Аэробный путь ресинтеза АТФ

Время развертывания — 3-4 мин. Такое большое время развертывания объясняется тем, что для обеспечения максимальной скорости тканевого дыхания необходима перестройка всех систем организма, участвующих в доставке кислорода в митохондрии мышц.

Время работы с максимальной мощностью составляет десятки минут. Как уже указывалось, источниками энергии для аэробного ресинтеза АТФ являются углеводы, жиры и аминокислоты, распад которых завершается циклом Кребса. Причем для этой цели используются не только внутримышечные запасы данных веществ, но и углеводы, жиры, кетоновые тела и аминокислоты, доставляемые кровью в мышцы во время физической работы. В связи с этим данный путь ресинтеза АТФ функционирует с максимальной мощностью в течение такого продолжительного времени.

По сравнению с другими идущими в мышечных клетках процессами ресинтеза АТФ аэробный ресинтез имеет ряд преимуществ. Он отличается высокой экономичностью: в ходе этого процесса идет глубокий распад окисляемых веществ до конечных продуктов — С02 и Н20 и поэтому выделяется большое количество энергии. Так, например, при аэробном окислении мышечного гликогена образуется 39 молекул АТФ в расчете на каждую отщепляемую от гликогена молекулу глюкозы, в то время как при анаэробном распаде этого углевода синтезируется только 3 молекулы АТФ в расчете на одну молекулу глюкозы. Другим достоинством этого пути ресинтеза является универсальность в использовании субстратов. В ходе аэробного ресинтеза АТФ окисляются все основные органические вещества организма: аминокислоты, углеводы, жирные кислоты, кетоновые тела и др. Еще одним преимуществом этого способа образования АТФ является очень большая продолжительность его работы: практически он функционирует постоянно в течение всей жизни. В покое скорость аэробного ресинтеза АТФ низкая, при физических нагрузках его мощность может стать максимальной.

Однако аэробный способ образования АТФ имеет и ряд недостатков. Так, действие этого способа связано с обязательным потреблением кислорода, доставка которого в мышцы обеспечивается дыхательной и сердечнососудистой системами. Функциональное состояние кардиореспираторной системы является лимитирующим фактором, ограничивающим продолжительность работы аэробного пути ресинтеза АТф с максимальной мощностью и величину самой максимальной мощности.

Возможности аэробного пути ограничены еще и тем, что все ферменты тканевого дыхания встроены во внутреннюю мембрану митохондрий в форме дыхательных ансамблей и функционируют только ffPH наличии неповрежденной мембраны. Любые факторы, влияющие На состояние и свойства мембран, нарушают образование АТФ аэробным способом. Например, нарушения окислительного фосфорилирования наблюдаются при ацидозе, набухании митохондрий, при развитии в мышечных клетках процессов свободно-радикального окисления липидов, входящих в состав мембран митохондрий.

Еще одним недостатком аэробного образования АТФ можно считать большое время развертывания и небольшую по абсолютной величине максимальную мощность. Поэтому мышечная деятельность, свойственная большинству видов спорта, не может быть полностью обеспечена этим путем ресинтеза АТФ и мышцы вынуждены дополнительно включать анаэробные способы образования АТФ, имеющие более короткое время развертывания и большую максимальную мощность.

Энергетические запасы

Таблица 1.1 Порядок подключения энергетических систем при физической нагрузке максимальной мощности. Анаэробный — без участия кислорода; аэробный — с участием кислорода. Алактатный — молочная кислота не вырабатывается; лактатный — молочная кислота вырабатывается.

У спортсменов на выносливость показатель жира в среднем 10%. Это важный показатель физического состояния спортсмена. У каждого спортсмена существует свой идеальный процент жира.  Идеальный процент жира находиться в диапазоне от максимально низкого (4-5%) до относительно высокого (12-13%).

Запаса углеводов хватает в среднем на 95 минут марафонского бега, жировых запасов хватит на 119 часа. Но чтобы получить энергию из жира требуется больше кислорода. Из углеводов можно синтезировано больше АТФ в единицу времени. Поэтому углеводы — это главный источник энергии во время интенсивных нагрузок. Когда заканчиваются запасы углеводов, вклад жира в энергообеспечение работы возрастает, а интенсивность нагрузки снижается. В марафоне это происходит в районе 30-километровой отметки — после 90 минут бега.

Фосфатная система ресинтеза АТФ

Быстрый ресинтез АТФ в мышцах идет за счет креатинфосфата (КрФ). Запаса КрФ в мышцах хватает на 6-8 секунд интенсивной работы.

При максимальной нагрузке фосфатная система истощается в течение 10 секунд. В первые 2 секунды расходуется АТФ, а затем 6-8 секунд — КрФ. Через 30 секунд после физической нагрузки запасы АТФ и КрФ восстанавливаются на 70%, а через 3-5 минут — полностью.

Фосфатная система важна для взрывных и кратковременных видов физической активности — спринтеры, футболисты, прыгуны в высоту и длину, метатели диска, боксеры и теннисисты.

Для тренировки фосфатной системы непродолжительные энергичные упражнения чередуют с отрезками отдыха. Отдых должен быть достаточно длительным, чтобы успел произойти ресинтез АТФ и КрФ (график 1).

Через 8 недель спринтерских тренировок количество ферментов, которые отвечают за распад и ресинтез АТФ, увеличится. После 7 месяцев тренировок на выносливость в виде бега три раза в неделю запасы АТФ и КрФ вырастут на 25-50%. Это повышает способность спортсмена показать результат в видах деятельности, которые длятся не более 10 секунд.

Ресинтез

Ресинтез АТФ из АДФ не может происходить самопроизвольно, этот процесс сопряжен с рядом дающих энергию превращений ( стр.
 

Ресинтез АТФ из АДФ не может происходить самопроизвольно. Напомним здесь, что при отщеплении терминальной фосфатной группировки от АТФ при физиологических концентрациях всех веществ освобождается около 8000 кал / иол.
 

Ресинтез молекул АТФ идет за счет энергии окисления определенных Сахаров. Во время этого процесса поперечные мостики попеременно разрушаются и восстанавливаются, причем механизм этого явления понят не до конца.
 

Этот ресинтез глюкозы из других источников удовлетворяет потребности в энергии и имеет существенное значение для жизнедеятельности некоторых типов клеток, особенно клеток крови и нервной ткани у животных. Аналогичным образом обстоит дело у микроорганизмов; из углеродных источников, содержащих четыре и три углеродных атома, у них синтезируются гексозы, пентозы и структурные полисахариды. Итак, вопрос сводится по существу к тому, каким образом осуществляется биосинтез; глюкозы или гексозофосфата из пирувата.
 

Для ресинтеза липоидов в кишечной стенке, помимо высших жирных кислот и глицерина, необходимы еще фосфорная кислота, а также органические азотистые основания — холин или кол амин. Эти соединения частично поступают при всасывании из полости кишечника, поскольку они образуются при гидролизе пищевых липоидов, частично же доставляются в эпителиальные клетки кишечника с током крови из других тканей.
 

Для ресинтеза липоидов в кишечной стенке, помимо высших жирных кислот и глицерина, необходимы еще фосфорная кислота, а также органические азотистые основания — холин или коламин. Эти соединения частично поступают при всасывании из полости кишечника, поскольку они образуются при гидролизе пищевых липоидов, частично же доставляются в эпителиальные клетки кишечника с током крови из других тканей.
 

Прежде всего ресинтез АТФ обеспечивается трансфосфорилированием АДФ с креатинфосфатом.
 

Благодаря возможности ресинтеза глутатиона, требующего затраты энергии АТФ, цикл может повторяться многократно, транспортируя значительные количества аминокислот.
 

Таким образом, ресинтез АТФ сопряжен с рядом дающих энергию превращений ( стр.
 

Гидролитическое расщепление и ресинтез пероксидной связи в процессах синтеза и гидролиза пероксиэфиров невозможны. В связи с этим исследуемую реакцию следует рассматривать как частный случай О-аци-лирования, в процессе которого от карбоксильной группы отщепляется гидроксйл, а от гидропероксидной — водород.
 

Процессы синтеза и ресинтеза белка и нуклеиновых кислот более энергично протекают в клетках опухоли за счет распадающихся, богатых энергией фосфорорганических соединений, образование которых сопряжено с процессом окислительного фосфорилирования в тканях.
 

Однако после каждого повторного ресинтеза наблюдается небольшое увеличение вязкости по сравнению с предыдущим опытом. Это, возможно, обусловлено действием давления на ферменты.
 

Поэтому при определении ресинтеза крахмала через 7 — 10 суток теплого хранения всегда наблюдается уменьшение количества са-харов и прирост крахмала. При определении же в более ранние сроки не всегда удается установить изменения в соотношении крахмала и Сахаров.
 

Доказана также возможность ресинтеза АТФ в широких размерах за счет окисления и веществ неуглеводного характера. Мы знаем теперь, что окислительное фосфорилирование легко осуществляется в процессе окисления различных веществ в цикле трикарбоновых кислот Кребса ( см. стр.
 

Доказана также возможность ресинтеза АТФ в широких размерах за счет окисления углеводов в пентозном цикле ( стр.
 

Аэробный путь ресинтеза АТФСтраница 1

Биология » Уровень инсулина, глюкозы и лактаты в крови » Аэробный путь ресинтеза АТФ

Аэробный путь ресинтеза АТФ (тканевое дыхание) – основной, базовый способ образования АТФ, протекающий в митохондриях мышечных клеток. В ходе тканевого дыхания от окисляемого вещества отнимаются два атома водорода и по дыхательной цепи передаются на молекулярный кислород, доставляемый кровью в мышцы из воздуха, в результате чего возникает вода. За счёт энергии, выделяющейся при образовании воды, происходит синтез АТФ из АДФ и фосфорной кислоты. Обычно на каждую образовавшуюся молекулу воды приходится синтез трёх молекул АТФ .

Скорость аэробного пути ресинтеза АТФ контролируется содержанием в мышечных клетках АДФ, который является активатором ферментов тканевого дыхания. В состоянии покоя, когда в клетках почти нет АДФ, тканевое дыхание протекает с очень низкой скоростью . При мышечной работе за счёт интенсивного использования АТФ происходит образование и накопление АДФ. Появившийся избыток АДФ ускоряет тканевое дыхание, и оно может достигнуть максимальной интенсивности.

Другим активатором аэробного пути ресинтеза АТФ является углекислый газ. Возникая при физической работе в избытке, он активирует дыхательный центр мозга, что в итоге приводит к повышению скорости кровообращения и улучшению снабжения мышц кислородом .

Аэробный путь образования АТФ характеризуется следующими критериями. Максимальная мощность составляет 350 – 450 кал/мин×кг. По сравнению с анаэробными путями ресинтеза АТФ тканевое дыхание обладает самой низкой величиной максимальной мощности. Это обусловлено тем, что возможности аэробного процесса ограничены доставкой кислорода в митохондрии и их количеством в мышечных клетках. Поэтому за счёт аэробного пути ресинтеза АТФ возможно выполнение физических нагрузок только умеренной мощности.

Время развёртывания – 3 – 4 мин (у хорошо тренированных спортсменов может быть около 1 мин). Такое большое время развёртывания объясняется тем, что для обеспечения максимальной скорости тканевого дыхания необходима перестройка всех систем организма, участвующих в доставке кислорода в митохондрии мышц.

Время работы с максимальной мощностью составляет десятки минут. Источниками энергии для аэробного ресинтеза АТФ являются углеводы, жиры и аминокислоты, распад которых завершается циклом Кребса. Причём для этой цели используются не только внутримышечные запасы данных веществ, но и углеводы, жиры, кетоновые тела и аминокислоты, доставляемые кровью в мышцы во время физической работы. В связи с этим данный путь ресинтеза АТФ функционирует с максимальной мощностью в течение такого продолжительного времени .

По сравнению с другими идущими в мышечных клетках процессами ресинтеза АТФ аэробный ресинтез имеет ряд преимуществ. Он отличается высокой экономичностью: в ходе этого процесса идёт глубокий распад окисляемых веществ до конечных продуктов – углекислого газа и воды, поэтому выделяется большое количество энергии. Другим достоинством этого пути ресинтеза является универсальность в использовании субстратов. В ходе аэробного ресинтеза окисляются все основные органические вещества организма: белки, углеводы, жирные кислоты и др. Ещё одним преимуществом этого способа образования АТФ является очень большая продолжительность его работы: практически он функционирует постоянно в течение всей жизни.

Страницы: 1 

Рекомендуем к прочтению:

Зачем нейрону дендриты, а дендритам шипики

Многие нервные клетки похожи на кусты или деревья: их выходной отросток, аксон, — тонкий корешок этого дерева, все остальные многочисленные отростки — дендриты. Дендриты обычно отходят от тела клетки в виде толстых стволов, которые затем …

Принцип глобального эволюционизма

1) С точки зрения ламаркизма, длина шеи и ноги жирафа – результат того, что многие поколения его некогда коротконогих и короткошеих предков питались листьями деревьев, за которыми им приходилось тянуться все выше и выше. Незначительное уд …

Норы, жилища и убежище

Убежища устраивает лишь на время рождения и воспитания молодняка. Болыпей частью это норы, вырытые барсуком или ли-сицей и распшренные волками. Период спаривания в основном приходится на февраль. Число детенышей в выводке варьирует от 2 д …

АТФ в мышцах

Аденозин трифосфат (АТФ, он же аденин) – молекула, служащая энергетической основой всех биологических процессов человеческого организма. АТФ в мышцах используется для осуществления движений. Мышечное волокно сокращается под действием расщепления аденина, после этого высвобождается определенное количество энергии, которое идёт на сокращение мышц. В человеческом организме аденозин трифосфат получается из инозина (торговая марка: рибоксин, инозин, рибонозин ит.д.).

Если при сокращении мышц АТФ расщепляется, то в моменты отдыха, наоборот – синтезируется. По большому счёту, АТФ в мышцах представляет из себя ни что иное, как биологическую батарею, которая запасает энергию, когда в ней нет необходимости. С другой стороны, освобождая её, если возникает потребность в энергии.

Роль атф в энергетическом обмене очень велика. Без атф человеческий организм не смог бы осуществлять процесс жизнедеятельности.Человек нуждается в энергетическом снабжении метаболизма, транспортировке различных молекул ит.д. Сокращение мышц не возможно без энергии, получаемой благодаря АТФ.

Ресинтез липидов в энтероцитах

Ресинтез липидов – это синтез липидов в стенке кишечника из поступающих сюда экзогенных жиров, иногда могут использоваться и эндогенные жирные кислоты. Основная задача этого процесса – связать поступившие с пищей средне- и длинноцепочечные жирные кислоты со спиртом – глицеролом или холестеролом. Это ликвидирует их детергентное действие на мембраны и позволяет переносить по крови в ткани.

Активация жирной кислоты

Поступившая в энтероцит (как и в любую другую клетку) жирная кислота обязательно активируется через присоединение коэнзима А. Образовавшийся ацил-SКоА участвует в реакциях синтеза эфиров холестерола, триацилглицеролов и фосфолипидов.

Реакция активации жирной кислоты

Ресинтез эфиров холестерола

Холестерол этерифицируется с использованием ацил-SКоА и фермента ацил-SКоА:холестерол-ацилтрансферазы (АХАТ).

Реэтерификация холестерола напрямую влияет на его всасывание в кровь. В настоящее время ищутся возможности подавления этой реакции для снижения концентрации ХС в крови.

Реакция ресинтеза холестерола

Ресинтез триацилглицеролов

Для ресинтеза ТАГ есть два пути:

Первый путь, основной – 2-моноацилглицеридный – происходит при участии экзогенных 2-МАГ и ЖК в гладком эндоплазматическом ретикулуме энтероцитов: мультиферментный комплекс триацилглицерол-синтазы формирует ТАГ.

Моноацилглицеридный путь образования ТАГ

Поскольку 1/4 часть ТАГ в кишечнике полностью гидролизуется, а глицерол в энтероцитах не задерживается и быстро переходит в кровь, то возникает относительный избыток жирных кислот для которых не хватает глицерола. Поэтому существует второй, глицеролфосфатный, путь в шероховатом эндоплазматическом ретикулуме. Источником глицерол-3-фосфата служит окисление глюкозы. Здесь можно выделить следующие реакции:

1. Образование глицерол-3-фосфата из глюкозы.
2. Превращение глицерол-3-фосфата в фосфатидную кислоту.
3. Превращение фосфатидной кислоты в 1,2-ДАГ.
4. Синтез ТАГ.

Глицеролфосфатный путь образования ТАГ

Ресинтез фосфолипидов

Фосфолипиды синтезируются также, как и в остальных клетках организма (см «»). Для этого есть два способа:

Первый путь – с использованием 1,2-ДАГ и активных форм холина и этаноламина для синтеза фосфатидилхолина или фосфатидилэтаноламина.

Ресинтез фосфолипидов из ДАГ на примере фосфатидилхолина

Второй путь – на основе синтезируемой in situ фосфатидной кислоты.

Схема ресинтеза фосфолипидов из фосфатидной кислоты

После ресинтеза фосфолипиды, триацилглицеролы, холестерол и его эфиры упаковываются в особые транспортные формы липидов – липопротеины и только в такой форме они способны покинуть энтероцит и транспортироваться в крови. В кишечнике формируются два вида липопротеинов – хиломикроны и липопротеины высокой плотности (ЛПВП), другие типы липопротеинов здесь не образуются.

Список источников

• biokhimija.ru
• rabbitprom.ru
• www.biologyguide.ru
• www.ngpedia.ru
• toplifter.ru
• diagnoster.ru