Природні науки »Хімія

Обмін речовин
Перетворення речовин та енергій у живому організмі є основною властивістю живої речовини. Створення більш складних речовин з більш простих з поточним енергоспоживанням називається анаболізмом. Протилежний процес розщеплення складніших речовин на прості з супутнім виділенням енергії називається катаболізмом. Зростання та розвиток передбачають переважання анаболізму. Тіло спортсмена в період інтенсивної та об’ємно-інтенсивної спортивної підготовки повинно цілеспрямовано контролюватися і не допускати більш постійного переважання катаболізму. Обмін речовин пов’язаний із споживанням або витратою енергії. Основним джерелом енергії є поживні речовини - макроергічні субстрати, до складу яких входять цукри, жири та білки. Можна вивільняти енергію з макроергічних субстратів неокислювальним шляхом (анаеробний метаболізм) або окислювальним способом (аеробний метаболізм). Живий організм повинен отримувати енергію, необхідну для задоволення енергетичних потреб біологічних функцій та підтримання динамічного балансу внутрішнього середовища (гомеостазу) - як основної передумови життя. Основним способом отримання енергії для життєвих процесів і фізичних навантажень є окислювальний метаболізм. Скелетні м’язи мають здатність отримувати та вивільняти енергію неокислювальним способом.

доклади

4.2 Вуглеводний обмін
Метаболізм цукру є центральним метаболічним шляхом метаболізму всіх поживних речовин. Вуглеводи відіграють основну функцію палива в обміні речовин, яке постачає енергію для механічної роботи, транспортних процесів проти градієнтів концентрації та для біосинтезу. Проміжні продукти цукрового обміну можуть бути використані не тільки для енергетичних цілей, а й для зазначеного біосинтезу. В організмі цукри знаходяться у формі глюкози, рівень якої в крові є відносно постійним і за фізіологічних умов дещо коливається близько 5 ммоль. L-1.

4.2.1 Перетравлення вуглеводів
Вуглеводи, що потрапляють з їжею, можна розділити на целюлозу, крохмаль, сахарозу та лактозу. Під дією слинної амілази альфа крохмаль розщеплюється до декстринів. Амілаза пригнічується кислим рН у шлунку, але декстрини далі розщеплюються до молекул мальтози та ізомальтози підшлунковою амілазою. Тоді в тонкому кишечнику:
- сахароза перетворює молекулу сахарози в D-глюкозу та D-фруктозу,
- лактоза перетворює лактазу в D-глюкозу та D-галактозу дією лактази,
- мальтоза перетворюється в 2 молекули D-глюкози за допомогою глюкоамілази,
- ізомальтоза перетворюється на 2 молекули D-глюкози дією 1,6-глюкозидази,
- целюлоза не розщеплюється, але покращує перистальтику кишечника та сприяє травленню в цілому.
Потім глюкоза всмоктується в кров, звідки транспортується до печінки. У ній 50% перетворюється на глікоген і баланс надходить в органи всього тіла (мозок, міокард та інші м’язи тощо)

4.2.2 Гліколіз
Глюкоза може окислюватися в клітинах двома шляхами: шляхом гліколізу та в пентозному циклі. З енергетичної точки зору важливий лише гліколіз. Гліколіз - основний метаболічний шлях розпаду глюкози в клітинах. Залежно від умов, за яких у клітинах відбувається гліколіз, утворюються різні кінцеві продукти. При гліколізі в аеробних умовах (достатня кількість кисню в клітинах) кінцевим продуктом є піруват, а в анаеробних умовах (недостатня кількість кисню в клітинах) як кінцевий продукт утворюється лактат. Піруват - кінцевий продукт гліколізу в аеробних умовах. Аеробні умови є в більшості клітин тварин. Винятки становлять напр. клітини скелетних м’язів. В інтенсивно працюючому м’язі під час скорочення ця тканина недостатньо забезпечується киснем, створюються анаеробні умови. Залежно від умов різниться і енергетичний баланс гліколізу. В анаеробних умовах сумарний енергетичний ефект розкладання однієї молекули глюкози до двох молекул лактату - це утворення двох молекул АТФ (основного джерела енергії). Коли глюкоза розщеплюється під аеробіозом, продуктом є піруват, а енергетичний ефект становить 38 молекул АТФ.

4.2.3 Глюконеогенез (нове виробництво глюкози)
Він виготовляється як з молочної кислоти, так і з глюкопластичних амінокислот
в окисному режимі рухової активності. Застосування серину, гліцину, гістидину, лейцину, ізолейцину, лізину підлягає гормональному контролю за допомогою глюкокортикоїдів. Теоретично жири також можуть брати участь у глюконеогенезі через ацетилкофермент А та оксалоацетат через фосфоенолпіруват. Печінка забезпечує глюконеогенез як за допомогою механізму циклів Корі, так і циклу аланіну. Під час деградації амінокислот у м’язах значна частина аміногруп переноситься в піруват, що утворюється під час гліколізу. Отриманий аланін транспортується до печінки, де він трансформується, азот перетворюється в сечовину шляхом перетворень циклу сечовини, а піруват використовується для глюконеогенезу. Глюкоза потрапляє в м’язи через кров і, таким чином, цикл закривається.

4.3 Жировий обмін
Метаболізм жиру включає як процеси синтезу важливих структурних компонентів напівпроникних біологічних мембран, так і процеси розщеплення в енергетичних цілях. З енергетичної точки зору жири - це речовини, що накопичують речовини, в які перетворюються поживні речовини, що надходять безпосередньо в енергетичному покритті. Біологічний період напіввиведення замінника печінкового жиру становить 1-2 дні, тоді як підшкірного 15-20 днів. Гормони адреналін та глюкагон мають ліполітичну дію завдяки механізму активації аденилатциклази та, як наслідок, збільшенню вмісту цАМФ (циклічного аденозинмонофосфату), подібно до мобілізації глікогену. Результатом їх ефекту є збільшення вмісту вільних жирних кислот у крові. Якщо жири використовуються в енергетичному обміні, тоді необхідно виділити 74 кДж, щоб змінити 1 моль АДФ на 1 моль АТФ. Вищі ненасичені жирні кислоти, які включають лінолеву, ліноленову та арахідонову кислоти, є важливими компонентами раціону. Метаболізм жирів сприяє енергетичній оплаті фізичної активності через 10-20 хвилин її тривалості. Спортсмени, пристосовані до фізичних вправ на витривалість, використовують жирні речовини в енергетичному обміні раніше, але завжди лише у випадках окисного обміну.

4.4 Неокислювальний метаболізм
Неокислювальний метаболізм - це спосіб перетворення речовин та енергій без негайного використання кисню в хімічних процесах. Ми виділяємо два якісно та кількісно різні компоненти: лактатний компонент неокислювального метаболізму (неокислювальне виділення енергії із запасу макроергічних фосфатів) та лактатний компонент неокислювального метаболізму (неокислювальне утворення макроергічних фосфатів та вивільнення енергії від них для скорочення м’язів).

4.5 Окислювальний метаболізм
Окислювальний метаболізм - це перетворення речовин та енергій з негайним надходженням та використанням кисню. Це забезпечує в 13-19 разів більший вихід енергії, ніж перетворення неокислювального лактату. Перевагою застосування цього методу подачі АТФ до активних м’язів є фізичні навантаження середньої та середньої інтенсивності, що тривають понад 90 с, де основою скорочення скелетних м’язів є головним чином функціональна активність «повільних», окислюючих м’язових волокон. Швидкість доставки АТФ для скорочення м’язів становить 1-1,5 моль АТФ. Хв-1, і потужність цього методу метаболічного покриття теоретично необмежена при оптимізованому використанні, яке документує діяльність серцевого м’яза. Контрольоване спортивне тренування може розвинути окислювальну здатність
найефективніший.

4.6 Основний обмін речовин
Базальний метаболізм - це мінімальний ступінь метаболічної активності організму за ідеальних зовнішніх умов та фізичної та розумової діяльності, обмежений підтримкою основних життєво важливих функцій. У людини він визначається за таких умов:
- натще (16 годин без їжі, 36 годин без білка, які мають значний питомий динамічний ефект)
- байдужа температура (20-22 градуси одягнених, 30 градусів одягнених), яку організм суб'єктивно не відчуває ні спекою, ні холодом, об'єктивно ні пітнінням, ні тремтінням від холоду
- у фізичному та психічному спокої