Гликолитическая система

Другой источник получения АТФ предусматривает высвобождение энергии в результате расщепления (лизиса) глюкозы. Это — гликолитическая система, включающая процесс гликолиза (расщепление глюкозы) с помощью специальных гликолитических ферментов (рис. 5.6).

Глюкоза составляет около 99 % всех Сахаров, циркулирующих в крови. Она поступает в кровь в результате усвоения углеводов и расщепления гликогена печени.

Ситнез Гликогенаиз глюкозы – называется гликогенезом.

Гликоген содержится в печени или мышцах до тех пор, пока не потребуется организму. Когда возникает потребность в гликогене, он расщепляется в результате процесса гликогенолиза на глюкозо-1-фосфат.

Прежде чем глюкоза или гликоген могут быть использованы для образования энергии, они должны трансформироваться в соединение, которое называется глюкозо-6-фосфат.

Для превращения молекулы глюкозы необходима одна молекула АТФ. При расщеплении гликогена глюкозо-6-фосфат образуется из глюкозо-1-фосфата без затраты энергии.

Гликолиз начинается, как только образуется глюкозо-6-фосфат.

Заканчивается гликолиз образованием пировиноградной кислоты. Для этого процесса не нужен кислород (анаэробное окисление), однако использование кислорода определяет "судьбу" пировиноградной кислоты, образованной вследствие гликолиза.

Гликолитическая система -это процесс гликолиза без участия кислорода. В этом случае пировиноградная кислота превращается в молочную кислоту.

Гликолиз, являясь более сложным процессом, чем система АТФ-КФ, обеспечивает расщепление гликогена на молочную кислоту благодаря 12 ферментным реакциям.

Все эти ферменты находятся в цитоплазме клеток. В результате гликолиза образуется 3 моля АТФ на 1 моль расщепленного гликогена.

Если вместо гликогена используется глюкоза, образуется всего 2 моля АТФ, поскольку 1 моль АТФ расходуется на превращение глюкозы в глюкозо-6-фосфат.

Эта энергетическая система не обеспечивает образование большого количества АТФ. Несмотря на это, сочетанные действия гликолитической системы и системы АТФ- КФ обеспечивают производство силы мышцами даже при ограниченном поступлении кислорода.

Эти две системы доминируют в первые минуты выполнения упражнений высокой интенсивности.

Другим значительным недостатком анаэробного гликолиза является то, что он вызывает накопление молочной кислоты в мышцах и жидкостях организма.

В спринтерских дисциплинах продолжительностью 1-2 мин потребности гликолитической системы высоки, и уровни содержания молочной кислоты могут увеличиться с 1 (показатель в состоянии покоя) до более чем 25 ммоль-кг^-1.

Такое подкисление мышечных волокон тормозит дальнейшее расщепление гликогена, поскольку нарушает функцию гликолитических ферментов. Кроме того, кислота снижает способность волокон связывать кальций и это может препятствовать сокращению мышц.

Интенсивность энергозатрат мышечного волокна во время нагрузки может быть в 200 раз выше, чем в состоянии покоя.

Гликолитическая система и система АТФ-КФ не в состоянии обеспечить необходимое количество энергии. Без другой энергетической системы наша способность выполнять мышечную деятельность была бы ограничена всего несколькими минутами. Рассмотрим третью энергетическую систему.

Молочная кислота и лактат — не одно и то же соединение. Молочная кислота имеет формулу С3Н6О3.

Лактат представляет собой любую соль молочной кислоты.

Когда молочная кислота С3Н6О3 – теряет Н+, оставшееся соединение, соединяясь с Na+ или К+, образует соль. В результате анаэробного гликолиза образуется молочная кислота, которая очень быстро разлагается и образует соль — лактат. Из-за этого очень часто одно понятие используют вместо другого

ОКИСЛИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА

Последней системой образования энергии клеткой является окислительная система, наиболее сложная из трех энергетических систем. При ее рассмотрении мы опустим обременительные подробности.

Процесс, в результате которого организм для производства энергии диссимилирует соединения, богатые энергией, с помощью кислорода называется клеточным дыханием.

Это аэробный процесс, поскольку в нем участвует кислород.

АТФ образуется в специальных клеточных органеллах — митохондриях. В мышцах они примыкают к миофибриллам, а также разбросаны по саркоплазме.

Мышцам необходимо постоянное обеспечение энергией для производства силы во время продолжительной мышечной деятельности. В отличие от анаэробного образования АТФ окислительная система производит значительное количество энергии, поэтому аэробный метаболизм — основной метод образования энергии во время мышечной деятельности, требующей проявления выносливости.

Это предъявляет повышенные требования к системе транспорта кислорода к активным мышцам.

Окисление углеводов

Окислительное образование АТФ (рис. 5.7) включает три процесса:

1) гликолиз;

2) цикл Кребса;

3) цепочку переноса электронов.

Гликолизпри обмене углеводов играет важную роль как в анаэробном, так и аэробном образовании АТФ. Причем он протекает одинаково, независимо от того, участвует ли в процессе кислород (образуется 3 моля АТФ). Участие кислорода определяет лишь "судьбу" конечного продукта — пировиноградной кислоты.

При участии кислорода пировиноградная кислота превращается в соединение, которое называется ацетил-кофермент А (ацетил-КоА) с выделением (1) - Н (водорода), который присоединяется к цепочке переноса электронов.

Цикл Кребса.После образования ацетил- кофермента А попадает в цикл Кребса (цикл лимонной кислоты)— сложную последовательность химических реакций, которые позволяют завершить окисление ацетил- кофермента А.

В конце цикла Кребса образуется 2 моля АТФ, а вещество (соединение, на которое воздействуют ферменты, в данном случае — первоначальный углевод) расщепляется и соединяясь с кислородом, образует диоксид углерода (СО2), который легко диффундирует из клеток, транспортируется кровью в легкие и выделяется во внешнюю среду (пост реакция декарбоксилирования R - Н + СО,) также происходитвыделение (2) Н (водорода), который также присоединяется к цепочке переноса электронов.

Цепочка переноса электронов:

(1) Во время гликолиза, когда глюкоза превращается в пировиноградную кислоту, выделяется водород.

(2) Значительно большее количество водорода выделяется во время цикла Кребса. Если он остается в системе, внутренняя часть клеток становится слишком кислой.