добиваемся таким образом?

1. Снижаем катаболический эффект тренировки.
2. Максимально рекрутируем мышцы, за счет сохранения рабочих весов, мы не даем уйти объёмам.
3. Работаем над локальным жиросжиганием- кровь, насыщенная катаболическими гормонами, активно перемещается по телу, сжигая жир там, где нам это необходимо. И да, локальное жиросжигание возможно, но, что называется, ощутить на себе его эффект, возможно только в том случае, когда ваш подкожно-жировой слой не более 17%и процентов.

От низкоинтенисвного кардио после силовой тренировки тоже лучше отказаться- через чур велик катаболический отклик на такую манипуляцию Кардио должно выполняться отдельно, желательно- в отдельный день.

Как питаться, чтобы замедлить катаболизм?

Подходя к этому разделу, определимся, что нам нужно замедлить катаболизм мышечной ткани. Для того, чтобы этого добиться. необходимо достаточно часто употреблять белок, с небольшим количеством жиров и клетчатки. Количество углеводов в рационе лучше урезать до 1-2 грамм на килограмм веса. Время, когда можно и нужно принять углеводы, что называется, не стесняясь- это время тренировки, прямо между подходами, и сразу же после тренировки- опять таки, для минимизации катаболизм мышечной ткани.

Проще говоря, для того, чтобы наше тело не тянуло аминокислоты из наших мышц, необходимо постоянно поддерживать пул последних в крови. А сделать это можно только путем постоянного поглощения небольших порций белковой пищи. Или аминокислотных добавок спортивного питания- большой разницы для конечного результата не будет. Подходите разумно к своим тренировкам, слушайте свой организм! Будьте здоровы!

Наверняка многие, кто хоть раз пробовал заниматься спортом в тренажерном зале, слышал о таком понятии как «катаболизм». С греческого, этот термин означает сбрасывание или разрушение мышечной ткани посредством метаболического распада.

КАК ПРОИСХОДИТ ПРОЦЕСС КАТАБОЛИЗМА?

Сам процесс подразумевает под собой последовательные ферментные реакции, при которых относительно большие молекулы в живых клетках разбиваются (разделяются), происходит процесс деградации или распада. Основная часть химической энергии, высвобождающаяся таким образом, превращается в молекулы АТФ , глюкозу , аминокислоты , которые нужны для поддержания жизнедеятельности человеческого организма. Этот процесс еще называют дифференциацией, процессом разделения или расчленения чего либо.

Катаболизм имеет смысл, так как если человек не получает достаточное количество углеводов, жиров и белков, организм начинает разрушать мышечную ткань, чтобы как можно дольше поддерживать свою жизнедеятельность. Проще говоря, инстинкт самосохранения на биологическом уровне.

В процессе разрушения сложных веществ, происходит высвобождение энергии в три этапа, то есть пути катаболизма. Первый, это процесс расщепления белков, полисахаридов и липидов. На этом этапе, небольшое количество энергии освобождается в виде тепла.

На втором этапе, меньшие молекулы окисляются, высвобождая химическую энергию для формирования молекул АТФ, а также тепловой энергии, чтобы образовать ацетат, оксалоацетат и α –oxoglutarate. Эти окисленные кислоты до диоксида углерода на третьем этапе называются «трикарбоновые кислоты», то есть центральная часть общего пути катаболизма.

В конечном итоге, атому водорода или электронов из промежуточных соединений, образующихся во время цикла, передаются, в конечном счете, к кислороду, образуя воду. Это самые важные процессы в генерировании молекул АТФ в клетках.

КАТАБОЛИЗМ В БОДИБИЛДИНГЕ

Главной задачей в бодибилдинге является построение большого, гармонично развитого телосложения за счет интенсивных тренировок, строгого режима питания и сна. Только соблюдая эти три фактора, можно чего-то добиться. Катаболизм является одной из проблем при наращивании мышечной массы, так как большое количество людей не едят достаточно пищи, чтобы покрывать те энергетический ценные запасы, которые были растрачены во время тренировочного процесса.

Для восстановления поврежденной мышечной ткани организму необходимы белки, жиры и углеводы. Если эти вещества будут в недостающем количестве, организму придется брать откуда-то вещества для поддерживания жизнедеятельности и восстановительных процессов. Поэтому, очень важно много и правильно кушать, если вы не хотите тренироваться в холостую.

Многие профессиональные бодибилдеры используют фармакологическую поддержку, или используют различные пептиды, например « ». Так называемые анаболические стероиды, помогают бороться с катаболизмом и наращивать мышечную массу. Однако, даже при использовании «фармы», организму нужно откуда-то брать строительный материал, поэтому хорошо питаться нужно в любом случае. Многие считают, что применяя анаболики, атлета раздувает даже без еды, особых тренировок и так далее, это не так.

СПОРТИВНОЕ ПИТАНИЕ ПРОТИВ КАТАБОЛИЗМА

Если вы достаточно серьезно занимаетесь бодибилдингом, можно прибегнуть к использованию спортивного питания, которое позволит с легкостью предотвращать любой намек на катаболизм. Например, во время тренировки, можно использовать . Перед сном или работой можно выпить коктейль

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.