Аэробное окисление углеводов

Аэробное окисление глюкозы — это многостадийный процесс распада ее молекулы до конечных продуктов обмена СО2 и Н2О с созданием 38 молекул АТФ и выделением тепловой энергии. Протекает оно при участии кислорода, который доставляется в ткани с участием белка гемоглобина. Этот процесс окисления углеводов — один из главных механизмов образования АТФ в тканях организма. Он включает такие основные стадии:

— гликолитический распад молекулы глюкозы до двух молекул пировиноградной кислоты(ПВК); превращение ПВК в ацетил — КоА; окисление ацетил — КоА в цикле лимонной кислоты и на дыхательной цепи.

Образовавшаяся в гликолитической стадии пировиноградная кислота подвергается далее окислительному декарбоксилированию, макроэнергетическое вещество ацетил . Если в процессе гликолиза образовалась молочная кислота, тов аэробных условиях она превращается в пировиноградную кислоту.

Ацетил КоА далее включается в цикл лимонной кислоты, где расщепляется до СО2 и Н2О. Вода образуется на системе дыхательных ферментов при взаимодействии водорода, образовавшегося в реакциях биологического окисления, с атомарным кислородом вдыхаемого воздуха. Общее упрощенное уравнение аэробного окисления глюкозы такое:

из этого уравнения можно высчитать дыхательный коэффициент, за величиной которого вычисляется вклад углеводов, жиров или белков в процессы энергообразования и энергообеспечения мышечной деятельности.

Дыхательный коэффициент — это соотношение объема выделенного СО2 к объему поглащеного О2за определенный период времени. Для углеводов он составляет 1.

Аэробное окисление углеводов является одним из основных механизмов создания АТФ в тканях организма. Оно обеспечивает выполнение длительной работы средней интенсивности. Максимально включается в работу у не тренерованого человека на 3-4 минуте работы и поддерживает ее до нескольких часов, пока не снизятся запасы гликогена в печени.

Однако в мышечной и нервной тканях 2 молекулы НАДН2, которые образуются в цитоплазме в процессе гликолиза, сами в митохондрии не поступаю, а передают водород на переносчик АФД, поэтому в дыхательную цепь водород уже передается от 2ФАДН2, что сопровождается образованием не 6АТФ, а только 4 АТФ. Поэтому в скелетных мышцах при полном окислении молекулы глюкозы образуется 36 АТФ.

Аэробный метаболизм глюкозы по накоплению АТФ в 19 раз более эффективен, чем анаэробный. Он имеет большой коэффициент полезного действия(около 45%), так как из 2880 кДж свободной энергии окисления глюкозы 1311 кДж аккумулируется в АТФ. Аэробное окисление углеводов основной механизм энергообеспечения аэробной мышечной работы в течение нескольких часов.

Анаэробное окисление углеводов называют гликолизом. Гликолиз — это процесс постепенного распада молекулы глюкозы или гликогена до двух молекул ПВК, что в анаэробных условиях переходит в молочную кислоту. Этот процесс проходит в скелетных мышцах и приводит к накоплению молочной кислоты и восстановление АТФ, а также выделение тепловой энергии, из этого следует уравнение:

Начинается гликолиз из активации молекулы глюкозы во время взаимодействия с АТФ, что ведет к созданию глюкозо-6-фосфата, или с расщеплением гликогена с участием фермента фосфорилазы с созданием глюкозо-1-фосфата, что быстро переходит в глюкозо-6-фосфат без участия АТФ.

Гликолиз имеет две стадии: подготовительную и окислительную. В подготовительной стадии молекула глюкозы распадается до 2 молекул 3-фосфоглицеринового альдегида, при этом используются две молекулы АТФ. В процессе гликогенолиза используются только одна молекула АТФ, потому что к глюкозеприсоединяется Н3РО4. В окислительной стадии происходит дальнейшее окисление метаболита с созданием ПВК и 4АТФ, а также 2НАДН.

Гликолиз в анаэробных условиях завершается реакцией восстановления ПВК к молочной под воздействием фермента лактат-дегидрогеназы. Источником гидрогена служат молекулы НАДН, что создаются при окислении 3-фосфоглицеринового альдегида. При этом создается НАД, что снова включается в гликолиз. Таким образом, конечным продуктом анаэробного гликолиза является молочная кислота.

В аэробных условиях ПВК переходит в ацетил — КоА, который дальше окисляется в цикле лимонной кислоты до конечных продуктов обмена.

Эффективность создания полезной энергии в форме АТФ во время гликолиза составляет лишь 40%. Основная часть энергии, которая аккумулирована в молекуле глюкозы, остается в продукте гликолиза — двух молекулах молочной кислоты — может освобождаться лишь в случае их дальнейшего аэробного окисления.

Гликолиз и гликогенолиз обеспечивают энергией выполнение интенсивной анаэробной роботы от 30с до 2-5 минут, позволяют развить высокий темп работы до того времени, пока сердечно-сосудистая система не выйдет на максимальное функционирование, что происходит после 1-2 минут роботы или даже позже.

3.3. Глюконеогенез это процесс новообразования глюкозы в тканях организма из веществ неуглеводной природы называется глюконеогенезом. Глюкоза может синтезироваться из ПВК и молочной кислот, а также из ацетил-КоА, глицерина и аминокислот. Все они, кроме глицерина, проходят стадию образования ПВК. Многие реакции глюконеогенеза представляют собой обращение соответствующих реакций, имеющих место в процессе гликолиза.

Процесс новообразования глюкозы активно протекает в печени, почках, а при физических нагрузках — в скелетных мышцах. Благодаря этому процессу предотвращается резкое снижение уровня глюкозы в крови и гликогена в печени(например, при длительной мышечной работе)

Важное значение в восстановлении уровня глюкозы и гликогена в печени и скелетных мышцах имеет процесс превращения молочной кислоты в глюкозу, который называется циклом Кори. Постепенное превращение многих аминокислот через аминокислоту аланин в молекулы глюкозы обеспечивает также другой цикл глюкозоалиновый.

Особенность этих циклов заключается в том, что молочная кислота и аланин, образуясь в скелетных мышцах, кровью транспортируется в печень, где превращаются в глюкозу. Это энергозависимый процесс. Из печени глюкоза поступает в кровь и снова используется мышцами для восстановления запасов гликогена. Данный процесс имеет существенное значение в организме при мышечной деятельности. Благодаря ему предотвращается резкое снижение запасов гликогена в мышцах и уровня глюкозы в крови.

Смотрите также:

Аэробика: польза аэробных упражнений
Аэробика в Москве: Гимнастика оздоровительная
LJ Magazine
Аэробная тренировочная маска в Москве
Аэробика для начинающих в домашних условиях

Метки: , ,