Энергетический обмен

Инь и Янь, ломать и строить, энергетический и пластический обмен – все это взаимосвязано в процессе метаболизма.

Метаболизм с древнегреческого это «превращение, изменение». Но что на что мы меняем? Вещества на энергию и обратно.

Метаболизм (обмен веществ и энергии) = ассимиляция (он же пластический обмен или анаболизм) – создаем органические вещества (белки, жиры, углеводы), которые нужны для жизнедеятельности + диссимиляция (он же энергетический обмен или катаболизм) – разрушаем органические вещества, чтобы получить энергию.

Энергетический обмен

Они разные, один энергию затрачивает (пластический), другой высвобождает (энергетический), но очень друг другу нужны.

Если не будет энергетического обмена, то не будет и энергии, чтобы осуществлять пластический, не будут создаваться органические вещества и протекать процессы жизнедеятельности, а если не будет пластического, то и нечего будет разрушать и неоткуда получать энергию. Без друг друга им никак. Вот такая философия метаболизма.

Главный результат энергетического обмена – энергия. Но как она выглядит?

Принято представлять, что энергия это что-то светящееся и неосязаемое, но в биологии это конкретная молекула – молекула АТФ (аденозинтрифосфат). Состоит из азотистого основания аденина, пятиуглеродного сахара рибозы и трех остатков фосфорной кислоты. Эта молекула и вырабатывается в процессе энергетического обмена.

Энергетический обмен

Мы будем разбирать углеводный обмен, так как в ЕГЭ спрашивается именно он. Органическое вещество, которое разрушается – глюкоза (углевод, моносахарид, приятно познакомиться). Чтобы познакомиться с веществами клетки поближе, прочитай вот эту статью. Одна молекула глюкозы будет расщепляться с выделением 38 молекул АТФ.

Чтобы это произошло, должно пройти три этапа энергетического обмена:

  1. Подготовительный
  2. Безкислородный (гликолиз)
  3. Кислородный (клеточное дыхание)
  4. Про каждый этап нам надо понимать четыре вещи:

    1. Где он происходит?
    2. Какие процессы (что) на нем происходит?
    3. Какие вещества получаются в итоге (результат) процесса
    4. Сколько энергии выделяется

    Давайте разберем этого страшилу по косточкам!

    Итак, представь, перед тобой горячая хрустящая картошка фри…ммм. Она была частью растения, а у растений запасное вещество – углевод крахмал (полисахарид, который состоит из моносахаридов – глюкозы).

    Как только теплая картошечка попадает в рот, начинается расщепление ее несчастных углеводов. В ЖКТ (желудочно-кишечном тракте) большая молекула крахмала (полимер ПОЛИ – много, МОНО – один) расщепляется на мономеры – глюкозы.

    Которые всасываются в кровь через ворсинки в тонком кишечнике.

    Энергетический обмен

    Поели, согрелись. А почему согрелись? Потому что вся энергия от расщепления крахмала до глюкозы рассеялась в тепло.

    Энергетический обмен

    После того, как мономеры поступили в кровь, разнеслись по всему телу и поступили в клетку, начинается второй этап – безкислородный (он же гликолиз). Одна молекула глюкоза (гексоза, потому что 6 углеродов (С)) распадается на две пировиноградные кислоты (ПВК, триозы – три углерода). При этом остается всего 2 молекулы АТФ.

    Энергетический обмен
    Энергетический обмен

    Бывало так, что сидишь в классе, духота, глаза слипаются, хоть веки держи, а зевать в пятый раз уже как-то неловко, учитель говорит что-то про сонное царство. Отчаянный голос с предпоследней парты: «Откройте окно!». В класс врывается свежий поток воздуха, все немного оживает, и вроде до звонка не так уж и долго. Что произошло? Почему всем полегчало?

    Потому что для выработки энергии нужен кислород. Так вот зачем все-таки мы дышим – чтобы расщеплять органические вещества! Третий этап не начнется без поступления в клетку кислорода, ну вот через дыхательную систему и кровь он поступил. Что дальше?

    А дальше самое интересное – цикл Кребса (хоть вопросов на него и нет в ЕГЭ, видео по разбору можно просмотреть тут, чтобы понять всю красоту процесса).

    Но все, что нам надо знать про третий кислородный этап, так это то, что по мере прохождения ПВК третьего этапа – кислородного, вырабатывается оставшиеся 36 молекул АТФ, а от ПВК остается только рожки да ножки углекислый (СО2) газ и вода (Н2О).

    Энергетический обмен

    Всего получается 38 молекул АТФ!!!

    Энергетический обмен

Энергетический обмен – что это и какие он имеет этапы :

Обмен веществ — это все химические реакции, происходящие в клетках живых организмов, его еще называют метаболизмом. Он разделяется на анаболизм и катаболизм, то есть энергетический обмен. Первый подразумевает образование из простых химических соединений более сложных. Этот процесс еще называется пластическим обменом.

Для его осуществления необходима энергия, которая получается клеткой за счет катаболизма. С помощью этого процесса клетка синтезирует необходимые нуклеиновые кислоты, белки, полисахариды и тому подобное. Все эти вещества могут выступать в роли строительного материала для клетки и организма в целом, выполнять функцию ферментов, гормонов и т. д.

На втором процессе — энергетическом обмене — мы остановимся более подробно.

Энергетический обмен

Что такое катаболизм?

Энергетический обмен — это процесс, на протяжении которого вещества, имеющие сложную структуру, расщепляются на более простые либо окисляются, вследствие чего организм получает энергию, необходимую для жизни. Катаболизм включает в себя несколько этапов, на протяжении которых происходят различные химические реакции. Их выделяют три.

Этапы энергетического обмена

Перечисляя этапы катаболизма, можно выделить подготовительный, анаэробный (без участия кислорода) и аэробный (с применением оксигена).

В это время сложные молекулы таких соединений, как белки, углеводы и липиды, расщепляются на более простые, также на этом этапе полимеры превращаются в мономеры. Данный процесс происходит вне клетки, в органах пищеварительной системы. В этом участвуют желудочный сок и разнообразные ферменты.

Кислород на этом этапе для реакций не требуется. В результате реакций, произошедших в это время, белки денатурируют и распадаются на аминокислоты, сложные углеводы превращаются в простые моносахариды, из липидов образуется глицерин и высшие кислоты.

Часть процессов данного этапа происходит также в лизосомах клетки под воздействием ферментов гидролаз.

Энергетический обмен

Второй этап — анаэробное брожение

Энергетический обмен имеет этап брожения, который еще называется гликолизом. Здесь также не требуется участия кислорода в химических реакциях. В принципе, брожению могут подвергаться очень многие органические вещества, но в основном это углеводы.

В процессе химических реакций, используемых на данном этапе катаболизма, образуются спирты, углекислый газ, ацетон, органические кислоты, в некоторых случаях водород и другие вещества.

Бактерии, одноклеточные грибы и растения, активно совершающие брожение, широко используются в промышленности, к примеру, для добычи этилового спирта, производства сыров и других молочнокислых продуктов, в хлебобулочной отрасли для изготовления теста. Брожение еще называется неполным окислением.

Реакции, которые происходят на этой стадии, и их использование

Энергетический обмен

Примером химических реакций, которые проходят на этой стадии, можно назвать самую распространенную — спиртовое брожение. Это процесс расщепления глюкозы либо фруктозы под воздействием специальных ферментов, при котором выделяется углекислый газ и этиловый спирт, а также образуются молекулы АТФ. Уравнение данной химической реакции выглядит так: С6Н12О6 = 2С2Н5ОН + СО2 + 2АТФ. Именно организмы, использующие такую реакцию для получения необходимой энергии, применяются в промышленности для изготовления спиртных напитков. В результате процесса, который используют для получения энергии молочнокислые бактерии, образуется молочная кислота. Уравнение выглядит следующим образом: С6Н12О6 = С3Н6О3 + 2АТФ. В клетках животных и грибов распространена реакция, в результате которой выделяется пировиноградная кислота. Этот процесс выглядит так: С6Н12О6 = 2С3Н4О3 + (4Н) + 2АТФ.

Третий и последний этап — клеточное дыхание

Он происходит в митохондриях. На этой стадии осуществляется окисление веществ, за счет чего высвобождается определенное количество энергии. В такого рода процессах, как уже можно было догадаться, принимает участие кислород.

Энергетический обменК разным тканям многоклеточных организмов он поставляется с помощью эритроцитов, содержащих гемоглобин для его переноски. На этой стадии клетка расщепляет полученные в предыдущих этапах вещества до самых простых — углекислого газа и воды. Эти два вещества обязательно образуются вследствие обычного сгорания любого органического вещества. Для того чтобы выполнить полное окисление органического соединения в сотни тысяч раз быстрее, чем оно могло бы сгореть, и без использования сверхвысоких температур, клетке необходимы разнообразные ферменты, которые содержатся в лизосомах. Также для получения энергии вследствие клеточного дыхания необходимо вещество АДФ — аденозиндифосфат, который также используется во многих других целях. Основную химическую реакцию, которая используется на данном этапе энергетического обмена, можно записать следующим образом: 2С3Н6О3 + 6О2 + 36Н3РО4 + 36АДФ = 6СО2 + 42Н2О + 36АТФ. Из уравнения видно, что при такого рода процессе выделяется немалое количество энергии. Также на этой стадии может происходить реакция полного окисления пировиноградной кислоты, в результате которого также выделяется энергия, но в меньшем количестве.

Как в атмосфере образуется кислород?

В связи с тем, что основным процессом, в котором и заключается энергетический обмен у животных, некоторых бактерий и грибов, является именно клеточное дыхание, кислород для этих организмов жизненно необходим. А такому высокому его содержанию в атмосфере нашей планеты мы обязаны растениям — легким Земли.

Энергетический обмен Они дают нам кислород и забирают из воздуха углекислый газ в процессе фотосинтеза, с помощью которого они из простых неорганических веществ получают необходимые для них органические (чаще всего глюкозу или фруктозу). Процесс фотосинтеза происходит благодаря солнечной энергии, которая служит ускорителем для такого рода химических реакций. Уравнение фотосинтеза можно записать следующим образом: 6СО2 + 6Н2О = С6Н12О6 + 6О2. Рассмотренные в этой статье процессы еще раз доказывают, что в природе все взаимосвязано: фотосинтез происходит с использованием углекислого газа, ненужного животным, а энергетический обмен у последних невозможен без кислорода, который выделяется растениями как побочный продукт фотосинтеза.

Какие органеллы клетки принимают участие в энергетическом обмене?

Энергетический обмен

В первую очередь это митохондрии, именно в них и происходит весь процесс клеточного дыхания. На их кристах окисляются вещества, которые были получены в процессе анаэробного брожения, то есть на втором этапе энергетического обмена. Также это лизосомы, уже неоднократно упомянутые в тексте. Они содержат в своей полости, ограниченной мембраной, ряд необходимых для всех реакций ферментов. В цитоплазме клетки с помощью этих органоидов происходит процесс неполного окисления (гликолиза) органических соединений. Продукты, образованные на этом этапе при участии ферментов, содержащихся в лизосомах, служат сырьем для последующего клеточного дыхания, происходящего в митохондриях. Кроме того, в этих процессах принимают участие микротрубочки, которые транспортируют вещества по клетке, а также плазматическая мембрана, которая содержит специальные белки, переносящие из окружающей среды в цитоплазму определенные нужные для энергетического обмена химические соединения.

Энергетический обмен – это… Что такое Энергетический обмен?

  • энергетический обмен — rus энергетический обмен (м), обмен (м) энергии eng energy metabolism fra métabolisme (m) énergétique deu Metabolismus (m), Stoffwechsel (m) spa metabolismo (m) energético …   Безопасность и гигиена труда. Перевод на английский, французский, немецкий, испанский языки
  • ОБМЕН ВЕЩЕСТВ — метаболизм, совокупность протекающих в живых организмах химич. превращений, обеспечивающих их рост, жизнедеятельность, воспроизведение, постоянный контакт и обмен с окружающей средой. Благодаря О. в. происходит расщепление и синтез молекул,… …   Биологический энциклопедический словарь
  • обмен энергии — rus энергетический обмен (м), обмен (м) энергии eng energy metabolism fra métabolisme (m) énergétique deu Metabolismus (m), Stoffwechsel (m) spa metabolismo (m) energético …   Безопасность и гигиена труда. Перевод на английский, французский, немецкий, испанский языки
  • Обмен энергии — включает процессы накопления, превращения, использования и рассеяния энергии; в основе его лежит биологическое окисление с накоплением и превращением макроэргических соединений; энергетический обмен …   Словарь терминов по физиологии сельскохозяйственных животных
  • обмен мощностью или энергией между (соседними) энергосистемами — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN power interchange …   Справочник технического переводчика
  • обмен мощностью между энергорайонами — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN interregional bulk power exchange …   Справочник технического переводчика
  • обмен электроэнергией между (соседними) энергосистемами — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN energy interchange …   Справочник технического переводчика
  • ОБМЕН ВЕЩЕСТВ — (метаболизм), совокупность хим. процессов, обеспечивающих жизнедеятельность организма. Хим. превращ. в организме осуществляются в двух противоположных направлениях синтез сложных соед. из более простых (а н а б о л и з м, или а с с и м и л я ц и… …   Химическая энциклопедия
  • Обмен веществ — и энергии – совокупность процессов превращения веществ и энергии в животном организме и их обмена с окружающей средой; рассматривается по составляющим компонентам: белковый, липидный, углеводный, энергетический, водно солевой, витаминный …   Словарь терминов по физиологии сельскохозяйственных животных
  • обмен энергетический — вид О., включающий процессы накопления, превращения, использования и рассеяния энергии; в основе О. э. лежит биологическое окисление органических соединений с накоплением и превращениями макроэргических соединений …   Большой медицинский словарь

Энергетический обмен

Определение

Энергетический обмен (катаболизм) — комплекс химических реакций поэтапного разложения органических веществ, сочетающихся с выплеском энергии, которая употребляется клеткой не сразу, а сохраняется в виде аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) и подобных высокоэнергетических образований.

АТФ формируется в клетках всех организмов в ходе фосфорилирования — слияния неорганического фосфата и аденозиндифосфата (АДФ).

Пример диссимиляции (катаболизма): гидролиз полимеров до мономеров и разложение до низкомолекулярных образований.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

Этапы энергетического обмена у животных

Подготовительный этап

Он характеризует разложение сложных органических молекул до простых. Полисахариды распадаются до моносахаридов, липиды делятся на глицерин и жирные кислоты, белки расщепляются до аминокислот. Так функционирует пищеварение.

У многоклеточных организмов (животные, человек) он протекает в желудочно-кишечном тракте с применением пищеварительных ферментов. У одноклеточных — под воздействием ферментов лизосом.

Энергии производится мало, она распространяется в форме тепла, не производя АТФ.

Бескислородное окисление (гликолиз)

 

Оно осуществляет запуск процесса ферментативного разложения органических веществ, которые создаются в течение подготовительного этапа. Кислород в этом процессе участия не принимает.

Биологическое значение гликолиза состоит в поэтапном расщеплении и окислении глюкозы, аккумулировании энергии в виде двух молекул АТФ. Бескислородное разложение глюкозы протекает в цитоплазме клеток.

Примечание

Пировиноградная кислота (ПВК) преобразуется в молочную кислоту. Особенность молочной кислоты в том, что образуясь из-за дефицита кислорода и при перенапряжении мышечной ткани, у человека проявляется в виде боли.

По причине дефицита кислорода в клетках растений из ПВК происходит деление на этиловый спирт и углекислый газ (спиртовое брожение).

Кислородное окисление (дыхание)

 

Оно осуществляется на кристах митохондрий. Технологию этого этапа можно описать так: при дыхании пировиноградная кислота окисляется до углекислого газа и воды. Энергия откладывается в 36 молекулах АТФ (34 — в цикле окислительного фосфорилирования, 2 — в цикле Кребса).

Решением проблемы выработки энергии при дефиците глюкозы является использование белков и липидов, но углеводы играют главную роль в энергетическом обмене. 

Совокупность реакций ассимиляции и диссимиляции

Исходным условием жизнеспособности клетки и многоклеточных организмов является стабильность внутренней среды — гомеостаз.

Устойчивость биологической среды опирается на реакции обмена веществ — ассимиляцию (анаболизм) и диссимиляцию (катаболизм).

Определение

Пластический обмен (анаболизм) представляет собой систему химических реакций создания сложных веществ из простых. Например, углерод производят углекислый газ и вода во время фотосинтеза.

К пластическому обмену принадлежат:

  • фотосинтез;
  • хемосинтез;
  • биосинтез.

Этот тип обмена наиболее выражен у развивающихся организмов.

Ассимиляция и диссимиляция — два необходимых участника метаболизма. Они жестко уравновешены и скоррелированы. Без соблюдения этого равновесия невозможна нормальная жизнедеятельность организма.

Энергетический обмен или откуда берется энергия для организма?

За счет чего человек двигается? Что такое энергетический обмен? Откуда берется энергия для организма? На сколько ее хватит? При какой физической нагрузке, какая энергия расходуется? Вопросов как видите много. Но больше всего их появляется, когда начинаешь эту тему изучать. Попробую облегчить  самым любопытным жизнь и сэкономить время.  Поехали…

Энергетический обмен – совокупность реакций расщепления органических веществ, сопровождающихся выделением энергии.

Для обеспечения движения (актиновых и миозиновых нитей в мышце) мышце требуется АденозинТриФосфат (АТФ). При разрыве химических связей между фосфатами выделяется энергия, которая используется клеткой. При этом АТФ переходит в состояние с меньшей энергией в АденозинДиФосфат (АДФ) и неорганического Фосфора (Ф)

АТФ + H2O     ⇒    АДФ + Ф + Энергия

Если мышца производит работу, то АТФ постоянно расщепляется на АДФ и неорганический фосфор выделяя при этом Энергию (порядка 40-60 кДж/моль). Для продолжительной работы необходимо восстановление АТФ с такой скоростью, с какой это вещество используется клеткой.

Источники энергии, используемые при кратковременной, непродолжительной и продолжительной работе различные. Образование энергии может осуществляться как анаэробным (безкислородным), так и аэробным (окислительным) способом. Какие качества развивает спортсмен тренируясь в аэробной или анаэробной зоне я писал в статье «Пульс для бега и пульс при физической нагрузке (Пульсовые зоны)«.

Выделяют три энергетические системы, обеспечивающие физическую работу человека:

  1. Алактатная или фосфагенная (анаэробная). Связана с процессами ресинтеза АТФ преимущественно за счет высокоэнергетического фосфатного соединения – КреатинФосфата (КрФ).
  2. Гликолитическая (анаэробная). Обеспечивает ресинтез АТФ и КрФ за счет реакций анаэробного расщепления гликогена и/или глюкозы до молочной кислоты (лактата).
  3. Аэробная (окислительная). Возможность выполнения работы за счет окисления углеводов, жиров, белков при одновременном увеличении доставки и утилизации кислорода в работающих мышцах.

Энергообеспечение организма человека.

Источники энергии при кратковременной работе.

Быстродоступную энергию мышце дает молекула АТФ (АденозинТриФосфат). Этой энергии хватает на 1-3 секунды. Этот источник используется для мгновенной работы, максимальном усилии.

АТФ + H2O     ⇒     АДФ + Ф + Энергия

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.

Пополняется АТФ за счет КрФ (КреатинФосфат), это вторая молекула фосфата, обладающего высокой энергией в мышце. КрФ отдает молекулу Фосфата молекуле АДФ для образования АТФ, обеспечивая тем самым возможность работы мышцы в течение определенного времени.

Выглядит это так:

АДФ+ КрФ   ⇒   АТФ + Кр

Запаса КрФ хватает до 9 сек. работы. При этом пик мощности приходится на 5-6 сек.  Профессиональные спринтеры этот бак (запас КрФ) стараются еще больше увеличить  путем тренировок  до 15 секунд.

Как в первом случае, так и во втором процесс образования АТФ происходит в анаэробном режиме, без участия кислорода. Ресинтез АТФ за счет КрФ осуществляется почти мгновенно.

Эта система обладает наибольшей мощностью по сравнению с гликолитической и аэробной и обеспечивает работу «взрывного» характера с максимальными по силе и скорости сокращениями мышц.

Так выглядит энергетический обмен при кратковременной работе, другими словами, так работает алактатная система энергообеспечения организма.

Источники энергии при непродолжительной работе.

Откуда берется энергия для организма при непродолжительной работе? В этом случае источником является животный углевод, который содержится в мышцах и печени человека — гликоген. Процесс, при котором гликоген способствует ресинтезу АТФ и выделению энергии называется Анаэробным гликолизом (Гликолитическая система энергообеспечения).

Гликолиз – это процесс окисления глюкозы, при котором из одной молекулы глюкозы образуются две молекулы пировиноградной кислоты (Пируват). Дальнейший метаболизм пировиноградной кислоты возможен двумя путями — аэробным и анаэробным.

При аэробной работе пировиноградная кислота (Пируват) участвует в обмене веществ и многих биохимических реакциях в организме.

Она превращается в Ацетил-кофермент А, который участвует в Цикле Кребса  обеспечивая дыхание в клетке.

У эукариот (клетки живых организмов, которые содержат ядро, то есть в клетках человека и животных) Цикл Кребса протекает внутри митохондрии (МХ, это энергетическая станция клетки).

Цикл Кребса (цикл трикарбоновых кислот) – ключевой этап дыхания всех клеток использующих кислород, это центр пересечения многих метаболических путей в организме.

Кроме энергетической роли, Циклу Кребса отводится существенная пластическая функция.

Участвуя в биохимических процессах он помогает синтезировать такие важные клетки-соединения, как аминокислоты, углеводы, жирные кислоты и др.

Если кислорода недостаточно, то есть работа проводится в анаэробном режиме, тогда пировиноградная кислота в организме подвергается анаэробному расщеплению с образованием молочной кислоты (лактата)

Гликолитическая анаэробная система характеризуется большой мощностью. Начинается этот процесс практически с самого начала работы и выходит на мощность  через 15-20 сек. работы предельной интенсивности, и эта мощность не может поддерживаться более 3 – 6 минут. У новичков, только начинающих заниматься спортом, мощности едва ли хватает на 1 минуту. 

Энергетическими субстратами для обеспечения мышц энергией служат углеводы – гликоген и глюкоза. Всего же запаса гликогена в организме человека на 1-1,5 часа работы.

Как было сказано выше, в результате большой мощности и продолжительности гликолитической анаэробной работы в мышцах образуется значительное количество лактата (молочной кислоты).

 Гликоген    ⇒     АТФ + Молочная кислота  

Лактат из мышц проникает в кровь и связывается с буферными системами крови для сохранения внутренней среды организма. Если уровень лактата в крови повышается, то буферные системы в какой-то момент могут не справиться, что вызовет сдвиг кислотно-щелочного равновесия в кислую сторону.

  При закислении кровь становится густой и клетки организма не могут получать необходимого кислорода и питания. В итоге, это вызывает угнетение ключевых ферментов анаэробного гликолиза, вплоть до полного торможения их активности.

Снижается скорость самого гликолиза, алактатного анаэробного процесса, мощность работы.

Продолжительность работы в анаэробном режиме зависит от уровня концентрации лактата в крови и степенью устойчивости мышц и крови к кислотным сдвигам.

Буферная емкость крови – способность крови нейтрализовать лактат. Чем тренированнее человек, тем больше у него буферная емкость.

Источники энергии при продолжительной работе.

Источниками энергии для организма человека при продолжительной аэробной работе, необходимые для образования АТФ служат гликоген мышц, глюкоза в крови, жирные кислоты, внутримышечный жир. Этот процесс запускается при длительной аэробной работе.

Например, жиросжигание (окисление жиров) у начинающих бегунов начинается после 40 минут бега во 2-й пульсовой зоне (ПЗ). У спортсменов процесс окисления запускается уже на 15-20 минуте бега.

Жира в организме человека достаточно для 10-12 часов непрерывной аэробной работы.

При воздействии кислорода молекулы гликогена, глюкозы, жира расщепляются синтезируя АТФ с выделением углекислого газа и воды. Большинство реакций происходит в митохондриях клетки.

Гликоген + Кислород   ⇒     АТФ + Углекислый газ + Вода

Образование АТФ с помощью данного механизма происходит медленнее, чем с помощью источников энергии, используемых при кратковременной  и непродолжительной работе.

Необходимо от 2 до 4 минут, прежде чем потребность клетки в АТФ будет полностью удовлетворена с помощью рассмотренного аэробного процесса.

Такая задержка вызвана тем, что требуется время, пока сердце начнет увеличивать подачу крови обогащенной кислородом мышцам, со скоростью необходимой для удовлетворения потребностей мышц в АТФ.

Жир + Кислород  ⇒    АТФ + Углекислый газ + Вода

Фабрика по окислению жира в организме является самой энергоемкой. Так как при окислении углеводов, из 1 молекулы глюкозы производится 38 молекул АТФ. А при окислении 1 молекулы жира – 130 молекул АТФ.  Но происходит это гораздо медленнее.

К тому же для производства АТФ за счет окисления жира требуется больше кислорода, чем при окислении углеводов.

Еще одна особенность окислительной, аэробной фабрики – она набирает обороты постепенно, по мере увеличения доставки кислорода и увеличения концентрации в крови выделившихся из жировой ткани жирных кислот.  

Больше полезной информации и статей вы можете найти ЗДЕСЬ.

Если представить все энергообразующие системы (энергетический обмен) в организме в виде топливных баков, то выглядеть они будут так:

  1. Самый маленький бак – КреатинФосфат (это как 98 бензин). Он находится как бы ближе к мышце и запускается в работу быстро. Этого «бензина» хватает на 9 сек. работы.
  2. Средний бак – Гликоген (92 бензин). Этот бак находится чуть дальше в организме и топливо из него поступает с 15-30 секунды физической работы. Этого топлива хватает на 1-1,5 часа работы.
  3. Большой бак – Жир (дизельное топливо). Этот бак находится далеко и прежде, чем топливо начнет поступать из него пройдет 3-6 минут.  Запаса жира в организме человека на 10-12 часов интенсивной, аэробной работы.

Все это я придумал не сам, а брал выжимки из книг, литературы, интернет-ресурсов и постарался лаконично донести до вас. Если остались вопросы — пишите.

Энергетический обмен человека

  • Энергетическая стоимость,
  • ккал/(кг-сут)
  • В процентах от основного обмена
  • 1 мес
  • 3,9
  • 30
  • 146
  • 37
  • 71
  • 3 »
  • 5,8
  • 28
  • 136
  • 23
  • 41
  • 6 »
  • 8,0
  • 20
  • 126
  • 16
  • 28
  • 1 год
  • 10,4
  • 10
  • 63
  • 6
  • 11
  • 5 лет
  • 17,6
  • 5
  • 32
  • 2
  • 4
  • 14 лет, девочки
  • 47,5
  • 18
  • 113
  • 2
  • 8
  • 16 лет, мальчики
  • 54,0
  • 18
  • 113
  • 2
  • 7
  • [11], [12]

Расход энергии на трудно учитываемые потери

К трудно учитываемым потерям относятся потери с фекалиями жира, пищеварительных соков и секретов, вырабатываемых в стенке пищеварительного тракта и в железах, со слущивающимися эпителиальными клетками, с отпадающими покровными клетками кожи, волосами, ногтями, с потом, а по достижении половой зрелости у девушек – с менструальной кровью. К сожалению, этот вопрос у детей почти не изучен. Полагают, что у детей старше года он составляет около 8% энергетических затрат.

[13], [14]

Расход энергии на активность и поддержание постоянства температуры тела

Доля расхода энергии на активность и поддержание температуры тела изменяется с возрастом ребенка (после 5 лет это входит в понятие мышечной работы). В первые 30 мин после рождения температура тела у новорожденного снижается почти на 2° С, что вызывает значительный расход энергии.

У детей раннего возраста на поддержание постоянной температуры тела при температуре окружающей среды ниже критической (28…32° С) и активность организм ребенка вынужден тратить 200,8-418,4 кДж/(кг • сут), или 48-100 ккал/(кг • сут).

Поэтому с возрастом увеличивается абсолютный расход энергии на поддержание постоянства температуры тела и активность.

Однако доля расхода энергии на поддержание постоянства температуры тела у детей первого года жизни тем ниже, чем меньше ребенок.

Затем вновь происходит понижение расхода энергии, так как поверхность тела, отнесенная на 1 кг массы тела, вновь уменьшается.

В то же время увеличивается расход энергии на активность (мышечную работу) у детей старше года, когда ребенок начинает самостоятельно ходить, бегать, заниматься физкультурой или спортом.

Энергетическая стоимость физической активности

Вид движения кал/мин
Езда на велосипеде с низкой скоростью 4,5
Езда на велосипеде со средней скоростью 7,0
Езда на велосипеде с высокой скоростью 11,1
Танцы 3,3-7,7
Футбол 8,9
Гимнастические упражнения на снарядах 3,5
Бег спринтерский 13,3-16,8
Бег на длинные дистанции 10,6
Бег на коньках 11,5
Бег на лыжах при умеренной скорости 10,8-15,9
Бег на лыжах на максимальной скорости 18,6
Плавание 11,0-14,0

У детей в возрасте 6-12 лет доля энергии, расходуемая на физическую активность, составляет приблизительно 25% от энергетической потребности, а у взрослого – 1/3.

[15], [16], [17], [18]

Специфически-динамическое действие пищи

Специфическидинамическое действие пищи изменяется в зависимости от характера питания. Сильнее оно выражено при богатой белками пище, менее – при приеме жиров и углеводов. У детей второго года жизни специфически-динамическое действие пищи составляет 7-8%, у детей более старшего возраста – выше 5%.

Расходы на реализацию и преодоление стресса

Это естественное направ-ление нормальной жизнедеятельности и энерготрат.

Процесс жизни и социальной адаптации, обучение и спорт, формирование межчеловеческих отношений – все это может сопровождаться и стрессом, и дополнительными затратами энергии. В среднем это дополнительные 10% от суточного энергетического «пайка».

Вместе с тем при острых и тяжелых заболеваниях или травмах уровень стрессорных затрат может возрастать весьма существенно, и это требует учета в расчете пищевого рациона.

Данные об увеличении энергетической потребности при стрессе приведены ниже.

Состояния Изменение энергетическойпотребности
Ожоги в зависимости от процента обожженной поверхности тела + 30…70%
Множественные травмы с проведением аппаратной вентиляции

Медицинская биохимия 2021 (Фарм 2 курс).Часть 1

    • Лекция “Биологическое окисление” Файл
    • Тест к лекции “Биологическое окисление”
    • Лекция Фотосинтез Файл
    • Тест к лекции “Фотосинтез”
    • Лекция Химия и обмен углеводов Файл
    • Тест к лекции Химия углеводов
    • Лекция “Обмен углеводов” Файл
    • Тест к лекции “Обмен углеводов”
    • Энергетический обмен: пути образования АТФ.
    • Цель: Рассмотреть современные представления о механизмах, обеспечивающих энергетические потребности клетки. Обратить особое внимание на строение и функции митохондриальной цепи переноса электронов как основного поставщика АТФ в клетке
    • Вопросы для рассмотрения на занятии Страница
    • Т8. Билеты к занятию Тест
    • Т.8. Тест “Биоэнергетика” –
    • “Комплексы ЦПЭ” Задание
    • ЭТЦ Гиперссылка
    • ЭТЦ (англ) Гиперссылка
    • Подружимся с ЦПЭ Гиперссылка
    • Q-цикл Гиперссылка
    • АТФ-синтаза Гиперссылка
    • Тема 8. (Занятие 9)Общий путь катаболизма.
    • Цель: Рассмотреть современные представления о катаболизме основных пищевых веществ и взаимосвязи этого процесса с обеспечением энергетических потребностей клетки.
    • Вопросы для рассмотрения на занятии. Страница
    • Т9. Билеты к занятию Тест
    • Т.9. Тест “Общий путь катаболизма”
    • Т.9. Письменная работа “Цикл Кребса” Тест
    • “Метаболиты ОПК” Задание
    • Схема цикла трикарбоновых кислот Страница
    • Общий путь катаболизма Гиперссылка
    • Пируват дегидрогеназа Гиперссылка
    • Тема 9. (Занятие 10)Структура, классификация и биологическая роль углеводов. Синтез и распад гликогена.
    • Цель: Отметить особенности химического состава и строения углеводов в связи с выполняемыми ими функциями. Рассмотреть переваривание и всасывание углеводов пищи. Исследовать содержание углеводов в пищевых продуктах. Изучить пути запасания глюкозы в виде гликогена и его мобилизацию, механизмы регуляции этих процессов.
    • Вопросы для контрольной работы Страница
    • Вопросы для занятия. Страница
    • Структура углеводов Файл
    • Т10. Билеты к занятию 10 Тест
    • Т10. Письменная контрольная “Структура углеводов” Тест
    • Самостоятельная работа к занятию. Задание
    • Количественное определение глюкозы глюкозоксидазным методом Гиперссылка
    • Обнаружение крахмала в хлебе Гиперссылка
    • Тест на толерантность к глюкозе Гиперссылка
    • Тема 10. (Занятие 11)Катаболизм глюкозы. Аэробное и анаэробное окисление глюкозы. Анаболизм глюкозы. Глюконеогенез.
    • Цель: Познакомиться с современными представлениями об основных путях катаболизма глюкозы в организме человека. Рассчитать энергетический выход метаболизма глюкозы в зависимости от условий.
    • Вопросы для рассмотрения на занятии Страница
    • Практическая работа Файл
    • Схема катаболизма глюкозы Страница
    • Включение углеводов в подготовительную стадию гликолиза Страница
    • Т.11. Письменная работа “Гликолиз” Тест
    • Т11. Билеты к занятию Тест
    • Т11. Тест ” Углеводы”
    • “Энергетический эффект аэробного распада глюкозы” Задание
    • Тема 11. (Занятие 12)Пентозофосфатный путь. Регуляция обмена углеводов.
    • Цель: Рассмотреть современные представления о путях и механизмах регуляции обмена углеводов в организме человека. Обратить особое внимание на регуляцию отдельных путей метаболизма, особенности метаболизма углеводов в конкретных тканях и на уровне целого организма. Рассмотреть возможные нарушения углеводного обмена. Оценить биологическое значение пентозофосфатного пути метаболизма глюкозы. Составить представление о возможных причинах нарушения углеводного обмена и последствиях этих нарушений.
    • Вопросы для занятия Страница
    • Т12. Билеты к занятию Тест
    • Т12. Тест “Регуляция обмена углеводов”
    • “Регуляция обмена углеводов гормонами” Задание
    • “Аллостерические регуляторы гликолиза и глюконеогенеза в печени” Задание
    • 13. Промежуточный контроль 2 . ( Энергетический обмен. Химия и обмен углеводов)
    • Вопросы промежуточного контроля 2 Страница
    • Т13. Билеты к ИТОГОВОМУ занятию 2 Тест
    • Т13. Тест “Промежуточный контроль 2”
    • ПК_2_для отработок Тест
    • Лекция “Химия липидов”(1) Файл
    • Тест к лекции “Химия липидов”
    • Лекция “Синтез и распад ВЖК”(2) Файл
    • Тест к лекции “Синтез и распад ВЖК”
    • Лекция “Обмен холестерина”(3) Файл
    • Тест к лекции “Обмен холестерина”
    • Тема 12. (Занятие 14)Химия липидов. Переваривание и всасывание липидов. Липопротеины.
    • Цель: Рассмотреть строение и функции основных липидов организма человека;
      процессы переваривания и всасывания жиров и фосфолипидов; ресинтез жиров в
      энтероцитах; транспорт экзогенных жиров в составе хиломикронов; современные
      представления о строении и функциях липопротеинов. Познакомиться с качественными
      реакциями на холестерин и структурные компоненты фосфолипидов
    • Вопросы для рассмотрения на занятии Страница
    • Т.14. Контрольная работа “Липиды” Тест
    • Т.14. Билеты для письменного ответа Тест
    • “Переваривание липидов” Тест
    • Качественная реакция на холестерин Либермана-Бурхарда Файл
    • Тема 13. (Занятие 15)Обмен липидов 1.
    • Цель: Рассмотреть метаболизм жирных кислот и его регуляцию; биосинтез триацилглицеролов
      в печени и жировой ткани; регуляцию липогенеза и липолиза; обмен фосфолипидов
    • Вопросы для рассмотрения на занятии Страница
    • Т.15. Тест на оценку
    • Т15. Контрольная работа « β-окисление» Тест
    • Т.15. Билеты для письменного ответа Тест
    • “Метаболизм жирных кислот” Тест
    • Тема 14. (Занятие 16)Обмен липидов 2.
    • Цель: Рассмотреть биосинтез и катаболизм кетоновых тел; метаболизм
      холестерина; составить представление о возможных нарушениях обмена липидов и
      клинико-диагностическом значении определения холестерина в сыворотке крови и
      кетоновых тел в моче.
    • Вопросы для рассмотрения на занятии Страница
    • Т.16. Тест
    • Т.16. Билеты для письменного ответа Тест
    • «Метаболизм жирных кислот» Рабочая тетрадь
    • “Препараты, используемые для лечения атеросклероза” Тест
    • Обнаружение кетоновых тел в моче Гиперссылка
    • 17. Промежуточный контроль 3 . ( Химия и обмен липидов )
    • Вопросы промежуточного контроля 3 Страница
    • Т.17. Тест к итоговому занятию 3 “Химия и обмен липидов”
    • Т.17. Билеты для Итогового занятия 3 Тест
    • ПК_3_для отработок Тест
    • Тема 15. (Занятие 18)Биологические мембраны
    • Вопросы для рассмотрения на занятии Страница
    • Цель: Рассмотреть строение, общие свойства и биороль мембран; механизмы
      переноса веществ через мембраны; роль мембран в восприятии и передаче внутрь
      клетки сигналов из внешней среды; процессы перекисного окисления липидов
      мембран
    • Т.18. Тест “Биологические мембраны” – ознакомительный
    • Т.18. Билеты для письменного ответа Тест
    • “Биологические мембраны” Тест
Ссылка на основную публикацию