Metabolizmas ir svorio metimas: kaip deginate kalorijas!

Susisiekus su

Odnoklassniki

Tikriausiai esate girdėję, kaip daugelis teigia, kad antsvorio priežastis – lėta medžiagų apykaita. Ar tiesa, kad kalta medžiagų apykaita? Ir jei taip, ar galite padidinti medžiagų apykaitos greitį?
Metabolizmas yra procesas, kurio metu jūsų kūnas paverčia tai, ką valgote ir geriate, energija.
Jūs priaugate svorio, kai valgote daugiau kalorijų nei sudeginate – arba sudeginate mažiau kalorijų nei suvalgote.
Nors negalite kontroliuoti savo amžiaus, lyties ir genetikos, yra ir kitų būdų, kaip pagerinti medžiagų apykaitą.

1. Gerkite daugiau vandens

Būtent vanduo dalyvauja visuose organizme vykstančiuose biocheminiuose procesuose ir atlieka lemiamą bei svarbų vaidmenį medžiagų apykaitos greičiui. Arbata, kava ir gazuoti gėrimai negali papildyti mums reikalingo vandens balanso.

Kokia priežastis?

Pirma, kavoje, arbatoje ir daugelyje gazuotų gėrimų yra kofeino, kurio viena pagrindinių savybių yra dehidratacija. Išgėrus puodelį kavos ar žaliosios/juodosios arbatos, iš organizmo pasišalins daugiau vandens nei išgėrėte, o tai sukels subtilią, bet nuolatinę dehidrataciją.

Antra, dauguma žmonių visus šiuos gėrimus vartoja su cukrumi. Be akivaizdžios žalos, kurią sukelia lengvai virškinamų greitų angliavandenių (cukraus pavidalo) įtraukimas į savo racioną, kurie neabejotinai yra pagrindiniai antsvorio atsiradimo kaltininkai, cukrus padidina osmosinį slėgį kūno ląstelėse, dėl to papildomai padidėja ir taip didelis skysčių netekimas.

Kas lieka nelaimingam organizmui nuolatinės dehidratacijos sąlygomis? Teisingai! Prisitaikykite ir sulėtinkite medžiagų apykaitą, kad sulaikytumėte daugiau vertingų skysčių ir sumažintumėte jo netekimą.

Išvada akivaizdi – gerkite daugiau gryno geriamas vanduo be cukraus ar kitų priedų. Nebūtina visiškai atsisakyti arbatos ir kavos. Tiesiog protingai apribokite jų vartojimą ir įtraukite į savo racioną švarų vandenį. Prisiminkite dvi svarbias taisykles:

Negerkite daug vandens vienu metu. Gerkite vandenį reguliariai, bet mažomis porcijomis. Idealiu atveju vienu metu apie 100 ml. Kad nepamirštumėte tai daryti reguliariai, ant darbo stalo padėkite butelį švaraus vandens ir stiklinę.

Negerkite vandens valgio metu ir iškart po jo. Įpraskite išgerti 1 stiklinę vandens 10 minučių prieš valgį.

Kaip rodo praktika, švaraus vandens įvedimas ir saldžių gėrimų vartojimo sumažinimas laikui bėgant gerokai pagerins jūsų savijautą.

2. Valgykite 5-6 kartus per dieną
Mokslininkai įrodė, kad kai tarp valgymų darote daug valandų pertraukas, jūsų organizmas mano, kad atėjo „alkanas laikas“ ir, bijodamas, kad greitai nebus pamaitintas, pradeda taupyti kalorijas „lietingai dienai“. Dėl to jūsų medžiagų apykaita sulėtėja. Ir atvirkščiai, kai valgote dažniau, cukraus kiekis kraujyje išlieka gana tolygus, medžiagų apykaita yra nuolat žema, o per dieną sudeginate daugiau kalorijų.

Be to, keli tyrimai parodė, kad žmonės, kurie reguliariai užkandžiauja, valgo mažiau per dieną.
Taigi, jokiu būdu neleiskite sau būti alkani!

3. Atkreipkite dėmesį į suvartojamų baltymų kiekį

Jūsų organizmas baltymus virškina daug lėčiau nei riebalus ar angliavandenius, todėl ilgiau jaučiatės sotūs (ypač kai pusryčiams suvalgote didelį kiekį baltymų). Be to, baltymai padeda pagreitinti medžiagų apykaitą. Kodėl? Viskas labai paprasta. Procese, vadinamame termogeneze, jūsų kūnas sunaudoja apie 10% jūsų kalorijų maistui virškinti, o baltymai dega daug lėčiau nei angliavandeniai ar riebalai, o jūsų kūnas sudegina daugiau energijos. Vienas neseniai Purdue universitete atliktas tyrimas atskleidė dar vieną daug baltymų turinčios dietos privalumą – baltymų turtinga dieta padeda išlaikyti liesą kūno masę, o raumenys, kaip žinoma, sudegina daugiau kalorijų net ir ramybėje.

Geri baltymų šaltiniai yra liesa mėsa, kalakutiena, žuvis, baltos mėsos vištiena, tofu, riešutai, pupelės, kiaušiniai, grikiai, quinoa ir neriebūs pieno produktai.

4. Nepamirškite pusryčių!

Svarbu ne tik tai, ką valgai, bet ir kada. Svarbiausias dienos valgis yra pusryčiai. Jei norite pagreitinti medžiagų apykaitą, atminkite, kad pusryčių niekada negalima praleisti. Būtent jis suteikia galingą pradinį užtaisą mūsų medžiagų apykaitai.

Įsitikinkite, kad jūsų rytiniame valgyje gausu maistinių medžiagų ir ypač baltymų. Tai gali būti avižinė košė su uogomis ir migdolais, omletas su špinatais, neriebus sūris ir viso grūdo duonos riekelė arba varškė su uogomis.

5. Į savo racioną įtraukite citrusinių vaisių
Apelsinai, mandarinai, citrinos, greipfrutai – visi šie sultingi vaisiai turėtų būti svarbi jūsų mitybos dalis. Ir viskas todėl, kad, be vitaminų ir kitų naudingų medžiagų, juose yra citrinos rūgšties.

Citrinų rūgštis atlieka pagrindinį vaidmenį energijos cikle, kuris buvo pavadintas ją atradusio ir už ją Nobelio premiją gavusio mokslininko vardu – Krebso ciklas arba citrinų rūgšties ciklas. Krebso ciklas yra pagrindinis visų deguonį naudojančių ląstelių kvėpavimo etapas, daugelio medžiagų apykaitos kelių organizme kryžkelė.

Jei turite virškinimo problemų, nevalgykite citrusinių vaisių nevalgius – tai gali paaštrinti esamus negalavimus.

6. Ugdykite raumenis
Jūsų kūnas nuolat degina kalorijas, net kai nieko nedarote. Jau minėjome, kad žmonių, kurių raumenų masė didesnė, medžiagų apykaita pastebimai didesnė. Kiekvienas kilogramas raumenų sudegina apie 13 kalorijų per dieną, kad galėtų išlaikyti save, o kiekvienas kilogramas riebalų sudegina tik 5 kalorijas per dieną. Po jėgos treniruotės suaktyvėja viso kūno raumenys ir jie pradeda deginti daugiau kalorijų, taip pagreitindami medžiagų apykaitos procesą.

7. Keiskite fizinio aktyvumo intensyvumą
Kitą kartą eidami į sporto salę, baseiną ar bėgiodami po namus, atkreipkite dėmesį į savo tempą. Pabandykite padidinti savo veiklos tempą 30–60 sekundžių, tada grįžkite į įprastą greitį 90 sekundžių. Kartokite šią seką 5 kartus, 2 kartus per savaitę. Naudodami šią strategiją, suvartojate daugiau deguonies, todėl padidėja mitochondrijų skaičius ir efektyviau deginamos kalorijos per dieną.

Aerobiniai pratimai nepadės jums sukurti didelių raumenų, bet tikrai padidins medžiagų apykaitą kelias valandas po treniruotės. Didelio intensyvumo pratimai suteikia ilgesnį medžiagų apykaitos pagreitį nei žemo ar vidutinio intensyvumo pratimai.

8. Į savo racioną įtraukite Omega-3 maisto produktų
Dideliais kiekiais yra žuvyje, augaliniai aliejai ir kai kurie riešutai, nepakeičiamos omega-3 rūgštys padeda reguliuoti mūsų organizmo hormono leptino kiekį, kuris nedidele dalimi turi įtakos mūsų kūno riebalų deginimo greičiui.

Į savo racioną įtraukę maisto produktų, kuriuose gausu omega-3 riebalų rūgščių, pagreitinsite medžiagų apykaitą ir padidinsite kūno riebalų deginimo pajėgumą. Įpraskite vartoti žuvies riebalai kiekvieną dieną. Na, o jei žuvų taukai ir jų kvapas sukelia nenugalimą pasibjaurėjimą, į savo racioną įtraukite tokius maisto produktus kaip riebi žuvis (lašiša, upėtakis, tunas, sardinės ir skumbrė), sėmenų ir rapsų aliejus, graikiniai riešutai.

Atlikus nutukimo tyrimą su žiurkėmis, buvo įrodyta, kad žiurkės, prieš mankštą vartojusios žuvų taukus, labai prarado daugiau svorio nei tie, kurie to nedarė.

9. Venkite griežtų dietų
Griežtomis dietomis čia turime omenyje dietas, kurių metu suvartojamų kalorijų kiekis per dieną sumažinamas iki 1200 (moterims) ir 1800 (vyrams). Jei norite pagreitinti medžiagų apykaitą, šios dietos ne jums. Nors šios dietos gali padėti numesti kelis papildomus kilogramus, jos turi ir neigiamą pusę. Laikantis šių dietų yra didelė tikimybė netekti raumenų masė, o tai, kaip minėjome, sulėtins medžiagų apykaitą. Dėl to jūsų kūnas pradeda deginti mažiau kalorijų nei prieš dietos pradžią, o jai pasibaigus tokiais sunkumais, taip sunkiai numesti kilogramai labai greitai grįžta.

Laikantis tokių dietų svarbu laikytis vienos paprastos taisyklės – suvartoti pakankamai kalorijų, kad ramybės metu būtų palaikomas normalus medžiagų apykaitos greitis.

Kaip nustatote medžiagų apykaitos greitį ramybės būsenoje? Skaitydami formules rasite įdomus faktas Kuo daugiau sveri, tuo greitesnė medžiagų apykaita. Patariame naudoti Muffin-Jeor formulę, nes ji laikoma patikimesne nei Harriso-Benedikto formulė. BMR – bazinis metabolizmo greitis (metabolizmas). Tai yra energija, kurios organizmui reikia be jokio kito fizinio krūvio, tai yra ramybės metabolizmo.

Jei norite viską apskaičiuoti patys, tai yra ši formulė:
BSM \u003d (9,99 * M) + (6,25 * R) - (4,92 * W) + (166 * P) - 151 M \u003d jūsų svoris kilogramais
R = jūsų ūgis centimetrais
B = jūsų amžius
P = lyties koeficientas. 1 vyrams, 0 moterims.

10. Nepamirškite savo nakties miego

Medicinos specialistai paieškų centras Portlande (JAV) išsiaiškino, kad besilaikantys dietos, miegoję tik šešias valandas, riebalų neteko 55 procentais mažiau nei tie, kurie miegojo mažiausiai aštuonias valandas.

Trūkstant miego, organizmas gamina mažiau leptino, sotumo hormono, ir daugiau grelino, alkio hormono. Ir tada žmogus valgo daugiau nei turėtų. Išvada: kuo daugiau miegosite naktį, tuo aktyvesnė bus medžiagų apykaita dieną.

Taip pat svarbu, su kokia nuotaika einate miegoti. Jei nervinatės, pažiūrėkite sunkų filmą, organizmas gamins streso hormoną kortizolį, kuris lėtina medžiagų apykaitos procesus.

Naktį angliavandenių geriau nevalgyti, nes tada organizmas gali net blokuoti medžiagų apykaitos procesus, rizikuojate priaugti svorio.

Išvada.
Nebūtina griežtai laikytis visų pirmiau minėtų taisyklių. Tačiau jei norite pagreitinti medžiagų apykaitą ir atsikratyti papildomų kilogramų, tuomet turėtumėte atkreipti dėmesį į bent kai kuriuos iš jų.

Susisiekus su

Visi žino, kad norint tinkamai funkcionuoti, organizmui reikia reguliariai gauti tam tikrų maistinių medžiagų, reikalingų sveikai medžiagų apykaitai ir atitinkamai energijos gamybos ir sąnaudų procesų pusiausvyrai. Energijos gamybos procesas, kaip žinia, vyksta mitochondrijose, kurios dėl šios savybės vadinamos ląstelių energetiniais centrais. Ir seka cheminės reakcijos, leidžiantis gauti energijos kiekvienos kūno ląstelės darbui, vadinamas Krebso ciklu.

Krebso ciklas – stebuklai, vykstantys mitochondrijose

Energija, gaunama per Krebso ciklą (taip pat TCA – trikarboksirūgščių ciklą), eina į atskirų ląstelių poreikius, kurios savo ruožtu sudaro įvairius audinius ir atitinkamai mūsų kūno organus bei sistemas. Kadangi kūnas tiesiog negali egzistuoti be energijos, mitochondrijos nuolat dirba, kad nuolat aprūpintų ląsteles reikalinga energija.

Adenozino trifosfatas (ATP) – būtent šis junginys yra universalus energijos šaltinis, būtinas visiems mūsų organizmo biocheminiams procesams.

TCA yra pagrindinis metabolizmo kelias, dėl kurio baigiasi metabolitų oksidacija:

• riebalų rūgštys;
• amino rūgštys;
• monosacharidai.

Aerobinio skilimo procese šios biomolekulės suskaidomos į mažesnes molekules, kurios naudojamos energijai arba naujų molekulių sintezei.

Trikarboksirūgšties ciklas susideda iš 8 etapų, t.y. reakcijos:

1. Citrinų rūgšties susidarymas:

2. Izocitro rūgšties susidarymas:

3. Izocitro rūgšties dehidrinimas ir tiesioginis dekarboksilinimas.

4. Oksidacinis α-ketoglutaro rūgšties dekarboksilinimas

5. Substrato fosforilinimas

6. Gintaro rūgšties dehidrogenavimas sukcinato dehidrogenaze

7. Obuolių rūgšties susidarymas veikiant fermentui fumarazei

8. Oksalacetato susidarymas

Taigi, pasibaigus Krebso ciklą sudarančioms reakcijoms:

• viena acetil-CoA molekulė (susidaro skaidant gliukozę) oksiduojama iki dviejų anglies dioksido molekulių;
• trys NAD molekulės redukuojamos į NADH;
• viena FAD molekulė redukuojama iki FADH 2 ;
• susidaro viena GTP (atitinka ATP) molekulė.

NADH ir FADH 2 molekulės veikia kaip elektronų nešikliai ir yra naudojamos ATP generuoti kitame gliukozės metabolizmo, oksidacinio fosforilinimo, etape.

Krebso ciklo funkcijos:

• katabolinis (kuro molekulių acetilo likučių oksidacija į galutinius metabolizmo produktus);
• anaboliniai (Krebso ciklo substratai - molekulių, įskaitant aminorūgštis ir gliukozę, sintezės pagrindas);
• integracinis (CTK – ryšys tarp anabolinių ir katabolinių reakcijų);
• vandenilio donoras (3 NADH.H + ir 1 FADH 2 pristatymas į mitochondrijų kvėpavimo grandinę);
• energijos.

Elementų, reikalingų normaliai Krebso ciklo eigai, trūkumas gali sukelti rimtų organizmo problemų, susijusių su energijos trūkumu.

Dėl medžiagų apykaitos lankstumo organizmas gali naudoti ne tik gliukozę kaip energijos šaltinį, bet ir riebalus, kuriuos skaidant taip pat gaunamos molekulės, kurios sudaro piruvo rūgštį (dalyvauja Krebso cikle). Taigi tinkamai tekantis CTC suteikia energijos ir statybinių blokų naujoms molekulėms formuotis.

Eukariotuose visos Krebso ciklo reakcijos vyksta mitochondrijų viduje, o jas katalizuojantys fermentai, išskyrus vieną, yra laisvos būsenos mitochondrijų matricoje. Prokariotuose ciklo reakcijos vyksta citoplazmoje. Veikiant Krebso ciklui oksiduojami įvairūs medžiagų apykaitos produktai, ypač toksiški nepilnai oksiduoti alkoholio skilimo produktai, todėl Krebso ciklo stimuliavimą galima laikyti biocheminės detoksikacijos priemone.

SubstrataiProduktaiFermentasReakcijos tipas Komentaras hidratacija izocitratas dehidrogenazė dekarboksilinimas Oksidacija 4 Izocitratas + NAD + Oksalosukcinatas + NADH + H + 5 Oksalosukcinatas α-ketoglutaratas + CO 2 dekarboksilinimo etapas susidaro negrįžtamas

SubstrataiProduktaiFermentai Reakcijos tipas Komentarų grandinės (išleidžiamos CoA-SH) 7 sukcinil- CoA + GDP + P i sukcinatas + CoA-SH + GTP sukcinilo kofermentas A sintetazės substratas ADP->ATP fosforilinimas, susidaro 1 ATP (arba 18 GTF) sukcinatas + ubichinonas (Q ) fumaratas + ubichinolis (QH 2) sukcinato dehidrogenazė Oksidaciją FAD naudoja kaip protezinę grupę (FAD->FADH 2 pirmoje reakcijos stadijoje) fermente, susidaro 1,5 ATP ekvivalentas. Susidaro ATP, 1 ATP (arba 1 GTF) 8 sukcinatas + ubichinonas (Q) fumaratas + ubichinolis (QH 2) sukcinatas dehidrogenazė Oksidaciją FAD naudoja kaip protezų grupę (FAD->FADH 2 pirmoje reakcijos stadijoje) fermente susidaro 1,5 ATP ekvivalentas ">

SubstrataiProduktaiFermentai Reakcijos tipas Komentaras 9 fumaratas + H 2 O L-malato fumarazė H 2 O- pridėjimas 10 L-malatas + NAD + oksaloacetatas + NADH + H + malato dehidrogenazės oksidacija Susidaro NADH (atitinka 2,5 ATP) Bendroji vieno posūkio lygtis Krebso ciklas: Acetil-CoAA Acetil-CoA 2CO 2 + CoA + 8e CoAe

Krebso ciklas reguliuojamas „neigiamo grįžtamojo ryšio mechanizmu“, esant daugybei substratų, ciklas aktyviai veikia, o esant reakcijos produktų pertekliui – slopinamas. Reguliavimas taip pat atliekamas hormonų pagalba. Šie hormonai yra: insulinas ir adrenalinas. Gliukagonas stimuliuoja gliukozės sintezę ir slopina Krebso ciklo reakcijas. Paprastai Krebso ciklo darbas nenutrūksta dėl anaplerozinių reakcijų, kurios papildo ciklą substratais: piruvatas + CO 2 + ATP = oksalacetatas (Krebso ciklo substratas) + ADP + Fn.

1. Integracinė ciklo funkcija yra jungtis tarp anabolizmo ir katabolizmo reakcijų. 2. Katabolinė funkcija – įvairių medžiagų pavertimas ciklo substratais: Riebalų rūgštys, piruvatas, Leu, Phen Acetyl-CoA. Arg, His, Glu α-ketoglutaratas. Plaukų džiovintuvas, tir fumaratas. 3. Anabolinė funkcija – ciklo substratų panaudojimas organinių medžiagų sintezei: Oksalacetato gliukozė, Asp, Asn. Succinil-CoA hemo sintezė. CO 2 karboksilinimo reakcijos.

1. Krebso ciklo vandenilio donoro funkcija tiekia protonus į mitochondrijų kvėpavimo grandinę trijų NADH.H + ir vieno FADH 2 pavidalu. 2. Energetinė funkcija 3 NADH.H + suteikia 7,5 mol ATP, 1 FADH. 2 suteikia 1,5 mol ATP kvėpavimo grandinėje. Be to, substrato fosforilinimo būdu cikle susintetinamas 1 GTP, o po to iš jo transfosforilinant sintetinamas ATP: GTP + ADP = ATP + BVP.

Kad būtų lengviau įsiminti Krebso cikle dalyvaujančias rūgštis, yra mnemoninė taisyklė: A Whole Pineapple And A Slice Of Soufflé Today Actually My Lunch, kuris atitinka seriją citratas, (cis-)akonitatas, izocitratas, (alfa-)ketoglutaratas, sukcinil-CoA, sukcinatas, fumaratas, malatas, oksaloacetatas.

Taip pat yra toks mnemoninis eilėraštis: Lydeka acetyl limonyl, Ir arklys bijojo narcizo, Jis buvo izo-citrina Alfa-keto-glutaras virš jo. Sukcinuotas su kofermentu, Gintaras su fumarovu, Obuoliai sandėliuose žiemai, Vėl pavirto lydekomis. (oksaloacto rūgštis, citrinų rūgštis, cis-akonito rūgštis, izocito rūgštis, α-ketoglutaro rūgštis, sukcinil-CoA, gintaro rūgštis, fumaro rūgštis, obuolių rūgštis, oksaloacto rūgštis).

Trikarboksirūgšties ciklas (Krebso ciklas)

Glikolizė paverčia gliukozę piruvatu ir iš gliukozės molekulės pagamina dvi ATP molekules – tai nedidelė šios molekulės potencialios energijos dalis.

Aerobinėmis sąlygomis piruvatas iš glikolizės paverčiamas acetil-CoA ir oksiduojamas iki CO 2 trikarboksirūgšties cikle (citrinų rūgšties ciklas). Šiuo atveju elektronai, išsiskiriantys šio ciklo reakcijose, praeina NADH ir FADH 2 iki 0 2 – galutinio akceptoriaus. Elektroninis transportas yra susijęs su mitochondrijų membranos protonų gradiento sukūrimu, kurio energija vėliau panaudojama ATP sintezei dėl oksidacinio fosforilinimo. Pažvelkime į šias reakcijas.

Aerobinėmis sąlygomis piruvo rūgštyje (1 stadija) vyksta oksidacinis dekarboksilinimas, kuris yra efektyvesnis nei virsta pieno rūgštimi, susidarant acetil-CoA (2 stadija), kuris gali būti oksiduojamas iki galutinių gliukozės skilimo produktų – CO 2 ir H 2 0 (3 pakopa). Vokiečių biochemikas G. Krebsas (1900-1981), ištyręs atskirų organinių rūgščių oksidaciją, jų reakcijas sujungė į vieną ciklą. Todėl jo garbei trikarboksirūgšties ciklas dažnai vadinamas Krebso ciklu.

Piruvo rūgšties oksidacija į acetil-CoA vyksta mitochondrijose, dalyvaujant trims fermentams (piruvato dehidrogenazei, lipoamido dehidrogenazei, lipoilacetiltransferazei) ir penkiems kofermentams (NAD, FAD, tiamino pirofosfatui, lipoinės rūgšties amidui, kofermentui A). Šiuose keturiuose kofermentuose yra B grupės vitaminų (B x, B 2, B 3, B 5), o tai rodo šių vitaminų poreikį normaliai angliavandenių oksidacijai. Veikiant šiai sudėtingai fermentų sistemai, piruvatas oksidacinio dekarboksilinimo reakcijoje virsta aktyvia acto rūgšties forma - acetilkofermentu A:

Fiziologinėmis sąlygomis piruvato dehidrogenazė yra išskirtinai negrįžtamas fermentas, o tai paaiškina, kad riebalų rūgščių neįmanoma paversti angliavandeniais.

Makroerginės jungties buvimas acetil-CoA molekulėje rodo didelį šio junginio reaktyvumą. Visų pirma, acetil-CoA gali veikti mitochondrijose generuodamas energiją; kepenyse acetil-CoA perteklius naudojamas ketoninių kūnų sintezei; citozolyje jis dalyvauja sudėtingų molekulių, tokių kaip steridai ir riebalų rūgštys, sintezėje. .

Acetil-CoA, gautas oksidacinio piruvo rūgšties dekarboksilinimo reakcijos metu, patenka į trikarboksirūgšties ciklą (Krebso ciklą). Krebso ciklas – galutinis katabolinis angliavandenių, riebalų, aminorūgščių oksidacijos kelias – iš esmės yra „metabolinis katilas“. Krebso ciklo reakcijos, vykstančios išskirtinai mitochondrijose, dar vadinamos citrinų rūgšties ciklu arba trikarboksirūgšties ciklu (TCA).

Viena iš svarbiausių trikarboksirūgšties ciklo funkcijų yra redukuotų kofermentų generavimas (3 molekulės NADH + H + ir 1 molekulė FADH 2), o po to vandenilio atomai arba jų elektronai perkeliami į galutinį akceptorių – molekulinį deguonį. Šį transportavimą lydi didelis laisvosios energijos sumažėjimas, dalis jos naudojama oksidacinio fosforilinimo procese, kad būtų galima saugoti ATP. Suprantama, kad trikarboksirūgšties ciklas yra aerobinis, priklausomas nuo deguonies.

1. Pradinė trikarboksirūgšties ciklo reakcija yra acetil-CoA ir oksaloacto rūgšties kondensacija, dalyvaujant mitochondrijų matricos fermentui citrato sintazei, susidarant citrinų rūgščiai.

2. Veikiant fermentui akonitazei, kuris katalizuoja vandens molekulės pašalinimą iš citrato, pastarasis virsta

iki cis-akonito rūgšties. Vanduo susijungia su cis-akonito rūgštimi ir virsta izocitro rūgštimi.

3. Tada fermentas izocitrato dehidrogenazė katalizuoja pirmąją citrinų rūgšties ciklo dehidrogenazės reakciją, kai oksidacinės dekarboksilinimo reakcijose izocitrato rūgštis virsta α-ketoglutaro rūgštimi:

Šioje reakcijoje susidaro pirmoji CO 2 molekulė ir pirmoji NADH 4- H + ciklo molekulė.

4. Tolesnį α-ketoglutaro rūgšties pavertimą sukcinil-CoA katalizuoja α-ketoglutaro dehidrogenazės daugiafermentinis kompleksas. Ši reakcija yra chemiškai analogiška piruvato dehidrogenazės reakcijai. Tai apima lipoinę rūgštį, tiamino pirofosfatą, HS-KoA, NAD +, FAD.

Dėl šios reakcijos vėl susidaro NADH + H + ir CO 2 molekulė.

5. Sukcinil-CoA molekulė turi makroerginį ryšį, kurio energija kaupiama kitoje reakcijoje GTP pavidalu. Veikiamas fermento sukcinil-CoA sintetazės sukcinil-CoA virsta laisva gintaro rūgštimi. Atkreipkite dėmesį, kad gintaro rūgštį taip pat galima gauti iš metilmalonil-CoA oksiduojant riebalų rūgštis su nelyginiu anglies atomų skaičiumi.

Ši reakcija yra substrato fosforilinimo pavyzdys, nes šiuo atveju didelės energijos GTP molekulė susidaro nedalyvaujant elektronų ir deguonies transportavimo grandinei.

6. Sukcinato dehidrogenazės reakcijoje gintaro rūgštis oksiduojama į fumaro rūgštį. Sukcinato dehidrogenazė, tipiškas geležies sieros turintis fermentas, kurio kofermentas yra FAD. Sukcinato dehidrogenazė yra vienintelis fermentas, fiksuotas ant vidinės mitochondrijų membranos, o visi kiti ciklo fermentai yra mitochondrijų matricoje.

7. Po to vyksta fumaro rūgšties hidratacija į obuolių rūgštį, veikiant fumarazės fermentui, vykstant grįžtamai reakcijai fiziologinėmis sąlygomis:

8. Galutinė trikarboksirūgšties ciklo reakcija yra malato dehidrogenazės reakcija, kurioje dalyvauja aktyvus mitochondrijų NAD~ priklausomos malato dehidrogenazės fermentas, kurio metu susidaro trečioji redukuoto NADH + H + molekulė:

Oksaloacto rūgšties (oksaloacetato) susidarymas užbaigia vieną trikarboksirūgšties ciklo posūkį. Oksaloacto rūgštis gali būti naudojama antrosios acetil-CoA molekulės oksidacijai, ir šis reakcijų ciklas gali būti kartojamas daug kartų, todėl nuolat susidaro oksaloacto rūgštis.

Taigi, vienos acetil-CoA molekulės, kaip ciklo substrato, oksidacija TCA cikle sukelia vienos GTP molekulės, trijų NADP + H + molekulių ir vienos FADH 2 molekulės gamybą. Šių reduktorių oksidacija biologinėje oksidacijos grandinėje

jonas veda į 12 ATP molekulių sintezę. Šis skaičiavimas aiškus iš temos „Biologinė oksidacija“: vienos NAD + molekulės įtraukimas į elektronų transportavimo sistemą galiausiai lydi 3 ATP molekulių susidarymą, o įtraukus FADH 2 molekulę susidaro 2 ATP molekulės, o viena GTP molekulė prilygsta 1 ATP molekulei.

Atkreipkite dėmesį, kad du adetil-CoA anglies atomai patenka į trikarboksirūgšties ciklą, o du anglies atomai palieka ciklą CO 2 pavidalu dekarboksilinimo reakcijose, kurias katalizuoja izocitrato dehidrogenazė ir alfa-ketoglutarato dehidrogenazė.

Visiškai oksiduojant gliukozės molekulę aerobinėmis sąlygomis iki CO 2 ir H 2 0, energija ATP pavidalu susidaro:

• 4 ATP molekulės gliukozės molekulei virstant į 2 piruvo rūgšties molekules (glikolizė);
• 6 ATP molekulės susidarė 3-fosfogliceraldehido dehidrogenazės reakcijoje (glikolizėje);
• 30 ATP molekulių, susidarančių oksiduojantis dviem piruvo rūgšties molekulėms piruvato dehidrogenazės reakcijoje ir vėliau dviem acetil-CoA molekulėms virstant į CO 2 ir H 2 0 trikarboksirūgšties cikle. Todėl bendra energijos išeiga visiškai oksiduojant gliukozės molekulę gali būti 40 ATP molekulių. Tačiau reikia atsižvelgti į tai, kad gliukozės oksidacijos metu gliukozės pavertimo gliukoze-6-fosfatu ir fruktozės-6-fosfato pavertimo fruktozės-1,6-difosfatu stadijoje susidarė dvi ATP molekulės. Suvartojo. Todėl „grynoji“ energijos išeiga gliukozės molekulės oksidacijos metu yra 38 ATP molekulės.

Galite palyginti anaerobinės glikolizės ir aerobinio gliukozės katabolizmo energiją. Iš 688 kcal energijos, teoriškai esančios 1 grame gliukozės molekulėje (180 g), 20 kcal yra dviejose ATP molekulėse, susidarančiose anaerobinės glikolizės reakcijose, o 628 kcal teoriškai lieka pieno rūgšties pavidalu.

Aerobinėmis sąlygomis iš 688 kcal gramamolekulės gliukozės 38 ATP molekulėse buvo gauta 380 kcal. Taigi, gliukozės panaudojimo efektyvumas aerobinėmis sąlygomis yra apie 19 kartų didesnis nei anaerobinės glikolizės metu.

Pažymėtina, kad visos oksidacijos reakcijos (triozės fosfato oksidacija, piruvo rūgšties oksidacija, keturios trikarboksirūgšties ciklo oksidacijos reakcijos) konkuruoja ATP sintezėje iš ADP ir Phneor (Pastero efektas). Tai reiškia, kad oksidacijos reakcijose susidariusi NADH + H + molekulė turi pasirinkimą tarp kvėpavimo sistemos reakcijų, kurios perneša vandenilį į deguonį, ir LDH fermento, pernešančio vandenilį į piruvinės rūgšties.

Ant ankstyvosios stadijos trikarboksirūgšties ciklas, jo rūgštys gali išeiti iš ciklo, kad dalyvautų kitų ląstelių junginių sintezėje, nesutrikdydamos paties ciklo veikimo. Trikarboksirūgšties ciklo aktyvumo reguliavime dalyvauja įvairūs veiksniai. Tarp jų pirmiausia reikėtų paminėti acetil-CoA molekulių suvartojimą, piruvato dehidrogenazės komplekso aktyvumą, kvėpavimo grandinės komponentų aktyvumą ir su ja susijusį oksidacinį fosforilinimą, taip pat oksaloacto rūgšties kiekį. rūgšties.

Molekulinis deguonis tiesiogiai nedalyvauja trikarboksirūgšties cikle, tačiau jo reakcijos vyksta tik aerobinėmis sąlygomis, nes NAD ~ ir FAD mitochondrijose gali atsinaujinti tik tada, kai elektronai perkeliami į molekulinį deguonį. Reikia pabrėžti, kad glikolizė, priešingai nei trikarboksirūgšties ciklas, galima ir anaerobinėmis sąlygomis, nes NAD~ atsinaujina, kai piruvo rūgštis pereina į pieno rūgštį.

Be ATP susidarymo, trikarboksirūgšties ciklas turi dar vieną svarbią reikšmę: ciklas suteikia tarpines struktūras įvairiai organizmo biosintezei. Pavyzdžiui, dauguma porfirino atomų yra kilę iš sukcinil-CoA, daugelis aminorūgščių yra α-keto-glutaro ir oksalo-acto rūgščių dariniai, o fumaro rūgštis atsiranda karbamido sintezės metu. Tai parodo trikarboksirūgšties ciklo vientisumą angliavandenių, riebalų ir baltymų metabolizme.

Kaip rodo glikolizės reakcijos, daugumos ląstelių gebėjimas generuoti energiją slypi jų mitochondrijose. Mitochondrijų skaičius įvairiuose audiniuose yra susijęs su fiziologinėmis audinių funkcijomis ir atspindi jų gebėjimą dalyvauti aerobinėse sąlygose. Pavyzdžiui, raudonieji kraujo kūneliai neturi mitochondrijų, todėl neturi galimybės generuoti energijos naudojant deguonį kaip galutinį elektronų akceptorių. Tačiau širdies raumenyje, veikiančiame aerobinėmis sąlygomis, pusę ląstelės citoplazmos tūrio sudaro mitochondrijos. Kepenys taip pat priklauso nuo aerobinių sąlygų, kad galėtų atlikti įvairias funkcijas, o žinduolių hepatocituose vienoje ląstelėje yra iki 2000 mitochondrijų.

Mitochondrijas sudaro dvi membranos – išorinė ir vidinė. Išorinė membrana yra paprastesnė, susidedanti iš 50% riebalų ir 50% baltymų, ir atlieka palyginti nedaug funkcijų. Vidinė membrana yra struktūriškai ir funkciškai sudėtingesnė. Maždaug 80% jo tūrio sudaro baltymai. Jame yra daugumos fermentų, dalyvaujančių elektronų pernešime ir oksidaciniame fosforilinime, metaboliniai mediatoriai ir adenino nukleotidai tarp citozolio ir mitochondrijų matricos.

Įvairūs nukleotidai, dalyvaujantys redokso reakcijose, tokie kaip NAD+, NADH, NADP+, FAD ir FADH2, neprasiskverbia pro vidinę mitochondrijų membraną. Acetil-CoA negali pereiti iš mitochondrijų skyriaus į citozolį, kur jis reikalingas riebalų rūgščių arba sterolių sintezei. Todėl intramitochondrinis acetil-CoA paverčiamas trikarboksirūgšties ciklo citrato-sintazės reakcijoje ir tokia forma patenka į citozolį.

XX amžiaus 30-ajame dešimtmetyje vokiečių mokslininkas Hansas Krebsas kartu su savo mokiniu tyrė karbamido cirkuliaciją. Antrojo pasaulinio karo metais Krebsas persikėlė į Angliją, kur padarė išvadą, kad tam tikros rūgštys katalizuoja procesus mūsų organizme. Už šį atradimą jis buvo apdovanotas Nobelio premija.

Kaip žinote, kūno energijos potencialas priklauso nuo gliukozės, esančios mūsų kraujyje. Taip pat ląstelės Žmogaus kūnas yra mitochondrijų, kurios padeda perdirbti gliukozę, kad ją paverstų energija. Po tam tikrų transformacijų gliukozė virsta medžiaga, vadinama adenozino trifosfatu (ATP) – pagrindiniu ląstelių energijos šaltiniu. Jo struktūra yra tokia, kad jis gali būti įtrauktas į baltymą, o šis junginys suteiks energijos visoms žmogaus organų sistemoms. Gliukozė negali tiesiogiai tapti ATP, todėl norint gauti pageidaujamą rezultatą, naudojami sudėtingi mechanizmai. Tai Krebso ciklas.

Labai paprastai, Krebso ciklas yra cheminių reakcijų grandinė, vykstanti kiekvienoje mūsų kūno ląstelėje, kuri vadinama ciklu, nes ji tęsiasi nuolat. Galutinis šio reakcijų ciklo rezultatas yra adenozino trifosfato – medžiagos, kuri yra energetinis organizmo gyvenimo pagrindas, gamyba. Kitu būdu šis ciklas vadinamas ląstelių kvėpavimu, nes dauguma jo etapų vyksta dalyvaujant deguoniui. Be to, išskiriama svarbiausia Krebso ciklo funkcija – plastikas (statinys), kadangi ciklo metu gaminasi gyvybei svarbūs elementai: angliavandeniai, aminorūgštys ir kt.

Norint įgyvendinti visus aukščiau išvardintus dalykus, būtina turėti daugiau nei šimtą skirtingų elementų, įskaitant vitaminus. Jei bent vieno iš jų nėra arba trūksta, ciklas nebus pakankamai efektyvus, o tai sukels medžiagų apykaitos sutrikimus visame žmogaus organizme.

Krebso ciklo etapai

1. Pirmasis žingsnis yra gliukozės molekulių padalijimas į dvi piruvo rūgšties molekules. Piruvo rūgštis atlieka svarbią medžiagų apykaitos funkciją, nuo jos veikimo tiesiogiai priklauso kepenų darbas. Įrodyta, kad šio junginio yra kai kuriuose vaisiuose, uogose ir net meduje; jis sėkmingai naudojamas kosmetologijoje kaip būdas kovoti su negyvomis epitelio ląstelėmis (gommage). Taip pat dėl ​​reakcijos gali susidaryti laktatas (pieno rūgštis), kurio yra ruožuotuose raumenyse, kraujyje (tiksliau raudonuosiuose kraujo kūneliuose) ir žmogaus smegenyse. Svarbus elementas širdies ir nervų sistema. Vyksta dekarboksilinimo reakcija, tai yra aminorūgščių karboksilo (rūgščių) grupės skilimas, kurio metu susidaro kofermentas A – jis atlieka anglies transportavimo funkciją įvairiuose medžiagų apykaitos procesuose. Sujungus su oksaloacetato (oksalo rūgšties) molekule, gaunamas citratas, kuris atsiranda buferiniuose mainuose, tai yra, „savaime“ perneša mūsų organizme naudingas medžiagas ir padeda joms pasisavinti. Šiame etape visiškai išsiskiria kofermentas A, be to, gauname vandens molekulę. Ši reakcija yra negrįžtama.
2. Antrajam etapui būdingas dehidrogenavimas (vandens molekulių skilimas) iš citrato, dėl kurio gauname cis-akonitatą (akonito rūgštį), kuris padeda susidaryti izocitratui. Pavyzdžiui, tam tikros medžiagos koncentracija gali būti naudojama vaisių ar vaisių sulčių kokybei nustatyti.
3. Trečias etapas. Čia nuo izocitro rūgšties atskiriama karboksilo grupė, dėl kurios susidaro ketoglutaro rūgštis. Alfa-ketoglutaratas dalyvauja gerinant aminorūgščių pasisavinimą iš gaunamo maisto, gerina medžiagų apykaitą ir apsaugo nuo streso. Taip pat susidaro NADH – medžiaga, būtina normaliai oksidacinių ir medžiagų apykaitos procesų eigai ląstelėse.
4. Kitame etape, kai atsiskiria karboksilo grupė, susidaro sukcinil-CoA, kuris yra svarbiausias anabolinių medžiagų (baltymų ir kt.) susidarymo elementas. Vyksta hidrolizės procesas (susijungimas su vandens molekule) ir išsiskiria ATP energija.
5. Vėlesniuose etapuose ciklas pradės užsidaryti, t.y. sukcinatas vėl praras vandens molekulę, kuri paverčia ją fumaratu (medžiaga, skatinančia vandenilio perdavimą kofermentams). Į fumaratą įpilama vandens ir susidaro malatas (obuolių rūgštis), jis oksiduojamas, dėl to vėl atsiranda oksaloacetatas. Oksaloacetatas, savo ruožtu, veikia kaip katalizatorius minėtuose procesuose, jo koncentracija ląstelių mitochondrijose yra pastovi, bet kartu gana maža.

Taigi galima išskirti svarbiausias šio ciklo funkcijas:

• energija;
• anaboliniai (organinių medžiagų – amino rūgščių, riebalų baltymų ir kt. sintezė);
• katabolinis: tam tikrų medžiagų pavertimas katalizatoriais – elementais, kurie prisideda prie energijos gamybos;
• transportavimas, daugiausia vyksta pernešant vandenilį, dalyvaujantį ląstelių kvėpavime.