METABOLIZM – ANABOLIZM/KATABOLIZM

W każdym żywym organizmie zachodzą procesy przemiany substancji chemicznych z udziałem przemiany energii. By te przemiany mogły zajść właściwie, niezbędne jest dostarczenie energii, a z drugiej strony jej wyzwolenie. Energia powstała w czasie przemian jest konieczna do wszelkich form pracy biologicznej, którą jest np. synteza poszczególnych składników ciała, transport substancji chemicznych przez błony komórkowe, skurcze mięśni. Procesy te dostarczają także ciepła, co umożliwia utrzymanie temperatury ciała na poziomie wyższym od temperatury otoczenia (termoregulacja). Ogół tych działań biochemicznych, zachodzących w każdym żywym organizmie i odpowiedzialnych za wzrost i prawidłowe funkcjonowanie, określa się mianem METABOLIZMU.

Wszystkie przemiany metaboliczne wymagają:

  1. Odżywiania – pobierania ze środowiska zewnętrznego materiałów energetycznych i budulcowych,
  2. Oddychania – odprowadzenia ze środowiska zewnętrznego tlenu potrzebnego do prawidłowego przebiegu procesów utleniania wewnątrzkomórkowego, a także usuwania nadmiernej ilości dwutlenku węgla ze środowiska wewnętrznego,
  3. Krążenia materiałów energetycznych, budulcowych, tlenu i dwutlenku węgla, produktów przemiany materii między komórkami i narządami wydalania ze środowiska wewnętrznego produktów przemiany materii.

METABOLIZM W SPORCIE  

Wysiłek fizyczny prowadzi do rozbudzenia procesów przystosowawczych organizmu – jednoczesnego wzmożenia procesów katabolicznych oraz anabolicznych. W czasie spalania składników odżywczych uwalniana jest konieczna podczas ćwiczeń energia, jednocześnie w anabolicznym procesie proteogenezy tworzone są nowe białka. Ich budowa prowadzi do przyrostu masy białek oddechowych, które odpowiedzialne są za rozwój wytrzymałości oraz redukcję tłuszczów zapasowych, jak też i białek kurczliwych, odpowiedzialnych za rozwój masy mięśniowej, siły, szybkości i skoczności.

Metabolizm obejmuje dwa przeciwstawne procesy: ANABOLIZM i KATABOLIZM.

ANABOLIZM jest to proces syntezy złożonych związków organicznych z substancji prostych, np. proces syntezy białek z aminokwasów, cukrów z dwutlenku węgla i wody, syntezy glikogenu z glukozy.

Warunkiem do prawidłowego zajścia tych reakcji jest stałe pochłanianie energii, ponieważ związki o niewielkich zasobach energetycznych przekształcane są w związki wysokoenergetyczne, co wiąże się z przejściem na wyższy stopień energetyczny.

Przykłady procesów anabolicznych:  

  • Synteza tłuszczów– powstanie tłuszczów jest bardzo ściśle związane z oddychaniem, ponieważ niektóre metabolity tego procesu są produktami do syntezy tłuszczów, tzn. kwasów tłuszczowych i glicerolu,
  • Synteza kwasów tłuszczowych– kwasy te tworzą się przez stopniowe przyłączanie reszty dwu-węglanowej,
  • Powstanie glicerolu,
  • Glukoneogeneza– proces syntezy glukozy z prekursorów, które nie są węglowodanami, proces tez zachodzi w wątrobie,
  • Glikogeneza – proces syntezy glikogenu z glukozy,
  • Biosynteza białek, 
  • Fotosynteza, chemosynteza, w czasie której u roślin zostaje związany dwutlenek węgla,
  • Biosynteza DNA (replikacja),
  • Biosynteza RNA(transkrypcja),
  • Synteza produktów przemiany azotowej,
  • Wiązanie azotu atmosferycznego.

KATABOLIZM jest to proces rozpadu złożonych związków organicznych na związki prostsze, o znacznie mniejszych zasobach energetycznych. W tych przemianach produkty znajdują się na niższym poziomie energetycznym niż substraty. Najważniejszym procesem katabolicznym jest oddychanie w czasie, którego utlenianie cukrów prowadzi do powstania dwutlenku węgla i wody, z równoczesnym uwalnianiem energii zmagazynowanej w wysokoenergetycznych wiązaniach chemicznych.

Przykłady procesów katabolicznych:

  • Hydroliza tłuszczów – prowadzi do ich rozpadu na glicerol i wolne kwasy tłuszczowe,
  • Glikoliza – katabolizm cząsteczki, który zachodzi w cytoplazmie i polega na przekształceniu  glukozy w kwas pirogronowy, z jednoczesną syntezą ATP,
  • Katabolizm białek – zachodzi pod wpływem enzymów proteolitycznych,
  • Fermentacja,
  • Cykl Krebsa (cykl kwasu cytrynowego),
  • Łańcuch oddechowy,
  • Fotooddychanie charakterystyczne dla organizmów roślinnych.

Mechanizmy kontrolujące przebieg przemiany materii:

  • Temperatura, której wzrost powoduje przyśpieszenie reakcji chemicznych, zaś jej obniżenie  powoduje zwolnienie reakcji;
  • Ilość substratów;
  • Ilość produktów reakcji;
  • Katalizatory, czyli substancje przyspieszające reakcje;
  • Enzymy, które w procesach biologicznych pełnią funkcję katalizatorów. Są to specyficzne substancje białkowe wytwarzane w komórkach;
  • Koenzymy, którymi są witaminy;
  • Jony metali, takich jak wapń, magnez, sód, potas, wpływają na aktywność enzymów. Za pośrednictwem składu jonowego środowiska, przebieg procesów metabolicznych może być kontrolowany przez impulsy nerwowe.

W warunkach fizjologicznych oba procesy metaboliczne zachodzą jednocześnie. Gdy anabolizm przeważa nad katabolizmem, to po osiągnięciu dojrzałości, oba te procesy będą wykazywały, tzw. równowagę dynamiczną. W dojrzałych organizmach anabolizm i katabolizm przechodzą cykliczne wahania, nie przekraczając określonych norm fizjologicznych, koniecznych do prawidłowego funkcjonowania organizmu. Przekroczenie granic w kierunku anabolizmu lub katabolizmu wiąże się z rozwojem procesów patologicznych. W organizmach młodych, warunkiem wzrostu jest przewaga anabolizmu nad katabolizmem, zaś w organizmach, w których procesy wzrostu są zakończone, przeważa katabolizm.

Odchudzanie to proces spadku masy ciała. Na takim uproszczonym rozumieniu procesu odchudzania bazuje wiele firm, oferujących suplementy, diety oraz oferty, związane z odchudzaniem. Firmy te posługują się słowem odchudzanie właśnie w kontekście efektywności spadku masy ciała, gdzie jako bodziec tej efektywności pokazywane jest o ile zmniejszyła się masa ciała, dzięki zastosowaniu diety, czy suplementacji oferowanej. Podejście takie jest niezwykle mylące, gdyż nie jest ukazywane źródło spadku masy ciała, czyli czy spadek ten nastąpił dzięki zmniejszeniu masy mięśniowej, uwodnienia, czy spalania tkanki tłuszczowej. Brak określenia tego źródła sprawia, że istotą staje się jedynie spadek masy ciała, bez zwrócenia uwagi, aby było to następstwem redukcji tłuszczu. W efekcie ok. 78- 93% oferowanych usług bazuje głównie na spadku masy ciała, dzięki spalaniu tkanki mięśniowej oraz spadku uwodnienia, które jest w ogromnym stopniu związane z masą mięśniową. Natomiast redukcja tkanki tłuszczowej jest praktycznie nie zauważalna, prowadząc do procentowego wzrostu otłuszczenia organizmu (stosunek tkanki aktywnej – mięśni do nieaktywnej –tkanki tłuszczowej). Zależność spadku masy mięśniowej i uwodnienia w kontekście tkanki tłuszczowej w procesie odchudzania jest tym większa, im ostrzejsza jest dieta lub występuje nieprawidłowa suplementacja.

PODSTAWOWA PRZEMIANA MATERII  

Podstawowa Przemiana Materii (PPM) to najmniejsza wielkość przemiany materii, jaka zachodzi w organizmie człowieka będącego na czczo przez cały dzień w całkowitym spokoju psychicznymi i fizycznym, po półgodzinnym odpoczynku w pozycji leżącej, w naturalnych warunkach klimatycznych. Podstawowa przemiana materii to ilość energii niezbędna do utrzymania takich procesów życiowych jak: utrzymanie temperatury ciała, aktywności mózgu, wątroby, serca, nerek, mięśni, pracy jelit, krążenia krwi i limfy itp. Wielkość przemiany podstawowej zależy od wieku, płci, wzrostu, wagi i klimatu oraz zmienia swoją wartość w ciągu doby. Podczas snu wielkość jej jest najniższa.

Do pomiarów tej wielkości stosuje się 2 metody. W metodzie kalorymetrii bezpośredniej w specjalnej komorze mierzona jest ilość oddawanego przez organizm ciepła. W praktyce stosuje się łatwiejszą metodę kalorymetrii pośredniej. Wielkość wydatku energetycznego oblicza się na podstawie pomiarów wytworzonego przez organizm tlenku węgla(IV). W przybliżeniu wielkość PPM można obliczyć teoretycznie, gdyż organizm człowieka zdrowego, w średnim wieku, zużywa na ten cel około 1 kilokalorii w ciągu godziny na kilogram masy ciała (np. 70 kilogramów x 1 kilokaloria x 24 godziny =1680 kilokalorii).

PPM dotyczy każdego człowieka i dla każdego jest inna, gdyż zależy od masy ciała, wieku, wzrostu, płci oraz – w przypadku kobiet – od stanu fizjologicznego, w jakim wówczas się znajdują. Zwiększoną PPM obserwuje się w przypadku niemowląt i młodzieży w okresie intensywnego wzrostu. Wartość ta ulega zmniejszeniu osób starszych. Co ciekawe, wartość podstawowej przemiany materii zmienia się także, kiedy nęka cię gorączka – wzrost zapotrzebowania energetycznego wynosi wówczas aż 12% na każdy stopień Celsjusza powyżej 36,6 stopni Celsjusza. Na PPM duży wpływ ma także równowaga hormonalna twojego ciała. Podwyższony poziom hormonów, np. tyroksyny (obserwowany przy nadczynności tarczycy) zwiększa przemianę materii, stąd tak częsty spadek masy ciała u osób prawidłowo się odżywiających, a mających taki właśnie kłopot zdrowotny.

Kiedy można mówić o obniżeniu PPM? Gdy stosujesz długoterminowe głodówki lub restrykcyjne diety. Twój organizm broni się przed utratą masy ciała i nawet jeśli dostarczasz mu niewielu kalorii z pożywieniem  – i tak nic nie schudniesz, ponieważ organizm przestawia się na tzw. tryb oszczędny i jego potrzeby energetyczne się obniżają.

Czy warto katować się takową dietą i jednocześnie narażać na spowolnienie przemian metabolicznych w organizmie? Z pewnością lepiej zrobisz, zmieniając tryb życia: zacznij aktywność fizyczną i realizuj dietę bardziej racjonalną.

Jak obliczyć PPM?  

PPM= 1 kcal x 24 godziny x masa ciała w kilogramach

Ponadpodstawowa przemiana materii  

Twój organizm potrzebuje energii nie tylko na podstawowe czynności, takie jak: oddychanie, pracę serca, krążenie krwi, napięcie mięśni, pracę układu nerwowego, utrzymanie stałej ciepłoty ciała, czy wzrost i odbudowę komórek, lecz także energii niezbędnej do wykonywania czynności, takich jak: sprzątanie, chodzenie czy niezbędnej do codziennej pracy zawodowej.

W przypadku ponadpodstawowej przemiany materii można także zaobserwować rozbieżności między ludźmi. Prowadząc siedzący tryb życia, oczywiście będziesz mieć mniejsze zapotrzebowanie na energię, niż w sytuacji, gdy się uaktywnisz fizycznie, systematycznie podejmiesz wysiłek, postawisz na czynny odpoczynek.

Całkowita przemiana materii (CPM)

Całkowitą przemianę materii można określić sumą podstawowej przemiany materii, aktywności fizycznej oraz energii potrzebnej na przyswojenie pokarmów. Całodobowe zapotrzebowanie energetyczne oblicza się, stosując tzw. współczynniki aktywności fizycznej.

Przyjmują one następujące wartości:

  • 1,4-1,5- w przypadku osób o małej aktywności fizycznej
  • 1,7 – w przypadku osób o umiarkowanej aktywności fizycznej
  • 2,0 – w przypadku osób o dużej aktywności fizycznej

Aby obliczyć CPM:

CPM= PPM x współczynnik aktywności fizycznej

Podstawowa przemiana materii – istotne różnice:

  • wzrost i masa ciała: osoby wyższe i o większej masie ciała mają wyższą PPM;
  • wiek: PPM jest najwyższa w pierwszych 2 latach życia człowieka, kiedy mamy do czynienia z intensywną rozbudową tkanek organizmu, co ciekawe w pierwszym półroczu życia niemowlę zwiększa swoją masę 2-krotnie, a do końca 12 miesiąca życia potraja, po ukończeniu 21 lat PPM ulega obniżeniu o ok. 2 % na każde kolejne 10 lat życia;
  • płeć: wzrost PPM obserwuje się w czasie miesiączki oraz w II połowie ciąży aż o ok. 25%, a także w przypadku kobiet karmiących piersią; potrzeby energetyczne kobiet są znacznie mniejsze niż w przypadku mężczyzn – wynika to głównie z różnic w składzie ciała (kobiety charakteryzuje większa zawartość tkanki tłuszczowej i mniejsza zawartość masy mięśniowej, tzw. beztłuszczowej);
  • równowaga hormonalna: przy niedoczynności tarczycy PPM może obniżyć się aż o 1/3, w przypadku nadczynności wzrost PPM może sięgnąć aż 80%, zwiększoną PPM obserwuje się także u osób zestresowanych, u których zwiększona jest produkcja hormonu – adrenaliny.