Этиловый спирт молочная кислота пировиноградная кислота
Иногда в случае отсутствия или недостаточного количества кислорода окислительное фосфорилирование становится невозможным. Но даже при таких условиях небольшое количество энергии может быть доставлено клеткам путем гликолитического расщепления углеводов, поскольку для химической реакции расщепления глюкозы до пировиноградной кислоты кислорода не требуется.
Это чрезвычайно неэкономичный путь метаболизма глюкозы, т.к. только 24000 калорий энергии, выделяемой при расщеплении каждой молекулы глюкозы, используется для образования АТФ, что составляет чуть больше 3% общего количества выделившейся энергии. Тем не менее, такой путь метаболизма, названный анаэробным энергообеспечением, в ситуации, когда кислород недоступен, доставляет энергию в течение нескольких минут, что может оказаться спасительным для клеток.
Образование молочной кислоты во время анаэробного гликолиза способствует выделению дополнительного количества энергии сверх анаэробного энергообеспечения. Согласно закону действующих масс, если количество образующихся конечных продуктов реакции приближается к средним значениям, обеспечиваемым реакцией, скорость реакций снижается практически до нуля. Конечными продуктами реакции гликолиза являются: (1) пировиноградная кислота; (2) атомы водорода, присоединяющиеся к НАД+, образуя НАД-Н и Н+.
Образование обоих или одного из них останавливает процессы гликолиза и препятствует дальнейшему образованию АТФ. Если количество образовавшихся конечных продуктов реакции велико, они взаимодействуют друг с другом, образуя молочную кислоту.
Таким образом, в анаэробных условиях большое количество пировиноградной кислоты превращается в молочную кислоту, которая легко диффундирует во внеклеточное пространство и даже внутрь некоторых менее активных клеток. Следовательно, молочная кислота представляет собой разновидность «водосточного колодца», в котором исчезают конечные продукты гликолиза, что позволяет гликолизу осуществляться дольше, чем это могло быть при отсутствии молочной кислоты.
Без этого превращения пировиноградной кислоты гликолиз мог бы осуществляться лишь в течение нескольких секунд. Вместо этого гликолиз продолжается в течение нескольких минут, снабжая организм значительным дополнительным количеством АТФ даже при отсутствии кислорода.
Обратное превращение молочной кислоты в пировиноградную, когда кислород становится доступным. Если кислород вновь становится доступным после периода анаэробного метаболизма, молочная кислота быстро превращается в пировиноградную кислоту, НАД-Н и Н+. Большие количества этих веществ немедленно окисляются, образуя значительное количество АТФ. Избыток АТФ может явиться причиной того, что более 75% пировиноградной кислоты вновь превращается в глюкозу.
Таким образом, большое количество молочной кислоты, которое образуется во время анаэробного гликолиза, не теряется организмом, т.к. если кислород вновь становится доступным, молочная кислота может подвергнуться обратному превращению в глюкозу или напрямую использоваться для получения энергии. Большая часть этих превращений осуществляется в печени, но в небольших количествах может происходить и в других тканях.
Использование сердцем молочной кислоты для получения энергии. Сердечная мышца обладает способностью превращать молочную кислоту в пировиноградную и затем использовать последнюю для получения энергии. В большинстве случаев это происходит при больших физических нагрузках, когда в кровь поступают значительное количество молочной кислоты из скелетных мышц и суммарно дает существенное количество энергии сердечной мышце.
источник
LiveInternetLiveInternet
—Рубрики
—Подписка по e-mail
—Поиск по дневнику
—Интересы
—Постоянные читатели
—Статистика
Молочная кислота и алкоголь
«Токсины усталости» — понятие собирательное. В медицине под этим термином подразумевают целую группу веществ, которые являются промежуточными или побочными продуктами обмена. Эти вещества образуются в организме в результате интенсивной и продолжительной работы. В первую очередь, это молочная и пировиноградная кислоты — побочные продукты окисления глюкозы и гликогена в организме.
В норме при кислородном окислении глюкозы и гликогена они окисляются до углекислоты газа и воды. При больших физических нагрузках потребность организма в кислороде превышает возможности дыхательной, сердечно-сосудистой и кровеносной систем удовлетворить эту потребность.
В результате происходит неполное окисление всех энергетических субстратов. Часть углеводов окисляется только до молочной и пировиноградной кислоты. Причем увеличение содержания молочной кислоты в крови блокирует кровяные системы транспорта кислорода и затрудняет проникновения его в клетки. Возникает замкнутый круг: чем меньше кислорода, тем больше молочной кислоты, а чем больше молочной кислоты, тем меньше ткани усваивают кислорода. Утомление при этом нарастает, как снежный ком. И к концу тренировки или любой другой нагрузки оно достигает критической точки.
Естественно, что образование такого большого количества токсичных веществ в организме не могло не привести к эволюционному формированию в организме мощных антитоксических систем, которые преобразуют, связывают и выводят из организма большую их часть.
В организме существует механизм поддержания и повышения работоспособности, который носит название глюконеогенеза (буквально — новообразование глюкозы). Глюкоза вырабатывается из многих промежуточных продуктов окисления, в том числе и из молочной кислоты. В результате молочная кислота из токсичного продукта превращается в глюкозу, так необходимую организму при больших физических нагрузках. Помимо молочной кислоты организм может синтезировать глюкозу из пировиноградной кислоты, аминокислот, глицерина, жирных кислот и др.
Где же происходит глюконеогенез? В основном, в печени. Именно там синтезируются короткоживущие (всего в течение нескольких дней) ферменты, которые утилизируют самые разные вещества с одной целью — выработать достаточное количество глюкозы.
От чего же зависит «мощность» глюконеогенеза — основного механизма, «избавляющего» нас от молочной кислоты? От того, насколько интенсивно печень и другие органы синтезируют ферменты глюконеогенеза.
Для нормального синтеза ферментов глюконеогенеза необходимы:
во-первых, здоровая печень. Достаточно назначить любой препарат, улучшающий работу печени, как сразу же происходит повышение общей работоспособности. Это подтвердит вам любой практикующий врач.
во-вторых, определенная активизация симпатико-адреналовой системы и достаточное содержание в крови глюкокортикоидных гормонов. Во время интенсивных нагрузок происходит сильная активизация симпатико-адреналовой системы и массированный выброс в кровь глюкокортикоидов. Глюкокортикоиды оказывают катаболическое действие на все органы и ткани за исключением печени. В печени под влиянием глюкокортикоидов, наоборот, усиливается анаболизм и происходит быстрый синтез ферментов глюконеогенеза. В процессе тренировки под влиянием глюкокортикоидов происходит умеренный рабочий распад мышечной и жировой тканей. Продукты этого распада утилизируются печенью с образованием глюкозы.
В-третьих, регулярные физические тренировки как основа нарастания мощности глюконеогенеза. Глюконеогенез, как и любая другая функция организма, поддается тренировке. Если у нетренированного человека мощность глюконеогенеза при физической работе может возрастать в 5 раз, то у квалифицированного спортсмена мощность глюконеогенеза может возрастать в 20 раз и более. В организме высококвалифицированных спортсменов глюконеогенез развит настолько хорошо, что его мощность нарастает прямо пропорционально нарастанию количества молочной кислоты в крови.
Как ни странно это может показаться на первый взгляд, глюконеогенез стимулируется малыми дозами алкоголя (менее 250 мг на 1 кг массы тела), однако вряд ли алкоголь имеет перспективу в качестве стимулятора работоспособности.
Неплохо активизируется глюконеогенез и адреналином, а также любыми средствами, стимулирующими надпочечники. Очень хорошо активизирует глюконеогенез такое широко распространенное средство повышения выносливости, как глютаминовая кислота.
источник
Пировиноградная и молочная кислота. Основные пути образования этих веществ и варианты использования.
Характеристика биохимических реакций, связанных с процессами пищеварения(жиры, белки, углеводы)
Пищеварение — совокупность процессов, обеспечивающих механическое измельчение и химическое расщепление пищевых веществ на компоненты, лишенные видовой специфичности, пригодные к всасыванию из пищеварительного тракта в кровь и лимфу, участию в обмене веществ и энергии. Поступающая в организм пища всесторонне обрабатывается под действием различных пищеварительных ферментов, синтезируемых специализированными клетками. Расщепление происходит с присоединением молекул воды. Образующиеся при расщеплении белков, жиров и углеводов аминокислоты, жирные кислоты, глицерин и моносахариды всасываются в органы и ткани, а из них образуются новые сложные органические вещества. Известны три ос-новных вида пищеварения: внутриклеточное, внеклеточное (дистант-ное) и мембранное
Пищеварительная система осуществляет начальный этап обмена веществ между внешней и внутренней средами организма.
В состав пищеварительной системы входит пищеварительный канал, поджелудочная железа и печень.
Пищеварение начинается в ротовой полости: механическое измельчение путем жевания и первоначальная химическая обработка под действием слюны, которая смачивает пищевую массу, обеспечивает формирование пищевого комка. В основном углеводы перевариваются амилазой слюны. Затем поступают в пищевод и желудок. Пища накапливается в желудке, перемешивается и пропитывается кислым желудочным соком, обладающим ферментативной активностью, антибактериальными свойствами и способностью денатурировать клеточные структуры. Основная функция желудка — депонирование пищи, ее механическая и химическая обработка. Пищевая масса постепенно направляется в кишечник, в желудке пища находится в зависимости от ее количества и состава от 4 до 10 ч (у человека в среднем 3,5-4,0 ч).
Соляная кислота оказывает бактерицидный эффект, способствует усвоению железа, стимулирует деятельность нижерасположенных отделов пищеварительного тракта, секрецию некоторых гормонов его стенками. Роль соляной кислоты многообразна, поэтому нарушение ее секреции неблагоприятно отражается на ряде важных процессов в организме.
Соляная кислота вызывает денатурацию амилазы, находящейся в небольшом количестве в желудке. Из желудка пищевая масса порциями поступает в кишечник, где наиболее интенсивно происходят процессы ферментативного гидролиза и переход к всасыванию. Фаза пищеварения в тонком кишечнике осуществляется в среде, близкой к нейтральной или слабощелочной. Пептиды, образовавшиеся под действием пепсина в желудке и нерасщепленные белки гидролизуются протеазами поджелудочного сока: трипсином, химотрипсином, карбоксипептидазой и эластазой. Образуются низкомолекулярные пептиды и аминокислоты.
В гидролизе жиров существенную роль играет желчь, выделяемая печенью. Желчь активирует липазу поджелудочного сока и эмульгирует жиры. В полости тонкой кишки этот фермент поэтапно отщепляет жирные кислоты и приводит к образованию ди- и моноглицеридов и незначительного количества свободных жирных кислот и глицерина. Образующиеся продукты гидролиза соприкасаются с поверхностью кишки, где происходит дальнейшая их обработка путем мембранного пищеварения. В мембранном пищеварении участвуют ферменты поджелудочного сока: a -амилаза, липаза, трипсин, химотрипсин, эластаза и другие ферменты, а также собственно кишечные ферменты: g-амилаза, олиго- и дисахаридазы; различные тетра-, три- и дипептидазы, аминопептидазы, щелочная фосфатаза и ее изоэнзимы; моноглицеридлипаза.
Поступающие с пищей углеводы под действием гликолитических ферментов желудочно-кишечного тракта расщепляются до моносахаридов, которые всасываются в кровь.
2. Тканевое(клеточное) дыхание. Основные типы биохимических реакций.
Тканево́е или кле́точное дыхание — совокупность биохимических реакций, протекающих в клетках живых организмов, в процессе которых происходит окисление углеводов, липидов и аминокислот до углекислого газа и воды. Высвобожденная энергия запасается в химических связях макроэргических соединений (молекул аденозинтрифосфорной кислоты и других макроэргов) и может быть использована организмом по мере необходимости. Входит в группу процессов катаболизма. На клеточном уровне рассматривают два основных вида дыхания: аэробное (с участием окислителя-кислорода) и анаэробное. При этом, физиологические процессы транспортировки к клеткам многоклеточных организмов кислорода и удалению из них углекислого газа рассматриваются как функция внешнего дыхания.
3. Метаболизм. Аноболические и катобалические реакции( этапы углеводного обмена. Связанные с этими реакциями)
Условно процесс обмена веществ можно разделить на три этапа:
Первый этап — ферментативное расщепление белков, жиров и углеводов до растворимых в воде аминокислот, моно- и дисахаридов, глицерина, жирных кислот и других соединений, происходящее в различных отделах желудочно-кишечного тракта, и всасывание их в кровь и лимфу.
Второй этап — транспорт питательных веществ с кровью к тканям и клеточный метаболизм, результатом которого является их ферментативное расщепление до конечных продуктов. Часть этих продуктов используется для построения составных частей мембран, цитоплазмы, для синтеза биологически активных веществ и воспроизведения клеток и тканей. Расщепление веществ сопровождается выделением энергии, которая используется для процесса синтеза и обеспечения работы каждого органа и организма в целом.
Третий этап — выведение конечных продуктов метаболизма в составе мочи, кала, пота, через легкие в виде CO2 и т. д.
Обмен веществ состоит из двух противоположных, одновременно протекающих процессов.
Первый — анаболизм — объединяет все реакции, связанные с синтезом необходимых веществ, их усвоением и использованием для роста, развития и жизнедеятельности организма.
Второй — катаболизм — включает реакции, связанные с распадом веществ, их окислением и выведением из организма продуктов распада .
Главным образом через реакции анаболизма протекает процесс ассимиляции (усвоения) питательных веществ, а реакции катаболизма составляют основу диссимиляции — освобождения организма от веществ, его составляющих (употребление терминов «ассимиляция» как синонима анаболизма, а «диссимиляция» — синонима катаболизма некорректно, так как они являются более общими биологическими понятиями).
4. Общая характеристика клеточных структур, аккумулирующих энергию.
Липи́ды — обширная группа природных органических соединений, включающая жиры и жироподобные вещества. Молекулы простых липидов состоят из спирта и жирных кислот, сложных — из спирта, высокомолекулярных жирных кислот и других компонентов. Содержатся во всех живых клетках [1] . Будучи одним из основных компонентов биологических мембран, липиды влияют на проницаемость клеток и активность многих ферментов, участвуют в передаче нервного импульса, в мышечном сокращении, создании межклеточных контактов, в иммунохимических процессах [2] . Также липиды образуют энергетический резерв организма, участвуют в создании водоотталкивающих и термоизоляционных покровов, защищают различные органы от механических воздействий и др [1] . К липидам относят некоторые жирорастворимые вещества, в молекулы которых не входят жирные кислоты, например, терпены, стерины. Многие липиды — продукты питания, используются в промышленности и медицине [1] .
Многие жиры используются организмом как источник энергии. При полном окислении 1 г жира выделяется около 9 ккал энергии, примерно вдвое больше, чем при окислении 1 г углеводов (4,1 ккал). Жировые отложения используются в качестве запасных источников питательных веществ, прежде всего животными, которые вынуждены носить свои запасы на себе. Растения чаще запасают углеводы, однако в семенах многих растений высоко содержание жиров (растительные масла добывают из семян подсолнечника, кукурузы, рапса, льна и других масличных растений).
5. Гликолиз. Этапы гликолиза. Физиологическая значимость.
Гликолиз– анаэробный процесс превращения глюкозы, центральный путь энергетического обмена, протекает без окислительных реакций. В анаэробных условиях гликолиз – единственный процесс, поставляющий энергию. В тех случаях, когда гликолиз протекает в присутствии кислорода, говорят об аэробном гликолизе (в аэробных условиях гликолиз можно рассматривать как окисление глюкозы до СО2и Н2О)
Первой реакцией гликолиза является фосфорилирование глюкозы:
В результате этой реакции образуется большое количество энергии, которая тут же рассеивается, поэтому реакция необратимая.
В аэробном гликолизе можно выделить 2 этапа.
1. Подготовительный этап, в ходе которого глюкоза фосфорилируется и расщепляется на две молекулы фосфотриоз. Эта серия реакций протекает с использованием 2 молекул АТФ.
2. Этап, сопряжённый с синтезом АТФ. В результате этой серии реакций фосфотриозы превращаются в пируват. Энергия, высвобождающаяся на этом этапе, используется для синтеза 10 моль АТФ.
Аэробный распад глюкозы. 1-10- реакции аэробного гликолиза; 11 — малат-аспартатный челночный механизм транспорта водорода в митохондрии; 2 (в кружке) — стехиометрический коэффициент.
Пути катаболизма глюкозы. 1 — аэробный гликолиз; 2, 3 — общий путь катаболизма; 4 — аэробный распад глюкозы; 5 — анаэробный распад глюкозы (в рамке); 2 (в кружке) — стехиометрический коэффициент.
Пировиноградная и молочная кислота. Основные пути образования этих веществ и варианты использования.
В организме существует механизм поддержания и повышения работоспособности, который носит название глюконеогенеза, буквально — новообразование глюкозы. Глюкоза вырабатывается их многих промежуточных продуктов окисления, в том числе и из молочной кислоты. В результате, молочная кислота из токсичного продукта превращается в глюкозу, так необходимую организму при больших физических нагрузках. Помимо молочной кислоты организм может синтезировать глюкозу из пировиноградной кислоты, аминокислот, глицерина, жирных кислот и др.
Где происходит глюконеогенез? В основном в печени. Именно там синтезируются короткоживущие (всего в течение нескольких дней) ферменты, которые утилизируют самые разные вещества с одной целью — выработать достаточное количество глюкозы. При больших физических нагрузках в глюконеогенезе начинают принимать участие почки, а при еще больших нагрузках, близких к предельным, — кишечник. Но роль почек и кишечника носит вспомогательный характер. Основная роль принадлежит, все же, печени.
В нормальном, здоровом организме 50% всей молочной кислоты утилизируется печенью, превращаясь в глюкозу. При интенсивной мышечной работе умеренный распад белковых молекул сопровождается выходом аминокислот в кровь и их утилизацией в процессе глюконеогенеза, образованием той же глюкозы. Особенно хорошо утилизируются такие аминокислоты, как аланин (в печени) и глютаминовая кислота (в кишечнике).
«Мощность» глюконеогенеза, основного механизма, избавляющего нас от молочной кислоты, зависит от того, насколько интенсивно печень и другие органы синтезируют ферменты глюконеогенеза.
Для нормального синтеза ферментов глюконеогенеза необходимо:
Во-первых, здоровая печень. Достаточно назначить любой препарат, улучшающий работу печени, как сразу же происходит повышение общей работоспособности. Это подтвердит вам любой практикующий врач.
Во-вторых, необходима определенная активизация симпатико-адреналовой системы и достаточное содержание в крови глюкокортикоидных гормонов. Во время интенсивных тренировок происходит сильная активизация симпатико-адреналовой системы и массированный выброс в кровь глюкокортикоидов. Глюкортикоиды оказывают катаболическое действие на все органы и ткани за исключением печени. В печени под влиянием глюкокортикоидов, наоборот, усиливается анаболизм и происходит быстрый синтез ферментов глюконеогенеза. В процессе тренировки под влиянием глюкокортикоидов происходит умеренный рабочий распад мышечной и жировой тканей. Продукты этого распада утилизируются печенью с образованием глюкозы.
В-третьих, только регулярные физические тренировки могут быть основой нарастания мощности глюконеогенеза. Глюконеогенез, как и любая другая функция организма, поддается тренировке. Если у нетренированного человека мощность глюконеогенеза при физической работе может возрастать в 5 раз, то у квалифицированного спортсмена мощность глюконеогенеза может возрастать в 20 раз и более. В организме высококвалифицированных спортсменов глюконеогенез развит настолько хорошо, что его мощность нарастает прямо пропорционально нарастанию количества молочной кислоты в крови.
Молочная кислота, образующаяся в мышцах недостаточно хорошо проникает в кровь и плохо утилизируется в процессе глюконеогенеза. В этом случае организм приспосабливается к работе путем уменьшения количества образующейся молочной кислоты. У высококвалифицированных атлетов пост тренировочное количество молочной кислоты непосредственно в мышечной ткани более чем в 2 раза ниже, чем у атлетов низкой квалификации.
Дата добавления: 2018-06-27 ; просмотров: 763 ;
источник