В какой ткани животных содержится наибольшее количество атф
Содержание
Процессы в мышцах. Какие бывают? Что такое кислородная задолженность? Что такое АТФ? На эти вопросы вы найдете ответ в этой статье.
Энергетический обмен – совокупность сложных химических процессов, протекающих в тканях.
Метаболизм при этом может развиваться по катаболическому или анаболическими пути.
В целом процесс отражает то, как именно разрушаются клетки жиров, углеводов и белков. С целью получения энергии, направленной на рост или восстановление.
Понимание процессов в мышцах позволяет создавать условия для их роста и быстрого восстановления после нагрузок.
Общие сведения о процессах в мышцах
vsporte.net
Мышечная ткань имеет способность к сокращению. При этом выделяется три типа ткани:
- гладкая
- сердечная
- скелетная
Наибольший общей энергии требуют именно скелетные мышцы.
Используется он для мышечного сокращения, что достигается за счет взаимодействия молекул актина и миозина.
Для расслабления мышечной ткани необходим кальций, содержащийся в саркоплазме.
Одновременно с этим в клетках поддерживается определенная концентрация ионов натрия и калия.
Все перечисленные процессы требуют определенного объема энергии.
Основным топливом выступает АТФ. Но сложность в том, что фосфатного соединения хватит только на пару секунд.
Для регенерации аденозинтрифосфата необходим КФ, но и его запасов хватит на 6-8 секунд.
Поэтому организм черпает энергию из других источников, а именно глюкозы и жирных кислот.
В данном процессе немаловажную роль играет вес человека, степень физической подготовки и доступность кислорода.
Чем больше потребность мышц в энергии, тем быстрее протекает процесс образования АТФ в ходе гликолиза и окисления жиров.
Если же потребности продолжают расти, но источники уже иссякли, запускается анаэробный процесс выработки АТФ. Это сопровождается выработкой молочной кислоты.
По сравнению со скелетной сердечная мышца может использовать и другие источники энергии, а гладкая требует в целом меньше АТФ. Поэтому наибольшее значение уровень аденозинтрифосфата имеет именно для скелетной мускулатуры.
Уникальность энергетического обмена в мышечной ткани заключается в том, что ферменты способны на кратковременную анаэробную активность.
При этом качество содержания АТФ меняется практически в сто раз.
Количество затраченного аденозинтрифосфата сказывается на дыхательной и сердечной деятельности.
Если в состоянии покоя мышцы используют в среднем 15% минутного объема крови на сто грамм ткани, то при максимальных нагрузках она вырастает до 88%.
Потребление кислорода рабочей мышцей также возрастает примерно в сто раз.
Но даже этот показатель нельзя назвать большим.
К примеру, у животных при нагрузке потребление кислородом мышц возрастает в тысячи раз.
Участники энергетических процессов в мышцах
Итак, для того чтобы мышечная ткань сокращалась, необходима энергия.
В качестве источника могут выступать различные вещества.
Процесс использования этих источников имеет определенную последовательность и каждый имеет свою конктерную роль.
Процессы в мышцах: АТФ
vsporte.net
Аденозинтрифосфат можно назвать универсальным источником энергии, для тканей живого организма.
Образуется вещество в цикле трикарбоновых кислот.
Фермент АТФ заставляется молекулу взаимодействовать с водой, выделяя при этом фосфатную группу.
В ее состав входит ортофосфорная кислота. В результате этого аденозинтрифосфат переходит в АДФ.
Процесс сопровождается выраженным выделением энергии.
Мышечная ткань состоит из толстых и тонких белковых нитей.
Первые носят название миозин. Тонкие нити или актины при сокращении втягиваются между нитями миозина.
Эффект достигается за счет способности головки миозиновой белковой структуры расщеплять аденозинтрифосфат, получая при этом необходимую энергию.
Ее объема будет достаточно для того, чтобы мышца сокращалась в течение первых 3-5 секунд. Далее в качестве источника энергии используются уже другие вещества.
Процессы в мышцах: креатинфосфат
Так как содержание аденозинтрифосфата минимальное, хватает его только на запуск сократительной способности мышечной ткани. Восполнить уровень АТФ удается за счет креатинфосфата.
Вещество также отсоединяет фосфатную группу с образованием креатина.
Впоследствии первая присоединяется к АДФ. Это соединение переходит в АТФ. Цепочка этих изменений носит название реакции Ломана.
Способность вещества стимулировать выработку АТФ активно используется в бодибилдинге.
Но наиболее важным является то, что активность креатина отмечается только в ходе выполнения анаэробных упражнений.
Запаса креатинфосфата тоже немного и хватает его только на две минуты.
Впоследствии запускаются иные процессы получения энергии.
Это объясняет низкую эффективность приема креатина в составе добавок при выполнении атлетических упражнений.
Низкий запас креатинфосфата, как и АТФ, используется только для запуска работы мышечной ткани.
После этого активируются иные источники, в том числе и гликолиз.
В ходе сокращения мышечной ткани расходуется КФ. Как только мышцы перестают сокращаться и отмечается расслабление, запускается процесс восстановление уровня креатинфосфата.
Иными словами, реакция Ломана протекает в обратном направлении.
Для восстановления первоначального уровня КФ достаточно нескольких минут.
Когда мышечная ткань находится в покое, то есть нет необходимости в потреблении энергии с целью сокращения, протекают процессы восстановления КФ.
При этом вещества образуется в пять раз больше, чем АТФ.
Как только мышца начинает сокращаться, через пару секунд запас аденозинтрифосфата иссякает, возрастает уровень АДФ, запускается процесс формирования АТФ из креатинфосфата.
Безусловно, синтез аденозинтрифосфата и креатинфосфата требует минимум времени и всего одной реакции.
Но в любом случае конечный объем АТФ зависит от того, сколько было КФ.
Максимально этот комплекс может обеспечить энергией мышечные ткани на 8-10 секунд.
Другими словами, данная энергия важна при краткосрочных нагрузках, например, при подъеме штанги, беге на короткие дистанции, метании копья.
Процессы в мышцах: гликолиз
Химические реакции, протекающие по гликолитическому пути, способствуют выработке малого объема аденозинтрифосфата из одной единицы глюкозы.
В то же время, если будет достаточное количество ферментов и субстрата, тогда синтез протекает существенно быстрее. Это положительно сказывается на количестве АТФ.
Примечательно, что данные химические реакции с успехом протекают и при отсутствии кислорода.
Для осуществления гликолиза используется глюкоза. Она получается из крови либо из запасов гликогена.
В последнем случае в ходе фосфоролитического гликогенолиза формируется целых три молекулы аденозинтрифосфата.
Стоит учесть и тот факт, что чем выше активность, тем быстрее возрастает потребность в энергии у мышечной ткани.
Вместе этим возрастает потребность в АТФ для расщепления гликогена при отсутствии кислорода.
В результате этого возрастает выработка молочной кислоты в тканях мышц.
Она уже является причиной изменения кислотно-щелочного баланса в волокнах, провоцируя снижение pH.
В таких условиях ферменты действуют уже намного медленнее. Такое изменение кислотно-щелочного баланса в сторону снижения становится причиной появления болей в мышцах.
Особенно выражен болевой синдром в том случае, если выработка молочной кислоты происходит существенно быстрее, чем ее удаление из тканей.
Окислительное фосфорилирование
Реакция подразумевает метаболический путь, в результате которого энергия в виде АТФ накапливается в митохондриях.
Образуется она в ходе окисления питательных веществ.
При этом из глюкозы удается получить значительно больше энергии по сравнению с процессами, протекающими в анаэробных условиях.
Запускается этот механизм при умеренной нагрузке, например, при беге на длинные дистанции.
В этом случае больший объем аденозинтрифосфата получается именно путем окислительного фосфорилирования.
Важно отметить тот факт, что жировые клетки распадаются только в ходе окислительных процессов. В результате катаболизирования жиров также выделяется энергия.
Таким образом, при умеренных нагрузках первые семь минут в качестве топлива для тела используется собственный гликоген, содержащийся в мышечной ткани.
Далее на протяжении тридцати минут основным источником становятся вещества, содержащиеся в крови.
При этом в равном количестве используется и глюкоза в крови, и жирные кислоты.
Далее с ростом нагрузки использование жирных кислот в качестве источника энергии начинает преобладать над использованием глюкозы.
Поэтому значение имеют и аэробные процессы, и анаэробные.
При этом при низких нагрузках используется первый вариант метаболизма.
Краткосрочные повышенные нагрузки нуждаются в анаэробном метаболизме.
Процессы в мышцах: восстановление и кислородная задолженность
vsporte.net
Даже с окончанием нагрузки потребность мышечной ткани в кислороде не снижается.
Данное состояние носит название кислородной задолженности.
На протяжении времени, необходимого для восстановления АТФ и КФ, потребность в кислороде не снижается.
Далее, в течение 60 минут, также расходуется кислород для выведения молочной кислоты.
При этом выделяется две фазы:
- ранняя или алактатная
- последняя или лактатная
Увеличение скорости метаболизма и повышение потребности в кислороде может сопровождаться повышением температуры тела.
Продолжительность периода восстановления напрямую зависит от интенсивности нагрузки.
Если будет израсходован весь гликоген, потребуется несколько дней для устранения истощения.
Отчасти это объясняется тем, что при избыточных нагрузках возникают микротравмы мышечных волокон, что также требует времени на восстановление.
Знание энергетических процессов в мышцах позволяет подобрать оптимальный режим нагрузки и восстановления после спортивных занятий.
Если статья была вам полезна, не забудьте поставить лайк.
Источник
Важнейшим веществом в клетках живых организмов является аденозинтрифосфорная кислота или аденозинтрифосфат. Если ввести аббревиатуру этого названия, то получим АТФ (англ. ATP). Это вещество относится к группе нуклеозидтрифосфатов и играет ведущую роль в процессах метаболизма в живых клетках, являясь для них незаменимым источником энергии.
Первооткрывателями АТФ стали учёные-биохимики гарвардской школы тропической медицины — Йеллапрагада Суббарао, Карл Ломан и Сайрус Фиске. Открытие произошло в 1929 году и стало главной вехой в биологии живых систем. Позднее, в 1941 году, немецким биохимиком Фрицем Липманом было установлено, что АТФ в клетках является основным переносчиком энергии.
Строение АТФ
Эта молекула имеет систематическое наименование, которое записывается так: 9-β-D-рибофуранозиладенин-5-трифосфат, или 9-β-D-рибофуранозил-6-амино-пурин-5-трифосфат. Какие соединения входят в состав АТФ? Химически она представляет собой трифосфорный эфир аденозина — производного аденина и рибозы. Это вещество образуется путём соединения аденина, являющегося пуриновым азотистым основанием, с 1-углеродом рибозы при помощи β-N-гликозидной связи. К 5-углероду рибозы затем последовательно присоединяются α-, β- и γ-молекулы фосфорной кислоты.
Это интересно: немембранные органоиды клетки, их особенности.
Таким образом, молекула АТФ содержит такие соединения, как аденин, рибозу и три остатка фосфорной кислоты. АТФ — это особое соединение, содержащее связи, при гидролизе которых высвобождается большое количество энергии. Такие связи и вещества называются макроэргическими. Во время гидролиза этих связей молекулы АТФ происходит выделение количества энергии от 40 до 60 кДж/моль, при этом данный процесс сопровождается отщеплением одного или двух остатков фосфорной кислоты.
Вот как записываются эти химические реакции:
- 1). АТФ + вода→АДФ + фосфорная кислота + энергия,
- 2). АДФ + вода→АМФ + фосфорная кислота + энергия.
Энергия, высвобожденная в ходе указанных реакций, используется в дальнейших биохимических процессах, требующих определённых энергозатрат.
Это интересно: примером рационального природопользования является что?
Роль АТФ в живом организме. Её функции
Какую функцию выполняет АТФ? Прежде всего, энергетическую. Как уже было выше сказано, основной ролью аденозинтрифосфата является энергообеспечение биохимических процессов в живом организме. Такая роль обусловлена тем, что благодаря наличию двух высокоэнергетических связей, АТФ выступает источником энергии для многих физиологических и биохимических процессов, требующих больших энергозатрат. Такими процессами являются все реакции синтеза сложных веществ в организме. Это, прежде всего, активный перенос молекул через клеточные мембраны, включая участие в создании межмембранного электрического потенциала, и осуществление сокращения мышц.
Кроме указанной, перечислим ещё несколько, не менее важных, функций АТФ, таких, как:
-
медиатор в синапсах и сигнальное вещество в других межклеточных взаимодействиях (функция пуринергической передачи сигнала), - регуляция различных биохимических процессов, таких, как усиление или подавление активности ряда ферментов путём присоединения к их регуляторным центрам (функция аллостерического эффектора),
- участие в синтезе циклического аденозинмонофосфата (АМФ), являющегося вторичным посредником в процессе передачи гормонального сигнала в клетку (в качестве непосредственного предшественника в цепочке синтеза АМФ),
- участие вместе с другими нуклеозидтрифосфатами в синтезе нуклеиновых кислот (в качестве исходного продукта).
Как образуется АТФ в организме?
Синтез аденозинтрифосфорной кислоты идёт постоянно, т. к. энергия организму для нормальной жизнедеятельности нужна всегда. В каждый конкретный момент содержится совсем немного этого вещества — примерно 250 граммов, которые являются «неприкосновенным запасом» на «чёрный день». Во время болезни идёт интенсивный синтез этой кислоты, потому что требуется много энергии для работы иммунной и выделительной систем, а также системы терморегуляции организма, что необходимо для эффективной борьбы с начавшимся недугом.
В каких клетках АТФ больше всего? Это клетки мышечной и нервной тканей, поскольку в них наиболее интенсивно идут процессы энергообмена. И это очевидно, ведь мышцы участвуют в движении, требующем сокращения мышечных волокон, а нейроны передают электрические импульсы, без которых невозможна работа всех систем организма. Поэтому так важно для клетки поддерживать неизменный и высокий уровень аденозинтрифосфата.
Каким же образом в организме могут образовываться молекулы аденозинтрифосфата? Они образуются путём так называемого фосфорилирования АДФ (аденозиндифосфата). Эта химическая реакция выглядит следующим образом:
АДФ + фосфорная кислота + энергия→АТФ + вода.
Фосфорилирование же АДФ происходит при участии таких катализаторов, как ферменты и свет, и осуществляется одним из трёх способов:
-
фотофосфорилирование (фотосинтез у растений) , - окислительное фосфорилирование АДФ Н-зависимой АТФ-синтáзой, в результате которого основная масса аденозинтрифосфата образуется на мембранах митохондрий клеток (связано с дыханием клетки),
- субстратное фосфорилирование в цитоплазме клетки в процессе гликолиза или путём переноса фосфатной группы с других макроэргических соединений, не требующее участия мембранных ферментов.
Как окислительное, так и субстратное фосфорилирование использует энергию веществ, окисляющихся в процессе такого синтеза.
Вывод
Аденозинтрифосфорная кислота — это наиболее часто обновляемое вещество в организме. Сколько в среднем живёт молекула аденозинтрифосфата? В теле человека, например, продолжительность её жизни составляет менее одной минуты, поэтому одна молекула такого вещества рождается и распадается до 3000 раз за сутки. Поразительно, но в течение дня человеческий организм синтезирует около 40 кг этого вещества! Настолько велики потребности в этом «внутреннем энергетике» для нас!
Весь цикл синтеза и дальнейшего использования АТФ в качестве энергетического топлива для процессов обмена веществ в организме живого существа представляет собой саму суть энергетического обмена в этом организме. Таким образом, аденозинтрифосфат является своего рода «батарейкой», обеспечивающей нормальную жизнедеятельность всех клеток живого организма.
Источник
Важнейшим веществом в клетках живых организмов является аденозинтрифосфорная кислота или аденозинтрифосфат. Если ввести аббревиатуру этого названия, то получим АТФ (англ. ATP). Это вещество относится к группе нуклеозидтрифосфатов и играет ведущую роль в процессах метаболизма в живых клетках, являясь для них незаменимым источником энергии.
…
Первооткрывателями АТФ стали учёные-биохимики гарвардской школы тропической медицины — Йеллапрагада Суббарао, Карл Ломан и Сайрус Фиске. Открытие произошло в 1929 году и стало главной вехой в биологии живых систем. Позднее, в 1941 году, немецким биохимиком Фрицем Липманом было установлено, что АТФ в клетках является основным переносчиком энергии.
Строение АТФ
Эта молекула имеет систематическое наименование, которое записывается так: 9-β-D-рибофуранозиладенин-5′-трифосфат, или 9-β-D-рибофуранозил-6-амино-пурин-5′-трифосфат. Какие соединения входят в состав АТФ? Химически она представляет собой трифосфорный эфир аденозина — производного аденина и рибозы. Это вещество образуется путём соединения аденина, являющегося пуриновым азотистым основанием, с 1′-углеродом рибозы при помощи β-N-гликозидной связи. К 5′-углероду рибозы затем последовательно присоединяются α-, β- и γ-молекулы фосфорной кислоты.
Это интересно: немембранные органоиды клетки, их особенности.
Таким образом, молекула АТФ содержит такие соединения, как аденин, рибозу и три остатка фосфорной кислоты. АТФ — это особое соединение, содержащее связи, при гидролизе которых высвобождается большое количество энергии. Такие связи и вещества называются макроэргическими. Во время гидролиза этих связей молекулы АТФ происходит выделение количества энергии от 40 до 60 кДж/моль, при этом данный процесс сопровождается отщеплением одного или двух остатков фосфорной кислоты.
Вот как записываются эти химические реакции:
- 1). АТФ + вода→АДФ + фосфорная кислота + энергия;
- 2). АДФ + вода→АМФ + фосфорная кислота + энергия.
Энергия, высвобожденная в ходе указанных реакций, используется в дальнейших биохимических процессах, требующих определённых энергозатрат.
Это интересно: примером рационального природопользования является… что?
Роль АТФ в живом организме. Её функции
Какую функцию выполняет АТФ? Прежде всего, энергетическую. Как уже было выше сказано, основной ролью аденозинтрифосфата является энергообеспечение биохимических процессов в живом организме. Такая роль обусловлена тем, что благодаря наличию двух высокоэнергетических связей, АТФ выступает источником энергии для многих физиологических и биохимических процессов, требующих больших энергозатрат. Такими процессами являются все реакции синтеза сложных веществ в организме. Это, прежде всего, активный перенос молекул через клеточные мембраны, включая участие в создании межмембранного электрического потенциала, и осуществление сокращения мышц.
Кроме указанной, перечислим ещё несколько, не менее важных, функций АТФ, таких, как:
- медиатор в синапсах и сигнальное вещество в других межклеточных взаимодействиях (функция пуринергической передачи сигнала);
- регуляция различных биохимических процессов, таких, как усиление или подавление активности ряда ферментов путём присоединения к их регуляторным центрам (функция аллостерического эффектора);
- участие в синтезе циклического аденозинмонофосфата (АМФ), являющегося вторичным посредником в процессе передачи гормонального сигнала в клетку (в качестве непосредственного предшественника в цепочке синтеза АМФ);
- участие вместе с другими нуклеозидтрифосфатами в синтезе нуклеиновых кислот (в качестве исходного продукта).
Как образуется АТФ в организме?
Синтез аденозинтрифосфорной кислоты идёт постоянно, т. к. энергия организму для нормальной жизнедеятельности нужна всегда. В каждый конкретный момент содержится совсем немного этого вещества — примерно 250 граммов, которые являются «неприкосновенным запасом» на «чёрный день». Во время болезни идёт интенсивный синтез этой кислоты, потому что требуется много энергии для работы иммунной и выделительной систем, а также системы терморегуляции организма, что необходимо для эффективной борьбы с начавшимся недугом.
В каких клетках АТФ больше всего? Это клетки мышечной и нервной тканей, поскольку в них наиболее интенсивно идут процессы энергообмена. И это очевидно, ведь мышцы участвуют в движении, требующем сокращения мышечных волокон, а нейроны передают электрические импульсы, без которых невозможна работа всех систем организма. Поэтому так важно для клетки поддерживать неизменный и высокий уровень аденозинтрифосфата.
Каким же образом в организме могут образовываться молекулы аденозинтрифосфата? Они образуются путём так называемого фосфорилирования АДФ (аденозиндифосфата). Эта химическая реакция выглядит следующим образом:
АДФ + фосфорная кислота + энергия→АТФ + вода.
Фосфорилирование же АДФ происходит при участии таких катализаторов, как ферменты и свет, и осуществляется одним из трёх способов:
- фотофосфорилирование (фотосинтез у растений) ;
- окислительное фосфорилирование АДФ Н-зависимой АТФ-синтáзой, в результате которого основная масса аденозинтрифосфата образуется на мембранах митохондрий клеток (связано с дыханием клетки);
- субстратное фосфорилирование в цитоплазме клетки в процессе гликолиза или путём переноса фосфатной группы с других макроэргических соединений, не требующее участия мембранных ферментов.
Как окислительное, так и субстратное фосфорилирование использует энергию веществ, окисляющихся в процессе такого синтеза.
Вывод
Аденозинтрифосфорная кислота — это наиболее часто обновляемое вещество в организме. Сколько в среднем живёт молекула аденозинтрифосфата? В теле человека, например, продолжительность её жизни составляет менее одной минуты, поэтому одна молекула такого вещества рождается и распадается до 3000 раз за сутки. Поразительно, но в течение дня человеческий организм синтезирует около 40 кг этого вещества! Настолько велики потребности в этом «внутреннем энергетике» для нас!
Весь цикл синтеза и дальнейшего использования АТФ в качестве энергетического топлива для процессов обмена веществ в организме живого существа представляет собой саму суть энергетического обмена в этом организме. Таким образом, аденозинтрифосфат является своего рода «батарейкой», обеспечивающей нормальную жизнедеятельность всех клеток живого организма.
Источник