В обмене веществ выделяют два взаимосвязанных, но разнонаправленных процесса - анаболизм и катаболизм

Анаболизм (ассимиляция) - это процессы синтеза сложных химических веществ из простых молекул. В процессе анаболизма образуются нуклеиновые кислоты, белки и другие макромолекулы организма. Эта сторона обмена включает и реакции распада питательных веществ при пищеварении, так как они обеспечивают поступление в клетки строительного материала и энергии, необходимых для процессов анаболизма. Анаболические реакции протекают с использованием химической энергии в виде АТФ или НАДН2.

Катаболизм (диссимиляция) - это процессы распада сложных веществ в клетках организма до более простых или до образования низкомолекулярных конечных продуктов распада (CO2, H2O, NH3 и др.) и выведения их из организма. Катаболические реакции сопровождаются выделением свободной энергии, которая заключена в сложных молекулах органических веществ. Часть этой энергии превращается в химическую форму энергии (АТФ, НАДН2 и др.) и запасается в клетках организма. Большая часть энергии рассеивается в виде тепла.

Анаболизм и катаболизм - разнонаправленные процессы и протекают независимо друг от друга. Однако они тесно взаимосвязаны между собой. Катаболические процессы поставляют метаболиты и энергию для процессов анаболизма. Анаболические реакции накапливают (запасают) сложные питательные вещества и энергию, что создает возможность дальнейших реакций катаболизма.

Под воздействием физических нагрузок повышается общая интенсивность обмена веществ, особенно усиливаются катаболические процессы в скелетных мышцах и других тканях организма. Они обеспечивают энергией работающие мышцы. Скорость анаболизма при этом из-за дефицита энергии снижается.

В период отдыха после выполненной работы напряженно функционируют оба процесса. Их сбалансированность наступает после восстановления процессов биосинтеза белка, которые в зависимости от вида выполненной физической работы могут длиться от 12 до 72 ч.

В период восстановления после физических нагрузок наблюдается избыточное накопление отдельных энергетических субстратов и белковых соединений, что называется процессов сверхвосстановления. Такая приспособляемость обмена веществ создает условия для повышения функциональных возможностей организма, совершенствования его физических способностей в процессе спортивной тренировки.

Этапы распада питательных веществ и извлечения энергии в клетках.

Для обмена веществ характерна многостадийность происходящих процессов. Распад питательных веществ в клетках организма и извлечение из них энергии происходят постепенно, включая три основных этапа: подготовительный, этап универсализации и этап окислительного распада.

На подготовительном этапе сложные молекулы углеводов, жиров и белков распадаются до простых структурных мономеров: белки — до 20 разных аминокислот, сложные углеводы — до моносахаридов, в основном глюкозы, жиры — до глицерина и жирных кислот. На этом этапе выделяется незначительное количество энергии: при распаде белков и углеводов — 0,6 % потенциальной энергии, при распаде жиров — около 1 %. Такой распад питательных веществ происходит в системе пищеварения под действием пищеварительных ферментов и в различных тканях под действием внутритканевых ферментов.

Образовавшиеся различные вещества на этапе универсализации превращаются в единое вещество - ацетил-КоА, который является активной формой уксусной кислоты.
Атецил-КоА играет главную роль в метаболизме углеводов, жиров и белков, так как объединяет пути превращения различных веществ органических веществ. На это этапе высвобождается 1/3 потенциальной энергии, заключенной в окисляемых веществах.

Этап окисления питательных веществ является конечным метаболическим путем распада всех питательных веществ. В процессе сложных окислительных превращений
ацетил-КоА распадается до конечных продуктов СО2 и Н2О. При этом выделяется около 2/3 заключенной в питательных веществах энергии. Часть энергии выделяется в виде тепла, а другая ее часть накапливается в химических связях молекул АТФ (универсального источника энергии в организме).