Значение физических упражнений для интенсификации аэробных процессов

Дышим чаще. Аэробные упражнения

Дышим чаще. Аэробные упражнения

Профессиональные спортсмены и простые любители в ходе тренировок используют большое количество различных комплексов упражнений.

Профессиональные спортсмены и простые любители в ходе тренировок используют большое количество различных комплексов упражнений. Чаще всего их классифицируют по группам мышц, которые они тренируют. Однако есть и другая классификация – по потреблению кислорода мышцами. Согласно ей принято выделять аэробные и анаэробные упражнения. В этой статье расскажем об особенностях аэробных упражнений.

Почему аэробные упражнения?

Аэробные упражнения — это упражнения, которые выполняются длительное время, с умеренной нагрузкой, в условиях повышенного потребления кислорода мышцами. При выполнении таких упражнений происходит качественный тренинг сердечно-сосудистой системы. Поэтому еще одно название аэробных упражнений — кардиотренировка. Именно аэробная нагрузка лучше всего сжигает подкожный жир. Этот вид упражнений, пожалуй, является самым естественным видом физической нагрузки. Никаких специальных тренажеров или неестественных поз, как при упражнениях со штангой. Аэробными упражнениями можно заниматься везде: дома, на улице, в спортивном зале. К таким видам нагрузок относятся: бег трусцой, езда на велосипеде, спортивная ходьба, плавание. Так почему же аэробные упражнения настолько полезны? О пользе для сердца и сжигании жира мы уже поговорили, но не только поэтому кардиотренировка полезна для организма. Большое количество кислорода, который поступает в кровь во время занятий, повышает метаболизм. С большей скоростью укрепляются мышцы, улучшается их эластичность. Повышается интенсивность работы сердечно-сосудистой системы. Повышается работоспособность и настроение, улучшается сон.

Повышаем эффективность

Самые быстрые процессы метаболизма проходят в организме утром за счет выделения гормонов. Именно в это время аэробные упражнения будут наиболее эффективны. Специалисты советуют выполнять кардиотренировку от 3 до 6 дней в неделю. Заниматься нужно не менее 20-30 минут в день и, постепенно доводя время занятий до 1 часа. Важно, чтобы перерыв между занятиями был не более 2 дней. Перед занятиями необходимо сделать разминку. С её помощью вы подготовите мышцы к нагрузке, что уменьшит вероятность получения травмы. Перед тренировкой нужно не есть в течение 2 часов. В этом случае будет сжигаться лишний жир, а не калории, которые вы получали во время завтрака. Ну и, конечно, стоит не забывать о своем рационе. Только совокупность правильного питания и упражнений приведет к положительному результату.

Какие бывают?

Бег. Самый распространенный и не требующий дополнительного оборудования вид аэробной нагрузки. Если вы занимаетесь в спортивном зале, то бег на дорожке – отличная замена бегу на улице. Во время бега организм потребляет большое количество кислорода. Это способствует улучшению циркуляции крови в организме. Езда на велосипеде. Здесь подойдет и езда на обычном велосипеде, и занятия на велотренажере. Только не стоит забывать, что любое аэробное упражнение должно быть умеренно интенсивным. Поэтому прогулочная езда не подойдет. А вот большая скорость или подъем на велосипеде в гору – это то, что нужно. Плавание. Благотворно действует, как и любое аэробное упражнение на сердечно-сосудистую систему, помогает сжигать жир, при этом уходит нагрузка с суставов и мышц, достигается их глубокое расслабление. Плаванием рекомендуется заниматься людям, у которых есть проблемы с суставами и позвоночником. Мы рассказали вам о самых популярных и доступных видах аэробных упражнений. Существует большое количество не менее доступных и интересных типов тренировок: аэробика, водная аэробика, скакалка, степ, зумба, катание на коньках и ходьба на лыжах и т.д. Самое главное, чтобы выполняемые упражнения приносили удовольствие, тогда и результат не заставит себя долго ждать.

Источник

физ-ра

1 значение физических упражнений для интенсификации аэробных процессов в организме

Особенностью аэробной системы является то, что образование АТФ в клеточных органелах-митохондриях, находящихся в мышечной ткани происходит при участии кислорода, доставляемого кислородтранспортной системой. Это предопределяет высокую экономичность аэробной системы, а достаточно большие запасы гликогена в мышечной ткани и печени, а также практически неограниченные запасы липидов – её ёмкость. В наиболее упрощённом виде деятельность аэробной системы энергообеспечения осуществляется следующим образом. На первом этапе в результате сложных процессов происходит преобразование как гликогена, так и свободных жирных кислот (СЖК) в ацетил-кофермент А (ацетил-КоА) – активную форму уксусной кислоты, что обеспечивает протекание всех последующих процессов энергообразования по единой схеме. Однако до момента образования ацетил-КоА окисление гликогена и СЖК происходит самостоятельно. Все многочисленные химические реакции, происходящие в процессе аэробного ресинтеза АТФ, можно разделить на три типа: 1 – аэробный гликолиз; 2 – цикл Кребса, 3 — система транспорта электронов

Первым этапом реакций является аэробный гликолиз, в результате которого осуществляется расщепление гликогена с образованием СО2 и Н2О. Протекание аэробного гликолиза происходит по той же схеме, что и протекание рассмотренного выше анаэробного гликолиза. В обоих случаях в результате химических реакций гликоген преобразуется в глюкозу, а глюкоза – в пировиноградную кислоту с ресинтезом АТФ. В этих реакциях кислород не участвует. Присутствие кислорода обнаруживается в дальнейшем, когда при его участии пировиноградная кислота не преобразуется в молочную кислоту в молочную кислоту, а затем в лактат, что имеет место в процессе анаэробного гликолиза, а направляется в аэробную систему, конечными продуктами которой оказывается углекислый газ (СО2), выводимый из организма лёгкими, и вода (рис. 8)

Расщепление 1 моля гликогена на 2 моля пировиноградной кислоты происходит с выделением энергии, достаточной для ресинтеза 3 молей АТФ: Энергия + 3АДФ + Фн ? 3АТФ Из образовавшейся в результате расщепления гликогена пировиноградной кислоты сразу выводится СО2, превращая её из трёхуглеродного соединения в двухуглеродное, которое сочетаясь с коферментом А, образует ацетил- КоА, который включается во второй этап аэробного образования АТФ – цикл лимонной кислоты или цикл Кребса. В цикле Кребса протекает серия сложных химических реакций, в результате которых происходит окисление пировиноградной кислоты – выведение ионов водорода (Н+) и электронов (е-), которые в итоге попадают в систему транспорта кислорода и участвуют в реакциях ресинтеза АТФ на третьем этапе, образуя СО2, который диффундируется в кровь и переносится в лёгкие, из которых и выводится из организма. В самом цикле Кребса образуется только 2 моля АТФ (рис. 9).

Третий этап протекает в цепи транспорта электронов (дыхательной цепи). Реакции, происходящие с участием коферментов, в общем виде сводятся к следующему. Ионы водорода и электроны, выделяемые в результате реакций, протекавших в цикле Кребса и в меньшей мере в процессе гликолиза, транспортируются к кислороду, чтобы в результате образовать воду. Одновременно выделяемая энергия в серии сопряжённых реакций используется для ресинтеза АТФ. Весь процесс, происходящий по цепи передачи электронов кислороду называется окислительным фосфорилированием. В процессах, происходящих в дыхательной цепи, потребляется около 90 % поступающего к клеткам кислорода и образуется наибольшее количество АТФ. В общей сложности окислительная система транспорта электронов обеспечивает образование 34 молекул АТФ из одной молекулы гликогена. Усвоение и абсорбция углеводов в кровоток происходит в тонком кишечнике. В печени они превращаются в глюкозу, которая в свою очередь может быть превращена в гликоген и депонируется в мышцах и печени, а также используется различными органами и тканями в качестве источника энергии для поддержания деятельности. В организме здорового с достаточным уровнем физической подготовленности мужчины с массой тела 75 кг содержится 500 – 550 г углеводов в виде гликогена мышц (около 80 %), гликогена печени (примерно 16 – 17 %), глюкозы крови (3 – 4 %), что соответствует энергетическим запасам порядка 2000 – 2200 ккал. Гликоген печени (90 – 100 г) используется для поддержания уровня глюкозы крови, необходимого для обеспечения нормальной жизнедеятельности различных тканей и органов. При продолжительной работе аэробного характера, приводящей к истощению запасов мышечного гликогена, часть гликогена печении может использоваться мышцами. Следует учитывать, что гликогенные запасы мышц и печени могут существенно увеличиваться под влиянием тренировки и пищевых манипуляций, предусматривающих углеводное истощение и последующее углеводное насыщение. Под влиянием тренировки и специального питания концентрация гликогена в печени может увеличиться в 2 раза. Увеличение количества гликогена повышает его доступность и скорость утилизации при выполнении последующей мышечной работы. При продолжительных физических нагрузках средней интенсивности образование глюкозы в печени возрастает в 2 – 3 раза по сравнению с образованием её в состоянии покоя. Напряжённая продолжительная работа может привести к 7 – 10-кратному увеличению образования глюкозы в печени по сравнению с данными, полученными в состоянии покоя. Эффективность процесса энергообеспечения за счёт жировых запасов определяется скоростью протекания липолиза и скоростью кровотока в адипозной ткани, что обеспечивает интенсивную доставку свободных жирных кислот (СЖК) к мышечным клеткам. Если работа выполняется с интенсивностью 50 – 60 % VO2 max, отмечается максимальный кровоток в адипозной ткани, что способствует максимальному поступлению в кровь СЖК. Более интенсивная мышечная работа связана с интенсификацией мышечного кровотока при одновременном уменьшении кровоснабжения адипозной ткани и, следовательно, с ухудшением доставки СЖК в мышечную ткань. Хотя в процессе мышечной деятельности липолиз разворачивается, однако уже на 30 – 40-й минутах работы средней интенсивности её энергообеспечения в равной мере осуществляется за счёт окисления как углеводов, так и липидов. Дальнейшее продолжение работы, приводящее к постепенному исчерпанию ограниченных углеводных ресурсов, связано с увеличением окисления СЖК; например, энергообеспечение второй половины марафонской дистанции в беге или шоссейных велогонках (более 100 км) преимущественно связано с использованием жиров. Несмотря на то что использование энергии от окисления липидов имеет реальное значение для обеспечения выносливости только при продолжительной мышечной деятельности, начиная уже с первых минут работы с интенсивностью, превышающей 60 % VO2max, отмечается освобождение из триацилглицеридов СЖК, их поступление и окисление в сокращающихся мышцах. Через 30 – 40 мин после начала работы скорость потребления СЖК возрастает в 3 раза, а после 3 – 4 часов работы – в 5 – 6 раз. Внутримышечная утилизация триглицеридов существенно возрастает под влиянием тренировки аэробной направленности. Эта адаптационная реакция проявляется как в быстроте развёртывания процесса образования энергии за счёт окисления СЖК, поступивших из трицеридов мышц, так и в возрастании их утилизации из мышечной ткани. Не менее важным адаптационным эффектом тренированной мышечной ткани является повышение её способности к утилизации жировых запасов. Так, после 12-недельной тренировки аэробной направленности способность к утилизации триглицеридов в работающих мышцах резко возрастала и достигала 40 %. Роль белков для ресинтеза АТФ не существенна. Однако углеродный каркас многих аминокислот может быть использован в качестве энергетического топлива в процессе окислительного метаболизма, что проявляется при продолжительных нагрузках средней интенсивности, при которых вклад белкового метаболизма в энергопродукцию может достичь 5 – 6 % общей потребности в энергии. Благодаря значительным запасам глюкозы и жиров в организме и неограниченной возможности потребления кислорода их атмосферного воздуха, аэробные процессы, обладая меньшей мощностью по сравнению с анаэробными, могут обеспечивать выполнение работы в течении длительного времени (т. е. их ёмкость очень велика при очень высокой экономичности). Исследования показывают, что, например в марафонском беге за счёт использования мышечного гликогена работа мышц продолжается в течении 80 мин. Определённое количество энергии может быть мобилизовано за счёт гликогена печени. В сумме это может обеспечить 75 % времени, необходимого для преодоления марафонской дистанции. Остальная энергия образуется в результате окисления жирных кислот. Однако скорость их диффузии из крови в мышцы ограничена, что лимитирует производство энергии за счёт этих кислот. Энергии, продуцируемой вследствие окисления СЖК, достаточно для поддержания интенсивности работы мышц на уровне 40 – 50 % VO2max, ВТО времы как сильнейшие марафонцы способны преодолевать дистанцию с интенсивностью, превышающей 80 – 90 % VO2max, что свидетельствует о высоком уровне адаптации аэробной системы энергообеспечения, позволяющем не только обеспечить оптимальное сочетание использования углеводов, жиров, отдельных аминокислот и метаболитов для производства энергии, но и экономное расходование гликогена. Таким образом, вся совокупность реакций, обеспечивающих аэробное окисление гликогена, выглядит следующим образом. На первом этапе в результате аэробного гликолиза образуется пировиноградная кислота и ресинтезируется некоторое количество АТФ. На втором , в цикле Кребса, производится СО2, а ионы водорода (Н+) и электроны (е-) вводятся в систему транспорта электронов также с ресинтезом некоторого количества АТФ. И наконец, заключительный этап связан с образованием Н2О из Н+, е- и кислорода с высвобождением энергии, используемой для ресинтеза подавляющего количества АТФ. Жиры и белки, используемые в топлива для ресинтеза АТФ, также проходят через цикл Кребса и систему транспорта электронов (рис. 10).

Читайте также:  Какие есть упражнения при близорукости

Энергия, обеспечивающая физические нагрузки и активность, образуется за счет химических связей пищи. Пути накопления энергии и ее распределения в организме многочисленны и разнообразны. Энергия обеспечивает деятельность клеток и сокращение мышечных волокон. Выполнение физических упражнений, основанное на таких факторах, как быстрота сокращения мышечных волокон, зависит от наличия энергии в мышечных волокнах, поэтому сохранение и передача энергии являются определяющими факторами в выполнении физических упражнений. Эти процессы зависят от потребления питательных веществ, а также от тренированности, генетических данных и вида выполняемой физической деятельности. Знание этих процессов и факторов, влияющих на них, очень важно для разработки индивидуальных диет и программ тренировок, направленных на оптимизацию выполнения упражнений и общего здоровья.

Энергия накапливается в химических связях углеводов, жиров или белков. Однако химическая энергия белков как источник обеспечения физической деятельности используется не сразу. Первичными поставщиками энергии химических связей являются жиры и углеводы. Жиры пищи превращаются в жирные кислоты и используются организмом. Они могут быть использованы в различных процессах синтеза или непосредственно в качестве источника энергии. Избыток жирных кислот конвертируется в триглицериды и накапливается в основном в жировой и, частично, в мышечной ткани. Пределов в накоплении жира не существует, поэтому уровень накопленного жира у людей весьма различный. Запасы жира в 100 раз и более превышают энергетические резервы углеводов.

Углеводы пищи превращаются в глюкозу и другие простые сахара и используются организмом. Простые сахара превращаются в глюкозу, которая может быть использована в процессах синтеза и как источник энергии. Избыточные молекулы глюкозы затем включаются в длинные цепи гликогена и накапливаются в печени и мышечной ткани. Количество гликогена, которое может быть накоплено, составляет примерно 100 г в печени и 375 г в мышцах взрослых людей. Аэробные тренировочные нагрузки могут увеличить уровень накопления мышечного гликогена в 5 раз. Избыток потребленных пищевых углеводов, превышающий их уровень, необходимый для максимального заполнения потенциальных депо гликогена, превращается в жирные кислоты и накапливается в жировой ткани.

Читайте также:  Какие надо делать упражнения чтобы научится подтягиваться

В сравнении с любым углеводом или белком, жиры увеличивают более чем в 2 раза количество энергии, измеренное в килокалориях, поэтому они являются эффективным средством накопления энергии при минимизации массы тела. Энергия в накопленном жире или гликогене хранится в химических связях этих веществ. Еще одной формой накопления энергии, поступающей непосредственно от химических связей пищевых продуктов, используемой для поддержания двигательной активности, явля ется креатинфосфат (КрФ), или фосфокреатин. Организм синтезирует фосфокреатин и накапливает небольшие количества его в мышцах. Креатиновые добавки значительно повышают внутримышечный уровень креатина и фосфокреатина.

РОЛЬ АТФ В ЭНЕРГЕТИЧЕСКОМ ОБМЕНЕ

Аденозинтрифосфат (АТФ) является источником энергии в клетке, посредником между всеми формами накопления энергии и работой клетки, единственной формой питания клетки, которую она может использовать для сокращения мышечных волокон, построения новых тканей и транспорта минеральных веществ. Энергия химических связей, накопленная в различных формах, передается в первую очередь АТФ. Затем АТФ передает энергию непосредственно структуре или соединению в клетке, которая нуждается в ней для выполнения своей функции. Во время этого процесса АТФ теряет энергию, а затем снова восстанавливает ее высокий уровень, используя энергию химических связей пищевых жиров или углеводов, используемых в виде жирных кислот или гликогена соответственно. АТФ постоянно образуется, расходуется и восстанавливается. Организм сохраняет только небольшое количество АТФ (до 80—100 г), — это энергия, достаточная для того, чтобы выдержать максимальную физическую нагрузку в течение нескольких секунд .

Когда уровень метаболизма энергии повышается, что ведет к увеличению потребности в энергии и АТФ, запасы энергии в организме немедленно расходуются. Различные формы накопленной энергии могут быть использованы одновременно. Объединение используемых форм накопленной энергии и метода передачи энергии к АТФ зависит от наличия накопленного запаса, особенности вида энергии и интенсивности физической нагрузки, состояния клетки и характера тренировочных занятий.

Существует три системы ресинтеза АТФ:

• анаэробного гликолиза (иногда называемая системой молочной кислоты);

Фосфагенная система является первой системой для передачи энергии к АТФ, когда повышается потребность в энергии. Система не требует наличия кислорода. Это прямой и быстрый процесс. Энергия химических связей в молекуле КрФ передается молекуле АТФ посредством реакции ферментативного катализа. Количество КрФ, накопленного в организме, примерно в 4—6 раз выше количества накопленного АТФ . Комбинированное на копление энергии АТФ и КрФ способно обеспечить только кратковременное сокращение мышц в зависимости от интенсивности нагрузки. Для человека массой 70 кг этого достаточно для быстрой ходьбы в течение 1 мин или максимального спринта в течение 5—6 с . Эта система также важна для выполнения кратковременных рывков и бросков во многих видах спорта, например тяжелой и легкой атлетике, бросков мяча в корзину в баскетболе и подачах его в теннисе. Когда потребность в энергии сохраняется, а запасы АТФ и КрФ истощены, накопление побочных продуктов распада АТФ инициирует систему анаэробного гликолиза. Эта система обеспечивает более низкий уровень энергии, поэтому интенсивность переносимых нагрузок немного снижается.

Система анаэробного гликолиза

Система анаэробного гликолиза обеспечивает непрерывный синтез АТФ в течение нескольких минут (60—180 с), когда кислород, необходимый для аэробного метаболизма, отсутствует в активных мышцах . Ниже приведены три возможных варианта.

1. На старте необходимо некоторое время, чтобы сердечно-сосудистая система включилась в работу на полную мощность и доставила насыщенную кислородом кровь к работающим клеткам. Это происходит, например, в начале гонки на 10 км или марафона.

2. Во время кратковременных нагрузок с большими энерготратами у сердечно-сосудистой системы может не быть достаточно времени для повышения своей способности по обеспечению клеток необходимым кислородом и включению аэробного метаболизма.

3. Другой причиной неадекватного снабжения кислородом может быть временное усиление физической нагрузки, которое превышает способность аэробной системы генерировать энергию. В таких случаях система анаэробного гликолиза может иметь большое значение в кратковременном увеличении продукции АТФ. Примером может служить баскетболист, овладевший мячом и ведущий его, чтобы забросить в корзину, а также спортсмен, совершающий рывок перед линией финиша в конце гонки на 10 км.

Система анаэробного гликолиза использует для окисления только глюкозу, которую можно извлечь из накопленного гликогена или из глюкозы крови. Во время этого процесса глюкоза распадается на две молекулы пирувата. Это 10-ступенчатый быстрый процесс, который продуцирует две или три молекулы АТФ. Если глюкоза извлекается из крови, то в начале процесса требуется дополнительное количество АТФ. Поэтому выигрыш составляет только две молекулы АТФ. В добавление к этим молекулам АТФ, две молекулы никотинамидадениндинуклеотида (НАД+) восстанавливаются до НАДН2. Далее эти молекулы подвергаются окислению в аэробной системе, если имеется кислород, для получения трех дополнительных молекул АТФ. Пируват может превращаться в молочную кислоту, и этот процесс обеспечивает продолжение анаэробно-гликолитического пути, поставляя необходимые промежуточные соединения. Однако накопление молочной кислоты приводит к уменьшению рН клетки, препятствует выработке анаэробной энергии, мешает аэробной системе использовать жирные кислоты для получения энергии и ассоциируется с утомлением. На рис. 1.1 представлена сокращенная схема.

Большое количество молочной кислоты, образующейся во время выполнения нагрузки, высвобождается в кровоток, устраняется и подвергается быстрому метаболизму клетками с высокой окислительной способностью, например клетками сердца. Выработка молочной кислоты возрастает с увеличением интенсивности нагрузки. Если молочная кислота вырабатывается быстрее, чем может быть устранена, она быстро накапливается в крови. Этот прирост молочной кислоты называется лактатым порогом крови. У тренированных спортсменов этот прирост отсутствует, пока интенсивность нагрузки не достигнет 70—80 % максимальной аэробной мощности. У нетренированных лиц этот прирост происходит примерно при 50—60 % этой способности. Во время тренировок спортсмены более быстро используют свою аэробную метаболическую систему, замедляя таким образом выработку молочной кислоты. У них молочная кислота устраняется более эффективно.

В покое все потребности организма в энергии удовлетворяются аэробной системой. С началом физической деятельности потребность в энергии быстро возрастает и снабжение работающих мышц кислородом неадекватно для удовлетворения возросшего спроса на энергию аэробным путем. Поэтому, пока скорость доставки кислорода не возросла, анаэробный гликолиз в работающих мышцах дает больше энергии, чем аэробный метаболизм. С увеличением длительности нагрузки вклад энергии аэробного метаболизма возрастает. Кратковременные рывки примерно в 1—2 мин, например в плавании на 50 и 100 м, обеспечиваются главным образом выработкой АТФ анаэробным путем. Кроме того, эта система играет важную роль в обеспечении интенсивных прерывистых нагрузок (рывков), существенных в таких видах спорта, как футбол, баскетбол и др. Аэробная система ресинтеза АТФ намного эффективнее анаэробной, однако скорость выработки АТФ меньше, поэтому уровень переносимости нагрузок также несколько ниже.

Читайте также:  Какие упражнения сделать чтобы не болел живот при месячных

В качестве источников энергии аэробная система может использовать накопленную энергию в форме углеводов (глюкоза), жиров (жирные кислоты) или белков (аминокислоты). Эта система требует наличия адекватного количества кислорода в клетке для участия в заключительной реакции системы. Система состоит из двух частей — цикла Кребса и цепи транспорта электронов. АТФ образуется непосредственно в цикле Кребса.

Кроме того, происходит генерация электронов, которые переносятся в цепь транспорта переносчиками электронов путем восстановления никотинамидадениндинуклеотида (НАД+в НАДН2) или флавинадениндинуклеотида (ФАД в ФАДН2). Цепь транспорта электронов состоит из ряда координированных окислительно-восстановительных реакций, в процессе которых энергия высвобождается и включается в образование молекулы АТФ.

В результате кислород присоединяет электроны и восстанавливается с образованием молекулы воды. Каждая молекула НАДН2 участвует в образовании трех молекул АТФ. Поскольку ФАДН2 включается в транспортную цепь электронов в середине пути, он связан с образованием только двух молекул АТФ. Используя углевод как источник энергии, эта система является продолжением системы анаэробного гликолиза.

1. Две молекулы пирувата, образовавшиеся в конце гликолитического пути, преобразуются в ацетил-КоА и включаются в цикл Кребса. В процессе этого преобразования одна молекула НАД восстанавливается до НАДН2 и перемещает электроны по всей транспортной цепи, чтобы получить молекулы АТФ.

2. В пределах цикла Кребса образуются следующие высокоэнергетические соединения: еще три молекулы НАДН2, одна молекула ФАДН2 и одна АТФ. Три молекулы НАДН2 дают девять молекул АТФ в транспортной цепи электронов, а одна молекула ФАДН2 образует две молекулы АТФ.

3. При полном распаде пирувата образуется 15 молекул АТФ.

4. Поскольку две молекулы пирувата получаются из одной молекулы глюкозы, то количество молекул АТФ удваивается.

5. Кроме того, анаэробный распад глюкозы дает две молекулы АТФ непосредственно и шесть дополнительных молекул АТФ в результате полного аэробного окисления двух молекул НАДН2, продуцируемых гликолитическим путем.

6. Полное аэробное окисление молекулы глюкозы дает 38 молекул АТФ.

Эти стадии показаны на рис. 1.2.

Жирные кислоты также могут быть использованы в аэробной системе окисления, а накопленные жиры представляют почти неограниченный источник энергии — не менее 90—120 тыс. ккал. Энергия, накопленная углеводами, составляет примерно 1000—2000 ккал, что соответствует приблизительно 1—2 % энергии, накопленной жирами . Большая часть жирных кислот накапливается в жировых клетках, хотя жир накапливается также непосредственно в мышцах и циркулирует в кровотоке.

При использовании жира в качестве источника энергии для аэробного окисления накопленные триглицериды сначала расщепляются на три молекулы жирных кислот и молекулу глицерина. Если эти жирные кислоты находятся в жировых клетках, они диффундируют в кровоток и присоединяются к молекулам альбумина. Затем кровоток доносит их к активным мышцам.

Физическая нагрузка ведет к освобождению таких гормонов, как эпинефрин и глюкагон. Гормоны активируют распад триглицеридов и облегчают доставку жирных кислот к активным мышцам. Использование жирных кислот в аэробной системе энергообеспечения сберегает гликоген, что имеет большое значение, так как запасы энергии, накопленной в гликогене, меньше, чем накопленной в жирных кислотах. Поэтому использование жиров позволяет клеткам сохранять запасы гликогена на периоды нагрузки, когда поступление кислорода неадекватно и клетка должна переключиться на анаэробное энергообеспечение (только глюкоза может быть использована для анаэробного окисления).

Жирные кислоты состоят из длинных цепей молекул углерода (обычно 16—18 атомов), хотя в цепи может быть и 24 атома углерода. Эти цепи сначала распадаются на 2-углеродные фрагменты путем бета-окисления.

1. Молекула жирной кислоты сначала активируется, чтобы начался процесс бета-окисления, требующий одной молекулы АТФ.

2. Из каждого 2-углеродного фрагмента, отделившегося от молекулы жирной кислоты, образуется одна молекула НАДН2 и одна ФАДН2, которые попадают в транспортную цепь электронов, чтобы образовать три молекулы АТФ и две молекулы АТФ соответственно.

3. 2-Углеродный фрагмент преобразуется в ацетил-КоА и вступает в цикл Кребса, чтобы дать следующие высокоэнергетические соединения: одну молекулу АТФ, три НАДН2 и одну ФАДН2. Три молекулы НАДН2 ведут к образованию девяти молекул АТФ в транспортной цепи электронов, а одна молекула ФАДН2 —двух молекул АТФ.

4. В наличии имеется 17 молекул АТФ, образованных из 2-углеродного фрагмента, отделившегося от молекулы жирной кислоты с длинной цепью.

5. Расщепление последней 4-углеродной единицы дает два 2-углеродных фрагмента, поэтому количество молекул АТФ, полученных от последнего 2-углеродного фрагмента, меньше на пять, поскольку он не отделился от цепи.

6. Таким образом, количество молекул АТФ, образованных жирной кислотой, может быть рассчитано по следующей формуле: [(общее число 2-углеродных фрагментов /2— 1) 17+ 12]— 1. Например, 18-углеродная жирная кислота даст 147 молекул АТФ — [(18/2 — 1) 17 + 2] — 1 = 147.

Молекула глицерина, получаемая при распаде триглицерида, тоже выделяет энергию. Это 3-углеродная единица, которая вовлекается в анаэробный гликолитический путь примерно посредине и дает одну молекулу ацетил-КоА, вступающую в цикл Кребса. Она связана с образованием следующих высокоэнергетических соединений: три молекулы АТФ, пять молекул НАДН2 и одна ФАДН2. Пять молекул НАДН2 ведут к образованию 15 молекул АТФ в цепи транспорта электронов, а одна молекула ФАДН2 связывается с двумя молекулами АТФ. Поэтому одна молекула глицерина дает 20 молекул АТФ, а одна молекула триглицерида с тремя 18-углеводными жирными кислотами и одной мюлекулой глицерина дают 461 молекулу АТФ (см. рис. 1.2). Жиры, безусловно, являются богатым источником энергии при физической нагрузке, но важно знать, что их окисление происходит только в аэробной системе. Если же не имеется необходимого количества кислорода, клетки возвращаются к окислению углеводов для производства энергии.

Белки обычно не вовлекаются в процесс выработки энергии и сохраняются для поддержания, восстановления и роста тканей. Однако они могут быть использованы для образования глюкозы или энергии, когда запасы гликогена истощены. Это происходит при дефиците углеводов или при длительной нагрузке. Спортсмены могут полностью не восполнить запасы гликогена после периода тренировочных занятий, в результате чего его запасы постепенно истощаются. В этих случаях белок, накопленный в мышцах, может быть использован для синтеза глюкозы и как источник энергии. Такой

Источник

Поделиться с друзьями
Упражнения в нажей жизни