Rezultatul atf în procesul aerobic

Mecanismul aerobic pentru resinteza ATP este caracterizat de cea mai mare productivitate: în condiții normale, acesta reprezintă aproximativ 90% din cantitatea totală de ATP resintezat în organism. Sistemele enzimatice de metabolism aerobic sunt localizate în principal în mitocondriile celulelor. Acestea sunt subdivizate în cicluri de oxidare sub strat. unde în timpul transformărilor diferitelor metaboliți, hidrogenul este separat de ele sub acțiunea dehidrogenazelor, care este acceptat de NAD sau FAD (oxidarea primară) și de ciclul intermediar de oxidare. unde hidrogenul, care a fost acceptat de NAD și FAD în reacțiile de dehidrogenare, este transferat oxigenului prin sistemul enzimatic respirator cu formarea apei (oxidarea terminală).

Printre substrat cicluri de oxidare includ defalcarea glicolitic de carbohidrați, care se încheie formarea acidului piruvic, decarboxilarea oxidativă a acidului piruvic, reacțiile ciclului acidului tricarboxilic, deaminarea oxidativă a aminoacizilor, # 946; .. oxidării acizilor grași etc. Esența transformărilor chimice în substrat CEC-cristalelor este transformarea treptată a pornire subjets-ta într-o acțiune specifică formularul dehidrogenaze, urmată de eliberarea de energie în cursul reacțiilor oxidare Boc-stanovitelnyh unde apar participarea enzimelor respiratorii. Energia de oxidare eliberată în reacțiile de dehidrogenare este reținută în compușii hidrogen cu coenzime NAD sau FAD. Pentru resinteza ATP, este utilizat atunci când transferul în portly de coenzime NAD sau FAD pentru enzime respiratorii ale sistemului de oxigen, care este situat pe membrana interioara a mitocondriilor nu este.

Există trei puncte de conjugare în lanțul respirator. unde ATP poate fi sintetizat datorită energiei eliberate prin transferul de electroni. Primul punct al conjugării este în regiunea transferului de hidrogen de la NAD la FAD. Cantitatea de energie liberă eliberată în această reacție este suficientă pentru sinteza a 1 mol de ATP (59 kJ). Al doilea punct al conjugării locale-zuetsya pe porțiunea de transfer de electroni de coenzima Q via citocrom b a citocromului c. molecula ATP A treia este sintetizată în etapa finală a lanțului respirator în tsitohromoksidazpoy re-stoc, în cazul în care transferul de electroni din sistemul citocrom pentru oxigen. La acest punct de conjugare, se eliberează mai multă energie decât în ​​orice altă reacție a lanțului respirator (100 kJ). Această energie ar fi suficientă pentru Obra-mations câteva moli de ATP, dar cu toate acestea, în acest paragraf conjugare, la fel ca primele două, este sintetizat numai 1 mol de ATP. Excesul de energie eliberată în citocromoxidază rea-TION, este principala forță motrice pentru întregul proces de re nazal electroni lant respirator. Oxygen electroni purjați care livrează reacția citocromoxidază, servește ca un rezervor, oferind un flux constant electric nou lanțului respirator și susține componentele sale într-o stare oxidată, prin care acestea pot lua o prin oxidarea diferitelor substraturi născuți-apă.

Rata transferului de electroni prin lanțul respirator depinde de concentrația de ADP și fosfat anorganic în apropierea centrului activității sintetazei ATP pe membrana interioară a mitocondriilor. Dacă celulă nu are ADP și HsPO4 necesare pentru a accepta energia potențialului proton de pe membrană, atunci, în ciuda excesului de substraturi și oxigen, fluxul de electroni va fi blocat. La tranziția de la o stare de repaus la o activitate activă în mușchii cu ATP de mare viteză este împărțită. transformându-se în ADP și HSPO4. Cu o creștere a concentrației acestor compuși, electronii sunt capabili să treacă prin punctele de conjugare la o rată egală cu viteza de transfer al protonului prin membrană în sinteza ATP în complexul activității ATP sintetazei. Respirația intensă continuă atât timp cât este nevoie de energie pentru a efectua o muncă. Atunci când această necesitate este eliminată și majoritatea ADP este transformată în ATP, rolul de control al respirației este restabilit. Astfel, raportul dintre ATP și ADP reglează cu acuratețe funcționarea lanțului de transfer de electroni în conformitate cu necesitățile energetice ale celulei.

Pe eficiența procesului fosforilării oxidative este de obicei judecat de valoarea raportului asociat cu sinteza ATP fosfat anorganic la absorbția de oxigen (coeficienți ent-R / 0). După cum sa menționat deja, atunci când transferul de doi atomi vodoro da lanțului respirator al substraturilor doneaza electronii la NAD, 3 moli de ATP produse, iar în oxidarea altor substraturi, care doneaza electronii pentru lanțul respirator implicând flavoproteinelor numai 2. Oxidarea acidului ascorbic care are loc cu participarea citocromului c ocolind primele două etape de cuplare, urmată de sinteza de 1 mol de ATP.

De asemenea, trebuie remarcat faptul că starea activității enzimei mitocondriale-membrană HN și supuse acțiunii factorilor respiratorii lanț-Vey de decuplare care pot bloca-educarea ATP în transferul de electroni la oxigen. Astfel, efectul disociativă conductor asupra fosforilării oxidative in mitocondrie mușchilor scheletici, de asemenea, hormoni tiroidieni, lezy tiroxină, acizi grași nesaturați, acid lactic, la o concentrație ridicată și unele otrăvuri specifice (dinitrofenol, pentaclorfenol, salicylanilides, oligomycin și m. P.). Sub acțiunea acestor agenți este accelerat transferul de electro-nou, dar ATP nu este format, oxidarea energiei eliberate este disipată sub formă de căldură.

Alături de substraturi obișnuite prin oxidare pe interiorul membranei, există, de asemenea, o modalitate de oxidare, care este localizată în membrana externă, care este urmat de citocrom c, PC5 sistemului - citocrom B5 și citocrom oxidaza. Activarea acestei cai conduce la NADH extramitochondrial oxidare rapidă, dar aceasta nu este asociată cu sinteza ATP, conducând la disipare a energiei sub formă de căldură. Această cale este folosit ca un sistem tampon de susținere concentrația dorită a oxidate clorhidric formă NAD sarcoplasma și eliminarea excesului de acid lactic format în timpul glicolizei.

Din cauza motivelor de mai sus, valoarea P / 0 teoretic posibilă nu este aproape niciodată atinsă într-o celulă bine funcțională, în care se folosesc diferite căi de oxidare și sunt prezenți factori care au acțiune de decuplare.

Pentru o evaluare calitativă a eficienței fosforilării oxidative trebuie să rețineți că, în timpul oxidării 1 mol de NADH este eliberat aproximativ 222 kJ de energie, în timp ce formarea de 3 moli de ATP consumat aproximativ 125 kJ. În consecință, eficiența utilizării energiei chimice de oxidare pentru sinteza ATP este de 125/222 = 56%.

Întrucât în ​​condiții reale raportul P / O rar depășește 2,5, eficiența conversiei energiei aerobe poate fi luată ca 50%.

piruvat acid piruvic format ca rezultat al glico-lease în mușchiul sarcoplasma ușor pătrunde în mitocondriile GRA gradient al concentrației în matricea mitocondrială este expus dehidrogenaza complex și care rezultă rea-TION de decarboxilare oxidativă, se transformă în acetil-CoA. Se formează și atunci când Oxidarea acizilor grași și în timpul transformărilor catabolice ale anumitor aminoacizi. Molecula acetil-CoA conține o legătură tioeterică bogată în energie și are o reactivitate ridicată. Introducerea reacției de condensare cu acid oxaloacetică, acetil-CoA contribuie la formarea acidului citric, care printr-o serie de reacții secvență ING transformată din nou în oxaloacetică acru. In acest ciclu (TCA) acid acetic a transformărilor de divizare a reziduurilor doresc să se stabilească pentru 2-CO2 cu moleculă și 4 perechi de atomi de hidrogen care che Res NAD sau mediu FAD direcționate către circuitul respirator. În etapa de decarboxilare oxidativă Acidul ketoglutaric are loc fosforilarea substratului și se formează 1 mol de GTP, grupul de fosfat macroergic din care ulterior poate fi transferat în ATP. Dar cea mai mare parte a energiei de oxidare este eliberată atunci când hidrogenul este transferat la oxigen într-un circuit de respirație. Randamentul total de ATP per mol de acetil-CoA, clivabil în ciclul acidului tricarboxilic, în acest caz, proporția de sex feminin scriere:

Isocitrat ------- # 945; -ketoglutarat + CO2 + NAD.H = 3 ATP

# 945; -ketoglutarat --------- succinil-CoA + CO2 + NAD.H = 3 ATP

succinil-CoA succinat + GTP = 1 ATP

succinat - fumarat + FAD.H2 = 2 ATP

malat ------------------ oxaloacetat + NAD.H = 3 ATP

Dacă luăm în considerare faptul că în oxidarea NADH generat în re-acțiuni dehidrogenarea fosfogliceraldehid și oxidativă decarboxilarea acidului piruvic se formează chiar la 3 moli de ATP per pereche atomi de hidrogen tolerabile în lanțul respirator, randamentul ATP total Calculele-cho 1 mol de glucoză. complet oxidat la CO2 și H2O, co-pune 38 de moli de ATP. în timp ce pentru 1 mol de glucoză, scindabilă la acid lactic în condiții anaerobe, se formează numai 2 moli de ATP.

Trebuie remarcat, totuși, că ATP format în mitocondrii sub fosforilare oxidativă nu este disponibilă pentru sistemele ATP-az localizate în sarcoplasmul celulelor musculare. datorită impermeabilității membranelor mitocondriale interne la nucleotide.

livrare ATP, resinteziruemoy-tiile în reacția fosforilării oxidative, la locurile de consum în myofibrils contractante efectuate cu ajutorul unui mecanism special de transport de energie care implica mitocondriale izoenzimă creatin kinazei. Primul pas în acest mecanism este transferul de ATP din matricea mitocondrială la spațiul intermembrane sub enzima translocase, situată în membrana mitocondrială internă. Translocaza catalizează transferul simultan al ADP în direcția opusă (difuzia de schimb). ATP, livrat de mat-Ricks spatiul intermembrane, interactioneaza cu creatina, pătrunde prin membrana mitocondrială exterioară a sarcoplasmic. Această reacție este catalizată de creatin kinazei este Fermi localizată pe membrana mitocondrială exterioară și în spațiul intermembrane. Creatina rezultată intră din nou sarcoplasmic în cazul în care acesta devine disponibil la actiunea creatinei miofibrilară. ADP este returnat la matrice și participă la reacții de fosforilare oxidativă. asociată cu transferul de electroni prin lanțul respirator.

Producția totală de energie în procesul aerobic este de peste 10 ori mai mare decât schimbarea energiei libere în descompunerea glicolitice a carbohidraților în condiții anaerobe. Eficiența conversiei de energie în condiții aerobe este de 55-60%. Datele privind cantitatea de energie eliberată în mușchii de lucru în timpul transformărilor aerobe de glicogen sunt prezentate în Tabelul. 24.

Energia eliberată în mușchii scheletici umane în timpul transformărilor aerobe ale carbohidraților

Bazat pe 1 kg de masa musculara

Pe baza greutății corporale totale (30 kg de masă musculară)

Ca substraturi transformări aerobe în mușchi de lucru pot fi utilizate nu numai pentru intramusculare de glicogen-treceri, dar vnemyshechnye rezerve de carbohidrați (de exemplu, glicogen, ficat), grăsimi și, în unele cazuri, și proteine. Prin urmare, capacitatea totală a procesului aerobic este foarte mare și este dificil de evaluat cu exactitate. Spre deosebire de glicoliză capacitate de metabolizare este in mare masura limitata homeostazia schimbare-niyami din cauza acumulării de exces lactic kis loturi în organism, produsele finale ale transformărilor aerobe - CO2 și H2O - nu provoacă schimbări semnificative în mediul intern și sunt îndepărtate cu ușurință din organism .

Formarea a 1 mol de ATP în procesul de fosforilare oxidativă este echivalentă cu consumul de 3,45 l de O2. Aceeași cantitate de oxigen în repaus este consumată în 10-15 minute și cu activitate musculară intensă (de exemplu, în timpul alergării la distanța de maraton) timp de 1 minut. Cu toate acestea, în mușchii înșiși, rezervele de oxigen sunt extrem de scăzute. O cantitate mică de O2 este în starea dizolvată în plasmă intracelulară și într-o stare legată de mioglobină musculară. Cantitatea principală de oxigen consumată în mușchi pentru resinteza ATP se adaugă țesutului prin sistemul de respirație și circulație pulmonară.

Pentru operarea neîntreruptă a lanțului respirator și a mecanismului de fosforilare oxidativă, tensiunea de O2 din celule trebuie menținută la un nivel nu mai mic de 5-10 mm Hg. Pentru a asigura acest lucru, tensiunea de CO2 exterioară (în capilare) ar trebui să fie de aproximativ 15-20 mm Hg. Art. deoarece oxigenul intră în celule prin difuzie. Menținerea O2 critice pe tensiune in membrana celulelor exterioare independente mo de viteza de schimbare a oxigenului contrastimula curs în țesuturile unui fected-viespe sistemul complex de reglementare, care, împreună cu mecanismele intracelulare de control al catabolic include, de asemenea, reglarea nervos si hormonal al exterior- respirat și centrală circulația periferică.

proces de putere maximă aerobă este la fel de dependentă atât de utilizarea ratei O2 în celulele (și este în ei Oche-roșu, numărul total al mitocondriilor în numărul de celule și activ suprafață enzimă de oxidare aeroba) și asupra vitezei de jaret-ki O2 în țesut. Puterea de formare a energiei aerobe este estimată în funcție de consumul maxim de oxigen (MPC) disponibil la efectuarea lucrărilor musculare. La sportivi, această valoare este de 5,5-6 l / min. Pentru că reflectă creșterea consumului de RMS-02 la muschii de lucru, și contul scheletică de șoarece-tzu pentru o mare parte din greutatea corpului activ, în comparație cu abilitățile aerobe ale diferitelor persoane valori DMO sunt exprimate, de obicei, în unități relative - per 1 kg de greutate corporală.

Tinerii nu sunt implicați în sport, valoarea IPC de 40-45 ml / kg-min (la 800 la 1000 J / kg-min), sportivii de clasa internațională - 80 până la 90 ml / kg-min (1600-1800 J / kg • min).

Cel mai mare număr de mitocondrii, numărul și activitatea enzimelor ciclului respirator sunt observate în roșu, încet, contractând fibrele musculare. Cu cât procentul de depozite care conțin astfel de fibre în mușchii, sarcina-rulmentul în timpul exercițiului, cu atât mai mare puterea maximă aerobă a sportivilor și cea mai mare nivelul de realizările lor în exercițiile-TION prelungită.

Trimiteți-le prietenilor: