В каком случае правильно указаны продукты первого этапа анаэробного гликолиза

В каком случае правильно указаны продукты первого этапа анаэробного гликолиза thumbnail

Гликолиз  —  процесс окисления глюкозы, при котором из одной молекулы глюкозы образуются две молекулы пировиноградной кислоты, не является мембранозависимым процессом. Он происходит в цитоплазме. Однако ферменты гликолиза связаны со структурами цитоскелета. Суть гликолиза состоит в том, что молекула глюкозы (C6H12O6) без участия кислорода распадается на две молекулы пировиноградной кислоты (СН3СОСООН). При этом окисление идет за счет отщепления от молекулы глюкозы четырех атомов водорода, связывающихся со сложным органическим веществом НАД с получением двух молекул НАД•Н. Выделяющаяся при этом энергия запасается (40% от общего количества) в виде макроэргических связей двух молекул АТФ. 60% энергии выделяется в виде тепла. При последующем окислении НАД•Н получается еще 6 молекул АТФ. Таким образом, полный энергетический выход гликолиза в анаэробных условиях составляет 8 молекул АТФ.

На схеме в рамках обозначены исходные субстраты и конечные продукты гликолиза, цифрами в скобках — число молекул.

Для распада и частичного окисления молекулы глюкозы требуется протекание 11 сложных последовательных реакций.

Реакции гликолиза

Ход реакций

Ферменты, Активаторы, ингибиторы

Подготовительная стадия гликолиза

Стадия активации глюкозы проходит в 5 реакций, в ходе которых 1 молекула гексозы (глюкозы) расщепляется на 2 молекулы триоз-глицеральдегидфосфата

1. Необратимая реакция фосфорилирования глюкозы

Процесс гликолиза начинается с фосфорилирования глюкозы за счет АТФ — первая реакция. Это первая пусковая реакция гликолиза. Ее результатом является глюкозо-6-фосфат, имеющий отрицательный заряд. В гликолизе может участвовать не только глюкоза, но и другие гексозы (фруктоза), но в результате фосфорилирования и активации все равно образуется глюкозо-6-фосфат.

Уравнение необратимая реакция фосфорилирования глюкозы

фермент: гексокиназа

Активаторы: АДФ, Н3РO4.

Ингибиторы: глюкозо-6-Ф, фосфоенолпируват.

2. Обратимая реакция изомеризации глюкозо-6-фосфата

Во второй реакции происходит изомеризация (внутримолекулярные перестройки) глюкозо-6-фосфата во фруктозо-6-фосфат.

Уравнение обратимая реакция изомеризации глюкозо-6-фосфата 

фермент: глюкозо-6-фосфатизомераза

3. Необратимая реакция фосфорилирования фруктозо-6-фосфата (ключевая стадия гликолиза)

В третьей реакции происходит фосфорилирование (присоединение остатка ортофосфорной кислоты) фруктозо-6-фосфата с образованием фруктозо-1,6-дифосфата. При этом затрачивается еще одна молекула АТФ (уже вторая) — это вторая пусковая реакция гликолиза. Она идет в присутствии Mg2+ и является необратимой, так как сопровождается масштабным уменьшением свободной энергии.

Уравнение необратимая реакция фосфорилирования фруктозо-6-фосфата 

фермент: фосфофруктокиназа

Активаторы: АДФ, АМФ, Н3РO4, К+.

Ингибиторы: АТФ, цитрат, НАДН.

4. Обратимая реакция дихотомического расщепления фруктозо-1,6-дифосфата

В четвертой реакции гликолиза происходит расщепление фруктозо-1,6-дифосфата на две молекулы глицеральдегид-3-фосфата.

Уравнение реакция дихотомического расщепления фруктозо-1,6-дифосфата

фермент: алъдолаза

5. Обратимая реакция изомеризации дигидроксиацетона-3-фосфат в глицеральдегид-3-фосфат

В пятой реакции происходит изомеризация полученных триозофосфатов. На этом заканчивается первая стадия гликолиза.

Уравнение пятая реакция гликолиза

фермент: триозофосфатизомераза

Стадия генерации АТФ

Проходит в 6 реакций (или 5), в ходе которых энергия окислительных реакций трансформируется в химическую энергию АТФ (субстратное фосфорилирование).

6. Окисление глицеральдегид-3-фосфата до 1,3-дифосфоглицерата (реакция гликолитической оксиредукции)

В шестой реакции происходит окисление альдегидной группы до карбоксильной. Выделившийся Н+ акцептируется NAD, который восстанавливается до NADH. Освобождающаяся энергия затрачивается для образования высокоэнергетической связи 1,3-бифосфоглицерата (1,3-бифосфоглицериновая кислота).

уравнение окисление глицеральдегид-3-фосфата до 1,3-дифосфоглицерата

фермент: глицералъдегид-3-фосфат-дегидрогеназа

7. Субстратное фосфорилирование АДФ (7)

В седьмой реакции фосфорильная группа 1,3-бифосфоглицерата переносится на ADP, в результате чего образуется АТР (напоминаем, что следует иметь в виду две параллельные цепи реакций, с участием двух молекул триоз, образовавшихся из одной молекулы гексозы, следовательно, синтезируется не одна, а две молекулы АТР).

Субстратное фосфорилирование АДФ реакция

фермент: фосфоглицераткиназа

8. Реакция изомеризации 3-фосфоглицерата в 2-фосфоглицерат

В восьмой реакции гликолиза происходит перенос фосфатной группы с третьего атома углерода на второй. В результате образуется 2-фосфоглицерат (2-фосфоглицериновая кислота).

Реакция изомеризации уравнение процесса гликолиза

9. Реакция енолизации

Девятая реакция сопровождается внутримолекулярными окислительно-восстановительными процессами, в результате которых образуется фосфоенолпируват (фосфоенолпировиноградная кислота) с высокоэнергетической связью во втором атоме углерода и отщепляется молекула воды

Реакция енолизации роцесса гликолиза

фермент: енолаза

10. Реакция субстратного фосфорилирования

В ходе десятой реакции фосфорильная группа переносится на ADP. При этом синтезируется АТР и пируват (пировиноградная кислота). Эта реакция также необратима, поскольку высокоэкзергонична.

Реакция субстратного фосфорилирования уравнение 

фермент: пируваткиназа

11. Реакция обратимого восстановления пировиноградной кислоты до молочной кислоты (в анаэробных условиях)

Если после гликолиза следует аэробное расщепление, пируват мигрирует в матрикс митохондрий, где, взаимодействуя с коэнзимом-А, участвует в образовании ацетил-СоА. В анаэробных условиях пируват при участии NADH восстанавливается до лактата (молочной кислоты), который при этом является конечным продуктом гликолиза. Затем в аэробных условиях лактат может обратно превратиться в пируват и окислиться в митохондриях.

Реакция восстановления пирувата до молочной кислоты

фермент: лактатдегидрогеназа

1. Биология для поступающих в вузы / Г.Л. Билич, В.А. Крыжановский. — 2008.

2. Биология в таблицах и схемах / Спб. — 2004.

3. Биохимия в схемах и таблицах / И. В. Семак — Минск — 2011.

Источник

В
аэробном гликолизе можно выделить 2
этапа.

  1. Подготовительный
    этап, в ходе которого глюкоза
    фосфорилируется и расщепляется на две
    молекулы фосфотриоз. Эта серия реакций
    протекает с использованием 2 молекул
    АТФ.

  2. Этап,
    сопряжённый с синтезом АТФ. В результате
    этой серии реакций фосфотриозы
    превращаются в пируват. Энергия,
    высвобождающаяся на этом этапе,
    используется для синтеза 10 моль АТФ.

В каком случае правильно указаны продукты первого этапа анаэробного гликолиза

Аэробный
распад глюкозы.
 1-10-
реакции аэробного гликолиза; 11 —
малат-аспартатный челночный механизм
транспорта водорода в митохондрии; 2 (в
кружке) — стехиометрический коэффициент.

В каком случае правильно указаны продукты первого этапа анаэробного гликолиза

Пути
катаболизма глюкозы.
 1
— аэробный гликолиз; 2, 3 — общий путь
катаболизма; 4 — аэробный распад глюкозы;
5 — анаэробный распад глюкозы (в рамке);
2 (в кружке) — стехиометрический коэффициент.

В каком случае правильно указаны продукты первого этапа анаэробного гликолизаВ каком случае правильно указаны продукты первого этапа анаэробного гликолиза

В каком случае правильно указаны продукты первого этапа анаэробного гликолизаВ каком случае правильно указаны продукты первого этапа анаэробного гликолиза

58. Анаэробный гликолиз. Реакция гликолитической оксидоредукции; субстратное фосфорилирование. Распространение и физиологическое значение анаэробного распада глюкозы.

Анаэробным
гликолизом называют процесс расщепления
глюкозы с образованием в качестве
конечного продукта лактата. Этот процесс
протекает без использования кислорода
и поэтому не зависит от работы
митохондриальной дыхательной цепи. АТФ
образуется за счёт реакций субстратного
фосфорилирования. Суммарное уравнение
процесса:

С6Н1206 +
2 Н3Р04 +
2 АДФ = 2 С3Н6О3 +
2 АТФ + 2 Н2O.

1. Реакции анаэробного гликолиза

При
анаэробном гликолизе в цитозоле
протекают все 10 реакций, идентичных
аэробному гликолизу. Лишь 11-я реакция,
где происходит восстановление пирувата
цитозольным NADH, является специфической
для анаэробного гликолиза. Восстановление
пирувата в лактат катализирует
лактатдегидро-геназа (реакция обратимая,
и фермент назван по обратной реакции).
С помощью этой реакции обеспечивается
регенерация NAD+ из
NADH без участия митохондриальной
дыхательной цепи в ситуациях, связанных
с недостаточным снабжением клеток
кислородом. Роль акцептора водорода от
NADH (подобно кислороду в дыхательной
цепи) выполняет пируват. Таким образом,
значение реакции восстановления пирувата
заключается не в образовании лактата,
а в том, что данная цитозольная реакция
обеспечивает регенерацию NAD+.
К тому же лактат не является конечным
продуктом метаболизма, удаляемым из
организма. Это вещество выводится в
кровь и утилизируется, превращаясь в
печени в глюкозу, или при доступности
кислорода превращается в пируват,
который вступает в общий путь катаболизма,
окисляясь до СО2 и
Н2О.
Строение лактатдегидрогеназы, механизм
действия и значение определения
активности этого фермента для диагностики
заболеваний описывались ранее в разделе
2.

Баланс
АТФ при анаэробном гликолизе

Анаэробный
гликолиз по сравнению с аэробным менее
эффективен. В этом процессе катаболизм
1 моль глюкозы без участия митохондриальной
дыхательной цепи сопровождается синтезом
2 моль АТФ и 2 моль лактата. АТФ образуется
за счёт 2 реакций субстратного

В каком случае правильно указаны продукты первого этапа анаэробного гликолиза

Рис.
7-40. Анаэробный гликолиз.

фосфорилирования.
Поскольку глюкоза распадается на 2
фосфотриозы, то с учётом стехиометри-ческого
коэффициента, равного 2, количество моль
синтезированного АТФ равно 4. Учитывая
2 моль АТФ, использованных на первом
этапе гликолиза, получаем конечный
энергетический эффект процесса, равный
2 моль АТФ. Таким образом, 10 цитозольных
ферментов, катализирующих превращение
глюкозы в пируват, вместе с
лактатдегидрогеназой обеспечивают в
анаэробном гликолизе синтез 2 моль АТФ
(на 1 моль глюкозы) без участия кислорода.

Анаэробный
распад глюкозы происходит в мышцах, в
первые минуты мышечной работы, в
эритроцитах (в которых отсутствуют
митохондрии), а также в разных органах
в условиях ограниченного снабжении их
кислородом, в том числе в клетках
опухолей. Для метаболизма клеток опухолей
характерно ускорение как аэробного,
так и анаэробного гликолиза. Но
преимущественный анаэробный гликолиз
и увеличение синтеза лактата служит
показателем повышенной скорости деления
клеток при недостаточной обеспеченности
их системой кровеносных сосудов.

В каком случае правильно указаны продукты первого этапа анаэробного гликолиза

59.
Биосинтез глюкозы (глюконеогенез) из
аминокислот, глицерина и молочной
кислоты; регуляция глюконеогенеза.
Биотин, роль в образовании оксалоацетата.
Взаимосвязь гликолиза в мышцах и
глюконеогенеза в печени (цикл Кори).

В каком случае правильно указаны продукты первого этапа анаэробного гликолиза

Рис.
7-44. Включение субстратов в глюконеогенез.

В каком случае правильно указаны продукты первого этапа анаэробного гликолиза

Рис.
7-45. Гликолиз и глюконеогенез.
 Ферменты
обратимых реакций гликолиза и
глюконеогенеза: 2 — фосфоглюкоизоме-раза;
4 — альдолаза; 5 — триозофосфатизомераза;
6 — глицеральдегидфосфатдегидрогеназа;
7 -фосфоглицераткиназа; 8 — фосфоглицератмутаза;
9 — енолаза. Ферменты необратимых реакций
глюконеогенеза: 11 — пируваткарбоксилаза;
12 — фосфоенолпируваткарбоксикиназа; 13
— фруктозо-1,6-бисфосфатаза; 14
-глюкозо-6-фосфатаза. I-III -субстратные
циклы.

В каком случае правильно указаны продукты первого этапа анаэробного гликолиза

Рис.
7-46. Образование оксалоацетата из
пирувата.

В каком случае правильно указаны продукты первого этапа анаэробного гликолиза

Рис.
7-47. Превращение оксалоацетата в малат.

В каком случае правильно указаны продукты первого этапа анаэробного гликолиза

Рис.
7-48. Превращение оксалоацетата в
фосфоенолпируват.

В каком случае правильно указаны продукты первого этапа анаэробного гликолиза

Рис.
7-49. Образование оксалоацетата, транспорт
в цитозоль и превращение в фосфоенолпируват.
 1
— транспорт пирувата из цитозоля в
митохондрию; 2 — превращение пирувата в
оксалоацетат (ОА); 3 — превращение ОА в
малат или аспартат; 4 — транспорт аспартата
и малата из митохондрии в цитозоль; 5 —
превращение аспартата и малата в ОА; 6
— превращение ОА в фосфоенолпируват.

В каком случае правильно указаны продукты первого этапа анаэробного гликолиза

Рис.
7-50. Цикл Кори (глюкозолактатный цикл).
 1
— поступление лактата из сокращающейся
мышцы с током крови в печень; 2 — синтез
глюкозы из лактата в печени; 3 — поступление
глюкозы из печени с током крови в
работающую мышцу; 4 — использование
глюкозы как энергетического субстрата
сокращающейся мышцей и образование
лактата.

Соседние файлы в предмете Биохимия

  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #

Источник

Для успешного прогрессирования в спорте необходимо иметь мощную теоретическую базу, позволяющую правильно строить тренировки и использовать имеющийся потенциал. Анаэробный гликолиз – важный процесс, который протекает в органических тканях и дает возможность успешно заниматься. Какое значение он представляется для нашего организма? Как его применять при построении тренировочной программы? В каких условиях он будет проходить максимально результативно? Можно ли улучшить протекание данного явления? Как это сделать? Ответы на перечисленные вопросы читайте дальше.

Определение

Анаэробный гликолиз – ферментативный процесс, включающий последовательное преобразование виноградного сахара для получения энергии. Реакция строится на обратимом превращении пируватов в лактат посредством катализа лактатдегидрогеназой. С ее помощью органы человека используют аденозинтрифосфат для получения сил во время тренинга. Содержание этого компонента удваивается и удерживается на таком уровне около 20 секунд, что позволяет успешно закончить подход. Основная особенность происходящей реакции заключается в отсутствии участия O₂ и побочном образовании лактата.

Аэробный гликолиз – это схожее явление, в ходе которого также происходит разложение глюкозы с получением АДФ, обеспечивающее обмен энергии в организме. В отличие от предыдущей разновидности получения ресурсов реакция протекает с атомами кислорода и водорода. В результате побочных компонентов образуется углекислый газ и вода.

В обоих случаях энергетический выброс дает силы человеку справиться с физической нагрузкой в течение определенного времени.

Принцип действия

Описанная система обмена веществ основывается на циркуляции декстрозы в крови и гликогена, который хранится в мышцах и печени. За счет изменения конфигурации молекул происходит выделение АТФ. В результате таких преобразований осуществляются разные процессы, многие из которых не только высвобождают энергию, но и потребляют ее.

Аэробный и анаэробный гликолиз связаны с определенными энзимами, чувствительными к кислотно-щелочному балансу. Во время физических действий выделяется молочная кислота, одновременно запускающая образование ресурсов в организме и усталость. То, какое состояние будет преобладать, зависит от характера тренинга:

  • аэробика – продолжительность упражнений до 30 секунд;
  • анаэробика – длительное силовое напряжение.

Недостаток тренировок второго типа заключается в отсутствии возможности заниматься часто. В противном случае объем лактата в теле превысит допустимую норму, что повлечет упадок сил или судороги.

Нагрузки первого типа лучше подходят для развития выносливости. Они помогают в борьбе с лишним весом, укрепляют легкие, снижают артериальное давление. Такие упражнения относятся к кардиотренировкам, развивающим устойчивость к стрессам. Но для набора мышечной массы больше подходят силовые виды спорта. Их преимущество заключается в том, что даже в состоянии покоя сжигается большое количество калорий.

Программа тренировок

Анаэробный гликолиз и аэробный, отличия которых достаточно существенны, должны присутствовать в жизнедеятельности любого человека. Поэтому в спорте используются как кардио, так и силовые упражнения. Первые необходимы для обеспечения организма O₂, жиросжигания, похудения. Они гарантируют размеренное и продолжительное воздействие и включают:

  • езду на велосипеде;
  • плавание;
  • бег в среднем темпе;
  • катание на коньках, роликах, лыжах;
  • использование специальных тренажеров (беговая дорожка, велотренажер, степпер).

При регулярном занятии перечисленными видами спорта снижается риск развития сердечно-сосудистых заболеваний. Сердечная мышца укрепляется достаточно, чтобы выдержать силовые действия. Благодаря этому анаэробный гликолиз, реакции которого требуют сильного физического напряжения, не нанесет вреда внутренним органам. Он строится на так называемых «безкислородных» нагрузках (кратковременность, интенсивность, высокие силовые затраты). В данную категорию входят:

  • спринт;
  • бодибилдинг;
  • пауэрлифтинг.

В ходе тренинга потребляется минимум кислорода, поэтому основной запас энергии высвобождается из мышечных волокон. Регулярные занятия развивают мускулатуру, силовые показатели, укрепляют опорно-двигательный аппарат. Преимущество заключается в долговременном эффекте, сохраняющемся в течение 36 часов с момента занятия в спортзале. Ускоренный метаболизм продолжает воздействовать на организм, усиленно сжигая калории и снижая процент жировых отложений.

АнП

АнП – важное понятие в тренировках на выносливость, предполагающее «порог» интенсивности в одном занятии. Он представляет собой норму, при которой лактат в крови превышает показатель его нейтрализации. Анаэробный гликолиз происходит в мышцах и других тканях, затрагивая работу внутренних органов. Поэтому определить АнП можно при помощи ЧСС. Задача осуществляется путем выполнения кардионагрузок на большие дистанции или посредством подсчета в лабораторных условиях.

При высоких нагрузках количество молочной кислоты повышается, и организм прикладывает усилия, чтобы понизить этот показатель. Если АнП превысит допустимый уровень, самочувствие атлета ухудшится, и он не сможет продолжать заниматься. Чтобы предотвратить описанный исход, необходимо тренироваться, отслеживая собственный порог.

Для самостоятельного расчета АнП подходит бег. Задача осуществляется по следующей схеме:

  • пробежите дистанцию в среднем темпе в течение 30 минут;
  • через 10 минут с начала старта замеряйте пульс;
  • повторите процедуру по окончании пробежки;
  • суммируйте оба показателя;
  • разделите полученное число на 2.

Результат – анаэробный порог. Чтобы его не превысить, необходимо заниматься на 85% от допустимого максимума. Для этого рекомендуется отслеживать пульс в ходе тренировки.

Улучшение гликогенолиза

Чтобы повысить эффективность данной системы, необходимо воспользоваться специальной тренировочной программой. При правильном подходе содержание глюкозы и гликогена увеличится, за счет чего усилится выработка энергии, позволяющая дольше заниматься. Для формирования привычки к более высокому уровню молочной кислоты и наработки выносливости, следует:

  • тренироваться со средней и высокой интенсивностью;
  • использовать веса, с которым можно сделать 8-15 повторений в одном сете;
  • отдыхать между подходами 30-60 секунд.

Большой объем, умеренные веса и короткие перерывы повысят выработку лактата. При регулярных занятиях тело адаптируется к высокому показателю данного вещества, выполнять упражнения станет легче, утомляемость снизится. Активируется работа энергетической системы, усиливающей выработку ресурсов, используемых для выполнения силовых упражнений.

Пищевые добавки

Для улучшения гликогенолиза изобретено спортивное питание, ускоряющее синтез компонентов, принимающих в нем участие. Пищевые добавки позволяют организму вырабатывать больше виноградного сахара и гликогена, за счет чего сроки восстановления сокращаются. Но описанная особенность распространяется не на всех людей. Если человек испытывает нехватку разных компонентов, спортивное питание улучшит гликогенолиз. В противном случае разница в энергетическом балансе незаметна.

Этапы

Переработка глюкозы в энергию в клетках состоит из трех стадий:

  • Подготовительный гликолиз аэробный. На этом этапе декстроза расщепляется и преобразуется в пируват.
  • катаболизм.
  • Тканевое дыхание. Необходимые питательные вещества вырабатываются по митохондриальной цепи переноса электронов.

Всего из одной молекулы глюкозы возникает 38 молекул АТФ. Участие кислорода в реакции тормозит процесс. Но его отсутствие не принесет вреда, поскольку гликогенолиз рассчитан на короткие интенсивные нагрузки. При активном дыхании в клетках происходит переключение на более экономичный вариант получения ресурсов.

Советы

Большинство людей не знает, где протекает анаэробный этап гликолиза. Данное явление происходит в цитоплазме клеток, но для результативного тренинга это не имеет значения точно так же, как и то, какие продукты и ферменты выделяются. Главное для атлета – придерживаться основных рекомендаций, обеспечивающих эффективную тренировку и восстановление.

Для этого:

  • чередуйте силовые с кардио;
  • не занимайтесь дольше 30-40 минут, чтобы уровень гормона стресса не превысил норму;
  • распределите «кислородные» и «безкислородные» занятия по разным дням;
  • не перегружайте мышцы;
  • делайте разминку, чтобы мышечные ткани лучше воспринимали поступление молочной кислоты;
  • давайте время телу восстановиться (1-3 дня в зависимости от интенсивности тренировки).

Не забывайте о режиме сна, здоровом питании, отсутствии вредных привычек. Перечисленные факторы создадут условия для хорошей работы внутренних органов, благодаря чему обменные процессы будут протекать быстрее и эффективнее. Периодизированная программа обеспечит результативную гипертрофию. Также учитывайте состояние здоровья. Нарушение метаболизма негативно сказывается на энергетическом обмене в клетках и гликогенолизе. Поэтому предварительный расчет АнП и медицинский осмотр – обязательны. При обнаружении проблем со здоровьем интенсивность нагрузок необходимо снизить, иначе будет нарушен не только метаболизм, но и работа внутренних органов.

Читайте также:

Источник