Биохимические основы физических качеств

1. Биохимические основы физических качеств

ЛЕКЦИЯ

2.

В практике спорта к анаэробным нагрузкам
относят физические упражнения, при
выполнении которых более 60-70% энергии
организм получает за счет анаэробных
энергетических процессов.
В анаэробных условиях работы из всех,
имеющихся в мышце, основных источников
энергии могут использоваться лишь
креатинфосфат (КТФ) и углеводы.

3.

Для
окисления липидов и белков
необходим кислород.
Содержание
КФ в мышцах невелико и
обеспечивает лишь несколько десятков
секунд работы;
Обеспечение
энергией происходит за счет
анаэробного гликолиза и гликогенолиза;

4.

Лимитирующим фактором является
снижение работоспособности организма
из-за накопления большого количества
молочной кислоты, являющейся конечным
продуктом окислительного распада
гликогена в анаэробных условиях
(гликогенолиза).
Накопление лактата вызывает
значительное снижение pH крови и
биологических жидкостей, что приводит к
снижению активности ферментов
энергетического обмена.

5.

Энергетическая эффективность анаэробного
окисления гликогена на 50% (в 1,5 раза) выше,
чем энергетическая эффективность
анаэробного окисления свободной глюкозы;
Увеличение содержания гликогена в мышцах
под влиянием длительной тренировки
способствует проявлению более высокой
анаэробной работоспособности организма.

6.

К
аэробным нагрузкам в практике
спорта относят физические
упражнения, при выполнении которых
более 60-70% энергии организм
получает за счет аэробных
энергетических процессов.
В
аэробных условиях работы могут
использоваться все имеющиеся
энергетические резервы организма
— КФ, углеводы, липиды, а при
необходимости и белки.

7.

Использование жиров при мышечной работе для
энергообеспечения наиболее эффективно при ее
длительности более 10 минут и хорошем обеспечении
кислородом;
ПРИ БОЛЕЕ КРАТКОВРЕМЕННОЙ РАБОТЕ ОРГАНИЗМ
ЛУЧШЕ ИСПОЛЬЗУЕТ УГЛЕВОДНЫЕ ИСТОЧНИКИ, т.к.
окисление 1 молекулы углеводов требует в 4 раза
меньше кислорода, чем окисление одной молекулы
ВЖК;
Окисление липидов происходит при длительной
многочасовой работе, когда снижаются запасы
гликогена в скелетных мышцах и печени.

8.

При окислении 1 молекулы ВЖК образуется
в 3,5 раза больше молекул АТФ, чем при
аэробном гликолизе (распаде гликогена до
глюкозы), т.е. более 100 молекул АТФ!
Запасов липидов в организме хватит на 7-8
суток непрерывной аэробной работы.
Таким образом, у организма есть выбор
источников энергии в зависимости от
характера и продолжительности мышечной
работы.

9.

Под влиянием тренировок количество АТФ в
мышцах практически не увеличивается.
Но энергообеспечение
высококвалифицированных спортсменов
намного более эффективно, чем у
неквалифицированных, за счет:
-
совершенствования биохимических
систем аэробного и анаэробного
ресинтеза АТФ.

10.

Под влиянием тренировок организм
спортсмена при длительных нагрузках
активнее и раньше начинает использовать
липиды для энергообеспечения (вместо
глюкозы и гликогена);
- накопления в тканях веществ для ее
ресинтеза (под влиянием тренировок
количество КТФ в мышцах возрастает в 1,5-2
раза);
- совершенствования регуляции обмена
веществ и физиологических функций.

11.

В
настоящее
время
общепринятой
считается
классификация
физических
упражнений,
предложенная
московским
физиологом В. С. Фарфелем (1970; 1975).
Позы: лежание, сидение, стояние, с опорой на
руки
Движения:
I. Стереотипные (стандартные) движения
1)Качественного значения (с оценкой в баллах),
2)Количественного значения (с оценкой в
килограммах, метрах, секундах) .
Циклические
по
зонам
мощности:
максимальной,
субмаксимальной, большой,
умеренной.
Ациклические: собственно-силовые, скоростносиловые, прицельные
II. Ситуационные (нестандартные) движения:
спортивные игры, единоборства, кроссы

12.

Спортивные упражнения также делят по
преобладающему источнику энергии
(классификация
по
энергетическим
критериям).
Выделяют упражнения:
- анаэробные алактатные (осуществляемые за
счет энергии фосфогенной системы - АТФ и
КТФ);
- анаэробные лактатные
(за счет энергии
гликолиза
- распада углеводов с
образованием молочной кислоты);
- аэробные (за счет окисления углеводов и
жиров).
Соотношение
анаэробных
и
аэробных
источников энергии зависит от длительности
работы.

13. Классификация физических упражнений (видов спорта) по зонам относительной мощности

Классификация физических
упражнений (видов спорта) по
относительной
зонам
Тренированный
организм мощности
спортсмена
затрачивает огромную энергию и развивает
значительные сдвиги в моторных и
вегетативных функциях, недоступные для
неподготовленного человека.
Энергетические
затраты
зависят
от
длительности работы, которая подразделяется
на 4 зоны по относительной мощности –
максимальную, субмаксимальную, большую и
умеренную.

14.

Работа максимальной мощности продолжается
до 20-30 секунд ( спринтерский бег на 60, 100,
200 м; плавание на 25-50 м; велогонки на треке
– гиты 200 и 500 м)
Такая работа относится к анаэробным
алактатным нагрузкам, т.е. выполняется на 9095% за счет энергии фосфогенной системы АТФ
и креатинфосфата.
При малом времени работы кислородный
долг не успевает развиться. Существенные
сдвиги
со
стороны
кровообращения
обусловлены предстартовым состоянием. В
связи с активным выходом из печени углеводов
обнаруживается гипергликемия. Суммарные
энерготраты – 80 ккал. Пульс до 200 уд/мин.
Ведущими системами организма при
работе в зоне максимальной мощности
являются ЦНС и ОДА.

15.

Работа
субмаксимальной
мощности
продолжается от 20-30 секунд до 3-5 мин (бег
на средние дистанции – 400, 800, 1000, 1500 м;
плавание на 100, 200, 400 м; скоростной бег на
коньках на 500, 1000, 1500 и 3000 м; велогит на
1000 м; гребля 500, 1000 м ).
Нагрузка анаэробно-аэробного характера.
Суммарные энерготраты – от 150 до 450 ккал.
Пульс 180 уд/мин. Предельно нарастает концентрация молочной кислоты, смещается рН (до 7,0
и менее). Кислородный долг достигает
предельной величины (22 л).
Ведущими физиологическими системами
являются кислородтранспортная система (ССС,
СВД, система крови) и ЦНС.

16.

Работа большой мощности продолжается от 5-6
мин до 20-30 мин (бег на 3000, 5000, 10000 м;
плавание на 800, 1500 м; скоростной бег на коньках
на 5000, 10000 м; лыжные гонки - 5, 10 км; гребля
– 1,5 , 2 км).
Нагрузка анаэробно-аэробного характера.
Наряду с гликолизом энергообразование происходит в результате окисления глюкозы .
Максимальное
включение
в
работу
кислородотранспортной системы обеспечивает
достижения
организмом
спортсмена
МПК.
Кислородный долг достигает 12-15 л (10-30 % от
кислородного запроса) при большой длительности
работы. Высокая концентрация молочной кислоты,
заметное снижение рН крови. Пульс 180 уд/мин.
Суммарные энерготраты 750-900 ккал.
Ведущие системы: кислородотранспортная,
терморегуляции, ЖВС.

17.

Работа умеренной мощности продолжается от 30-40
мин до нескольких часов (бег на 20, 30 км, марафон,
шоссейные велогонки 100 км и более; лыжные гонки
15, 30, 50 км и более, спортивная ходьба 10 до 50 км).
Нагрузка аэробного характера. Энергообразование происходит в результате перехода окисления
глюкозы к жирам. Потребление кислорода в составляет
70-80 % от МПК. Кислородный долг около 4 л.
Концентрация молочной кислоты на уровне нормы (1 2 ммоль/л). Возможна гипогликемия, ведущая в
марафоне к нарушению функции ЦНС (координации
движений,
дезориентации,
потере
сознания).
Длительная монотонная работа ведет к запредельному
(охранительному) торможению. Пульс 160-180 уд/мин,
энерготраты до 2-3 тыс ккал.
Ведущее значение в зоне умеренной мощности
имеют большие запасы углеводов, предотвращающие
гипогликемию, функциональная устойчивость ЦНС к
монотонной работе.

18.

Во всех стандартных ациклических упражнениях
сочетается динамическая и статическая работа
анаэробного (штанга, прыжки, метания) или
анаэробно-аэробного
характера
(вольные
упражнения в гимнастике, произвольная программа
в фигурном катании и др.), которые по
длительности соответствуют зонам максимальной
и субмаксимальной мощности.
Суммарные энерготраты
невысоки из-за
краткости выполнения, кислородный запрос и
кислородный долг малы (около 2 л). Высока роль
координации, внимания, чувства пространства и
времени, абсолютная и относительная сила.
Ведущими системы: ЦНС, органы чувств,
ОДА.

19.

Нестандартные (ситуационные) упражнения:
характеризуются
работой
переменной
мощности,
изменчивостью
ситуации
и
дефицитом времени.
В энергетическом обеспечении зависят от
размеров площадки, числа участников, темпа
движений,
определяющих
соотношение
аэробных
и
анаэробных
процессов
энергообразования.
Диапазон пульса от 130 до 190 уд/мин.
Величина МПК ниже, чем у спортсменов
циклических видов спорта.
Ведущими системами являются ЦНС,
сенсорные системы, двигательный аппарат.

20. ОСНОВНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ качества

- МЫШЕЧНАЯ СИЛА;
2. - БЫСТРОТА;
3. - ВЫНОСЛИВОСТЬ;
4. - ЛОВКОСТЬ;
5. - ГИБКОСТЬ.
Их развитие зависит:
- от врожденных особенностей;
- от тренировки;
Они меньше зависят от сознания, а больше – от
биохимических, морфологических и вегетативных
изменений в организме.
1.

21.

Формы проявления быстроты, силы и
выносливости разнообразны. Различается и
биохимическое обеспечение этих
спортивных качеств.
В УТП должны использоваться такие нагрузки,
чтобы биохимические процессы
использовались наиболее целесообразно;
Важная роль в процессе адаптации к
нагрузкам принадлежит мышечной ткани.
Эта способность зависит от состава мышц,
их скоростно-силовых возможностей и др.
факторов.

22. «Красные» и «белые» мышцы.

Энергетическое
обеспечение разных видов
мышечной работы различно.
Поэтому существует специализация мышц:
обеспечение энергией у разных мышечных клеток
принципиально отличается, есть:
"красные" мышцы;
- "белые" мышцы.
-

23. Красные мышцы

Красные
мышечные волокна – «медленные»,
сильные, окислительные, первого типа.
Они имеют:
хорошее кровоснабжение;
- много митохондрий;
- много миоглобина (поэтому выглядят более
красными);
- в них высока активность ферментов окислительного
фосфорилирования.
-
Предназначены для работы в аэробном режиме.

24. Красные мышцы (мышечные волокна)

Могут
проявлять довольно большую силу
при небольшом напряжении – поэтому
выносливы;
Такие мышцы служат для поддержания
тела в определенном положении (позы,
осанка).
В мышцах волокон такого типа – 50%;

25. Белые мышцы (мышечные волокна)

Белые мышцы - "быстрые", ловкие, гликолитические, II
типа;
В них:
мало митохондрий;
- меньше миоглобина –поэтому их называют белыми;
- много гликогена;
- высока активность ферментов гликолиза,
креатинфосфокиназы, миокиназы (для синтеза АТФ без
кислорода);
Они обеспечивают работу максимальной мощности:
обеспечивают быстрые и мощные сокращения, но быстро
утомляются;
В структуре мышц таких волокон около 30%;
-

26.

Есть
промежуточные волокна – их
около 20%;
В мышечной ткани волокна обоих
типов расположены мозаично;
У разных людей состав одних и тех же
мышц может значительно отличаться –
он обусловлен генетически;
У женщин есть волокна обоих типов,
но их диаметр меньше.

27.

У спринтеров, штангистов, хоккеистов,
метателей в составе мышц преобладают
быстрые волокна.
У лыжников, стайеров, марафонцев – до
70-80% волокон в составе мышц –
медленные.

28. Биохимические основы развития силы мышц

Соревнования на силу – это очень
кратковременные нагрузки в зоне
максимальной мощности;
У штангистов и толкателей ядра нагрузка
выполняется за 3-5 секунд; у метателей диска –
до 6-7 секунд;
Выполняемая работа носит ярко выраженный
анаэробный характер;
Используется анаэробно-алактатный
механизм энергообеспечения: ресинтез АТФ
за счет КТФ;
Гликолиз не успевает достичь высокой
активности.

29. ОСОБЕННОСТИ УТП

Для развития максимальной мышечной силы
используют кратковременные физические нагрузки
с весом от 75-80% до околопредельного и
предельного;
После тренировки наблюдаются большие сдвиги в
белковом и азотистом обмене: в крови
повышается содержание мочевины, свободных
аминокислот и аммиака;
Содержание лактата повышается умеренно, но
под влиянием адреналина повышается уровень
глюкозы в крови (из-за распада гликогена);
В восстановительном периоде эти продукты
обмена стимулируют повышенный синтез белка (
выше донагрузочного) и КТФ;

30. Биохимические основы силы мышц

Увеличение
содержания сократительных белков в
мышцах:
- увеличивается кол-во миофибрилл в мышцах;
- происходит гипертрофия мышц;
Количество
КТФ в мышцах возрастает в 1,5-2 раза.
Увеличивается активность ферментных систем,
обеспечивающих ресинтез АТФ (ферментов
гликолиза и креатинфосфокиназы);

31.

Очень
важно на всех этапах
подготовки полноценное белковое
питание спортсмена;
Кол-во белка составляет 2,3-2,5 г/кг
веса.

32. БИОХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ БЫСТРОТЫ

Это упражнения максимальной и
субмаксимальной зон
мощности;
Продолжительность работы от 620 сек – бег 60-200 м;
До 25-50 сек – плавание 50-100м;
бег 400м; коньки – 500 м.

33.

Высокая интенсивность работы предъявляет повышенные
требования к мобилизации энергии АТФ-азными
системами мышц и процессам ее ресинтеза:
при кратковременных нагрузках — за счет
использования КТФ;
-
при более длительных — за счет анаэробного
гликолиза;
-
Гликолитический ресинтез АТФ может достигать
предельной интенсивности к 30-50 сек работы; уровень
лактата в крови сильно возрастает.
Однако при очень кратковременных нагрузках
содержание лактата не увеличивается из-за
преобладающего использования КФ во время работы (бег
на 30 м).

34. ОСОБЕННОСТИ УТП

Для развития качества быстроты в тренировке применяются
упражнения, относящиеся к зоне максимальной мощности с
продолжительностью работы от 3-5 до 10-20 сек.
Более длительные нагрузки используются для развития
гликолитических возможностей организма. Это касается
плавания, конькоб-го спорта и длинного спринта в л/а.
В связи с большой мощностью работы все
спринтеры уделяют значительное внимание
силовой подготовке на тренировках.
Это способствует усилению синтеза
сократительных и структурных белков мышц и
накоплению в них КТФ.

35.

Считают, что упражнения на силу и быстроту
по сути являются упражнениями скоростносилового характера с различным
проявлением скоростных и силовых
возможностей организма спортсмена:
- в упражнениях на силу атлет
использует около 70-90% своих
силовых и 10-30% — скоростных
возможностей;
-
в упражнениях на быстроту —
соотношение обратное.

36.

Поэтому
механизмы
энергообеспечения качества быстроты
очень похожи на те, которые
обеспечивают развитие силовых
качеств.
Различия характеризуются в основном
по глубине происходящих изменений в
органах и тканях, характер же
адаптации почти не меняется.

37. Механизмы энергообеспечения быстроты

увеличение содержания
сократительных белков в мышцах;
- совершенствование КФ ресинтеза
АТФ;
- значительное повышение АТФ-азной
активности мышц;
- максимальное развитие ферментных
систем анаэробного обеспечения;
-

38.

Сходство процессов адаптации обусловлено
аналогичными режимами выполнения
тренировочных и соревновательных нагрузок в
зоне максимальной мощности и явлениями
суперкомпенсации веществ в
восстановительном периоде;
Поэтому в тренировочном процессе при
развитии качества быстроты одновременно
создаются биохимические основы для
формирования качества силы и наоборот.

39. БИОХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВЫНОСЛИВОСТИ

Соревнования на выносливость относятся в
основном к нагрузкам в зонах большой и
умеренной мощности.
В зоне большой мощности интенсивность
работы несколько выше, а ее
продолжительность — от 7 до 40 мин (бег на 310 км, спортивная ходьба 5-10 км, плавание
800-1500 м, коньки 10000 м и др.).
Для работы такой продолжительности в
основном хватает внутримышечных источников
энергии. Вместе с аэробными процессами
несколько активнее используется и гликолиз.

40.

Сочетание гликолиза с аэробным ресинтезом
АТФ требует надежного устранения из крови
образующегося лактата.
Это является одной из особенностей
проявления аэробной выносливости для
данной зоны мощности.
Умеренное повышение лактата в крови может
способствовать диссоциации оксигемоглобина
и лучшей отдаче кислорода работающим
мышцам.

41.

При нагрузках на выносливость в зоне умеренной
мощности работы ее продолжительность может
достигать 2-5 часов (спортивная ходьба на 20 и 50 км,
марафон, лыжные гонки на 30 и 50 км, биатлон,
велогонки на шоссе и др.).
Такая продолжительность работы не может
обеспечиваться только внутримышечными
источниками энергии.
Начинают активно использоваться гликоген печени,
резервы липидов из жировых депо, жирные кислоты.

42. ГЛИКОГЕН

Резерв глюкозы в организме (содержит до 30 000 ее остатков).
Содержится (в основном):
- в печени: 5-6% массы органа – около 100 гр. (15 г/кг ткани);
- в скелетных мышцах: 1-2% общей массы – 300-400 гр.;
Т.е. общий запас его в организме – около 400 (500) гр.
_________________________________________________________
Есть гликоген также:
- в мышце сердца – до 0,5% массы миокарда;
- небольшое количество обнаружено в почках;
- ещё меньшее — в глиальных клетках мозга и белых кровяных тельцах.

43. ГЛИКОГЕН

Гликоген печени используется для поддержания уровня глюкозы в
крови между приемами пищи или при ее интенсивном
окислении (быстро превращается в глюкозу);
Гликоген скелетных мышц – для их энергообеспечения, он
расщепляется до глюкозы медленнее.

44. гликоген

Снижение
содержания мышечного гликогена
на 50-70% может происходить за 30-40 мин.;
Исчерпание общих запасов углеводов в
организме на 80-90% — за 1-1,5 ч интенсивной
аэробной работы.
Под
влиянием длительной тренировки содержания
гликогена в мышцах увеличивается и способствует
проявлению более высокой работоспособности.

45.

Длительная работа приводит к увеличению в крови
продуктов липидного обмена (жирных кислот,
кетоновых тел).
При значительном истощении организма может
наблюдаться гипогликемия, а иногда и
альбуминурия.
Потери воды и минеральных веществ очень велики:
спортсмены за одно соревнование могут потерять
до 3-5 кг веса.
В восстановительном периоде после работы на
выносливость происходит усиленное накопление
гликогена в мышцах и, особенно, в печени.

46.

Об
увеличении аэробных возможностей
организма под влиянием тренировки
свидетельствует понижение уровня
лактата в крови при выполнении
стандартных нагрузок на
велоэргометре (тест PWC-170);

47. ОСОБЕННОСТИ УТП

Для развития выносливости к длительной
работе в качестве основных тренировочных
средств используются продолжительные
нагрузки, относящиеся к зонам большой и
умеренной мощности работы.
Систематически необходимо выполнять очень
большой объем непрерывной аэробной работы
продолжительностью 2-4 часа, а иногда и более
длительной. Причина – в следующем:

48. Значительного прироста мышечной массы нет, но:

1.
Увеличивается капиллярная сеть в скелетных
мышцах и емкость капилляров.
2.
Увеличивается количество митохондрий, их
величина и плотность расположения в
миоцитах.
3.
Значительно повышается активность
окислительных ферментов аэробного
энергообеспечения (в т.ч. участвующих в
активации транспорта и катаболизма жирных
кислот);

49.

Повышается способность мышц
синтезировать триглицериды для
повышения их запасов;
Повышается содержание
гемоглобина в крови и в 1,5 раза
«С» миоглобина в мышцах;

50.

Поэтому мышцы:
- лучше утилизируют кислород и
проводят аэробный ресинтез
АТФ;
- повышается их способность
активнее окислять жиры.

51. Биохимические основы выносливости

На
50-70% увеличиваются запасы гликогена в
печени и мышцах.
Но
даже такого количества хватает на 1,5-2 ч
выполнения тренировочной нагрузки (расход на
90%).
Поэтому
происходит перестройка
энергетического обмена с углеводных
источников на липиды (и раньше, чем у
нетренированного человека).

52.

Через
30-40 минут работы умеренной мощности
доля жиров в энергообеспечении возрастает в 3
раза (от первоначального уровня);
Через
3 часа такой работы – в 5-6 раз!!
Скелетные
мышцы в этих условиях используют:
-
собственные триглицериды (65% энергии от окисления
липидов);
-
триглицериды, свободные ВЖК и кетоновые тела
плазмы крови.
Второе дыхание связывают с переходом на
использование жиров как источника энергии в работе
на выносливость.

53.

Для организма более полезны тренировки "на
выносливость". При этом мышечная масса не
увеличивается, но увеличивается количество
миоглобина, митохондрий и активность
ферментов окислительного
фосфорилирования.
В результате скоростно-силовых тренировок
утолщаются миофибриллы, кровоснабжение
мышц возрастает, но непропорционально
увеличению их массы, количество актина и
миозина возрастает, увеличивается
активность ферментов гликолиза и
креатинфосфокиназы.

54.

Методика
тренировки должна строиться с учетом
особенностей энергетического обмена.
Благодаря
общности биохимических основ качеств
силы, быстроты и выносливости между ними
существует определенная взаимосвязь, и
спортивный результат зависит от уровня развития
каждого из них.

55.

МЕТАБОЛИЗМ МОЛОЧНОЙ
КИСЛОТЫ

56.

Лактат не может поступить в организм извне.
Образование лактата в крови, как правило,
связано с усилением его образования в мышцах
и уменьшением превращения глюкозы в
гликоген в печени.
Спортсмены во время тренировок всегда
контролируют уровень лактата в крови.

57.

Содержание лактата в крови человека в норме должно быть
ниже 1 ммоль/л.
При больших физических нагрузках
содержание молочной кислоты в крови может достигать 4
ммоль/л.
При достаточном поступлении кислорода пируват
подвергается метаболизму в митохондриях до воды
и углекислоты.
В анаэробных условиях пируват преобразуется в лактат.

58. лактат

1. Аэробный гликолиз:
С6Н12О6 + 6
2. Анаэробный гликолиз:
1-я фаза (при недостатке кислорода):
О2 + АДФ = 6 СО2 + 6 Н2О + 38 АТФ
С6Н12О6 = 2 С3Н6О3 + 2-3
АТФ;
2-я фаза (при наличии кислорода):
С3Н6О3 +
О2 +АДФ = СО2 + Н2О + АТФ

59. ЛАКТАТ

Высокие концентрации лактата в крови являются
отражением развития ацидоза (закисления) как
внутри самих мышечных клеток (внутриклеточный
ацидоз), так и в межклеточных пространствах внеклеточный ацидоз.
Длительное сохранение внутри- и
внеклеточного ацидоза сопровождается
повреждением клеточных стенок скелетной
мускулатуры и приводит к микронадрывам
скелетных мышц.

60.

Резкие и нескоординированные движения
могут привести и к более серьезным
травматическим повреждениям:
- к надрывам или разрывам мышц,
сухожилий, повреждениям суставов.
Повышение уровня лактата также
сопровождается одновременным нарушением
координации движений.

61.

Для измерения уровня содержания лактата в
крови во время физической нагрузки берут
кровь из мочки уха или кончика пальца.
Виду того, что во время занятий спортом руки часто потеют,
сбор крови из мочки уха дает более точные результаты.
Исходя из полученного анализа, можно
сделать вывод о состоянии тренированности
человека.
Концентрация лактата при физической
нагрузке коррелирует с развитием
утомления.

62.

Окисление глюкозы до СО2 и Н2О (аэробный
распад).
Аэробный распад глюкозы можно выразить
суммарным уравнением:
С6Н12О6 + 6О2 → 6СО2 + Н2О + 2820 кДж/моль.
Этот процесс включает несколько стадий:
1. Аэробный гликолиз — процесс окисления
глюкозы с образованием двух молекул пирувата;
2. Превращение пирувата в ацетил-КоА и его
дальнейшее окисление в цикле КРЕБСА –
ГЛАВНЫЙ ПУТЬ - !

63.

Метаболизм глюкозы до пирувата не
требует затрат кислорода, следовательно,
образование пирувата является общим
звеном для аэробного и анаэробного
метаболизма.
В дальнейшем пируват способен
переходить в оксалоацетат, ацетил-КоА;
либо лактат - при отсутствии кислорода
пируват превращается в лактат, используя в
качестве кофактора НАД-Н

64.

65.

66.

Представлена краткая схема
анаэробного метаболизма глюкозы.
Цифрами отмечены ключевые
ферменты метаболизма пирувата. 1
– лактат-дегидрогеназа, 2 – пируватдегидрогеназа, 3 – пируваткарбоксилаза.
.

67.

В начале цикла трикарбоновых кислот ацетил-СоА отдаёт свою
ацетильную группу четырёхуглеродному соединению —
оксалоацетату (щавелевоуксусной кислоте), при этом
образуется лимонная кислота. Ацетил-СоА является продуктом
окисления таких соединений, как глюкоза, аминокислоты и
жирные кислоты
Оксалоацетат является промежуточным соединением в
цикле Кребса и глюконеогенезе.

68.

69.

Ци́кл трикарбо́новых кисло́т (цикл Кре́бса, цитра́тный цикл, цикл
лимо́нной кислоты́) — центральная часть общего пути катаболизма,
циклический биохимический процесс, в ходе которого ацетильные
остатки (СН3СО–) окисляются до диоксида углерода -CO2). При этом за
один цикл образуется 2 молекулы CO2, 3 NADH, 1 FADH2 и
1 ГТФ (или АТФ). Электроны, находящиеся на NADH и FADH2, в
дальнейшем переносятся на дыхательную цепь, где в ходе
реакций окислительного фосфорилирования образуется АТФ.
Цикл трикарбоновых кислот — это ключевой этап дыхания всех клеток,
использующих кислород, центр пересечения
множества метаболических путей в организме. Кроме этого - важный
источник молекул-предшественников, из которых в ходе других
биохимических превращений синтезируются такие важные для
жизнедеятельности клетки соединения,
как аминокислоты, углеводы, жирные кислоты и др.
Цикл превращения лимонной кислоты в живых клетках (т. е. цикл
трикарбоновых кислот) был открыт и изучен немецким
биохимиком Хансом Кребсом, за эту работу он (совместно с Ф.
Липманом) был удостоен Нобелевской премии (1953 год).
Все реакции цикла Кребса протекают в митохондриях.

70.

НАДН - восстановленная форма кофермента
никотинамидадениндинуклеотида.
НАД-Н является ключевым субстратом в образовании АТФ.
Проникая в митохондрии, НАД-Н при помощи системы
цитохромов окисляется цепью транспорта электронов, образуя в
конечном итоге «метаболическую» воду и АТФ. На каждый моль
НАД-Н таким образом приходится 2 - 3 моля АТФ.
При гипоксии запасы АТФ быстро исчерпываются, что
незамедлительно стимулирует гликолиз. Когда количества
кислорода недостаточно для удовлетворения метаболических
потребностей, происходит накопление НАД-Н,
вырабатывающегося в клетке до последней секунды.

71.

НАД+ - бета-никотинамидадениндинуклеотид.
Является коферментом, присутствующим во всех
живых клетках.
Входит в состав ферментов группы дегидрогеназ,
катализирующих окислительно-восстановительные
реакции.
Выполняет функцию переносчика электронов и
водорода, которые принимает от окисляемых
веществ.
Восстановленная форма (НАДН) способна
переносить их на другие вещества.

72.

Регенерация НАД+ позволяет гликолизу непрерывно
протекать в анаэробных условиях. Однако вскоре
происходит увеличение соотношения НАД+/НАД-Н, что
является свидетельством нарастающего энергетического
дефицита.
Несмотря на низкую энергетическую выгоду, анаэробный
метаболизм является спасительным для клетки в условиях
гипоксии. Тем не менее, при сохраняющейся гипоксии цикл
Эмбдена-Мейергофа не в состоянии удовлетворить
текущие энергетические потребности клеток и является
средством крайней меры для кратковременного (до
нескольких минут) поддержания энергетического обмена
клетки.

73. Метаболизм ЛАКТАТА

Когда
доставка кислорода возобновляется,
происходит быстрая обратная реакция
перехода лактата в пируват с использованием
в качестве кофактора НАД+, а в роли
фермента – лактатдегидрогеназы.
Следовательно, лактат в последующем
подвергается обратной конверсии в пируват и
также служит в качестве источника клеточного
«топлива».

74. Метаболизм ЛАКТАТА

Считается,
что после прекращения
мышечной работы:
- 50-70% молочной кислоты используют
ткани (в т.ч. МЫШЦЫ) как источник
энергии (через конверсию в пируват);
- 5-7% - выводится с мочой;
- остальная часть в печени
преобразуется в ГЛЮКОЗУ
(ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗ) и затем в гликоген.

75. Метаболизм ЛАКТАТА

Основными
продуцентами лактата (кроме мышц)
являются эритроциты.
Они
не имеют митохондрий и поэтому не
участвуют в дальнейшем метаболизма лактата.

76. Метаболизм ЛАКТАТА

Подавляющее
большинство лактата
метаболизируется в печени и лишь небольшое
его количество утилизируется в других тканях.
Сердечная мышца может эффективно
использовать лактат в качестве дополнительного
источника энергии (посредством превращения его в
пируват и дальнейшего его метаболизма до ацетилКоА).

77. Метаболизм ЛАКТАТА

Выведение
молочной кислоты из
мышц;
Ее последующее окисление
(после окончания работы)
ускоряет АКТИВНЫЙ ОТДЫХ.

78.

Кислородный долг (02-долг) —
количество кислорода, потребляемое
организмом сверх нормы покоя во
время отдыха. Кислородный запрос
организма в покое составляет 0,25-0,3
л/мин; при физических упражнениях
предельной интенсивности он может
доходить до 30-40 л/мин.

79.

В состоянии покоя потребление кислорода полностью
удовлетворяет
02-запрос.
Однако
при
мышечной
деятельности высокой интенсивности это условие не всегда
может быть выполнено полностью.
Возникновение 02-дефицита связано с ограниченными
возможностями дыхательной и кислородтранспортной систем
организма, а также с определенной длительностью
развертывания физиологических и биохимических механизмов
обеспечения этих функций.

80.

В зависимости от мощности и особенностей
энергообеспечения работы различают два
компонента 02-долга — лактатный и алактатный.
Алактатный компонент 02-долга связан с
повышенным потреблением кислорода во время отдыха
для восстановления содержания КФ и
баланса АТФ, насыщения кислородом гемоглобина,
миоглобина, плазмы крови и биологических
жидкостей.

81.

Этот компонент 02-долга невелик и
ликвидируется в течение
первых 2-5 мин
отдыха.
Максимального значения
алактатный 02-долг достигает у бегуновспринтеров, баскетболистов, борцов, хоккеистов
(до 50-60 мл 02/кг веса) и др.

82.

Лактатный компонент 02-долга связан с устранением
молочной кислоты, кетоновых тел и других
недоокисленных продуктов.
Этот компонент 02-долга
медленнее — за 1,5-2 ч отдыха.
устраняется
гораздо

83.

Наибольшее накопление лактата в крови (более 25 ммоль/л)
наблюдается у бегунов на средние дистанции, хоккеистов,
велогонщиков на треке, пловцов-подводников, конькобежцев;
Максимальное содержание кетоновых тел — у спортсменов,
участвующих
выносливость.
в
многочасовых
соревнованиях
на