Тканевое дыхание (аэробный ресинтез АТФ) в мышечных волокнах
Дается определение тканевого дыхания — аэробного ресинтеза АТФ в мышечных волокнах. Описаны количественные критерии тканевого дыхания: максимальная мощность, время развертывания, время работы с максимальной мощностью. Дается характеристика достоинствам и недостаткам тканевого дыхания.
Тканевое дыхание в мышечных волокнах (аэробный путь ресинтеза АТФ, аэробное фосфорилирование, окислительное фосфорилирование)
Определение
Тканевое дыхание (аэробный путь ресинтеза АТФ, аэробное фосфорилирование, окислительное фосфорилирование) – основной, базовый способ образования АТФ, протекающий в митохондриях мышечных волокон.
Общая характеристика
Источниками энергии для аэробного ресинтеза АТФ являются углеводы, жиры и аминокислоты. В итоге тканевого дыхания вещество окисляется до углекислого газа и воды.
Тканевое дыхание – основной механизм энергообеспечения при работе умеренной мощности длительностью более 30 минут.
Виды спорта базирующиеся на тканевом дыхании
Виды спорта, в которых тканевое дыхание является основным механизмом обеспечения являются: спортивная ходьба на 20 и 50 км, марафонский бег; лыжные гонки на 20 и 50 км; шоссейные велогонки, плавание на 10 км в открытой воде.
Ферменты тканевого дыхания
Ферменты аэробного ресинтеза АТФ располагаются в мембране митохондрий. Эти ферменты активирует АДФ (аденозиндифосфат). В покое АДФ мало, поэтому тканевое дыхание протекает с очень низкой скоростью. При выполнении физической нагрузки в организме интенсивно используется АТФ, поэтому в мышечных волокнах накапливается АДФ. В этом случае имеет место реакция гидролиза АТФ:
Избыток АДФ ускоряет тканевое дыхание, и оно может достигнуть максимальной скорости. Тканевое дыхание характеризуется высокой экономичностью. Например, при аэробном окислении гликогена до воды и углекислого газа образуется 39 молекул АТФ в расчете на один остаток глюкозы.
Тканевое дыхание активно протекает в мышечных волокнах типа I и типа IIA.
Количественные критерии тканевого дыхания
Максимальная мощность
Максимальная мощность тканевого дыхания составляет 350-450 кал/мин кг. По сравнению с анаэробными путями ресинтеза АТФ тканевое дыхание обладает самой низкой величиной максимальной мощности. Это обусловлено возможностями доставки кислорода в митохондрии, количеством и размерами митохондрий в мышечных волокнах.
Время развертывания тканевого дыхания
Время развертывания тканевого дыхания составляет от 3 до 4 минут. Однако у хорошо тренированных спортсменов этот показатель может составлять всего 1 минуту (С.С. Михайлов, 2009). Достаточно большое время развертывания тканевого дыхания объясняется тем, что для обеспечения максимальной скорости протекания тканевого дыхания необходима перестройка всех систем организма, участвующих в доставке кислорода в митохондрии мышц.
Время работы с максимальной мощностью
Время работы с максимальной мощностью тканевого дыхания составляет десятки минут. Это связано с тем, что, для аэробного ресинтеза АТФ используются разнообразные источники энергии (аминокислоты, углеводы, жирные кислоты и др.), содержащиеся как в мышечных волокнах, так и в крови, доставляемой к мышцам. Поэтому тканевое дыхание может функционировать длительное время.
Источник
Значение витаминов и минералов для развития и функционирования мозга
Тиамин (В1) – У пациентов, приходящих к невропатологам, зачастую обнаруживается недостаток витамина В1. Заболевание начинается одинаково. Сначала- постоянная мучительная усталость, раздражительность, отсутствие аппетита, забывчивость, невозможность сконцентрироваться на чем-либо. Потом ухудшение сна, вялость – и первые тревожные признаки: зуд и покалывание в ногах, учащенное сердцебиении, подавленность. Многие хронические болезни желудка и кишечника приводят к нарушениям всасывания вит. В1, что влечет за собой его дефицит в организме. Замечено также, что питание преимущественно углеводистой пищей (булочками, бутербродами, кондитерскими изделиями, сладостями и т.д.) приводит к повышению потребности организма в тиамине и, следовательно, к возникновению «вторичной» В1-недостаточности.
Витамин В2 –дефицит витамина В2 неизбежно нарушает нормальное осуществление витаминами D, В6, фолиевой кислоты их разнообразных функций и ведет к развитию вторичного, функционального дефицита этих витаминов даже при их достаточном поступлении с пищей.
Тем, кто постоянно испытывает психические или физические стрессы, требуется рибофлавин, способствующий выбросу гормонов стресса, например адреналина, из коры надпочечников. Многие люди, живущие в условиях спешки и вынужденные разрешать конфликты и проблемы, жертвуют своими резервами рибофлавина для постоянного производства гормонов стресса. В этом случае витамина не хватает для участия в клеточном обмене веществ.
Витамин РР (ниацин) – одно из важнейших веществ, предназначенных для транспортировки электронов и производства энергии в живой клетке. В качестве кофермента участвуетв окислении глюкозы, жирных кислот, аминокислот, обеспечивает тканевое дыхание. Характерными признаками недостаточности ниацина является симптомокомплекс «три Д»: дерматит, диарея, деменция, Нарушается функция периферических нервов и центральной нервной системы. Появляются головокружение и головные боли, апатия сменяется депрессией. Тугодумие – вплоть до умственной отсталости – тоже проявление болезни. Развиваются психозы, психоневрозы.
Холин – витаминоподобное соединение. Из холина синтезируется ацетилхолин – вещество, передающее нервные импульсы. Этот процесс происходит при самом активном участии витамина В1. Вот почему в картине авитаминоза В1 ведущее место занимают симптомы, свидетельствующие о нарушении функций нервной системы. К таким симптомам относятся изменения настроения, кожной чувствительности, расстройства сна, памяти, параличи, судороги.
При нехватке тиамина или холина в мозгу начинается массовая гибель холинэргических нейронов. Сначала мысли еле-еле ползут от клетки к клетке, и мы уже не в состоянии запомнить номер телефона из пяти цифр. Нехватка тиамина может привести к образованию целых колоний отмерших клеток в мозгу. Люди становятся забывчивыми, не могут сосредоточится. Многие ученые полагают, что в этом случае возрастает опасность болезни Альцгеймера.
Когда человеку необходимо сосредоточиться, холин преобразуется в ацетилхолин, который активизирует работу мозга. Если не хватает холина, то этот процесс заканчивается, что приводит к рассеянности.
Защитная оболочка клеток мозга и нервов маслянисто-влажная. Холин и такие вещества, как витамин C Длительная недостаточность холина может привести к автоматическому поглощению собственного миелина нервов, разрушению и отмиранию нервных клеток, имеют большое значение для поддержания ее постоянной консистенции.
Пантотеновая кислота участвует в синтезе холина, поэтому концентрация этого витамина в мозгу высокая, в синтезе гормонов надпочечников, необходимых для преодоления последствий стресса.
Биотин — при недостатке усиливается сонливость, усталость.
Витамин В6 (пиридоксин) Пиридоксин встречается в нашем организме повсюду. Если мы испытываем сильный психологический или физический стресс (что случается, к сожалению, почти с каждым), наши надпочечники выбрасывают гормоны стресса (так называемые глюкокортикоиды), которые на полные обороты запускают белковый обмен веществ, чтобы бороться со стрессом. В этом случае расходуются основные резервы витамина В6. Поэтому нейрофизиологи в последнее время советуют жертвам стресса принимать витамин В6 — пиридоксин. Это оживляет аминокислоты, успокаивает нервы и создает хорошее настроение. Не следует только впадать в ошибку, покупая в аптеке один пиридоксин. Без витамина В2 (рибофлавина) витамин В6 представляет собой вчетверо меньшую ценность. Пиридоксин принимает участие в производстве красных кровяных телец и их красящего пигмента – гемоглобина, т.е способствует снабжению клеток, в том числе и головного мозга кислородом.
Фолиевая кислота незаменима при производстве красных кровяных телец, требуется и для синтеза нуклеиновых кислот, содержащих наследственную информацию. Поэтому она незаменима для процессов роста и замены клеток нашего тела. Фолиевая кислота активно участвует в поднятии нашего настроения, участвуя в обмене метионина, серина, глицина. При недостатке фолатов отмечаются слабость, головная боль, раздражительность, враждебность, плохая память.
Витамин С стимулирует выработку гормонов, нейропептидов и прежде всего нейротрансмиттеров (веществ, передающих нервные и мыслительные импульсы в нервной системе), с помощью которых передаются все наши ощущения и которые необходимы для нашего психического здоровья. Витамин С необходим для производства: — норадреналина — вещества, обеспечивающего нам бодрость и жизнерадостность. Норадреналин синтезируется при внезапном возникновении опасной ситуации, когда нам нужно реагировать молниеносно и сосредоточенно.
— допамина — необходимого для управления мышечными нервами, для настроения и половой жизни.
— серотонина — обеспечивающего нам внутреннее расслабление и сон.
— ацетилхолина — улучшающего память и концентрацию внимания.
Витамин С наряду с витамином А, витамином Е и селеном принадлежит к четырем самым важным антиоксидантам в борьбе со свободными радикалами.
Витамин D Молекулы этого витамина выполняют в организме главную задачу — усвоение кальция в передаче нервных импульсов между клетками нервов и мозга. Ионы кальция по крохотным каналам циркулируют между мембранами клеток и передают сигналы от клетки к клетке. Это важно не только для координированной мышечной деятельности, но и для обмена гормонами, для роста, для синтеза нейротрансмиттеров. Витамин D обеспечивает постоянную концентрацию кальция в крови., который участвует
Магний входит в состав около 300 ферментов, в том числе и АТФ- зависимых ферментов. Этим определяется системное влияние магния на энергетические процессы во всех органах и тканях, прежде всего активно энергопотребляющих ( сердце, нервная система, работающие мышцы). Магний является антистрессовым макроэлементом, оказывает нормализующее действие на состояние нервной системы и ее высших отделов (особенно в сочетании с витамином В6) при нервном напряжении, депрессиях, неврозах.
Железо – дефицит его – один из наиболее распространенных микроэлементозов человека, пни котором страдает весь организм, а гипохромная анемия, когда нарушается снабжение клеток организма кислородом, является уже поздней стадией болезни. Начальные признаки дефицита железа неспецифичны и выражаются в легкой утомляемости, головных болях, повышенной возбудимости или, напротив, депрессии.
Селен является антиоксидантом, входит в состав фермента глутатионпероксидазы. Обладает защитным влиянием на цитоплазматические мембраны, не допуская как их изменения, так и генетических нарушений ДНК, способствуя таким образом нормальному росту клеток, в том числе и головного мозга.
Йод. Место концентрации йода в организме – щитовидная железа. При недостатке йода снижается образование гормонов щитовидной железы. Это состояние сопровождается повышенной утомляемостью, ослаблением памяти, сонливостью, апатией, головными болями.
Цинк. В настоящее время цинк найден более чем в 200 металлоферментах, участвующих в самых разных метаболических процессах, включая синтез и распад углеводов, жиров, белков и нуклеиновых кислот. Цинк входит в структуру ключевого антиоксидантного фермента супероксиддисмутазы, повышает устойчивость к стрессам и простудным заболеваниям, он необходим для развития мозга и формирования поведенческих реакций.
Лютеин является природным каротиноидом, избирательно накапливающимся в желтом пятне, расположенном непосредственно перед наиболее чувствительной областью сетчатой оболочки глаз. Лютеин избирательно поглощает вредоносную голубую часть спектра светового потока (защитная экранирующая функция) и нейтрализует разрушающее воздействие, если какая-то часть лучей все же проникла в нежные структуры сетчатки (антиоксидантная функция).
Автор: Тамара Александровна Стельмах, кандидат медицинских наук
Источник
Статьи
Дефицит Витамина В2
Витамин В2 или рибофлавин – водорастворимый витамин, который входит в структуру целого ряда специфических коферментов участвующих в транспорте электронов, необходимых для осуществления процессов роста и тканевого дыхания. Рибофлавин устойчив к нагреванию, но разрушается при свете. Рибофлавин достаточно широко представлен в продуктах питания. Основными источниками данного витамина являются молоко и молочные продукты, а также яйца, бобовые, грибы, мясо, темно-зеленые овощи, мясные субпродукты (особенно печень и почки) и пивные дрожжи.
Последнее время рибофлавином обогащаются каши и хлебобулочные изделия, а также некоторые другие продукты питания.
Витамин В2 необходим для поддержания нормального состояния кожи, волос, ногтей, правильной работы щитовидной железы, нервной системы, а также роста и развития организма в целом. Необходимо отметить, что рибофлавин также участвует в процессах метаболизма железа, что может объяснить анемию, которая также достаточно часто распространена при дефиците рибофлавина, особенно в тех случаях, когда имеется недостаточное поступление железа. Суточная потребность в рибофлавине у детей зависит от возраста и составляет от 0,3 до 1,3 мг в сутки.
Изолированный дефицит рибофлавина встречается редко, но часто симптомы недостаточности витамина В2 отмечаются при снижении потребления других витаминов. Хотя наиболее часто гиповитаминоз В2 связан с недостаточным поступлением витамина с пищей, в некоторых случаях может быть нарушено его всасывание (гепатит, билиарная атрезия, тяжелые формы нарушений кишечного всасывания, лечение пробенецидом, фенотиазином, прием оральных контрацептивов). Кроме того, было отмечено, что у детей получивших несколько сеансов фототерапии по поводу желтухи новорожденных, наблюдалось повышенное разрушение рибофлавина.
К клиническим признакам дефицита рибофлавина в организме можно отнести: хейлоз (perlèche), глоссит, кератит, конъюнктивит, светобоязнь, слезотечение, себорейный дерматит. Хейлоз начинается с бледности углов рта и, прогрессируя, приводит к истончению и мацерации (размоканию) кожи. Развивающиеся вокруг рта трещины, часто покрытые желтыми корочками, в дальнейшем распространяются радиально на расстояние до 1-2 см. При глоссите язык выглядит гладким, отекшим, рисунок не выражен, может снижаться вкусовая чувствительность. Себорейный дерматит, поражающий в первую очередь области носогубного треугольника, крылья носа, веки и уши характеризуется появлением участков покраснения с возможным зудом и отечностью, на поверхности которых развивается шелушение которое чаще носит отрубевидный характер. Менее характерны изменения со стороны органов зрения, которые будут включать слезотечение и светобоязнь, при усугублении дефицита рибофлавина могут отмечаться повторные конъюнктивиты и кератиты и даже катаракта. Кроме того, возможны жгучие боли в конечностях и различные нарушения чувствительности, а также мышечная слабость. Отмечается более длительное заживление ран.
Диагностика гиповитаминоза В2 как правило базируется на клинических проявлениях. Более редко используется измерение выделения витамина с мочой и некоторые специфические тесты по определению ферментативной активности эритроцитов.
Лечение. На первый план выходит обогащение пищи продуктами богатыми витамином В2, кроме того возможно использование пероральных препаратов рибофлавина. При неэффективности данных мер, возможно применение внутримышечных препаратов рибофлавина, а также комплексов витаминов группы В.
В большинстве случаев прогноз благоприятный.
Данный материал предназначен для родителей и рассчитан на лиц старше 18 лет, имеющих образование не ниже чем полное среднее/ среднее специальное и свободно владеющих русским языком. Он не является пособием по диагностике, лечению или тактике ведения того или иного заболевания или состояния, не может являться учебным пособием для студентов или других учащихся и представлен лишь с ознакомительной целью. В целях безопасности Вашего ребенка некоторые специфические аспекты диагностики и терапии заболеваний или состояний были умышленно опущены.
Не пытайтесь самостоятельно устанавливать у ребенка диагноз. Не пытайтесь лечить ребенка самостоятельно или по совету лиц, не имеющих юридического и морального права на лечение детей. Помните, Ваши взгляды, оценка полученной самостоятельно медицинской информации могут быть непрофессиональны и заведомо ошибочны, а действия – нанести вред Вашему ребенку. Если у Вас есть вопросы/сомнения/подозрения/опасения по поводу состояния здоровья Вашего ребенка, пожалуйста, обратитесь к врачу, имеющему действующий профессиональный сертификат и допущенному к работе с детьми. Если состояние Вашего ребенка кажется Вам угрожающим – не сомневайтесь – вызовите Врача или позвоните в Скорую Медицинскую Помощь.
Источник