Повна версія

Головна arrow Медицина arrow Біохімія людини

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

Енергетика м'язової діяльності

Як уже зазначалося, обидві фази м'язової діяльності - скорочення і розслаблення - протікають при обов'язковому використанні енергії, яка виділяється при гідролізі АТФ.

Однак запаси АТФ в м'язових клітинах незначні (в спокої концентрація АТФ в м'язах близько 5 ммоль / л), і їх досить для м'язової роботи протягом 1-2 с. Тому для забезпечення більш тривалої м'язової діяльності в м'язах має відбуватися поповнення запасів АТФ. Освіта АТФ в м'язових клітинах безпосередньо під час фізичної роботи називається ресинтезом АТФ і йде зі споживанням енергії.

Таким чином, при функціонуванні м'язів у них одночасно протікають два процеси: гідроліз АТФ, що дає необхідну енергію для скорочення і розслаблення, і ресинтез АТФ, який заповнює втрати цієї речовини. Якщо для забезпечення м'язового скорочення і розслаблення використовується тільки хімічна енергія АТФ, то для ресинтезу АТФ придатна хімічна енергія найрізноманітніших сполук: вуглеводів, жирів, амінокислот і креатинфосфату.

Будова і біологічна роль АТФ

АТФ (АТФ) є нуклеотидом. Молекула АТФ (аденозинтрифосфорної кислоти) складається з азотистої основи аденіну, пятиуглеродного цукру рибози і трьох залишків фосфорної кислоти, з'єднаних між собою макроергічним зв'язком. При її гідролізі вивільняється велика кількість енергії. АТФ є основним макроергів клітини, акумулятором енергії у вигляді енергії високоенергетичних хімічних зв'язків.

У фізіологічних умовах, т. Е. При тих умовах, які є в живій клітині, розщеплення благаючи АТФ (506 г) супроводжується виділенням 12 ккал, або 50 кДж енергії.

Шляхи освіти АТФ

Аеробне окислення (тканинне дихання)

Синоніми: окисне фосфорилювання, дихальне фосфорилювання, аеробне фосфорилирование.

Протікає цей шлях в мітохондріях.

Цикл трикарбонових кислот вперше був відкритий англійським біохіміком Г. Кребсом (рис. 4).

Перша реакція каталізується ферментом цитрат-синтази, при цьому ацетільная група ацетил-КоА конденсується з оксалоацетата, в результаті чого утворюється лимонна кислота. Мабуть, в даній реакції як проміжний продукт утворюється пов'язаний з ферментом цитра-КоА. Потім останній мимовільно і необоротно гідролізується з утворенням цитрату і НS-КоА.

В результаті другої реакції утворилася лимонна кислота піддається дегідратірованію з утворенням цис-аконітовая кислоти, яка, приєднуючи молекулу води, переходить в ізолімонная кислоту (ізоцитрат). Каталізує ці оборотні реакції гідратаціі- дегідратації фермент аконітатгідратаза (аконітаза). В результаті відбувається взаімоперемещеніе Н і ОН в молекулі цитрату.

Цикл трикарбонових кислот (цикл Кребса)

Мал. 4. Цикл трикарбонових кислот (цикл Кребса)

Третя реакція, мабуть, лімітує швидкість циклу Кребса. Ізолімонная кислота дегидрирующей в присутності НАД-залежної ізоцитратдегідрогенази. В ході ізоцітратдегідрогеназной реакції ізолімонная кислота одночасно декарбоксилируется. НАД-залежна ізоцитратдегідрогеназа є аллостерическим ферментом, якому в якості специфічного активатора необхідний АДФ. Крім того, фермент для прояву своєї активності потребує іони або .

Під час четвертої реакції відбувається окисне декарбоксилювання α-кетоглутаровой кислоти з утворенням високоенергетичного з'єднання сукцинил-КоА. По механізму ця реакція схожа з реакцією окислювального декарбоксилювання пірувату до ацетил-КоА; α-кетоглутаратдегідрогеназного комплекс нагадує за своєю структурою піруватдегідрогеназний комплекс. Як в одному, так і в іншому випадку в реакції беруть участь 5 коферментів: ТПФ, амід ліпоєвоїкислоти, НS-КоА, ФАД і НАД +.

П'ята реакція каталізується ферментом сукцинил-коа- синтетазой. В ході цієї реакції сукцинил-КоА за участю ГТФ і неорганічного фосфату перетворюється в янтарну кислоту (сукцинат). Одночасно відбувається утворення високоергіческой фосфатного зв'язку ГТФ за рахунок високоергіческой тіоефірной зв'язку сукцинил-КоА.

В результаті шостий реакції сукцинат дегидрирующей в фумаровую кислоту. Окислення сукцинату каталізується сукцинатдегідрогенази,

в молекулі якої з білком міцно (ковалентно) пов'язаний кофермент ФАД. У свою чергу, сукцинатдегідрогеназа міцно пов'язана з внутрішньою мітохондріальної мембраною.

Сьома реакція здійснюється під впливом ферменту фумаратгідратази (фумарази). Новоутворена при цьому фумарова кислота гідратіруется, продуктом реакції є яблучна кислота (малат).

Нарешті, під час восьмої реакції циклу трикарбонових кислот під впливом мітохондріальної НАД-залежної малатдегідрогенази відбувається окислення Ь-малата в оксалоацетат.

За один оборот циклу при окисленні однієї молекули ацетил-КоА в циклі Кребса і системі окисного фосфорилювання може утворитися 12 молекул АТФ.

Анаеробне окислення

Синоніми: субстратне фосфорилювання, анаеробний синтез АТФ. Йде в цитоплазмі, відщеплення водень приєднується до якогось іншої речовини. Залежно від субстрату виділяють два шляхи анаеробного ресинтезу АТФ: креатинфосфатного (креатінкіназний, алактатний) і гликолитический (гліколіз, лактатний). У нервом випадку субстратом виступає креатинфосфат, у другому - глюкоза.

Ці шляхи протікають без участі кисню.

 
<<   ЗМІСТ   >>