Возможно три этапа диссимиляции: подготовительный, анаэробный и аэробный. Среда обитания определяет количество этапов диссимиляции. Их может быть три, если организм обитает в кислородной среде, и два, если речь идет об организме, обитающем в бескислородной среде (к примеру, в кишечнике).
Подготовительный этап осуществляется ферментами в ЖКТ. В результате действия ферментов сложные вещества превращаются в более простые: полимеры распадаются на мономеры. Это сопровождается разрывом химических связей и выделением энергии, большая часть которой рассеивается в виде тепла.
Этот этап является последним для организмов-анаэробов, обитающих в условиях, где кислород отсутствует. На этапе гликолиза происходит расщепление молекулы глюкозы: образуется 2 молекулы АТФ и 2 молекулы пировиноградной кислоты (ПВК). Происходит данный этап в цитоплазме клеток.
Таким образом, суммарно с одной молекулы глюкозы можно получить 38 АТФ (гликолиз + кислородный этап).
Кислородный этап протекает на кристах митохондрий (складках, выпячиваниях внутренней мембраны), где наибольшая концентрация окислительных ферментов. Главную роль в этом процессе играет так называемый цикл Кребса, который подробно изучает биохимия.
Пластический обмен
АТФ является универсальным источником энергии в клетке: энергия макроэргических связей АТФ используется для реакций пластического обмена (ассимиляции), протекающих с затратой энергии: синтеза белка на рибосоме (трансляции), удвоению ДНК (репликации) и т.д.
В результате пластического обмена в нашем организме происходит синтез белков, жиров и углеводов.
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Обмен веществ. Расщепление углеводов, жира, белка. Обмен веществ (метаболизм) имеет отношение ко всем химическим процессам, происходящим в теле человека, способствуя его росту, выживанию и воспроизведению. Это продукт двух разных и дополняющих друг друга процессов, называемых катаболизмом и анаболизмом. Катаболизм представляет собой расщепление углеводов, жиров и белков и ряда продуктов отхода, таких как мертвые клетки и ткани, для образования энергии.
Энергия, высвобожденная катаболизмом, превращается в полезную работу при посредстве мышечной деятельности, и некоторое количество ее теряется в виде тепла. Анаболизм включает процессы, при которых пища усваивается организмом и хранится в виде энергии или тратится для целей роста, воспроизведения и защиты организма от инфекций и болезней. В растущем организме ребенка или подростка получение энергии от расщепления пищи превышает вывод энергии, с тем чтобы обеспечивать рост организма. В организме взрослых избыток энергетического поступления будет превращен в жир; и, наоборот, слишком большая трата энергии способствует потере веса.
Расщепление углеводов
Увеличить изображение
Расщепление жира и белка
Жиры и белки — важные составные части нашей повседневной пищи, и если потребление углеводов достаточно мало, жиры и белки могут быть использованы как источник энергии. Когда энергетические запасы углеводов истощаются, молекулы жира снова расщепляются на глицерин и жирные кислоты, которые диссимилируются каждый отдельно. Глицерин превращается в печени в глюкозу и таким образом проходит путь метаболизма глюкозы.
Белки, содержащиеся в пище, расщепляются на аминокислоты, требующиеся для роста организма, а также на энзимы, необходимые для ускорения обменных процессов в каждой клетке. Многие нарушения обмена вызываются недостатком энзимов при рождении, что ведет к накоплению ядовитых веществ в теле.
Нарушения в образовании гормонов являются другой распространенной причиной расстройства обмена веществ. Диабет, например, вызывается сниженным образованием гормона инсулина в поджелудочной железе. Без инсулина клетки тела не могут всасывать и расщеплять глюкозу.
В пищеварительном тракте белки расщепляются до аминокислот и простейших полипептидов, из которых в дальнейшем клетками различных тканей и органов, в частности печени, синтезируются специфические для них белки. Синтезированные белки используются для восстановления разрушенных и роста новых клеток, синтеза ферментов и гормонов.
Функции белков:
1. Основной строительный материал в организме. 2. Являются переносчиками витаминов, гормонов, жирных кислот и др. веществ. 3. Обеспечивают нормальное функционировании иммунной системы. 4. Обеспечивают состояние «аппарата наследственности». 5. Являются катализаторами всех биохимических метаболических реакций организма.
Организм человека в нормальных условиях (в условиях, когда нет необходимости пополнения дефицита аминокислот за счет распада сывороточных и клеточных белков) практически лишен резервов белка (резерв – 45 г: 40 г в мыщцах, 5 г в крови и печени), поэтому единственным источником пополнения фонда аминокислот, из которых синтезируются белки организма, могут служить только белки пищи.
Вне зависимости от видоспецифичности все многообразные белковые структуры содержат в своем составе всего 20 аминокислот.
Различают заменимые аминокислоты (синтезируются в организме) и незаменимые аминокислоты (не могут синтезироваться в организме, а поэтому должны поступать в организм в пищей). К незаменимым аминокислотам относятся: валин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, треонин, триптофан, фенилаланин.
Недостаток незаменимых аминокислот в пище приводит к нарушениям белкового обмена.
Незаменимыми аминокислотами являются валин, лейцин, изолейцин, треонин, метионин, фенилаланин, триптофан, цистеин, незаменимыми условно — аргинин и гистидин. Все эти аминокислоты человек получает только с пищей.
Заменимые аминокислоты также необходимы для жизнедеятельности человека, но они могут синтезироваться и в самом организме из продуктов обмена углеводов и липидов. К ним относятся гликокол, аланин, цистеин, глутаминовая и аспарагиновая кислоты, тирозин, пролин, серин, глицин; условно заменимые — аргинин и гистидин.
Белки, в которых нет хотя бы одной незаменимой аминокислоты или если они содержатся в недостаточных количествах называются неполноценными (растительные белки). В связи с этим для удовлетворения потребности в аминокислотах наиболее рациональной является разнообразная пища с преобладанием белков животного происхождения.
Функции жиров в организме:
• являются важнейшим источником энергии. При окислении 1 г вещества выделяется максимальное по сравнению с окислением белков и углеводов количество энергии. За счёт окисления нейтральных жиров образуется 50% всей энергии в организме;
• являются компонентом структурных элементов клетки — ядра, цитоплазмы, мембраны;
• депонированные в подкожной клетчатке, предохраняют организм от потерь тепла, а окружающие внутренние органы — от механических повреждений.
Уровень жирных кислот в организме регулируется как отложением (депонированием) их в жировой ткани, так и высвобождением из нее. По мере увеличения уровня глюкозы в крови жирные кислоты под влиянием инсулина, депонируются в жировой ткани.
Высвобождение жирных кислот из жировой ткани стимулируется адреналином, глюкагоном и соматотропым гармоном, тормозится — инсулином.
Жиры, как энергетический материал используется главным образом при выполнении длительной физической работы умеренной и средней интенсивности (работа в режиме аэробной производительности организма). В начале мышечной деятельности используются преимущественно углеводы, но по мере уменьшения их запасов начинается окисление жиров.
Обмен липидов тесно связан с обменом белков и углеводов. Поступающие в избытке в организм углеводы и белки превращаются в жир. При голодании жиры, расщепляясь, служат источником углеводов.
Жирные кислоты являются основными продуктами гидролиза липидов в кишечнике. Большую роль в процессе всасывание жирных кислот играют желчь и характер питания.
К незаменимым жирным кислотам, которые не синтезируются организмом, относятся олеиновая, линолевая, линоленовая и арахидовая кислоты (суточная потребность 10–12 г).
Линолевая и лоноленовая кислоты содержатся в растительных жирах, арахидовая — только в животных.
Недостаток незаменимых жирных кислот приводит к нарушению функций почек, кожным нарушениям, повреждениям клеток, метаболическим расстройствам. Избыток незаменимых жирных кислот приводит к повышенной потребности токоферола (витамина Е).
Функции углеводов в организме:
• Являются непосредственным источником энергии для организма.
• Участвуют в пластических процессах метаболизма.
• Входят в состав протоплазмы, субклеточных и клеточных структур, выполняют опорную функцию для клеток.
Углеводы делят на 3 основных класса: моносахариды, дисахариды и полисахариды.
На углеводы должно приходиться до 50 – 60% энергоценности пищевого рациона.
В пищеварительном тракте полисахариды (крахмал, гликоген; клетчатка и пектин в кишечнике не перевариваются ) и дисахариды под влиянием ферментов подвергаются расщеплению до моносахаридов (глюкоза и фруктоза) которые в тонком кишечнике всасываются в кровь. Значительная часть моносахаридов поступает в печень и в мышцы и служат материалом для образования гликогена.
В печени и мышцах гликоген откладывается в резерв. По мере необходимости гликоген мобилизуется из депо и превращается в глюкозу, которая поступает к тканям и используется ими в процессе жизнедеятельности.
Содержание гликогена в печени составляет 150–200 г.
Продукты распада белков и жиров могут частично в печени превращаться в гликоген. Избыточное количество углеводов превращается в жир и откладывается в жировом «депо».
Около 70% углеводов пищи окисляется в тканях до воды и двуокиси углерода.
Углеводы используются организмом либо как прямой источник тепла (глюкозо–6–фосфат), либо как энергетический резерв (гликоген); Основные углеводы – сахара, крахмал, клетчатка – содержатся в растительной пище, суточная потребность в которой у человека составляет около 500 г (минимальная потребность 100–150 г/сут).
При недостаточности углеводов развивается похудание, снижение трудоспособности, обменные нарушения, интоксикация организма. Избыток потребления углеводов может привести к ожирению, развитию бродильных процессов в кишечнике, повышенной аллергизации организма, сахарному диабету.
Материал подготовлен на основе информации из открытых источников
Сейчас публикуется довольно много статей и книг, не рекомендующих употреблять углеводы и белки в одном приеме пищи. На этом построена, в частности, так называемая система раздельного питания. Она была разработана в начале прошлого века американским доктором Хеем. В основе этой системы лежит разделение всех продуктов на «кислые» и «щелочные», высокобелковые и богатые углеводами. В особую группу выделена «нейтральная» пища, т.е. жиры, кисломолочные продукты, сыры, орехи, ягоды.
Хей советует на завтрак есть щелочную пищу (овощи и фрукты), на обед — белковую, а на ужин — углеводную. Продукты «нейтральной» группы разрешается сочетать с другими. Интервал между основными приемами пищи — минимум 4 ч, однако в промежутках разрешается потреблять овощи или фрукты. Вообще, в системе раздельного питания употребление белков (и особенно мяса) ограничивается.
Согласно заявлениям сторонников данной системы, она способствует нормализации обмена веществ, увеличению или уменьшению веса тела, а также помогает бороться с болезнями. Сам Хей якобы вылечился с ее помощью от гломерулонефрита. Однако для спортсменов раздельное питание вряд ли будет полезным. Следуя подобным советам, можно существенно затормозить рост спортивных результатов. Развивающемуся организму прежде всего необходимо достаточное количество различных белков. Углеводы способствуют «сохранению» белка — он расходуется на построение мышечной ткани, а не как источник энергии. Белок же замедляет всасывание углеводов, снижая тем самым их гликемический индекс. В результате уровень сахара в крови остается более стабильным. Аналогичное взаимодействие наблюдается между жиром и белком.
Физиология [ править | править код ]
Расщепление углеводов в процессе пищеварения [ править | править код ]
Расщепление сложных углеводов пищи начинается в ротовой полости под действием ферментов амилазы и мальтазы слюны. Оптимальная активность этих ферментов проявляется в щелочной среде. Амилаза расщепляет крахмал и гликоген, а мальтаза — мальтозу. При этом образуются более низкомолекулярные углеводы — декстрины, частично — мальтоза и глюкоза.
В желудке расщепление углеводов пищи не происходит, так как отсутствуют специфические ферменты гидролиза углеводов, а кислая среда желудочного сока (рН 1,5—2,5) подавляет активность ферментов слюны. В тонком кишечнике происходит основной распад углеводов пищи. В двенадцатиперстной кишке под действием фермента амилазы сока поджелудочной железы сложные углеводы постепенно расщепляются до дисахаридов. Далее дисахариды под действием высокоспецифических ферментов мальтазы, сахаразы и лактазы расщепляются до моносахаридов, в основном глюкозы, фруктозы, галактозы.
Расщепление жиров в процессе пищеварения [ править | править код ]
Основными факторами, необходимыми для расщепления жира в пищеварительном тракте, являются: наличие ферментов, расщепляющих жиры, и условий для проявления их оптимальной активности (рН); наличие эмульгаторов для перевода жира в мелко раздробленное (эмульгированное) состояние. Такими эмульгаторами являются желчные кислоты (которые образуются в печени из холестерина и поступают в кишечник с желчью).
В ротовой полости необходимые условия отсутствуют, поэтому химическое расщепление жиров не происходит. В желудке имеется липаза с очень низкой активностью. Связано это с тем, что очень кислая среда в желудке (рН 1,5—2,5) подавляет активность липазы (рН 7,8—8,1), а также отсутствуют эмульгаторы. Следовательно, расщепляться могут только уже эмульгированные жиры, которые содержатся в молоке и яичном желтке.
Основной гидролиз нейтральных жиров пищи происходит в тонком кишечнике под воздействием активных липаз. Среда в кишечнике слабощелочная, т. е. оптимальная для проявления активности липазы, поступающей сюда с соком поджелудочной железы.
Расщепление белков в процессе пищеварения [ править | править код ]
Белки пищи в ротовой полости не расщепляются, так как слюна не содержит гидролитических ферментов.
Химическое расщепление белков начинается в желудке под воздействием протеолитических ферментов (пептидгидролаз), которые расщепляют пептидные связи между аминокислотами.
Эти ферменты образуются клетками слизистой оболочки желудка, тонкого кишечника и поджелудочной железы в неактивной форме. Такая форма ферментов предотвращает самопереваривание белков в клетках, где они синтезируются, и стенок желудочно-кишечного тракта (специально для тех, кто все еще бредит мыслями о том, что во время голодания желудок переваривает сам себя).
В желудке переваривание белков происходит при участии фермента желудочного сока пепсина, который образуется из неактивного пепсиногена под воздействием соляной кислоты. Пепсин проявляет максимальную ферментативную активность в сильно кислой среде при рН 1—2. Кроме того, под воздействием соляной кислоты происходит набухание и частичная денатурация белков, что приводит к увеличению поверхности соприкосновения фермента с белками. Все это облегчает процесс расщепления белков в желудке. Пепсин расщепляет пептидные связи белковых молекул, в результате чего образуются высокомолекулярные пептиды и простетические группы.
Белки, не расщепившиеся в тонком отделе кишечника, подвергаются расщеплению в толстом кишечнике под воздействием пептидаз, которые синтезируются находящейся здесь микрофлорой. Ферменты микрофлоры толстого кишечника способны расщеплять многие аминокислоты пищи с образованием различных токсичных веществ: фенола, крезола, индола, сероводорода, меркаптанов и др. Такое превращение аминокислот в толстом кишечнике называется гниением белков. Токсические вещества всасываются в кровь и доставляются в печень, где подвергаются обезвреживанию. Весь процесс переваривания белков в желудочно-кишечном тракте занимает в среднем 8—12 ч после принятия пищи.
Выводы [ править | править код ]
Из всего вышесказанного, следует очевидный вывод: употреблять углеводы вместе с белком нежелательно.
В желудке есть особый сфинктер, называется привратник желудка, и у него очень любопытная функция: отделять пилорическую часть желудка от ампулы двенадцатиперстной кишки и выполнять функцию регулятора поступления кислого желудочного содержимого в двенадцатиперстную кишку по мере её готовности к приёму следующих порций химуса (пищевой кашицы).
Так уж сложилось, что кислая среда желудка не меняется, как и щелочная среда кишечного сока. Поэтому, делая винегрет, вы обрекаете себя на один из следующих исходов:
2) Когда бОльшую часть съеденной пищи составляют углеводы, и тщательно перемешав их с белком, протаскиваете всё это дело в кишечник раньше времени, что обернется в дальнейшем гниением белка в толстом кишечнике. Желудок не знает механизма, чтобы разделять эти тщательно перемешанные вещества и разместить по разным частям своей полости.
Подводя итог, делать следует следующим образом:
Разделив и употребив пищу в такой последовательности, вы убиваете трёх зайцев сразу:
Верить на слово учебнику физиологии, учебнику биохимии и уж тем более мне лично никого не призываю, просто попробуйте и составьте собственное мнение.
Критика [ править | править код ]
Если смотреть на систему раздельного питания в общем, откинув на какое-то время концепт разделения пищи, то многие рекомендации ничем не отличаются от тех, которые дают желающим похудеть. Натуральные минимально обработанные продукты, много овощей и фруктов, сокращение калорий, небольшие порции. Соблюдение только этих принципов уже способно привести к нужным результатам. Но в нашей статье мы как раз рассматриваем процесс в ключевом вопросе: разделять или нет.
Возьмем, к примеру, бобовые, которые считаются отличным источником не только углеводов, но и растительного белка. У многих людей они вызывают метеоризм. И тут напрашивается как бы сам по себе вывод о вреде сочетания белков и углеводов. Но этот продукт, как и многие другие, не создала бы природа съедобным и одновременно вредным для живого организма. Объяснение на самом деле лежит более глубоко. Переваривание бобовых осложнено несколькими причинами.
Во-первых, в их состав, как и в состав многих зерновых, входят фитиновые кислоты. Это грубые органические соединения, которые сами не перевариваются и сильно затрудняют переваривание и всасывание других продуктов. По сути это органическая кислота, которая связывает фосфор во внешней оболочке зерна. Не нейтрализованная фитиновая кислота может соединяться в кишечнике с кальцием, магнием, медью, железом и цинком, тем самым препятствуя их усвоению.
То же самое касается и реакции желудочно-кишечного тракта на глютен. Сейчас этим страдает все большее количество людей на нашей планете. Причина все та же. Но никак не связана с сочетанием белка и углеводов.
Конечно, не всем под силу проращивать и ферментировать. Но есть и другой выход. Всего около 8 часов замачивания в теплой, немного кислой среде может позволить нейтрализовать основную часть фитиновой кислоты в зернах. Также нейтрализуются ингибиторы ферментов, которые присутствуют во всех семенах, крахмалы преобразуются в солодовые сахара, дополнительно вырабатываются полезные ферменты.
Вся пища обязательно проходит через кислую среду желудка до достижения кишечника. По-другому просто быть не может. Но основное пищеварение происходит в тонком кишечнике. Это щелочная среда для нейтрализации кислоты желудка. Также она обеспечивает наилучшие условия для всех пищеварительных ферментов, в основном поступающих из поджелудочной железы. Они помогают в полной мере переварить всю пищу, содержащую белки, жиры и углеводы. Кислотность желудка и щелочность кишечника контролируются естественными процессами нашего организма и не зависят от типа диеты или сочетания продуктов.
В процессе эволюции пищеварительный тракт человека был подготовлен к смешанному питанию. К тому же, как говорилось ранее, в природе очень мало монопродуктов. Вся история кулинарии свидетельствует о том, что человек приспособлен питаться разнообразной пищей. Например, при раздельном питании не рекомендуется совмещать молоко с зерновыми. Но испокон веков люди ели хлеб с молоком. Такая пища позволяла насытиться и поддерживала здоровье. А биохимия нам сообщает, что аминокислоты из растительных и животных белков усваиваются в определенном соотношении. Если какой-то аминокислоты не хватает, то и остальные усваиваются хуже. Например, незаменимой аминокислоты лизина в зерновых мало, и усваивается она недостаточно. Зато она есть в молоке. И если соединить вместе эти две группы продуктов, получится полноценный белковый продукт.
Также доказано, что сочетание белка с клетчаткой, которой богаты углеводные продукты, дает отличное чувство насыщения, улучшает пищеварение, устраняет проблемы со стулом, а также клетчатка может связывать жиры.
Также одна из основных причин, почему люди выжили как вид, заключается в том, что они были в состоянии съесть, переварить и поглотить питательные вещества из любой съедобной пищи, которую смогли добыть. Наши предки глотали все, что было в наличии, не задумываясь о раздельном питании. Но стоит помнить, что это были натуральные продукты. Никакого сахара. Еще одним отличным примером способности человека переваривать белок и углеводы одновременно является грудное молоко, которым он питается в начале жизни. Это идеальное сочетание белков, углеводов и жиров. Некоторые исследования показали, что при одинаковой калорийности и БЖУ обычная сбалансированная диета и раздельное питание показывают практически аналогичную потерю веса. Общая потеря веса жира была выше в сбалансированной диете, хотя различия не достигли статистической значимости.
Минусы раздельного питания [ править | править код ]
По сравнению с низкокалорийными и другими «зверскими» садомазохистскими диетами, раздельное питание, конечно, нельзя считать вредным или опасным. Но по мнению ученых и диетологов, некоторые подводные камни тут все-таки есть. Во-первых, диета не включает в себя прямые рекомендации по размерам порций, что является важным аспектом поддержания здорового веса. Если соблюдение общих принципов может помочь сбросить вес тучному человеку, то без контроля порций и общей калорийности дневного рациона невозможно будет преодолеть плато, которое рано или поздно испытает организм.
Конечно, все эти утверждения, как и сама система раздельного питания, не имеют под собой стойких подтверждений в виде серьезных и длительных научных исследований. Больше идет упор на знания о физиологии и биохимии.
Раздельное питание и тренировки [ править | править код ]
Иногда спортсмены прибегают к принципам раздельного питания. Но в некоторых случаях оно способно привести к невысоким результатам в работе над собой.
Во-первых, разделяя пищу, мы не всегда можем получить необходимое количество макронутриентов (белков, жиров и углеводов), а также калорий в течение дня (если, к примеру, речь идет о наборе массы).
Во-вторых, увеличение синтеза белка возможно только при его сочетании с глюкозой (быстрыми углеводами). И хоть для самого процесса необходимо небольшое количество глюкозы в крови. То если следовать принципам раздельного питания и есть мясо через 4 часа после приема углеводов, сложно предположить, насколько эффективным это будет, если будет вообще. Я уже не говорю о том, что организм будет тяжелее восстанавливаться.
В-третьих, благодаря комбинации продуктов, как уже упоминалось выше, улучшается аминокислотный состав пищи и ее общая ценность для нашего организма.
Преимущества раздельного питания [ править | править код ]
Но давайте отойдем от критики и возьмем на заметку позитивные моменты в концепции раздельного питания. Это минимальная обработка продуктов, изобилие овощей и фруктов, натуральная пища, а также дробное питание.
В чем заключается успех раздельного питания:
нет проблем с контролем аппетита и поеданием огромных порций;
И в конце концов такой подход учит людей задумываться о том, что и как они потребляют в пищу.
Заключительное мнение о раздельном питании остается за вами. Я всегда советую трезво анализировать и логически рассуждать, а также применять на практике и смотреть, что работает лучше всего именно для вашего организма. Не забывайте учитывать свои цели и помнить, что наше здоровье и самочувствие превыше всего.
