Мышцы потребность в энергии

При работе умеренной интенсивности мышца может покрывать свои энергетические затраты за счет аэробного метаболизма. Однако при больших нагрузках, когда возможность снабжения кислородом отстает от потребности в нем, мышца вынуждена использовать гликолитический путь снабжения энергией. При интенсивной мышечной работе скорость расщеп- [c.655]

Содержание АТФ и креатинфосфата в сердечной мышце ниже, чем в скелетной мускулатуре, а расход АТФ велик. В связи с этим ресинтез АТФ в миокарде должен происходить намного интенсивнее, чем в скелетной мускулатуре. Для сердечной мышцы теплокровных животных и человека основным путем образования богатых энергией фосфорных соединений является путь окислительного фосфорилирования, связанный с поглощением кислорода. Регенерация АТФ в процессе анаэробного расщепления углеводов (гликолиз) в сердце человека практического значения не имеет. Именно поэтому сердечная мышца очень чувствительна к недостатку кислорода. Характерной особенностью обмена веществ в сердечной мышце по сравнению со скелетной является также то, что аэробное окисление веществ неуглеводной природы при работе сердечной мышцы имеет большее значение, чем при сокращении скелетной мышцы. Только 30—35% кислорода, поглощаемого сердцем в норме, расходуется на окисление углеводов и продуктов их превращения. Главным субстратом дыхания в сердечной мышце являются жирные кислоты. Окисление неуглеводных веществ обеспечивает около 65—70% потребности миокарда в энергии. Из свободных жирных кислот в сердечной мышце особенно легко подвергается окислению олеиновая кислота. [c.656]

Биосинтез триацилглицеролов у животных представляет собой очень активный метаболический процесс. В значительной степени это обусловлено тем, что животные могут запасать эти соединения в больших количествах. В организме человека (в печени и мышцах) может содержаться лишь несколько сотен граммов гликогена, <)которых хватает для обеспечения потребности организма в энергии не более чем на 12 часов. На долю же триацилглицеролов в организме мужчины весом 70 кг приходится около [c.621]

Единственным питательным веществом, которое мозг может использовать для восполнения нормальной потребности в энергии, является глюкоза, потребляемая непосредственно из кровяного русла. Мозг не может запасать гликоген, как это делают мышцы. Поэтому продолжительная гипогликемия ведет к голоданию мозговых клеток, в результате чего часто наступают тяжелые расстройства центральной нервной системы, такие, как конвульсии и шок. Даже кратковременная гипогликемия может сопровождаться головокружением и обморочным состоянием. [c.383]

Взаимосвязь гликолиза и глюконеогенеза (цикл Кори). Для координирования деятельности органов в интересах целостного организма важна координация процессов распада (гликолиз) и синтеза (глюконеогенез) углеводов. В работающих мышцах идет гликолиз — анаэробный распад глюкозы до молочной кислоты. Мышцы получают глюкозу из крови. Ткань мышцы не отдает глюкозу в кровь, поскольку нет фермента глюкозо-6-фосфатаза. Лактат из мышцы выходит в кровь и поступает в печень. В гепатоцитах идет глюконеогенез из лактата. Глюкоза поставляется в кровь, так как в печени есть фермент глюкозо-6-фосфатазы. Этот кругооборот и является циклом Кори. Для многих других органов (мозг, почки, селезенка) потребность в энергии сравнительно постоянна, и скорость распада глюкозы меняется незначительно. [c.165]

У мужчин пропорционально больше мышц и меньше жира, чем у женщин. В среднем мужчины весят больше, а на рост, поддержание и перемещение более тяжелого тела требуется больше энергии. Средние затраты энергии у мужчин в связи с этим выше (табл. 8.8). У женщин в период первых шести месяцев беременности уменьшение физической активности и интенсивности метаболизма компенсируют потребности в дополнительной энергии для роста плода и отложения жира, необходимого в период лактации, когда происходит образование молока для фуд-ного вскармливания. Дополнительная энергия становится необходимой только в последние три месяца беременности (табл. 8.8). Эта энергия идет на рост плода и образование жирового запаса матери (около 2 кг) для лактации. Грудное вскармливание требует избытка энергии, поскольку молоко является единственным источником энергии для ребенка, который продолжает стремительно расти после рождения. [c.335]

Нервные и гормональные сигналы могут усиливать, ослаблять или видоизменять эффекты друг друга. Примером одновременного и согласованного регуляторного их влияния может служить изменение активности фермента киназы фосфорилазы, стимулирующей распад гликогена (гликогенолиз). Как видно из рис. 105, этот фермент активируется ионами Са , которые поступают в клетки мышц и печени при воздействии нервного импульса или цАМФ, образующегося при участии гормона адреналина. При одновременном их влиянии фермент становится высокоактивным. Таким образом осуществляется тонкая регуляция основного механизма энергообразования при интенсивной мышечной деятельности в соответствии с потребностями в энергии. [c.280]

ГДФ-путь может протекать аэробно и анаэробно. Аэробный ГДФ-путь функционирует постоянно, а анаэробный распад углеводов наблюдается только при повышенной потребности клеток в энергии, в основном в скелетных мышцах. [c.47]

Следует подчеркнуть, что с энергетической точки зрения гликогенолиз, как и гликолиз, мало эффективны. Из всей потенциальной энергии глюкозного остатка молекулы гликогена только лишь часть становится доступной для использования клеткой при образовании из этого остатка двух молекул молочной кислоты. Остальное количество энергии (19 из 20 частей) остается в молекулах молочной кислоты. Однако, несмотря на малую энергетическую эффективность гликогенолиза, физиологическое значение его велико, особенно в тех случаях, когда в тканях организма ощущается недостаток кислорода. Так, например, в начальной фазе мышечной работы, когда доставка кислорода к мышце не соответствует потребности в нем, наблюдается усиленный распад гликогена с образованием молочной кислоты. [c.291]

Химическая энергия связей, образовавшихся в каком-либо из рассмотренных выше процессов, может быть временно депонирована (особенно в мышце, где в любой момент может возникнуть большая потребность в энергии для осуществления механической работы), или же она может быть использована немедленно в каком-либо из процессов биосинтеза. Энергия сохраняется в двух главных формах —в пирофосфатных связях нуклеозидтрифосфатов (особенно АТР) или в фосфоамидных связях креатинфосфата и аргининфосфата. Если в результате реакции образовался ацилфосфат, то лабильный фосфат переносится киназой на ADP и образуется АТР или переносится [c.79]

Глюконеогенез обеспечивает потребности организма в глюкозе в тех случаях, когда диета содержит недостаточное количество углеводов. Постоянное поступление глюкозы в качестве источника энергии особенно необходимо для нервной системы и эритроцитов. При понижении концентрации глюкозы в крови ниже определенного критического уровня нарушается функционирование мозга при тяжелой гипогликемии возникает коматозное состояние и может наступить летальный исход. Глюкоза необходима также для жировой ткани как источник глицерола, входящего в состав глицеридов она играет, вероятно, существенную роль в поддержании эффективных концентраций интермедиатов цикла лимонной кислоты во многих тканях. Из этого следует, что даже в условиях, когда большая часть потребностей организма в калориях обеспечивается за счет жира, всегда сохраняется определенная потребность в глюкозе. Кроме того, глюкоза служит единственным видом топлива для работы скелетной мышцы в анаэробных условиях. Она является предшественником молочного сахара (лактозы) в молочных железах и активно потребляется плодом в период развития. Следует отметить также, что механизм глюконеогенеза используется для удаления из крови [c.196]

Оцените правильность утверждения Существенный вклад в обеспечение работающей мышцы энергией вносит анаэробный гликолиз, потому что мощность механизма транспорта кислорода в этих условиях недостаточна для обеспечения энергетических потребностей мышцы за счет аэробного распада глюкозы. [c.377]

В многоклеточном организме у группы клеток может возникнуть экстренная потребность в энергии. В этом случае осуществляется перекачка энергии и питательных веществ из других клеток. Подобный процесс наблюдается при выполнении тяжелой мышечной работы либо при подготовке организма к выполнению такой работы (например, при стрессе). При этом включаются нейрогуморальные механизмы, обеспечивают,ие снабжение мозга и мышц энергией главным образом за счет ресурсов печени и жировой ткани. Так осуществляется адаптация к изменившимся условиям существования, в данном случае к дополнительным потребностям в энергии, возникшим в нервных и мышечных клетка х. [c.240]

Анаэробный гликолиз у животных и человека может происходить во многих типах клеток, но его значение для разных органов различно. В интенсивно работающих скелетных мышцах мощность механизма транспорта кислорода к митохондриям и мощность митохондриального аппарата синтеза АТФ оказываются недостаточными для обеспечения всей энергетической потребности в этих условиях резко увеличивается анаэробный путь синтеза АТФ, и в мышцах накапливает ся молочная кислота после ночного сна концентрация лактата в крови составляет 1-2 ммоль/л, а после тяжелой мышечной работы может достигать 20 ммоль/л. Особенно большое значение анаэробный гликолиз имеет при кратковременной интенсивной работе. Так, бег в течение примерно 30 с (дистанция около 200 м) полностью обеспечивается анаэробным гликолизом. При этом скорость анаэробного гликолиза довольно быстро уменьшается, а аэробного распада — увеличивается. Через 4-5 мин бега (дистанция около 1,5 км) энергия поставляется поровну аэробным и анаэробным процессами, а через 30 мин (около 10 км) — почти целиком аэробным процессом. В продолжение первой минуты работы благодаря анаэробному процессу достигается гораздо большая мощность, чем при дальнейшей работе. Отметим, что при длительной работе в аэробном процессе все в большей мере используется не глюкоза, а жирные кислоты (см. гл. 10). [c.259]

Важнейшее изменение, наступающее через трое суток голодания,-образование в печени больших количеств ацетоацетата и р-гидроксибутирата (кетоновых тел) (рис. 23.20), Поскольку цикл трикарбоновых кислот не способен окислить все ацетильные группы, образующиеся при расщеплении жирных кислот, синтез кетоновых тел из ацетил-СоА существенно увеличивается. Глюконеогенез истощает запас оксалоацетата, необходимого для вступления аце-тил-СоА в цикл трикарбоновых кислот. Это приводит к тому, что в печени образуются большие количества кетоновых тел, которые выделяются в кровь. К этому времени мозг начинает потреблять значительное количество ацетоацетата вместо глюкозы. Через три дня голодания примерно треть энергетических потребностей мозга удовлетворяется кетоновыми телами (табл. 23.2), Сердечная мышца также использует в качестве источника энергии кетоновые тела. Все эти изменения энергетического метаболизма называют кетозом. [c.294]

Типичным и весьма обстоятельно изученным примером регуляции активности фермента путем его фосфорилирования является фосфоролиз гликогена. Эта реакция, катализируемая ферментом фосфорилазой (см. 4.2), состоит в переносе концевого гликозильного остатка от молекулы гликогена на ортофосфат и имеет ключевое значение для мобилизации запасов гликогена с целью производства энергии. Очевидно, что она должна включаться при создании физиологической ситуации, требующей такой мобилизации, т.е. в том случае, когда содержание глюкозы в кровеносной системе оказывается недостаточным для обеспечения биоэнергетических потребностей организма в этой ситуации. Частично регуляция работы фосфорилазы осуществляется с помощью АМФ, который является аллостерическим активатором фермента. Однако основной регуляторный механизм основан на процессе фосфорилирования. Наиболее обстоятельно он изучен на примере фермента из скелетных мышц кролика. [c.424]

Синтез глюкозы из малых молекул-предшественников идет с особенно большой скоростью в период восстановления после мышечной нагрузки, требующей напряжения всех сил, например после бега на 100 м (дополнение 15-1). При такой интенсивной мышечной работе потребность скелетных мыпщ в АТР неизмеримо возрастает и циркуляторная система уже не успевает доставлять к ним глюкозу и кислород достаточно быстро для того, чтобы эту потребность удовлетворить. В этом случае в качестве резервного топлива используется мышечный гликоген, быстро расщепляющийся в процессе гликолиза с образованием лактата это сопровождается синтезом АТР, который и служит источником энергии для мышечного сокращения. Поскольку в таких условиях кислорода не хватает, лактат не может подвергнуться в мышцах дальнейшим превращениям и диффундирует в кровь, так что его содержание в крови может быть очень высоким. Закончивший стометровку спринтер вначале дышит еще очень тяжело, но постепенно его дыхание выравнивается и через некоторое время вновь становится нормальным. В течение этого периода восстановления возвращается к нормальному низкому уровню также и содержание лактата в крови. Значительная часть избытка кислорода, потребляемого в период восстановления (этот избыток служит мерой так называемой кислородной задолженности), расходуется на образование АТР, который необходим для того, чтобы из лактата, образовавшегося анаэробно во время спринтерского бега, могли быть ресинтезированы глюкоза крови и мышечный гликоген. За время восстановления (а для полного восстановления может потребоваться до 30 мин) лактат удаляется из крови печенью и превращается в глюкозу крови путем глюконеогенеза, который мы описали выше. Глюкоза крови возвращается в мышцы, и здесь из нее образуется гликоген (рис. 20-5). Поскольку на образова- [c.608]

Основной нуть катаболизма глюкозы в большинстве клеток состоит из ряда реакций, в результате которых глюкоза нревраш ается в пируват Hg O O ". Этот путь используется в таких различных процессах, как образование АТФ, обеспечиваюгцее энергией сокраш ение скелетных мышц в анаэробных условиях синтез АТФ для удовлетворения постоянной острой потребности в энергии сердечной мышцы, работаюш ей в строго аэробных условиях (при которых происходит полное сгорание глюкозы) многие виды брожения, вызываемого микроорганизмами, — сбраживание глюкозы до этанола, молочной кислоты, глицерина, гликолей и ряда других продуктов, что обеспечивает эти организмы всеми промежуточными продуктами и почти всей энергией, необходимой для их роста. Нетрудно понять, почему именно этот путь был первым полностью описан на уровне взаимодействия гомогенных ферментов, их субстратов и кофакторов. [c.278]

При спиртовом брожении в процессе расщепления одной молекулы глюкозы образуется четыре молекулы АТФ (50 ккал, или 210 кдж). Из них две расходуются на функциональную деятельность и синтез. По расчетам некоторых авторов, при гликолизе и гликогенолизе в богатых энергией фосфорных связях аккумулируется 35—40 /о всей освобождающейся свободной энергни, остальные 60—65% рассеиваются в виде теплоты. Коэффициент полезного действия клеток, органов, работающих в анаэробных условиях, не превышает 0,4 (в аэробных 0,5). Эти расчеты основаны главны.м образом на данных, полученных на мышечных экстрактах и дрожжевом соке. В условиях живого организма мышечные клетки, органы и ткани утилизируют энергию, вероятно, значительно больше. С физиологической точки зрения процесс гликогенолиза и гликолиза имеет исключительно важное значение, особенно когда жизненные процессы осуществляются в условиях недостатка кислорода. Папример, при энергичной работе мышц, особенно в первой фазе деятельности, всегда наблюдается разрыв между доставкой кислорода в мышцы и его потребностью. В этом случае начальные энергетические затраты покрываются в значительной степени за счет гликогенолиза. Аналогичные явления наблюдаются при различных патологических состоя иях (гипоксия мозгз, сердца и т. п.). Кроме того, потенциальная энергия, заключенная в молочной кислоте, в конечном счете не теряется для высокоорганизованного организма. Образующаяся молочная кислота быстро пере.ходит из мышц в кровь и далее доставляется в печень, где снова превращается в гликоген. Анаэробный распад углеводов с образованием молочной кислоты очень распространен в природе он наблюдается не только в мышцах, но и в других тканях животного организма. [c.334]

Гликоген — это главная форма депонирования углеводов в клетках млекопитающих в скелетной мышце его превращение в молочную кислоту при анаэробном гликолизе обеспечивает значительную часть АТР, требуемого для осуществления мышечных сокращений. Необходимо поэтому, чтобы скорость гликогено-лиза была четко согласована с началом сокращений, а также их силой и продолжительностью. Гликоген может мобилизоваться и в покоящейся мышце в ответ на адреналин — гормон, выделяемый надпочечниками при стрессе это обеспечивает мобилизацию резервов перед началом сокращения для удовлетворения возрастающей потребности в энергии. [c.62]

В последующих главах подробно обсуждается, каким образом скорость биологических окислительно-восстановительных реакций в норме отрегулирована так, чтобы количество освобождающейся свободной энергии АС соответствовало потребностям в энергии для выполнения полезной работы. Формы этой работы многообразны. Живые клетки яртяются эффективными преобразователями потенциальной химической энергии в другие формы энергии, а именно в химическую, механическую, электрическую, осмотическую и у некоторых организмов даже в электромагнитную энергию (свет). Так, свободная энергия, получаемая при окислении глюкозы, может использоваться для синтеза белков, жирных кислот, нуклеиновых кислот или стероидов для сократительной деятельности мышц, проведения нервного импульса или генерации электрического заряда для выделения богатой низкомолекулярными соединениями мочи или для поддержания большого концентрационного градиента ионов Ыа+ и К+ внутри и снаружи клеток, а также, как, например у светлячка, для генерации световой энергии. [c.356]

Невозможно оценить энергетические соотношения, имеющие место в некоторый заданный момент метаболизма между питательными веществами, теплопродукцией, метаболической энергией и запасаемой энергией. Однако соотношение между принятой пищей и теплопродукцией как результатом работы можно определить. Это достигается посредством измерений энергетического обмена в постабсорбционный период и в состоянии отдыха, когда использование энергии, связанной с работой, сведено к минимуму. В этих контролируемых условиях теплопродукция становится основным путем потери энергии телом, а запасенная энергия может быть единственным источником этого тепла. Поскольку энергия не может быть ни создана, ни уничтожена, уменьшение количества запасенной энергии становится равным потере тепла и измерение этой потери позволяет оценить метаболизм в целом. Это измерение, сделанное в постабсорбционный период и в условиях отдыха, характеризует собой основной метаболизм иными словами, данные этого измерения отражают энергетические потребности тех клеточных п тканевых процессов, которые связаны с постоянными проявлениями жизнедеятельности организма — метаболической активностью мышц, мозга, почек, печени и других клеток — плюс тепло, освобождаемое в результате механической работы при сокращении мышц, участвующих в процессах дыхания, кровообращения и перистальтики. На основной метаболизм приходится 50% всей расходуемой энергии, требуемой для разнообразных процессов жизнедеятельности в течение обычных суток для индивидуумов, ведущих относительно малоподвижный образ жизни. Скорость ос- [c.358]

Пшкоген служит резервным питательным веществом в организме человека и животных, вследствие чего за ним сохраняется название животный крахмал . Однако он найден также в грибах, дрожжах и зернах кукурузы, что ставит под сомнение его название животный . Содержание гликогена в печени животных достигает 20%, а в мышцах—4%. Распадаясь до простых продуктов довольно сложным путем, который называется гликогенолизом (см. с. 351), гликоген обеспечивает потребность организма в энергии и метаболитах. Таким образом, его биологическая роль весьма велика. [c.323]

Число энергетических органелл может регулироваться в зависимости от потребности клетки в энергии например, значительное увеличение (в 5-10 раз) количества митохондрий наблюдается при многократном сокращении скелетной мышцы в течение длительного пфиода. Более того, в ряде случаев деление органелл регулируется клеткой так, хлоропласты некоторых водорослей, содержащих только одну или несколько таких органелл, делятся непосредственно перед цитокинезом, причем в той же плоскости, в которой будет происходить очфедное деление клетки (рис. 7-67). Но действующее при этом регуляторные механизмы на молекулярном уровне не изучены. [c.486]

Переход от анаэробного существования к аэробному-важнейший этап эволюции, ибо он открыл богатейшие источники энергии. В присутствии кислорода из глюкозы можно получить в 18 раз больше энергии, чем в его отсутствие. В ходе эволюции у позвоночных выработались два основных механизма, обеспечивающих снабжение клеток постоянным и достаточным количеством кислорода. Первый - это система кровообращения, которая активно поставляет клеткам кислород. Если бы не было системы кровообращения, то размеры аэробных организмов не превышали бы миллиметра, поскольку диффузия кислорода на большие расстояния оказалась бы слишком медленной и отставала бы от потребностей клеток Второе важнейшее приспособление для снабжения клеток кислородом - это по= явление в процессе эволюции специальных молекул-переносчиков кислорода, позволив шее преодолеть ограничения, накладываемые низкой растворимостью кислорода в воде. У позвоночных переносчиками кислорода служат белки гемоглобин и миогло-бин. Гемоглобин, содержащийся в эритроцитах, выполняет функцию переносчика кислорода кровью. Наличие гемоглобина резко увеличивает способность крови переносить кислород - с 5 до 250 мл в расчете на один литр крови. Гемоглобин играет также жизненно важную роль в транспорте углекислого газа и ионов водорода. Миоглобин, находящийся в мышцах, выполняет функцию резервного источника кислорода и облегчает гранспорт кислорода в мышцах. [c.48]

Основным местом образования ацетоацетата и 3-гидроксибутирата служит печень. Из митохондрий печени эти соединения диффундируют в кровь и переносятся к периферическим тканям. Еще несколько лет назад считалось, что кетоновые тела-это продукты расщепления, не имеющие существенного физиологического значения. Исследования Георга Кэхилла (George ahill) и других показали, однако, что эти производные ацетил-СоА играют важную роль в энергетическом обмене. Ацетоацетат и 3-гидроксибутират в норме выполняют роль дыхательного топлива и являются количественно важными источниками энергии. Действительно, сердечная мышца и корковый слой почек предпочтительно используют ацетоацетат, а не глюкозу. В противоположность этому глюкоза является главным топливом для мозга у лиц, получающих обильную сбалансированную пищу. Тем не менее при голодании и диабете мозг адаптируется к использованию ацетоацетата. В условиях длительного голодания 75% потребности мозга в топливе удовлетворяется за счет ацетоацетата. [c.148]

Метаболизм в мозгу, мышцах, жировой ткани и печени сильно различается. У нормально питающегося человека глюкоза служит практически единственным источником энергии для мозга. При голодании кетоновые тела (ацетоацетат и 3-гидрокси-бутират) приобретают роль главного источника энергии для мозга. Мышцы используют в качестве источника энергии глюкозу, жирные кислоты и кетоновые тела и синтезируют гликоген в качестве энергетического резерва для собственных нужд. Жировая ткань специализируется на синтезе, запасании и мобилизации триацилглицеролов. Многообразные метаболические процессы печени поддерживают работу других органов. Печень может быстро мобилизовать гликоген и осуществлять глюконеогенез для обеспечения потребностей других органов. Печень играет главную роль в регуляции липидного метаболизма. Когда источники энергии имеются в достатке, происходят синтез и этерификация жирных кислот. Затем они переходят из печени в жировую ткань в виде липопротеинов очень низкой плотности (ЛОНП). Однако при голодании жирные кислоты превращаются в печени в кетоновые тела. Интеграция активности всех этих органов осуществляется гормонами. Инсулин сигнализирует об изобилии пищевых ресурсов он стимулирует образование гликогена и триацилглицеролов, а также синтез белка. Глюкагон наоборот, сигнализирует о пониженном содержании глюкозы в крови он стимулирует расщепление гликогена и глюконеогенез в печени и гидролиз триацилглицеролов в жировой ткани. Адреналин и норадреналин действуют на энергетические ресурсы подобно глюкагону отличие состоит в том, что их основная мишень-мышцы, а не печень. [c.296]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология