Энергетическая ценность макронутриентов
· При полном расщеплении в организме с образование конечных продуктов (вода и углекислый газ + азотосодержащие соединения для белков) 1 г белка или 1 г углеводов высвобождают 4,1 ккал/г энергии (физиологический калорический коэффициент), а жиры – 9,3 ккал/г. (Для сравнения – при сгорании спички выделяется примерно 0,5 ккал). · Основными источниками энергии являются углеводы и жиры. Белки используются в энергетических целях при недостатке углеводов и жиров. · Углеводы o Расщепляются до глюкозы. Избыток откладывается в виде полисахарида – гликогена в печени и мышцах. o Запасы гликогена достаточны для образования 1200-2000 ккал энергии: гликоген печени около 110 г, гликоген мышц – около 250 г + глюкоза в жидких средах организма – около 15 г. (Этого достаточно для пробегания около 30 км). · Жиры o Основной источник – триглицериды. Расщепляются до глицерина и жирных кислот. Только свободные жирные кислоты используются для образования АТФ. o Депонируются в жировой ткани. Основным депо жира в организме является подкожная жировая клетчатка (около 7,8 кг; 70000 - 75000 ккал). · Белки o Расщепляются до аминокислот (АК), которые используются для образования энергии. o Обеспечивают 5-10% энергии при интенсивной мышечной работе.
Выделяют3 основных источника АТФ в организме(рис.).
Рис. 3 источника АТФ в организме (на примере скелетной мышцы). 1 - регенерирование АТФ креатинфосфатом, 2 - анаэробный гликолиз, 3 - ЦТК 1. Расщепление креатинфосфата (КрФ)ианаэробноефосфорилирование АДФ (регенерирование АТФ) (рис.). Рис. Регенерирование АТФ за счёт энергии креатинфосфата. o КрФ является высокоэнергетическим соединением (как и АТФ), но его энергия, высвобождающаяся при расщеплении, не может быть непосредственно использована на совершение работы в клетке. Эта энергия используется для ресинтеза АТФ. o Характеризуются высокой скоростью реакций (тысячные доли с) и коротким латентным периодом; наибольшая эффективность достигается к 5-6 с работы. o КрФ выполняют роль кратковременного источника энергии ввиду ограниченности запасов в клетке. Запасы достаточны на 3-15 с спринтерского бега. o Эффективность: на 1 моль КрФ образуется 1 моль АТФ. 2. Анаэробный гликолиз: o Гликолиз - ферментативное расщепление глюкозы, поступающей в клетки из крови, или внутриклеточного гликогена для производства АТФ и рефосфорилирования креатина. o Имеет низкую эффективность: на каждый моль расщепленной глюкозы образуется 2 моля АТФ, а на моль гликогена – 3 моля АТФ (1 АТФ используется на превращение глюкозы в глюкозо-6-фосфат) и высокую инертность.(в гликолизе участвует 12 ферментативных реакций). o Максимальная мощность достигается к концу первой минуты работы; обеспечивает клетки энергией в течение 30-150 сек. o Важен при высокой кратковременной нагрузке (до 2-х мин), при резком увеличении интенсивности длительной менее интенсивной работы, при недостатке кислорода во время статической работы. o Конечным продуктом анаэробного гликолиза является молочная кислота, которая угнетает гликолитические ферменты и ограничивает гликолиз, а также снижает способность мышечных волокон связывать кальций – уменьшение сократимости. (Ограничение использования глюкозы связано с угнетением гликолиза накопившимся лактатом, а не с уменьшением запасов гликогена в мышцах.) Примечание. Гликолиз требует затрат энергии. На образование глюкозо-6-фосфата из глюкозы (промежуточный продукт гликолиза) требуется 1 АТФ. Системы АТФ-КрФ и анейробный гликолиз обеспечивают мышечную деятельность всего на несколько минут. Для дальнейшей работы необходима окислительная система.
3. Окислительная система: цикл трикарбоновых кислот - ЦТК (цикл Кребса), сопряжённый с электронно-транспортной цепью и процессами окислительного фосфорилирования АДФ: o Является аэробным процессом («сгорание» при низкой температуре), происходящим в митохондриях. o Обеспечивает энергией в условиях достаточного поступления кислорода (достаточное развёртывание функций кислород-транспортирующих систем и уровня максимального потребления кислорода) при аэробной работе длительностью более 2-3 мин. o Ограничивается доступностью кислорода. o Приводит к образованию конечных продуктов метаболизма (углекислого газа, воды и азотистых соединений). Окисление углеводов (рис.) · Анаэробный гликолиз происходит с образованием пировиноградной кислоты из которой образуется молочная кислота (конечный продукт анаэробного гликолиза). · При наличии кислорода пировиноградная кислота превращается в ацетил-коэнзим А, который вступает в цикл Кребса (цикл лимонной кислоты) - последовательность химических реакций, которые завершают окисление ацетил-КоА с образованием 2 молей АТФ и углекислого газа. · При гликолизе и в ходе реакций ЦТК выделяется большое количество водорода, которые вступают в серию реакций – цепочку переноса электронов (электронно-транспортная цепь). В цепочке атомы водорода расщепляются на Н+ и электроны. Электроны через серию реакций с участием кислорода обеспечивают энергию для фосфорилирования АДФ и образование АТФ (окислительное фосфорилирование). В конце цепочки ионы водорода соединяются с кислородом с образованием воды. · Эффективность (по количеству произведённой АТФ на моль глюкозы) в 19 раз выше, чем у гликолиза: из 1 молекулы глюкозы образуется 38 молекул АТФ. .
Рис. Окисление углеводов. Окисление жиров (рис.) o Основным источником энергии являются триглицериды, которые расщепляются на глицерин и 3 свободные жирные кислоты - СЖК (липолиз). o СЖК метаболизируются в митохондриях – бета-окисление с образованием Ацетил-КоА, который вступает в цикл Кребса (как в метаболизме углеводов). Однако, для сжигания СЖК требуется больше кислорода, чем для углеводов. o Эффективность: при окислении 1 молекулы СЖК – 129 молекул АТФ. o Как источник энергии жиры используются в состоянии двигательного покоя, при работе невысокой мощности и при длительной работе на выносливость; является наиболее типичным способом энергообеспечения скелетных мышц. o Жиры имеют наибольшую энергетическую ёмкость: при расходовании 1 моля АТФ выделяется около 10 ккал энергии, 1 моля КрФ - около 10.5 ккал, 1 моля глюкозы при анаэробном расщеплении - около 50 ккал, а при окислении 1 моля глюкозы - около 700 ккал, при окислении 1 моля жиров - 2400 ккал. o Хотя жиры обеспечивают больше килокалорий энергии на грамм, чем углеводы, для их окисления требуется больше кислорода, чем для окисления углеводов. Жиры образуют 5,6 молекул АТФ относительно молекулы О2, углеводы - 6,3 молекул АТФ относительно молекулы О2. Доставка кислорода ограничена кислородтранспортной системой, поэтому предпочтительным источником энергии во время выполнения физического упражнения высокой интенсивности являются углеводы Рис. Окисление жирных кислот Окисление белков · Процесс окисления белков более сложный, поскольку белки (аминокислоты) содержат азот, который не окисляется. · Вклад белков в образование энергии относительно незначителен, поэтому обмен белков часто не принимают во внимание.
Популярное: Как распознать напряжение: Говоря о мышечном напряжении, мы в первую очередь имеем в виду мускулы, прикрепленные к костям ... Личность ребенка как объект и субъект в образовательной технологии: В настоящее время в России идет становление новой системы образования, ориентированного на вхождение... Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе... Модели организации как закрытой, открытой, частично открытой системы: Закрытая система имеет жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (739)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |