Метаболизм / Наука (нарушение метаболизма, как ускорить метаболизм в организме, уровень клеточного метаболизма)

Категория: Наука, Автор: VseZnamus

В процессе пищеварения белки, жиры и углеводы расщепляются на простые молекулы, а организм поглощает их и доставляет к тем клеткам, которые в них нуждаются. Так, у млекопитающих продукты пищеварения всасываются сквозь стенки очень длинного тонкого кишечника, снабжённого бесчисленными складочками и выступами для увеличения площади всасывания. Оттуда они попадают в кровоток и разносятся по всем тканям организма.

Метки: Энергия, Физиология, Обмен веществ

Брызгун выпрыгивает из воды, пользуясь своими «спринтерскими» мышцами, а зазевавшихся букашек сбивает метким выстрелом водяной струйки.

Малые молекулы питательных веществ проникают сквозь клеточные стенки, где за дело принимаются ферменты. Глюкоза, например, «сгорает», вступив в реакцию с кислородом, словно бензин в автомобильном двигателе, и при этом вырабатывает энергию. Процесс преобразования сахара в энергию называется метаболизмом.

Клетка может сразу же использовать выработанную энергию, но поскольку глюкоза и кислород поступают неравномерно, она накапливает запасы в виде особого вещества — аденозинтрифосфата (АТФ). Молекула АТФ действует, как подключённая к генератору батарейка, поглощая каждый выброс энергии и постепенно её высвобождая, чтобы обеспечить равномерное энергоснабжение организма.

Эта «аэробная» система прекрасно справляется со своим делом в нормальных условиях и, пока хватает глюкозы и кислорода, может действовать до бесконечности, лучше всего проявляясь в тех видах спорта, которые требуют большой выносливости. Приглядевшись к марафонцу, мы заметим, что он глубоко и ровно дышит на бегу, чтобы обеспечить мышцам равномерный приток кислорода.

Совершенно иной системой пользуется спринтер. До стартового выстрела, когда его тело пребывает в относительном покое, большая часть вырабатываемой энергии накапливается в клетках в виде АТФ. Но, стремительно рванувшись к финишу, бегун расходует её гораздо интенсивнее, чем марафонец, и заряд в батарейках АТФ быстро истощается. АТФ преобразуется в энергию во взрывном темпе, а поскольку для этого «анаэробного» процесса кислород не нужен, спринтер на бегу практически не дышит.

Однако здесь не все так просто. Истощённые батарейки требуют перезарядки, поэтому за линией финиша спринтер буквально хватает ртом воздух, чтобы закачать его в лёгкие, ускорить процесс метаболизма и выработать больше сахара для восстановления энергетического баланса в мышечных клетках. В этот момент мышцы спортсмена переполнены молочной кислотой — побочным продуктом высвобождения энергии из АТФ — и его охватывает свинцовая усталость. Поэтому анаэробный метаболизм может длиться не дольше нескольких минут и пригоден лишь для спринтерского бега, требующего мгновенного и мощного выброса энергии.

Многие животные неосознанно пользуются той или другой метаболической системой. Так, полярная крачка дважды в год совершает марафонский перелёт из одного конца света в другой, полагаясь на силу лёгких и аэробный метаболизм, обеспечивающий мышцы крыльев постоянным притоком энергии.

Зато гепард — прирождённый спринтер. Он хоть и способен гнаться за жертвой со скоростью 9б км/час, но не дольше 20 секунд. Израсходовав весь запас АТФ, он просто не может продолжать бег и бросает погоню.

Каждая метаболическая система снабжает энергией свой тип мышечных волокон. Аэробный метаболизм, сжигая кислород, подпитывает «стайерские» волокна, тогда как анаэробный метаболизм АТФ заряжает энергией «спринтерские». В одной мышце имеются оба типа волокон, но их соотношение зависит от привычного образа её действия. В мускулатуре марафонца больше «медленных» волокон, а в мышцах спринтера — больше «быстрых».

У некоторых животных это различие ярко выражено. Например, тунец должен всю жизнь двигаться, чтобы в жабры постоянно поступала богатая кислородом вода, а для этого нужны выносливые «стайерские» мышцы. Но и без «спринтерских» мышц ему не обойтись, когда понадобится молниеносно схватить добычу или увернуться от хищника.

Две разновидности волокон сгруппированы в расположенные вдоль боков мышечные блоки. Белые сложены «быстрыми» волокнами, использующими энергию АТФ, а красные мышцы состоят только из «медленных» волокон, сжигающих кислород. Своим цветом красные мышцы обязаны многочисленным кровеносным сосудам, которые снабжают их кислородом. К счастью для тунца, эти мышцы не знают усталости, поскольку длительная неподвижность грозит ему гибелью.

Не менее важную роль играют эти мышцы и у других животных, в том числе у человека. Например, человеческое сердце — это не что иное, как неутомимая «медленная» мышца.

Когда животное погибает, на его останки тотчас набрасываются могильщики всех мастей — грибки, простейшие и бактерии, которые разлагают крупные органические молекулы на более мелкие. Этот процесс во многом похож на работу ферментов в пищеварительной системе с той разницей, что конечные продукты разложения ещё проще по строению, т. к. их легко усваивают корни растений.

Таким образом, часть потреблённой с пищей энергии возвращается к истокам жизненного цикла в форме простых питательных веществ — нитратов, фосфатов и солей калия, — из которых растения строят свои клетки. Но, поскольку немалая часть энергии расходуется в форме движения и тепла, лишь небольшой её остаток возвращается в почву.