Ano ang nilalaman ng molekula ng ATP? Mga daanan para sa synthesis ng ATP sa katawan. Mga tagubilin para sa paggamit ng ATP

Ang pinagmumulan ng enerhiya sa mga selula ay ang sangkap na adenosine triphosphate (ATP), na, kung kinakailangan, ay bumagsak sa adenosine phosphate (ADP):

ATP → ADP + enerhiya.

Sa ilalim ng matinding pagkarga, ang magagamit na reserbang ATP ay nauubos sa loob lamang ng 2 segundo. Gayunpaman, ang ATP ay patuloy na naibabalik mula sa ADP, na nagpapahintulot sa mga kalamnan na magpatuloy sa pagtatrabaho. Mayroong tatlong pangunahing sistema ng pagbawi ng ATP: pospeyt, oxygen at lactate.

Sistema ng Phosphate

Ang sistema ng pospeyt ay naglalabas ng enerhiya nang mabilis hangga't maaari, kaya mahalaga kung saan kinakailangan ang mabilis na pagsisikap, tulad ng mga sprinter, manlalaro ng football, matataas at mahabang jumper, boksingero at manlalaro ng tennis.

Sa sistema ng pospeyt, ang pagpapanumbalik ng ATP ay nangyayari dahil sa creatine phosphate (CrP), ang mga reserba nito ay direktang magagamit sa mga kalamnan:

KrP + ADP → ATP + creatine.

Ang sistema ng pospeyt ay hindi gumagamit ng oxygen at hindi gumagawa ng lactic acid.

Ang sistema ng pospeyt ay gumagana lamang sa maikling panahon - sa pinakamataas na pagkarga, ang kabuuang supply ng ATP at CrP ay nauubos sa loob ng 10 segundo. Matapos makumpleto ang pag-load, ang mga reserba ng ATP at CrP sa mga kalamnan ay naibalik ng 70% pagkatapos ng 30 segundo at ganap pagkatapos ng 3-5 minuto. Ito ay dapat isaisip kapag gumaganap ng bilis at mga pagsasanay sa lakas. Kung ang pagsusumikap ay tumatagal ng mas mahaba kaysa sa 10 segundo o ang mga pahinga sa pagitan ng mga pagsisikap ay masyadong maikli, ang lactate system ay bubukas.

Sistema ng oxygen

Ang oxygen, o aerobic, system ay mahalaga para sa pagtitiis na mga atleta dahil maaari itong suportahan ang pangmatagalang pisikal na pagganap.

Ang pagganap ng sistema ng oxygen ay nakasalalay sa kakayahan ng katawan na magdala ng oxygen sa mga kalamnan. Sa pamamagitan ng pagsasanay, maaari itong tumaas ng 50%.

Sa sistema ng oxygen, ang enerhiya ay nabuo pangunahin mula sa oksihenasyon ng mga karbohidrat at taba. Ang mga karbohidrat ay unang nauubos dahil nangangailangan sila ng mas kaunting oxygen at may mas mataas na rate ng paglabas ng enerhiya. Gayunpaman, ang mga reserbang carbohydrates ng katawan ay limitado. Matapos silang maubos, ang mga taba ay idinagdag - ang intensity ng trabaho ay bumababa.

Ang ratio ng taba at carbohydrates na ginamit ay depende sa intensity ng ehersisyo: mas mataas ang intensity, mas malaki ang proporsyon ng carbohydrates. Ang mga sinanay na atleta ay gumagamit ng mas maraming taba at mas kaunting carbohydrates kumpara sa isang hindi sanay na tao, iyon ay, ginagamit nila ang magagamit na mga reserbang enerhiya nang mas matipid.

Ang oksihenasyon ng taba ay nangyayari ayon sa equation:

Mga taba + oxygen + ADP → ATP + carbon dioxide + tubig.

Ang pagkasira ng carbohydrates ay nangyayari sa dalawang hakbang:

Glucose + ADP → ATP + lactic acid.

Lactic acid + oxygen + ADP → ATP + carbon dioxide + tubig.

Ang oxygen ay kinakailangan lamang sa pangalawang hakbang: kung mayroong sapat na ito, ang lactic acid ay hindi maipon sa mga kalamnan.

Sistema ng lactate

Sa mataas na intensidad ang load ng oxygen na pumapasok sa mga kalamnan ay hindi sapat upang ganap na ma-oxidize ang carbohydrates. Ang nagreresultang lactic acid ay walang oras upang maubos at maipon sa mga gumaganang kalamnan. Ito ay humahantong sa isang pakiramdam ng pagkapagod at pananakit sa mga gumaganang kalamnan, at ang kakayahang makatiis sa pagkarga ay nabawasan.

Sa simula ng anumang ehersisyo (na may pinakamataas na pagsisikap - sa unang 2 minuto) at may isang matalim na pagtaas sa pagkarga (sa panahon ng jerks, pagtatapos ng throws, sa pag-akyat), isang kakulangan ng oxygen ay nangyayari sa mga kalamnan, dahil ang puso, baga at ang mga daluyan ng dugo ay walang oras upang ganap na makisali sa trabaho. Sa panahong ito, ang enerhiya ay ibinibigay ng lactate system, kasama ang produksyon ng lactic acid. Upang maiwasan ang akumulasyon ng malalaking halaga ng lactic acid sa simula ng iyong pag-eehersisyo, kailangan mong gumawa ng isang light warm-up.

Kapag nalampasan ang isang tiyak na threshold ng intensity, ang katawan ay lumipat sa isang ganap na anaerobic na supply ng enerhiya, na gumagamit lamang ng mga carbohydrate. Dahil sa pagtaas ng pagkapagod ng kalamnan, ang kakayahang makatiis sa pagkarga ay nauubos sa loob ng ilang segundo o minuto, depende sa intensity at antas ng pagsasanay.

Ang epekto ng lactic acid sa pagganap

Ang pagtaas ng konsentrasyon ng lactic acid sa mga kalamnan ay may ilang mga kahihinatnan na kailangang isaalang-alang sa panahon ng pagsasanay:

• Ang koordinasyon ng mga paggalaw ay may kapansanan, na ginagawang hindi epektibo ang pagsasanay sa pamamaraan.
• SA tissue ng kalamnan Nagaganap ang micro-tears, na nagpapataas ng panganib ng pinsala.
• Ang pagbuo ng creatine phosphate ay bumagal, na binabawasan ang pagiging epektibo ng sprint training (pagsasanay sa sistema ng pospeyt).
• Ang kakayahan ng mga cell na mag-oxidize ng taba ay bumababa, na lubos na nagpapalubha sa suplay ng enerhiya sa mga kalamnan pagkatapos maubos ang mga reserbang karbohidrat.

Sa ilalim ng mga kondisyon ng pamamahinga, tumatagal ang katawan ng mga 25 minuto upang i-neutralize ang kalahati ng lactic acid na naipon bilang resulta ng maximum power effort; 95% ng lactic acid ay neutralisado sa loob ng 75 minuto. Kung, sa halip na passive rest, ang isang light cool-down ay ginanap, halimbawa, jogging, pagkatapos ay ang lactic acid ay tinanggal mula sa dugo at mga kalamnan nang mas mabilis.

Ang mataas na konsentrasyon ng lactic acid ay maaaring magdulot ng pinsala sa mga dingding ng mga selula ng kalamnan, na humahantong sa mga pagbabago sa komposisyon ng dugo. Maaaring tumagal ng 24 hanggang 96 na oras para maging normal ang iyong mga bilang ng dugo. Sa panahong ito, ang pagsasanay ay dapat na magaan; Ang matinding pagsasanay ay lubos na magpapabagal sa proseso ng pagbawi.

Masyadong mataas ang dalas ng matinding ehersisyo, nang walang sapat na pahinga sa pahinga, humahantong sa pagbaba sa pagganap, at kasunod ng overtraining.

Mga reserbang enerhiya

Ang mga energy phosphate (ATP at KrP) ay natupok sa loob ng 8-10 segundo ng maximum na trabaho. Ang mga karbohidrat (asukal at starch) ay nakaimbak sa atay at mga kalamnan sa anyo ng glycogen. Bilang isang patakaran, sapat na ang mga ito para sa 60-90 minuto ng masinsinang trabaho.

Ang mga reserba ng taba sa katawan ay halos hindi mauubos. Ang proporsyon ng fat mass sa mga lalaki ay 10-20%; para sa mga kababaihan - 20-30%. Sa mahusay na sinanay na mga atleta sa pagtitiis, ang porsyento ng taba ng katawan ay maaaring mula sa napakababa hanggang sa medyo mataas (4-13%).

Mga reserbang enerhiya ng tao

* Ang enerhiya na inilabas sa panahon ng paglipat sa ADP
Pinagmulan	Stock(na may timbang na 70 kg)		Tagal Ang haba tel- ness matindi trabaho	Enerhiya lohikal na sistema	Mga kakaiba
	Mga gramo	Kcal
Phosphates(sistema ng pospeyt supply ng enerhiya)
Phosphates	230	8*	8-10 segundo	Phosphate	Nagbibigay ng "paputok" na puwersa. Walang kinakailangang oxygen
Glycogen(mga sistema ng oxygen at lactate supply ng enerhiya)
Glycogen	300— 400	1200— 1600	60-90 minuto	Oxygen at lactate	Kapag kulang ang oxygen, nabubuo ang lactic acid
Mga taba(sistema ng oxygen supply ng enerhiya)
Mga taba	Higit sa 3000	Higit sa 27000	Higit sa 40 oras	Oxygen	Nangangailangan ng karagdagang oxygen; bumababa ang intensity ng trabaho

Batay sa aklat na Heart Rate, Lactate and Endurance Training ni Peter Jansen.

4.2 sa 5

Ang ATP o adenosine triphosphoric acid ay isang mahalagang elemento para sa isang buhay na selula, tinitiyak ang daloy ng lahat ng proseso ng enerhiya sa loob ng katawan. Ang papel ng ATP ay mahirap i-overestimate: mahigpit na pagsasalita, nang walang ATP, ang synthesis ng hindi isang solong istrukturang yunit ng katawan ay posible - alinman sa mga protina, o carbohydrates, o taba.

Ang pagkilos ng pharmacological ng ATP

ATP natural ay nabuo sa katawan sa pamamagitan ng reaksyon ng glycolytic breakdown ng carbohydrates. Pinakamalaking dami Ang ATP ay matatagpuan sa makinis na mga selula ng kalamnan.

Ang pangunahing papel ng ATP sa katawan ay ang pakikilahok sa mga proseso ng enerhiya at pagpapabuti ng metabolismo. Sa partikular, ang pinakamahalagang gawain na isinasagawa sa tulong ng ATP ay ang paghahatid ng paggulo sa puso sa pamamagitan ng vagus nerve, pagpapalakas ng coronary at sirkulasyon ng tserebral, nadagdagan ang peripheral na daloy ng dugo.

Ang isang gamot na naglalaman ng ATP ay may kakayahang bawasan ang konsentrasyon uric acid at ayusin ang balanse ng potassium at magnesium ions. Bilang karagdagan, ang paggamit ng ATP ay inirerekomenda:

• Upang madagdagan ang aktibidad ng ion transport membranes ng mga cell;
• Upang gawing normal ang komposisyon ng lipid ng mga lamad;
• Upang madagdagan ang antioxidant sistema ng proteksyon myocardium;
• Upang i-activate ang mga enzyme na umaasa sa lamad.

Ang papel ng ATP sa pagbuo ng mga metabolic na proseso sa myocardium ay kilala., na ang dahilan kung bakit ang gamot ay ginagamit bilang isang lamad na nagpapatatag, antiarrhythmic at anti-ischemic agent. Kasama nito, ang ATP ay may mga sumusunod na katangian:

• May kapaki-pakinabang na epekto sa kakayahan ng myocardium na magkontrata;
• Nagpapabuti sa paggana ng kaliwang ventricle at nagpapatatag ng sirkulasyon ng coronary;
• Tumutulong sa pagtaas ng pisikal na pagganap sa pamamagitan ng pagpapabuti ng cardiac output.

Para sa mga pasyente na may ischemia, ang paggamit ng ATP ay nakakatulong na bawasan ang pagkonsumo ng oxygen ng myocardium, na nagreresulta sa mas kaunting igsi ng paghinga sa panahon ng matinding pisikal na aktibidad, at ang mga pagpapakita ng angina ay nabawasan. Ang mga taong nagdurusa sa tachycardia (parehong paroxysmal at supraventricular), pati na rin ang mga pasyente na may fibrillation at flutter ng pareho o isa sa atria, salamat sa paggamit ng ATP, tandaan ang pagbawi ritmo ng sinus, pati na rin ang pagsugpo sa aktibidad ng ectopic foci.

Komposisyon at release form ng ATP

Ang gamot ay magagamit sa anyo:

• Mga ampoule na may solusyon para sa pangangasiwa ng ATP intramuscularly. Ang isang ampoule ay naglalaman ng adenosine triphosphate (triphosadenine) sa halagang 10 mg. Ang pakete ay naglalaman ng 5 o 10 ampoules;
• 3% na solusyon ng adenosine triphosphate salt sa gliserol. Ito ay nakabalot sa 1 ml na bote, ang isang pakete ay naglalaman ng 100 bote;
• Mga tablet na naglalaman ng isang katas mula sa tissue ng kalamnan ng hayop - molekula ng adenosine-5-triphosphate. Ang iba pang mga sangkap ng mga tablet ay kinabibilangan ng potassium ions, sucrose, calcium stearate, anhydrous silicon dioxide, at corn starch. Ang bigat ng mga tablet ay maaaring 20 o 40 mg, ang isang paltos ay naglalaman ng 10 piraso. Ang mga paltos ay matatagpuan sa mga karton na pakete ng 4 na piraso.

Mga indikasyon para sa paggamit ng ATP

Ayon sa mga tagubilin para sa ATP, ang gamot ay dapat inumin para sa mga karamdaman na nakalista sa ibaba:

• Ischemia ng puso;
• hindi matatag na angina;
• Cardiosclerosis (post-infarction at myocardial);
• Paroxysmal o supraventricular tachycardia ng supraventricles;
• Autonomic disorder;
• Hyperuricemia ng iba't ibang pinagmulan;
• Talamak na pagkapagod na sindrom;
• Microcardiodystrophy.

Sa mga kasong ito, ang ATP ay maaaring gamitin kapwa sa anyo ng mga tablet at ampoules. Para sa polio, muscular dystrophy, pagkabulok ng pigmentary retina, kahinaan aktibidad sa paggawa, multiple sclerosis, paulit-ulit na claudication, inirerekumenda na pangasiwaan ang ATP intramuscularly.

Contraindications sa ATP

Ang ilang mga medikal na pagsusuri tungkol sa ATP ay nagpapahiwatig ng imposibilidad ng paggamit nito sa talamak na myocardial infarction, arterial hypotension, hypersensitivity sa triphosadenine, nagpapaalab na sakit bato

Mga side effect

Kapag nagbibigay ng ATP intramuscularly, napakahalaga na subaybayan ang kondisyon ng pasyente, dahil posibleng hitsura masamang reaksyon: sakit ng ulo, tumaas na diuresis, tachycardia, hyperuricemia. Ang intravenous administration ng gamot sa ilang mga kaso ay maaaring humantong sa pagduduwal, sakit ng ulo, pamumula ng balat ng mukha, at panghihina. Bilang karagdagan, anuman ang paraan ng aplikasyon ng ATP, mayroong isang maliit na posibilidad ng mga alerdyi.

Mga tagubilin para sa ATP

Sa kaso ng mga paglabag peripheral na sirkulasyon at muscular dystrophies, ang gamot, tulad ng nakasaad sa mga tagubilin para sa ATP, ay ibinibigay sa intramuscularly. Sa unang ilang araw ng paggamit, kinakailangan na magbigay ng 1 ml ng isang 1% na solusyon isang beses sa isang araw. Kasunod nito, ang dalas ay nadagdagan sa 2 beses sa isang araw, o ang nakaraang dalas ay pinananatili, na nagdaragdag ng dami ng gamot sa 2 ml ng isang 1% na solusyon isang beses sa isang araw. Ang kurso ng paggamot na may ATP ay 30-40 iniksyon. Posibleng ulitin ang kurso pagkatapos ng 1-2 buwan.

Ang pag-alis ng supraventricular arrhythmias ay isinasagawa gamit ang intravenous administration ATP sa halagang 1-2 ml ng 1% na solusyon. Ang pangangasiwa ay dapat gawin nang mabilis (hindi hihigit sa 10 segundo). Ang epekto ay nangyayari pagkatapos ng 30-40 segundo. Ang gamot ay maaaring muling ibigay pagkatapos ng 3 minuto.

Overdose

Ang pagkonsumo ng ATP sa mga dami na lumampas sa mga inirerekomenda ay maaaring humantong sa arterial hypotension, bradycardia at pagbuo ng AV block. Mga pagsusuri sa medikal tungkol sa ATP, ang sumusunod na uri ng paggamot ay inirerekomenda: paghinto ng gamot at nagpapakilalang paggamot. Kaya, para sa bradycardia, inirerekumenda na pangasiwaan ang atropine sulfate.

Mga kondisyon ng imbakan ng ATP

Ayon sa mga tagubilin para sa ATP, ang gamot ay dapat na naka-imbak sa isang tuyo na lugar, malayo sa abot ng mga bata. Ang panahon ng imbakan ay hindi dapat lumampas sa 2 taon.

Ang ATP ay ang abbreviation para sa Adenosine Tri-Phosphoric Acid. Mahahanap mo rin ang pangalang Adenosine triphosphate. Ito ay isang nucleoid na gumaganap ng malaking papel sa pagpapalitan ng enerhiya sa katawan. Ang Adenosine Tri-Phosphoric acid ay isang unibersal na pinagmumulan ng enerhiya na kasangkot sa lahat ng biochemical na proseso ng katawan. Ang molekula na ito ay natuklasan noong 1929 ng siyentipiko na si Karl Lohmann. At ang kahalagahan nito ay nakumpirma ni Fritz Lipmann noong 1941.

Istraktura at formula ng ATP

Kung pag-uusapan natin ang tungkol sa ATP nang mas detalyado, pagkatapos ito ay isang molekula na nagbibigay ng enerhiya sa lahat ng mga prosesong nagaganap sa katawan, kabilang ang enerhiya para sa paggalaw. Kapag ang molekula ng ATP ay nasira, ang hibla ng kalamnan ay kumukontra, na nagreresulta sa pagpapalabas ng enerhiya na nagpapahintulot na mangyari ang pag-urong. Ang adenosine triphosphate ay na-synthesize mula sa inosine sa isang buhay na organismo.

Upang mabigyan ng enerhiya ang katawan, ang adenosine triphosphate ay dapat dumaan sa ilang yugto. Una, ang isa sa mga phosphate ay pinaghihiwalay gamit ang isang espesyal na coenzyme. Ang bawat pospeyt ay nagbibigay ng sampung calories. Ang proseso ay gumagawa ng enerhiya at gumagawa ng ADP (adenosine diphosphate).

Kung ang katawan ay nangangailangan ng mas maraming enerhiya upang gumana, pagkatapos ay isa pang pospeyt ang pinaghihiwalay. Pagkatapos ay nabuo ang AMP (adenosine monophosphate). Ang pangunahing pinagmumulan ng paggawa ng Adenosine Triphosphate ay glucose; sa cell ito ay nahahati sa pyruvate at cytosol. Ang adenosine triphosphate ay nagpapasigla sa mga mahahabang hibla na naglalaman ng protina na myosin. Ito ang bumubuo sa mga selula ng kalamnan.

Sa mga sandali na ang katawan ay nagpapahinga, ang kadena ay pumapasok reverse side, ibig sabihin, nabuo ang Adenosine Tri-Phosphoric acid. Muli, ang glucose ay ginagamit para sa mga layuning ito. Ang nilikhang mga molekula ng Adenosine Triphosphate ay muling gagamitin sa lalong madaling panahon. Kapag ang enerhiya ay hindi kailangan, ito ay iniimbak sa katawan at inilalabas sa sandaling ito ay kinakailangan.

Ang molekula ng ATP ay binubuo ng ilang, o sa halip, tatlong sangkap:

1. Ang Ribose ay isang limang-carbon na asukal na bumubuo sa batayan ng DNA.
2. Ang Adenine ay ang pinagsamang mga atomo ng nitrogen at carbon.
3. Triphosphate.

Sa pinakasentro ng molekula ng adenosine triphosphate ay isang molekula ng ribose, at ang gilid nito ay ang pangunahing para sa adenosine. Sa kabilang panig ng ribose ay isang kadena ng tatlong mga pospeyt.

Mga sistema ng ATP

Kasabay nito, kailangan mong maunawaan na ang mga reserbang ATP ay magiging sapat lamang para sa unang dalawa o tatlong segundo ng pisikal na aktibidad, pagkatapos nito ay bumababa ang antas nito. Ngunit sa parehong oras, ang trabaho ng kalamnan ay maaari lamang isagawa sa tulong ng ATP. Salamat sa mga espesyal na sistema sa katawan, ang mga bagong molekula ng ATP ay patuloy na na-synthesize. Ang pagsasama ng mga bagong molekula ay nangyayari depende sa tagal ng pagkarga.

Ang mga molekula ng ATP ay synthesize ang tatlong pangunahing biochemical system:

1. Phosphagen system (creatine phosphate).
2. Glycogen at lactic acid system.
3. Aerobic na paghinga.

Isaalang-alang natin ang bawat isa sa kanila nang hiwalay.

Sistema ng phosphogen- kung ang mga kalamnan ay gumana nang maikling panahon, ngunit labis na matindi (mga 10 segundo), ang sistema ng phosphagen ay gagamitin. Sa kasong ito, ang ADP ay nagbubuklod sa creatine phosphate. Salamat sa sistemang ito, ang isang maliit na halaga ng Adenosine Triphosphate ay patuloy na nagpapalipat-lipat mga selula ng kalamnan. Dahil ang mga selula ng kalamnan mismo ay naglalaman din ng creatine phosphate, ito ay ginagamit upang ibalik ang mga antas ng ATP pagkatapos ng high-intensity na ehersisyo. maikling gawain. Ngunit sa loob ng sampung segundo ang antas ng creatine phosphate ay nagsisimulang bumaba - ang enerhiya na ito ay sapat na para sa isang maikling karera o matinding pagsasanay sa lakas sa bodybuilding.

Glycogen at lactic acid- nagbibigay ng enerhiya sa katawan nang mas mabagal kaysa sa nauna. Nag-synthesize ito ng ATP, na maaaring sapat para sa isa at kalahating minuto ng matinding trabaho. Sa proseso, ang glucose sa mga selula ng kalamnan ay nabuo sa lactic acid sa pamamagitan ng anaerobic metabolism.

Dahil sa anaerobic state oxygen ay hindi ginagamit ng katawan, ang sistemang ito ay nagbibigay ng enerhiya sa parehong paraan tulad ng sa aerobic system, ngunit ang oras ay nai-save. Sa anaerobic mode, ang mga kalamnan ay nagkontrata nang napakalakas at mabilis. Ang ganitong sistema ay maaaring magpapahintulot sa iyo na magpatakbo ng apat na daang metrong sprint o mas mahabang matinding ehersisyo sa gym. Pero sa mahabang panahon ang pagtatrabaho sa ganitong paraan ay hindi magpapahintulot sa pananakit ng kalamnan, na lumilitaw dahil sa labis na lactic acid.

Aerobic na paghinga- ang system na ito ay lumiliko kung ang pag-eehersisyo ay tumatagal ng higit sa dalawang minuto. Pagkatapos ang mga kalamnan ay nagsisimulang tumanggap ng adenosine triphosphate mula sa mga carbohydrate, taba at protina. Sa kasong ito, ang ATP ay mabagal na synthesize, ngunit ang enerhiya ay tumatagal ng mahabang panahon - pisikal na Aktibidad maaaring tumagal ng ilang oras. Nangyayari ito dahil sa ang katunayan na ang glucose ay bumagsak nang walang mga hadlang, wala itong anumang mga kontraaksyon mula sa labas - dahil ang lactic acid ay nakakasagabal sa anaerobic na proseso.

Ang papel ng ATP sa katawan

Mula sa nakaraang paglalarawan ay malinaw na ang pangunahing papel ng adenosine triphosphate sa katawan ay upang magbigay ng enerhiya sa lahat ng maraming bio. mga proseso ng kemikal at mga reaksyon sa katawan. Karamihan sa mga proseso ng pagkonsumo ng enerhiya sa mga nabubuhay na nilalang ay nangyayari salamat sa ATP.

Ngunit bilang karagdagan sa pangunahing pag-andar na ito, ang adenosine triphosphate ay gumaganap din sa iba:

Ang papel ng ATP sa katawan at buhay ng tao ay kilala hindi lamang sa mga siyentipiko, kundi pati na rin sa maraming mga atleta at bodybuilder, dahil ang pag-unawa nito ay nakakatulong na gawing mas epektibo ang pagsasanay at wastong kalkulahin ang mga naglo-load. Para sa mga taong nagsasanay ng lakas sa gym, sprinting at iba pang sports, napakahalagang maunawaan kung anong mga ehersisyo ang kailangang isagawa sa isang pagkakataon o iba pa. Salamat dito, maaari mong mabuo ang nais na istraktura ng katawan, i-ehersisyo ang istraktura ng kalamnan, bawasan ang labis na timbang at makamit ang iba pang nais na mga resulta.

Ang pangunahing pinagkukunan ng enerhiya para sa cell ay mga sustansya: carbohydrates, taba at protina, na na-oxidized sa tulong ng oxygen. Halos lahat ng carbohydrates, bago maabot ang mga selula ng katawan, dahil sa trabaho gastrointestinal tract at ang atay ay na-convert sa glucose. Kasama ng mga carbohydrate, ang mga protina ay hinahati din sa mga amino acid at mga lipid sa mga fatty acid. Sa cell, ang mga sustansya ay na-oxidized sa ilalim ng impluwensya ng oxygen at kasama ng mga enzyme na kumokontrol sa mga reaksyon ng paglabas ng enerhiya at paggamit nito. Halos lahat ng mga reaksyon ng oxidative ay nangyayari sa mitochondria, at ang inilabas na enerhiya ay naka-imbak sa anyo ng isang high-energy compound - ATP. Kasunod nito, ito ay ATP, at hindi mga sustansya, ang ginagamit upang magbigay ng mga intracellular metabolic na proseso na may enerhiya.

Ang molekula ng ATP ay naglalaman ng: (1) ang nitrogenous base adenine; (2) pentose carbohydrate ribose, (3) tatlong phosphoric acid residues. Ang huling dalawang phosphate ay konektado sa isa't isa at sa natitirang molekula sa pamamagitan ng mataas na enerhiya na phosphate bond, na ipinahiwatig sa ATP formula ng simbolo ~. Sa ilalim ng pisikal at kemikal na mga kondisyon na katangian ng katawan, ang enerhiya ng bawat naturang bono ay 12,000 calories bawat 1 mole ng ATP, na maraming beses na mas mataas kaysa sa enerhiya ng isang ordinaryong kemikal na bono, kaya naman ang mga phosphate bond ay tinatawag na high- enerhiya. Bukod dito, ang mga koneksyon na ito ay madaling nawasak, na nagbibigay ng mga proseso ng intracellular na may enerhiya sa sandaling kailanganin.

Kapag ang enerhiya ay inilabas, ang ATP ay nag-donate ng isang grupo ng pospeyt at nagiging adenosine diphosphate. Ang inilabas na enerhiya ay ginagamit para sa halos lahat ng mga proseso ng cellular, halimbawa sa mga reaksyon ng biosynthesis at pag-urong ng kalamnan.

Ang muling pagdadagdag ng mga reserbang ATP ay nangyayari sa pamamagitan ng muling pagsasama-sama ng ADP na may nalalabi na phosphoric acid sa gastos ng enerhiya sustansya. Ang prosesong ito ay paulit-ulit. Ang ATP ay patuloy na ginagamit at iniimbak, kaya naman tinawag itong energy currency ng cell. Ang oras ng turnover ng ATP ay ilang minuto lamang.

Ang papel ng mitochondria sa mga kemikal na reaksyon ng pagbuo ng ATP. Kapag ang glucose ay pumasok sa cell, ito ay na-convert sa pyruvic acid sa ilalim ng pagkilos ng cytoplasmic enzymes (ang prosesong ito ay tinatawag na glycolysis). Ang enerhiya na inilabas sa prosesong ito ay ginugugol sa pag-convert ng isang maliit na halaga ng ADP sa ATP, na kumakatawan sa mas mababa sa 5% ng kabuuang reserbang enerhiya.

Ang synthesis ng ATP ay 95% na isinasagawa sa mitochondria. Pyruvic acid, fatty acid at amino acids, na nabuo ayon sa pagkakabanggit mula sa carbohydrates, fats at proteins, ay kalaunan ay na-convert sa isang compound na tinatawag na "acetyl-CoA" sa mitochondrial matrix. Ang tambalang ito naman, ay pumapasok sa isang serye ng mga reaksyong enzymatic na sama-samang tinatawag na tricarboxylic acid cycle o Krebs cycle upang palabasin ang enerhiya nito. Sa tricarboxylic acid cycle, ang acetyl-CoA ay pinaghiwa-hiwalay sa mga atomo ng hydrogen at mga molekula ng carbon dioxide. Ang carbon dioxide ay inalis mula sa mitochondria, pagkatapos ay lumabas sa cell sa pamamagitan ng diffusion at inalis mula sa katawan sa pamamagitan ng mga baga.

Ang mga atomo ng hydrogen ay napakaaktibo sa kemikal at samakatuwid ay agad na tumutugon sa oxygen na nagkakalat sa mitochondria. Ang malaking halaga ng enerhiya na inilabas sa reaksyong ito ay ginagamit upang i-convert ang maraming mga molekula ng ADP sa ATP. Ang mga reaksyong ito ay medyo kumplikado at nangangailangan ng pakikilahok ng isang malaking bilang ng mga enzyme na bahagi ng mitochondrial cristae. Naka-on paunang yugto Ang isang elektron ay tinanggal mula sa isang hydrogen atom at ang atom ay nagiging isang hydrogen ion. Ang proseso ay nagtatapos sa pagdaragdag ng mga hydrogen ions sa oxygen. Bilang resulta ng reaksyong ito, nabuo ang tubig at isang malaking halaga ng enerhiya, na kinakailangan para sa pagpapatakbo ng ATP synthetase, isang malaking globular na protina na nakausli sa anyo ng mga tubercle sa ibabaw ng mitochondrial cristae. Sa ilalim ng pagkilos ng enzyme na ito, na gumagamit ng enerhiya ng mga hydrogen ions, ang ADP ay na-convert sa ATP. Ang mga bagong molekula ng ATP ay ipinapadala mula sa mitochondria sa lahat ng bahagi ng cell, kabilang ang nucleus, kung saan ang enerhiya ng tambalang ito ay ginagamit upang magbigay ng iba't ibang mga function. Itong proseso Ang synthesis ng ATP ay karaniwang tinatawag na chemiosmotic na mekanismo ng pagbuo ng ATP.

Ang metabolismo ng enerhiya, o dissimilation, o catabolism, ay isang hanay ng mga reaksyon ng pagkasira ng enzymatic mga organikong compound(mga protina, taba, carbohydrates) at ang pagbuo ng mga compound na mayaman sa enerhiya (adenosine triphosphate, atbp.) .

Ang ATP at mga katulad na compound (tinatawag silang macroergic) ay nagbibigay ng iba't ibang mahahalagang proseso: biological synthesis, pagpapanatili ng mga pagkakaiba sa konsentrasyon ng mga sangkap (gradients) at transportasyon ng mga sangkap sa mga lamad, pagsasagawa ng mga electrical impulses, trabaho ng kalamnan, pagtatago ng iba't ibang mga pagtatago, atbp. .

Ang kemikal na enerhiya ng mga sustansya na pumapasok sa katawan ay nakapaloob sa mga covalent bond sa pagitan ng mga atomo sa mga molekula ng mga organikong compound. Halimbawa, kapag ang isang kemikal na bono tulad ng isang peptide bond ay nasira, humigit-kumulang 12 kJ bawat 1 mol ang pinakawalan. Sa glucose, ang dami ng potensyal na enerhiya na nakapaloob sa mga bono sa pagitan ng mga atomo ng C, H at O ​​ay 2800 kJ bawat 1 mole (i.e., bawat 180 g ng glucose). Kapag ang glucose ay nasira, ang carbon dioxide at tubig ay nabuo, at ang enerhiya ay inilabas ayon sa huling equation:

SbN 1 gOb + 6O2-IZN2O + 6C02 + 2800 kJ.

Ang ilan sa mga enerhiya na inilabas mula sa mga sustansya ay nawawala sa anyo ng init, at ang ilan ay naipon, iyon ay, nakaimbak sa mga bono ng phosphate na mayaman sa enerhiya ng ATP. Ang mga molekula ng ATP ay nag-iimbak ng higit sa kalahati ng enerhiya na maaaring makuha mula sa mga organikong molekula kapag sila ay na-oxidize sa H20 at CO2. Sa pamamagitan ng pagbuo ng ATP, ang enerhiya ay na-convert sa isang mas maginhawa, puro anyo kung saan madali itong mailabas. Sa karaniwan, ang isang cell ay naglalaman ng humigit-kumulang 1 bilyong molekula ng ATP, ang pagkasira nito (hydrolysis) sa ADP at pospeyt ay nagbibigay ng enerhiya para sa maraming prosesong biyolohikal at kemikal na nagaganap sa pagsipsip ng enerhiya.

Molekyul ng ATP ay binubuo ng nitrogenous base adenine, ang sugar ribose at tatlong phosphoric acid residues (14). Ang adenine, ribose at ang unang pospeyt ay bumubuo ng adenosine monophosphate (AMP). Kapag ang pangalawang pospeyt ay idinagdag sa una, ang adenosine diphosphate (ADP) ay nabuo. Ang molekula na may tatlong phosphoric acid residues (ATP) ay ang pinaka-enerhiya. Ang cleavage ng terminal phosphate mula sa molekula ng ATP ay sinamahan ng paglabas ng 40 kJ ng enerhiya sa halip na 12 kJ na inilabas kapag ang mga ordinaryong kemikal na bono ay nasira. Salamat sa mga bono na mayaman sa enerhiya sa molekula ng ATP, ang cell ay maaaring makaipon ng malaking halaga ng enerhiya sa isang maliit na espasyo at gastusin ito kung kinakailangan. Ang synthesis ng ATP ay isinasagawa sa mga espesyal na organelles ng cell - mitochondria.

Mga yugto ng metabolismo ng enerhiya

Ang metabolismo ng enerhiya ay karaniwang nahahati sa tatlong yugto. Ang unang yugto ay paghahanda, na tinatawag ding panunaw. Ito ay isinasagawa pangunahin sa labas ng mga selula sa ilalim ng pagkilos ng mga enzyme na itinago sa lukab digestive tract. Sa yugtong ito, ang malalaking molekula ng polimer ay bumagsak sa mga monomer: ang mga protina sa mga amino acid, ang mga polysaccharides sa mga simpleng asukal, ang mga taba sa mga fatty acid at gliserol. Naglalabas ito ng isang maliit na halaga ng enerhiya, na nawawala bilang init.

Sa ikalawang yugto, ang maliliit na molekula na nabuo sa panahon ng proseso ng panunaw ay pumapasok sa mga selula at sumasailalim sa karagdagang pagkasira. Ang pinakamahalagang bahagi ng ikalawang yugto ng metabolismo ng enerhiya ay glycolysis - ang pagkasira ng glucose. Maaaring mangyari ang Glycolysis sa kawalan ng oxygen.

Bilang resulta ng isang serye ng mga sunud-sunod na reaksyon ng enzymatic, isang molekula ng glucose na naglalaman ng anim na carbon atoms ay na-convert sa dalawang molekula ng pyruvic acid (C3H403), na naglalaman ng tatlong carbon atoms bawat isa. Ang phosphoric acid at ADP ay kasangkot sa pagkasira ng glucose. Ang pyruvic acid ay binabawasan sa lactic acid (sa mga kalamnan), at ang pangkalahatang equation ay ganito ang hitsura:

SbN120b+2HzP04+2ADP-^ -*2SzH6OZ+2ATP+2H20

Kaya, ang pagkasira ng isang molekula ng glucose ay sinamahan ng pagbuo ng dalawang molekula ng ATP.

Ang anaerobic breakdown ng glucose (glycolysis) ay maaaring maging pangunahing pinagmumulan ng ATP sa cell sa mga organismo na hindi gumagamit ng molekular na oxygen o nabubuhay sa kawalan nito, gayundin sa mga tisyu ng mga multicellular na organismo na maaaring gumana sa ilalim ng anaerobic na mga kondisyon (halimbawa, sa mga kalamnan) sa panahon ng matinding ehersisyo. Sa ilalim ng mga kondisyong ito, ang mga molekula ng pyruvic acid ay na-convert alinman sa lactic acid, tulad ng inilarawan sa itaas, o sa iba pang mga compound (ethanol at CO2 sa yeast cells, acetone, butyric at succinic acid sa iba't ibang microorganism, atbp.).

Ang pagbuo ng ATP sa mga reaksyon ng glycolysis ay medyo hindi epektibo, dahil ang mga huling produkto nito ay medyo malalaking molekula na naglalaman ng malaking bilang ng enerhiya ng kemikal. Samakatuwid, ang pangalawang yugto ng metabolismo ng enerhiya ay tinatawag na hindi kumpleto. Ang yugtong ito ay tinatawag ding fermentation. Ang pagkuha ng enerhiya mula sa mga organikong compound sa kawalan ng oxygen - pagbuburo - ay laganap sa kalikasan. Karamihan sa mga natural na compound na binubuo ng carbon, hydrogen, oxygen at/o nitrogen ay fermentable sa ilalim ng anaerobic na kondisyon. Kabilang sa mga naturang compound ang polysaccharides, hexoses, pentoses, trioses, polyhydric alcohols, organic acids, amino acids, purines at pyrimidines. Ang mga produkto ng carbohydrate fermentation ay butyric acid, acetone, butanol, propanol, atbp. Ang polysaccharide cellulose, bilang resulta ng pagproseso ng mga microorganism, ay na-convert sa ethyl alcohol, acetic, formic at lactic acids, molecular hydrogen at CO2. Ang mga bakterya na naninirahan sa rumen ng mga ruminant (10 9-10 10 bacterial cells sa 1 ml ng ruminal fluid; hatiin ang selulusa na nakapaloob sa feed ng halaman sa madaling natutunaw na mga simpleng compound - mga organikong acid at alkohol.

May mga sangkap na hindi maaaring i-ferment sa ilalim ng anaerobic na kondisyon. Kabilang dito ang saturated aliphatic at aromatic hydrocarbons, mga pigment ng halaman - carotenoids at ilang iba pang mga compound. Sa ilalim ng mga kondisyon ng aerobic, ang lahat ng mga sangkap na ito ay ganap na na-oxidized, ngunit sa kawalan ng oxygen sila ay napaka-stable. Salamat sa katatagan na ito, ang mga hydrocarbon ay nananatili sa mga patlang ng langis sa loob ng mahabang panahon.

Ang ikatlong yugto ng catabolism ay nangangailangan ng pagkakaroon ng molecular oxygen at tinatawag na respiration. Ang pag-unlad ng cellular respiration sa aerobic microorganisms at sa eukaryotic cells ay naging posible lamang pagkatapos na lumitaw ang molekular na oxygen sa kapaligiran ng Earth bilang resulta ng photosynthesis. Ang pagdaragdag ng isang hakbang ng oxygen sa proseso ng catabolic ay nagbibigay sa mga cell ng isang malakas at mahusay na paraan upang kunin ang mga sustansya at enerhiya mula sa mga molekula.

Ang mga reaksyon ng paghahati ng oxygen, o oxidative catabolism, ay nangyayari sa mga espesyal na organelle ng cell - mitochondria, kung saan pumapasok ang mga molekula ng pyruvic acid. Matapos ang isang bilang ng mga pagbabagong-anyo, ang mga huling produkto ay nabuo - CO2 at H0, na pagkatapos ay nagkakalat sa labas ng cell. Ang pangkalahatang equation para sa aerobic respiration ay ganito:

2СзН60г+602+36НзР04+36ADP-^

V6CO2+6H2O+36AT0+36H2O "

Kaya, ang oksihenasyon ng dalawang molekula ng lactic acid ay gumagawa ng 36 na molekula ng ATP. Sa kabuuan, sa panahon ng ikalawa at ikatlong yugto ng metabolismo ng enerhiya, ang pagkasira ng isang molekula ng glucose ay gumagawa ng 38 mga molekula ng ATP. Dahil dito, ang aerobic respiration ay gumaganap ng pangunahing papel sa pagbibigay ng enerhiya sa cell.

Hindi lamang pyruvic acid, kundi pati na rin ang mga fatty acid at ilang amino acid ang pumapasok sa mitochondria, kung saan sila ay na-convert sa isa sa mga intermediate na produkto ng oxidative catabolism. Ang mitochondria ay ang sentro kung saan kinukuha ang enerhiya mula sa mga kemikal na bono ng taba, protina at carbohydrates. Samakatuwid, ang mitochondria ay tinatawag na mga istasyon ng enerhiya ng cell.