Обеспечивают гликолиз ферменты

Процесс гликолиза его реакции, аэробный и анаэробный (Таблица, схема)

Обеспечивают гликолиз ферменты

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.

Аэробный процесс гликолиза (10 реакций), уравнение (с образованием пирувата):

C6H12O6 + 2АДФ + 2Н3РO4 + 2НАД+  ——>  2CH3COCOOH + 2АТФ + 2Н2O + 2НАДН•Н+

Анаэробный процесс гликолиза (11 реакций), уравнение (с образованием лактата):

C6H12O6 + 2АДФ + 2Н3РO4  ——>  2СН3СНОНСООН + 2АТФ + 2Н2О

Схема процесса гликолиза и его реакции

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

ATP (АТФ) – это аденозинтрифосфорная кислота, универсальный источник энергии

ADP (АДФ) – это аденозиндифосфат, нуклеотид, участвует в энергетическом обмене

NAD (НАД) – никотинамидадениндинуклеотидфосфата

NADH (НАД•Н) – востановленная форма NAD

Таблица процесс гликолиза его реакции

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

Реакции гликолизаХод реакцийФерменты, Активаторы, ингибиторы
Стадия активации глюкозы проходит в 5 реакций, в ходе которых 1 молекула гексозы (глюкозы) расщепляется на 2 молекулы триоз-глицеральдегидфосфата
1. Необратимая реакция фосфорилирования глюкозыПроцесс 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.фермент: гексокиназаАктиваторы: АДФ, Н3РO4.Ингибиторы: глюкозо-6-Ф, фосфоенолпируват.
2. Обратимая реакция изомеризации глюкозо-6-фосфатаВо второй реакции происходит изомеризация (внутримолекулярные перестройки) глюкозо-6-фосфата во фруктозо-6-фосфат.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.фермент: фосфофруктокиназаАктиваторы: АДФ, АМФ, Н3РO4, К+.Ингибиторы: АТФ, цитрат, НАДН.
4. Обратимая реакция дихотомического расщепления фруктозо-1,6-дифосфатаВ четвертой реакции гликолиза происходит расщепление фруктозо-1,6-дифосфата на две молекулы глицеральдегид-3-фосфата.фермент: алъдолаза
5. Обратимая реакция изомеризации дигидроксиацетона-3-фосфат в глицеральдегид-3-фосфатВ пятой реакции происходит изомеризация полученных триозофосфатов. На этом заканчивается первая стадия гликолиза.фермент: триозофосфатизомераза
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).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).фермент: фосфоглицераткиназа
8. Реакция изомеризации 3-фосфоглицерата в 2-фосфоглицератВ восьмой реакции гликолиза происходит перенос фосфатной группы с третьего атома углерода на второй. В результате образуется 2-фосфоглицерат (2-фосфоглицериновая кислота).
9. Реакция енолизацииДевятая реакция сопровождается внутримолекулярными окислительно-восстановительными процессами, в результате которых образуется фосфоенолпируват (фосфоенолпировиноградная кислота) с высокоэнергетической связью во втором атоме углерода и отщепляется молекула водыфермент: енолаза
10. Реакция субстратного фосфорилированияВ ходе десятой реакции фосфорильная группа переносится на ADP. При этом синтезируется АТР и пируват (пировиноградная кислота). Эта реакция также необратима, поскольку высокоэкзергонична.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.фермент: лактатдегидрогеназа

_______________

Источник информации:

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: https://infotables.ru/biologiya/81-biokhimiya/1048-glikoliz

Аэробный и анаэробный гликолиз

Обеспечивают гликолиз ферменты

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. 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.

Источник: https://zen.yandex.ru/media/fiteria/aerobnyi-i-anaerobnyi-glikoliz-5ea2d19f61b0b56bcc486b0c

Бескислородное окисление глюкозы включает два этапа

Обеспечивают гликолиз ферменты

В анаэробном процессе пировиноградная кислота восстанавливается до молочной кислоты (лактата), поэтому в микробиологии анаэробный гликолиз называют молочнокислым брожением. Лактат далее ни во что не превращается, единственная возможность утилизовать лактат – это окислить его обратно в пируват.

Многие клетки организма способны к анаэробному окислению глюкозы. Для эритроцитов он является единственным источником энергии.

Клетки скелетной мускулатуры за счет бескислородного расщепления глюкозы способны выполнять мощную, быструю, интенсивную работу, как, например, бег на короткие дистанции, напряжение в силовых видах спорта.

Вне физических нагрузок бескислородное окисление глюкозы в клетках усиливается при гипоксии – при различного рода анемиях, при нарушении кровообращения в тканях независимо от причины.

Гликолиз

Анаэробное превращение глюкозы локализуется в цитозоле и включает два этапа из 11 ферментативных реакций.

Первый этап гликолиза

Первый этап гликолиза – подготовительный, здесь происходит затрата энергии АТФ, активация глюкозы и образование из нее триозофосфатов.

Первая реакция гликолиза сводится к превращению глюкозы в реакционно-способное соединение за счет фосфорилирования 6-го, не включенного в кольцо, атома углерода. Эта реакция является первой в любом превращении глюкозы, катализируется гексокиназой.

Вторая реакция необходима для выведения еще одного атома углерода из кольца для его последующего фосфорилирования (фермент глюкозофосфат-изомераза). В результате образуется фруктозо-6-фосфат.

Третья реакция – фермент фосфофруктокиназа фосфорилирует фруктозо-6-фосфат с образованием почти симметричной молекулы фруктозо-1,6-дифосфата. Эта реакция является главной в регуляции скорости гликолиза.

В четвертой реакции фруктозо-1,6-дифосфат разрезается пополам фруктозо-1,6-дифосфат-альдолазой с образованием двух фосфорилированных триоз-изомеров – альдозы глицеральдегида (ГАФ) и кетозы диоксиацетона (ДАФ).

Пятая реакция подготовительного этапа – переход глицеральдегидфосфата и диоксиацетонфосфата друг в друга при участии триозофосфатизомеразы. Равновесие реакции сдвинуто в пользу диоксиацетонфосфата, его доля составляет 97%, доля глицеральдегидфосфата – 3%. Эта реакция, при всей ее простоте, определяет дальнейшую судьбу глюкозы:

  • при нехватке энергии в клетке и активации окисления глюкозы диоксиацетонфосфат превращается в глицеральдегидфосфат, который далее окисляется на втором этапе гликолиза,
  • при достаточном количестве АТФ, наоборот, глицеральдегидфосфат изомеризуется в диоксиацетонфосфат, и последний отправляется на синтез жиров.

 Второй этап гликолиза

Второй этап гликолиза – это освобождение энергии, содержащейся в глицеральдегидфосфате, и запасание ее в форме АТФ.

Шестая реакция гликолиза (фермент глицеральдегидфосфат-дегидрогеназа) – окисление глицеральдегидфосфата и присоединение к нему фосфорной кислоты приводит к образованию макроэргического соединения 1,3-дифосфоглицериновой кислоты и НАДН.

В седьмой реакции (фермент фосфоглицераткиназа) энергия фосфоэфирной связи, заключенная в 1,3-дифосфоглицерате тратится на образование АТФ.

Реакция получила дополнительное название – реакция субстратного фосфорилирования, что уточняет источник энергии для получения макроэргической связи в АТФ (от субстрата реакции) в отличие от окислительного фосфорилирования (использование энергии электрохимического градиента ионов водорода на мембране митохондрий).

Восьмая реакция – синтезированный в предыдущей реакции 3-фосфоглицерат под влиянием фосфоглицератмутазы изомеризуется в 2-фосфоглицерат.

Девятая реакция – фермент енолаза отрывает молекулу воды от 2-фосфоглицериновой кислоты и приводит к образованию макроэргической фосфоэфирной связи в составе фосфоенолпирувата.

Десятая реакция гликолиза – еще одна реакция субстратного фосфорилирования – заключается в переносе пируваткиназой макроэргического фосфата с фосфоенолпирувата на АДФ и образовании пировиноградной кислоты.

Последняя реакция бескислородного окисления глюкозы, одиннадцатая – образование молочной кислоты из пирувата под действием лактатдегидрогеназы. Важно то, что эта реакция осуществляется только в анаэробных условиях. Эта реакция необходима клетке, так как НАДН, образующийся в 6-й реакции, в отсутствие кислорода не может окисляться в митохондриях.

У плода и детей первых месяцев жизни преобладает анаэробный распад глюкозы, в связи с чем концентрация молочной кислоты в крови у них выше чем у взрослых. 
При наличии кислорода пировиноградная кислота переходит в митохондрию и превращается в ацетил-S-КоА. 

Источник: https://biokhimija.ru/uglevody/glikoliz.html

О вашем здоровье
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: