Метаболизм в состоянии покоя определяется базовыми потребностями
организма в энергии для поддержания жизненно важных функций: поддержания
температуры тела, работы сердца, дыхания, активности нервной системы и
синтеза биомолекул. Основной показатель — базальный
метаболизм, который характеризует минимальное количество
энергии, необходимое для поддержания жизнедеятельности.
Основные субстраты энергетического обмена в
покое:
- Жиры — основной источник энергии, обеспечивающий до
60–70% потребности организма при покое. Триглицериды распадаются до
глицерина и жирных кислот, которые через β-окисление превращаются в
ацетил-КоА и далее участвуют в цикле Кребса.
- Глюкоза — обеспечивает около 20–30% энергии,
используется в основном тканями с высокой метаболической активностью,
такими как мозг и эритроциты.
- Белки — используются минимально (5–10%), главным
образом аминокислоты, способные превращаться в пируват или промежуточные
продукты цикла Кребса.
Регуляция обмена веществ в покое осуществляется в
основном гормонами:
- Инсулин поддерживает поглощение глюкозы клетками и
стимулирует гликогенез.
- Глюкагон и адреналин способствуют мобилизации
гликогена и липидов при необходимости.
- Тироксин и катехоламины
увеличивают общий метаболизм, активируя окислительные процессы.
Энергетический баланс поддерживается за счет
медленного, но непрерывного окисления жиров и углеводов. В покое
метаболизм характеризуется низкой частотой дыхания и стабильной
продукцией АТФ, обеспечивающей поддержание гомеостаза.
Метаболизм при физической
нагрузке
Физическая нагрузка требует быстрого увеличения энергопотребления,
что сопровождается изменением источников энергии и активностью
метаболических путей. Метаболические изменения зависят от интенсивности
и продолжительности нагрузки.
Фазы энергетического обеспечения при нагрузке:
- Начальная фаза (0–2 минуты) — активируется
аденозинтрифосфат из имеющихся запасов АТФ и
креатинфосфата. Это обеспечивает мгновенный, но кратковременный
источник энергии.
- Анаэробная фаза (2–10 минут при высокой
интенсивности) — включается гликолиз, при
котором глюкоза расщепляется до пирувата с образованием АТФ без участия
кислорода. При недостатке кислорода пируват превращается в лактат, что
сопровождается ацидозом мышечной среды.
- Аэробная фаза (10 минут и более) —
митохондриальное окисление углеводов и жиров становится
основным источником энергии. Ацетил-КоА, получаемый из пирувата и
β-окисления жирных кислот, участвует в цикле Кребса, обеспечивая высокую
продуктивность АТФ.
Изменения в использовании субстратов при
нагрузке:
- При низкой и умеренной нагрузке основной источник энергии —
жирные кислоты.
- При высокой интенсивности возрастает потребление
глюкозы и гликогена мышц, снижается
доля жиров.
- При длительной нагрузке истощение запасов гликогена активирует
мобилизацию жиров и аминокислот для обеспечения энергии.
Гормональная регуляция во время нагрузки:
- Адреналин и норадреналин стимулируют липолиз и
гликогенолиз, повышают частоту сердечных сокращений и доставку
кислорода.
- Кортизол мобилизует аминокислоты и способствует
глюконеогенезу.
- Инсулин временно снижается, что предотвращает
накопление гликогена и поддерживает высокий уровень глюкозы в
крови.
Адаптационные механизмы при регулярной физической
активности:
- Увеличение числа митохондрий и активности ферментов цикла Кребса и
β-окисления.
- Повышение капилляризации и доставки кислорода к мышцам.
- Сдвиг в сторону увеличенного окисления жиров и сохранения гликогена
при длительных нагрузках.
Метаболические последствия
нагрузки
Интенсивная физическая активность сопровождается временными
изменениями кислотно-щелочного состояния, уровня лактата и АТФ в мышцах.
При адекватной подготовке организм быстро восстанавливает энергетические
запасы в фазе восстановления, активно используя аэробные пути окисления
и гликогеногенез.
Ключевые моменты:
- Метаболизм в покое характеризуется доминированием жирового окисления
и минимальным расходом гликогена.
- Физическая нагрузка вызывает фазовый переход от креатинфосфатного и
анаэробного гликолиза к аэробному окислению углеводов и жиров.
- Гормональная регуляция обеспечивает мобилизацию энергетических
субстратов и адаптацию к изменяющейся интенсивности работы.
- Длительная нагрузка и регулярные тренировки приводят к
метаболическим адаптациям, увеличивающим эффективность использования
энергии и выносливость организма.