Фосфагенная (Креатин-фосфатная)

Физиология 1.06

Биоэнергетика

Обмен энергией

АТФ (Аденозинтрифосфа́т) является универсальным источником энергии для всех биохимических процессов, протекающих в организме. АТФ образуется в митохондриях и цитоплазме клеток.

Все живые существа нуждаются в непрерывном энергоснабжении для поддержки синтеза белка и ДНК, метаболизма и транспорта различных ионов и молекул, поддержания жизнедеятельности организма. Мышечные волокна в ходе силовых тренировок также требуют легкодоступной энергии. Как уже упоминалось, энергию для всех этих процессов поставляет АТФ. Однако для того, чтобы сформировать АТФ, нашим клеткам требуется сырье. Люди получают это сырье через калории посредством окисления потребляемой пищи. Для получения энергии, эта пища сначала должна быть переработана в легко используемую молекулу – АТФ.

В организме АТФ является одним из самых часто обновляемых веществ; так, у человека продолжительность жизни одной молекулы АТФ менее 1 мин. В течение суток одна молекула АТФ проходит в среднем 2000—3000 циклов ресинтеза (человеческий организм синтезирует около 40 кг АТФ в день, но содержит в каждый конкретный момент примерно 250 г), то есть запаса АТФ в организме практически не создаётся, и для нормальной жизнедеятельности необходимо постоянно синтезировать новые молекулы АТФ.

Перед использованием молекула АТФ должна пройти через несколько фаз.

Сначала при помощи специального коэнзима (своеобразный небелковый активатор реакции) отделяется один из трех фосфатов (каждый из которых содержит десять калорий энергии), благодаря чему высвобождается большое количество энергии и формируется продукт реакции аденозиндифосфат (АДФ). Если требуется больше энергии, то отделяется следующая фосфатная группа, формируя аденозинмонофосфат (АМФ).

АТФ + H₂O → АДФ + H₃PO₄ + энергия
АТФ + H₂O → АМФ + H₄P₂O₇ + энергия

 

В организме мирно сосуществуют 2 основные энергетические системы, обеспечивающие образование АТФ: анаэробная и аэробная.

Энергетическая мощность – MAX количество энергии, выделяющееся в единицу времени или максимальное количество АТФ, образующееся в единицу времени.

Энергетическая ёмкость – это MAX количество образуемой энергии, или максимальное количество АТФ, которое может ресинтезироваться за счет данной системы (в течении ее работы).

 

Анаэробные энергетические системы (-О₂)

Фосфагенная (Креатин-фосфатная)

Источники энергии:

• АТФ (накопленные в мышцах первые 2-3сек)

• Креатин-фосфат (КРФ)

Скорость образования АТФ: очень высокая.

Объем производства АТФ: очень ограниченный из-за малого количества креатин-фосфата в мышцах.

Энергетическая мощность: самая высокая.

Энергетическая ёмкость: самая малая.

Используется: взрывной кратковременной работе (продолжительностью до 10 сек).

КРФ+АДФàАТФ+КР+Форсфорная кислота (H₃PO₄)+ 1.5 АТФ

Гликолитическая (Лактацидная).

Источники энергии:

• Гликоген мышц и печени и глюкоза крови

Скорость образования АТФ: высокая.

Объем производства АТФ: ограниченный из-за накопления лактата (молочной кислоты) в мышцах, что приводит к утомлению.

Используется: при выполнении упражнений высокой интенсивности и малой продолжительности (1-3 минуты).

Энергетическая мощность: средняя.

Энергетическая ёмкость: средняя.

Глюкоза àПировиноградная кислота (Пируват) à (О₂) Молочная кислота (Лактат) = 2 АТФ

Аэробные энергетические системы (+О₂):

Окислительная система углеводов

Источники энергии:

• Гликоген мышц, печени и глюкоза крови

Скорость образования АТФ: медленная.

Объем производства АТФ: ограничивается запасами гликогена. Напрямую зависит от скорости доставки кислорода к работающим мышцам.

Используется: при выполнении аэробных упражнений средней интенсивности (продолжительностью более 3 минут).

Энергетическая мощность: низкая.

Энергетическая ёмкость: большая.

Глюкоза àПировиноградная кислота (Пируват) à (О2) Ацетил-КоА = H₂O+CO₂+ 38 АТФ (Ацетилкофермент А)

Энергетическая мощность: самая низкая.

Все энергетические системы работают одновременно. Но вклад в текущее энергообеспечение организма разный.

Ответ: 38 АТФ

 

Степень участия трех систем в ресинтезе АТФ зависит от силы и продолжительности мышечных сокращений, то есть от мощности и длительности работы. А также от уровня обеспечения мышц кислородом (О₂).

Чем выше мощность работы ↑, тем выше вклад Анаэробных систем ↑.

Чем более длительная работа и меньшая ее мощность↓, тем больше вклад Аэробных систем ↑.

 

Первый закон термодинамики

Энергия не может быть ни создана, ни уничтожена. Она может только переходит из одной формы в другую.

Одна калория — это единица энергии, необходимая для нагревания 1 грамма воды на 1 градус Цельсия.

1 кал ≈ 4 Дж.

1 ккал ≈ 4 кДж.

1 Кал =1 ккал (если с большой буквы, то это килокалория).

Энергетический баланс организма – это соотношение количества энергии, которую организм получает с пищей и, той энергии, которая расходуется на жизнедеятельность организма.

 

Основной обмен энергии – это энергия, которая тратится в условиях покоя, при полном расслаблении мускулатуры, натощак (около 12 часов после еды), без эмоций(тоже расходуют энергию). Зависит от:

· Массы и размера тела.

· От возраста: у детей высокий обмен, затем снижается и стабилизируется после взросления. Остается на одном уровне до 40 лет, затем продолжает снижаться.

· От пола: у мужчин на 10% основной обмен выше, чем у женщин

Рассчет основного обмена:

· У мужчин 1 ккал * вес тела.

· У женщин 0.9 ккал * вес тела

Расход среднего мужчины 1680 ккал в сутки (ничего не делания).

Расход средней женщины ккал в сутки (ничего не делания).

 

При гипофункции щитовидной железы основной обмен замедляется

Добавочный расход энергии - энергия, которая расходуется организмом сверх основного обмена.

Основные факторы расхода энергии:

· Поддержание положения тела;

· Мышечная деятельность;

Группы профессий по количеству затрачиваемой энергии (без учета умственного труда):

1. Работники малоподвижных профессий 2200-2300 ккал в сутки

2. Работники механизированного труда 3500 ккал в сутки

3. Токари, водители, фермеры 4000-4500ккал в сутки

4. Немеханизированный труд, тяжелый труд земельные работы, каменщики, спортсмены от 5000-5500 ккал в сутки.

5. Хирурги 6000-7000 ккал в сутки.

 

Методы определения расхода энергии

Вопрос в тесте: Как называется метод непрямого определения расхода энергии

Ответ: Респираторный.

Все методы измерения расхода энергии называются Калориметрия

1. Метод прямой калориметрии – непосредственное измерение количество калорий. Замкнутая комната, по стенам пускается вода (трубы с водой), отслеживаются температура втекающей воды и вытекающей.

2. Метод непрямой калориметрии – Респираторный (Дыхательный). Респираторный метод основан на газоанализе с помощью газоанализатора. Метод Дугласа-Холдена.

Для расчета нужно знать:

1. Дыхательный коэффициент (ДК) – это отношение объема выделенного углекислого газа (СО₂) к объему потребленного кислорода (О₂)

ДК= VВыдоха СО₂/VПотр О₂=от 0.7 – 1.0

0.7 – окисление жиров (легкая нагрузка);

1.0 – окисление только углеводов (высокая интенсивная нагрузка);

Пример: 0.8 – 32% окисление углеводов, 68% окисление жиров.

2. Калорический эквивалент кислорода (КЭК). Это количество энергии, которая выделяется при окислении какого либо вещества с использованием одного литра кислорода (О₂). В ккал.

Жиры - ДК=0.7 КЭК=4.67 ккал

Углеводы – ДК 1.0 КЭК = 5.05 ккал.

Определение расхода энергии: (ДК.0.8) КЭК= 4.80 ккал *объем потребленного кислорода в литрах. (О₂)=Общий расход энергии в ккал.

Объем потребленного кислорода определяется с помощью

В зависимости от потребленного кислорода определяется количество израсходованной энергии.

Физиология 1.06

Биоэнергетика

Обмен энергией

АТФ (Аденозинтрифосфа́т) является универсальным источником энергии для всех биохимических процессов, протекающих в организме. АТФ образуется в митохондриях и цитоплазме клеток.

Все живые существа нуждаются в непрерывном энергоснабжении для поддержки синтеза белка и ДНК, метаболизма и транспорта различных ионов и молекул, поддержания жизнедеятельности организма. Мышечные волокна в ходе силовых тренировок также требуют легкодоступной энергии. Как уже упоминалось, энергию для всех этих процессов поставляет АТФ. Однако для того, чтобы сформировать АТФ, нашим клеткам требуется сырье. Люди получают это сырье через калории посредством окисления потребляемой пищи. Для получения энергии, эта пища сначала должна быть переработана в легко используемую молекулу – АТФ.

В организме АТФ является одним из самых часто обновляемых веществ; так, у человека продолжительность жизни одной молекулы АТФ менее 1 мин. В течение суток одна молекула АТФ проходит в среднем 2000—3000 циклов ресинтеза (человеческий организм синтезирует около 40 кг АТФ в день, но содержит в каждый конкретный момент примерно 250 г), то есть запаса АТФ в организме практически не создаётся, и для нормальной жизнедеятельности необходимо постоянно синтезировать новые молекулы АТФ.

Перед использованием молекула АТФ должна пройти через несколько фаз.

Сначала при помощи специального коэнзима (своеобразный небелковый активатор реакции) отделяется один из трех фосфатов (каждый из которых содержит десять калорий энергии), благодаря чему высвобождается большое количество энергии и формируется продукт реакции аденозиндифосфат (АДФ). Если требуется больше энергии, то отделяется следующая фосфатная группа, формируя аденозинмонофосфат (АМФ).

АТФ + H₂O → АДФ + H₃PO₄ + энергия
АТФ + H₂O → АМФ + H₄P₂O₇ + энергия

 

В организме мирно сосуществуют 2 основные энергетические системы, обеспечивающие образование АТФ: анаэробная и аэробная.

Энергетическая мощность – MAX количество энергии, выделяющееся в единицу времени или максимальное количество АТФ, образующееся в единицу времени.

Энергетическая ёмкость – это MAX количество образуемой энергии, или максимальное количество АТФ, которое может ресинтезироваться за счет данной системы (в течении ее работы).

 

Анаэробные энергетические системы (-О₂)

Фосфагенная (Креатин-фосфатная)

Источники энергии:

• АТФ (накопленные в мышцах первые 2-3сек)

• Креатин-фосфат (КРФ)

Скорость образования АТФ: очень высокая.

Объем производства АТФ: очень ограниченный из-за малого количества креатин-фосфата в мышцах.