Metabolisms un svara zudums: kā jūs sadedzināt kalorijas!

Saskarsmē ar

Odnoklassniki

Droši vien esat dzirdējuši, kā daudzi cilvēki saka, ka viņu liekā svara iemesls ir lēna vielmaiņa. Vai tā ir taisnība, ka pie vainas ir vielmaiņa? Un, ja tā, vai jūs varat palielināt vielmaiņas ātrumu?
Metabolisms ir process, kurā jūsu ķermenis pārvērš to, ko jūs ēdat un dzerat, enerģijā.
Jūs pieņematies svarā, ja apēdat vairāk kaloriju, nekā sadedziniet, vai arī sadedziniet mazāk kaloriju nekā apēdat.
Lai gan jūs nevarat kontrolēt savu vecumu, dzimumu un ģenētiku, ir arī citi veidi, kā uzlabot vielmaiņu.

1. Dzeriet vairāk ūdens

Tieši ūdens ir iesaistīts visos organismā notiekošajos bioķīmiskajos procesos un tam ir izšķiroša un svarīga loma vielmaiņas ātrumā. Tēja, kafija un gāzētie dzērieni nespēj papildināt mums nepieciešamo ūdens bilanci.

Kāds ir iemesls?

Pirmkārt, kafija, tēja un daudzi gāzētie dzērieni satur kofeīnu, kura viena no galvenajām iezīmēm ir dehidratācija. Izdzerot tasi kafijas vai zaļās/melnās tējas, no ķermeņa izdalīsies vairāk ūdens, nekā esat izdzēris, izraisot smalku, bet pastāvīgu dehidratāciju.

Otrkārt, lielākā daļa cilvēku patērē visus šos dzērienus ar cukuru. Papildus acīmredzamajam kaitējumam, ko rada viegli sagremojamu ātro ogļhidrātu (cukura veidā) pievienošana diētai, kas neapšaubāmi ir galvenie liekā svara parādīšanās vaininieki, cukurs izraisa osmotiskā spiediena palielināšanos ķermeņa šūnās, kā rezultātā papildus palielinās jau tā ievērojamais šķidruma zudums.

Kas paliek nelaimīgajam organismam pastāvīgas dehidratācijas apstākļos? Pareizi! Pielāgojiet un palēniniet vielmaiņu, lai saglabātu vērtīgāku šķidrumu un samazinātu tā zudumu.

Secinājums ir acīmredzams - dzert vairāk tīru dzeramais ūdens bez cukura vai citām piedevām. Nav nepieciešams pilnībā atteikties no tējas un kafijas. Vienkārši saprātīgi ierobežojiet to patēriņu un iekļaujiet savā uzturā tīru ūdeni. Atcerieties divus svarīgus noteikumus:

Nedzeriet daudz ūdens vienlaikus. Dzeriet ūdeni regulāri, bet mazās porcijās. Ideālā gadījumā apmēram 100 ml vienā reizē. Lai atcerētos to darīt regulāri, novietojiet uz darba galda pudeli tīra ūdens un glāzi.

Nedzeriet ūdeni ēšanas laikā un tūlīt pēc ēšanas. Ieradieties izdzert 1 glāzi ūdens 10 minūtes pirms ēšanas.

Kā liecina prakse, tīra ūdens ieviešana un cukurotu dzērienu patēriņa samazināšana ar laiku ievērojami uzlabos jūsu pašsajūtu.

2. Ēd 5-6 reizes dienā
Zinātnieki ir pierādījuši, ka, ieturot daudzu stundu pārtraukumus starp ēdienreizēm, organisms uzskata, ka ir pienācis “izsalkušais laiks”, un, baidoties, ka tas drīz netiks pabarots, sāk taupīt kalorijas “lietainai dienai”. Tā rezultātā jūsu vielmaiņa palēninās. Un otrādi, palielinot ēdienreižu biežumu, cukura līmenis asinīs saglabājas diezgan vienmērīgs, vielmaiņa ir pastāvīgi zemā līmenī un dienas laikā tiek sadedzināts vairāk kaloriju.

Turklāt vairāki pētījumi ir parādījuši, ka cilvēki, kas regulāri našķojas, parasti ēd mazāk dienā.
Tāpēc nekādā gadījumā neļaujiet sevi izsalkt!

3. Pievērsiet uzmanību olbaltumvielu daudzumam, ko ēdat

Jūsu ķermenis sagremo olbaltumvielas daudz lēnāk nekā taukus vai ogļhidrātus, tāpēc ilgāk jūtaties sāta sajūta (īpaši, ja brokastīs ēdat lielu daudzumu olbaltumvielu). Turklāt olbaltumvielas palīdz paātrināt vielmaiņu. Kāpēc? Viss ir ļoti vienkārši. Procesā, ko sauc par termoģenēzi, jūsu ķermenis izmanto apmēram 10% no jūsu kalorijām, lai sagremotu pārtiku, un olbaltumvielas tiek sadedzinātas daudz lēnāk nekā ogļhidrāti vai tauki, un jūsu ķermenis šajā procesā patērē daudz vairāk enerģijas. Kādā nesenā Purdjū universitātē veiktā pētījumā tika atklāts vēl viens ieguvums no diētas ar augstu olbaltumvielu daudzumu – olbaltumvielām bagāta diēta palīdz mums uzturēt liesu ķermeņa masu, un ir zināms, ka muskuļi sadedzina vairāk kaloriju pat miera stāvoklī.

Labi olbaltumvielu avoti ir liesa gaļa, tītara gaļa, zivis, baltās gaļas vistas gaļa, tofu, rieksti, pupiņas, olas, griķi, kvinoja un piena produkti ar zemu tauku saturu.

4. Neaizmirsti brokastis!

Svarīgi ir ne tikai tas, ko tu ēd, bet arī kad. Dienas svarīgākā ēdienreize ir brokastis. Ja vēlies paātrināt vielmaiņu, atceries, ka brokastis nekādā gadījumā nedrīkst izlaist. Tieši viņš dod spēcīgu sākuma lādiņu mūsu vielmaiņai.

Pārliecinieties, ka jūsu rīta maltīte ir bagāta ar uzturvielām un īpaši olbaltumvielām. Tā var būt auzu pārslas ar ogām un mandelēm, omlete ar spinātiem, zema tauku satura siers un pilngraudu maizes šķēle vai biezpiens ar ogām.

5. Iekļaujiet savā uzturā citrusaugļus
Apelsīni, mandarīni, citroni, greipfrūti – visiem šiem sulīgajiem augļiem vajadzētu būt svarīgai jūsu uztura sastāvdaļai. Un viss tāpēc, ka papildus vitamīniem un citām lietderīgām vielām tie satur citronskābi.

Citronskābei ir galvenā loma enerģijas ciklā, kas tika nosaukts zinātnieka vārdā, kurš to atklāja un saņēma par to Nobela prēmiju - Krebsa ciklā jeb citronskābes ciklā. Krebsa cikls ir galvenais solis visu šūnu, kas izmanto skābekli, elpošanā, daudzu vielmaiņas ceļu krustcelēs organismā.

Ja jums ir gremošanas problēmas, nevajadzētu ēst citrusaugļus tukšā dūšā - tas var saasināt esošās kaites.

6. Veidojiet muskuļus
Jūsu ķermenis pastāvīgi sadedzina kalorijas, pat ja jūs neko nedara. Mēs jau teicām, ka vielmaiņas ātrums cilvēkiem ar lielāku muskuļu masu ir ievērojami augstāks. Katra muskuļu mārciņa dienā sadedzina aptuveni 13 kalorijas, lai sevi uzturētu, savukārt katra tauku mārciņa sadedzina tikai 5 kalorijas dienā. Pēc spēka treniņa sesijas visa ķermeņa muskuļi tiek aktivizēti un sāk sadedzināt vairāk kaloriju, tādējādi paātrinot vielmaiņas procesu.

7. Mainiet fizisko aktivitāšu intensitāti
Nākamreiz, kad dodaties uz sporta zāli, baseinu vai skrienat pa māju, pievērsiet īpašu uzmanību savam tempam. Mēģiniet palielināt savu aktivitāšu tempu uz 30 līdz 60 sekundēm, pēc tam uz 90 sekundēm atgriezieties normālā ātrumā. Atkārtojiet šo secību 5 reizes, 2 reizes nedēļā. Izmantojot šo stratēģiju, jūs patērējat vairāk skābekļa, kas palielina mitohondriju skaitu un efektīvāk sadedzina kalorijas visas dienas garumā.

Aerobikas vingrinājumi nepalīdzēs jums veidot lielus muskuļus, bet noteikti palielinās jūsu vielmaiņas ātrumu stundām pēc treniņa. Augstas intensitātes vingrinājumi nodrošina ilgāku vielmaiņas ātrumu nekā zemas vai vidējas intensitātes vingrinājumi.

8. Iekļaujiet savā uzturā Omega-3 pārtikas produktus
Lielos daudzumos atrodams zivīs, augu eļļas un daži rieksti, neaizvietojamās omega-3 skābes palīdz regulēt mūsu ķermeņa hormona leptīna līmeni, kam ir liela nozīme ātrumā, kādā mūsu ķermenis sadedzina taukus.

Ar omega-3 taukskābēm bagātu pārtikas produktu iekļaušana uzturā uzlabos vielmaiņu un palielinās ķermeņa tauku dedzināšanas spējas. Pieradiniet lietot zivju tauki katru dienu. Nu, ja zivju eļļa un tās smarža izraisa jums neatvairāmu riebumu, tad iekļaujiet savā uzturā tādus pārtikas produktus kā treknas zivis (lasis, forele, tuncis, sardīnes un skumbrija), linsēklu un rapšu eļļu, valriekstus.

Pētījuma par aptaukošanos ar žurkām rezultātā tika pierādīts, ka žurkas, kas pirms treniņa lietoja zivju eļļu, ievērojami zaudēja vairāk svara nekā tie, kas to nedarīja.

9. Izvairieties no stingrām diētām
Ar stingrām diētām šeit tiek domātas diētas ar dienā patērēto kaloriju samazināšanu līdz 1200 (sievietēm) un 1800 (vīriešiem). Ja vēlies paātrināt vielmaiņu, tad šīs diētas nav domātas tev. Lai gan šīs diētas var palīdzēt jums zaudēt dažas papildu mārciņas, tām ir arī negatīvie aspekti. Ar šīm diētām pastāv liela varbūtība zaudēt muskuļu masa, un tas, kā jau teicām, palēninās jūsu vielmaiņu. Tā rezultātā jūsu ķermenis sāk sadedzināt mazāk kaloriju nekā pirms diētas sākuma, un pēc tam, kad tā beidzas ar šādām grūtībām, ar šādām grūtībām zaudētie kilogrami ļoti ātri atgriežas.

Šādās diētās ir svarīgi ievērot vienu vienkāršu noteikumu – uzņemt pietiekami daudz kaloriju, lai miera stāvoklī uzturētu normālu vielmaiņas ātrumu.

Kā noteikt vielmaiņas ātrumu miera stāvoklī? Izlasot formulas, jūs atradīsiet interesants fakts Jo vairāk sverat, jo ātrāka vielmaiņa. Mēs iesakām izmantot Muffin-Jeor formulu, jo tā tiek uzskatīta par uzticamāku par Harisa-Benedikta formulu. BMR – pamata vielmaiņas ātrums (metabolisms). Tā ir enerģija, kas ķermenim nepieciešama bez jebkādas citas fiziskas slodzes, tas ir, vielmaiņas miera stāvoklī.

Ja vēlaties visu aprēķināt pats, tad šeit ir šī formula:
BSM \u003d (9,99 * M) + (6,25 * R) - (4,92 * W) + (166 * P) - 151 M \u003d jūsu svars kilogramos
R = jūsu augums centimetros
B = jūsu vecums
P = dzimuma koeficients. 1 vīriešiem, 0 sievietēm.

10. Neaizmirstiet savu nakts miegu

Medicīnas speciālisti pētniecības centrs Portlendā, ASV, atklāja, ka diētas ievērotāji, kuri gulēja tikai sešas stundas, zaudēja par 55 procentiem mazāk tauku nekā tie, kas gulēja vismaz astoņas stundas.

Ar miega trūkumu organisms ražo mazāk leptīna, sāta hormona, un vairāk grelin, izsalkuma hormona. Un tad cilvēks ēd vairāk nekā vajadzētu. Secinājums: jo vairāk gulēsi naktī, jo aktīvāka būs vielmaiņa dienas laikā.

Svarīgi arī, kādā noskaņojumā tu ej gulēt. Ja esi nervozs, skaties smagu filmu, organisms ražos stresa hormonu kortizolu, kas palēnina vielmaiņas procesus.

Naktīs ogļhidrātus labāk neēst, jo tad organisms var pat bloķēt vielmaiņas procesus, un jūs riskējat pieņemties svarā.

Secinājums.
Nav nepieciešams stingri ievērot visus iepriekš minētos noteikumus. Bet, ja vēlaties paātrināt vielmaiņu un zaudēt liekos kilogramus, tad jums vajadzētu ņemt vērā vismaz dažus no tiem.

Saskarsmē ar

Ikviens zina, ka, lai organisms darbotos pareizi, regulāri jāuzņem vairākas uzturvielas, kas nepieciešamas veselīgam vielmaiņas procesam un attiecīgi enerģijas ražošanas un izlietošanas procesu līdzsvaram. Enerģijas ražošanas process, kā zināms, notiek mitohondrijās, kuras, pateicoties šai pazīmei, sauc par šūnu enerģijas centriem. Un secība ķīmiskās reakcijas, kas ļauj iegūt enerģiju katras ķermeņa šūnas darbam, sauc par Krebsa ciklu.

Krebsa cikls - brīnumi, kas notiek mitohondrijās

Enerģija, kas tiek saņemta caur Krebsa ciklu (arī TCA - trikarbonskābju ciklu) nonāk atsevišķu šūnu vajadzībām, kas savukārt veido dažādus audus un attiecīgi mūsu ķermeņa orgānus un sistēmas. Tā kā ķermenis vienkārši nevar pastāvēt bez enerģijas, mitohondriji nepārtraukti strādā, lai nepārtraukti apgādātu šūnas ar tām nepieciešamo enerģiju.

Adenozīna trifosfāts (ATP) - tieši šis savienojums ir universāls enerģijas avots, kas nepieciešams visu mūsu ķermeņa bioķīmisko procesu plūsmai.

TCA ir centrālais vielmaiņas ceļš, kā rezultātā tiek pabeigta metabolītu oksidēšanās:

• taukskābes;
• aminoskābes;
• monosaharīdi.

Aerobās sabrukšanas procesā šīs biomolekulas tiek sadalītas mazākās molekulās, kuras tiek izmantotas enerģijas iegūšanai vai jaunu molekulu sintēzei.

Trikarbonskābes cikls sastāv no 8 posmiem, t.i. reakcijas:

1. Citronskābes veidošanās:

2. Izocitrskābes veidošanās:

3. Izocitrskābes dehidrogenēšana un tiešā dekarboksilēšana.

4. α-ketoglutārskābes oksidatīvā dekarboksilēšana

5. Substrāta fosforilēšana

6. Dzintarskābes dehidrogenēšana ar sukcinātdehidrogenāzi

7. Ābolskābes veidošanās fermenta fumarāzes ietekmē

8. Oksalacetāta veidošanās

Tādējādi pēc Krebsa ciklu veidojošo reakciju pabeigšanas:

• viena acetil-CoA molekula (veidojas glikozes sadalīšanās rezultātā) tiek oksidēta līdz divām oglekļa dioksīda molekulām;
• trīs NAD molekulas tiek reducētas līdz NADH;
• viena FAD molekula tiek reducēta līdz FADH 2 ;
• tiek ražota viena GTP molekula (ekvivalents ATP).

NADH un FADH 2 molekulas darbojas kā elektronu nesēji un tiek izmantotas ATP ģenerēšanai nākamajā glikozes metabolisma posmā, oksidatīvajā fosforilācijā.

Krebsa cikla funkcijas:

• katabolisks (degvielas molekulu acetila atlikumu oksidēšana līdz vielmaiņas galaproduktiem);
• anabolisks (Krebsa cikla substrāti - molekulu, tostarp aminoskābju un glikozes, sintēzes pamats);
• integratīvs (CTK - saikne starp anaboliskajām un kataboliskajām reakcijām);
• ūdeņraža donors (3 NADH.H + un 1 FADH 2 piegāde mitohondriju elpošanas ķēdē);
• enerģiju.

Normālai Krebsa cikla norisei nepieciešamo elementu trūkums var izraisīt nopietnas problēmas organismā, kas saistītas ar enerģijas trūkumu.

Pateicoties vielmaiņas elastībai, organisms kā enerģijas avotu spēj izmantot ne tikai glikozi, bet arī taukus, kuru sadalīšanās rezultātā rodas arī molekulas, kas veido pirovīnskābi (iesaistās Krebsa ciklā). Tādējādi pareizi plūstošs CTC nodrošina enerģiju un celtniecības blokus jaunu molekulu veidošanai.

Eikariotos visas Krebsa cikla reakcijas notiek mitohondrijās, un fermenti, kas tos katalizē, izņemot vienu, mitohondriju matricā atrodas brīvā stāvoklī. Prokariotos cikla reakcijas notiek citoplazmā. Krebsa cikla darbības laikā tiek oksidēti dažādi vielmaiņas produkti, jo īpaši toksiski nepilnīgi oksidēti alkohola sadalīšanās produkti, tāpēc Krebsa cikla stimulāciju var uzskatīt par bioķīmiskās detoksikācijas mēru.

SubstrātiProduktiFermentiReakcijas veids Komentārs hidratācija izocitrāta dehidrogenāzes dekarboksilēšana Oksidēšana 4 Izocitrāts + NAD + Oksalosukcināts + NADH + H + 5 Oksalosukcināts α-ketoglutarāts + CO 2 dekarboksilācija veidojas neatgriezenisks solis

SubstrātiProduktiEnzīmu reakcijas veids Komentāru ķēdes (izdala CoA-SH) 7 sukcināts- CoA + GDP + Pi sukcināts + CoA-SH + GTP sukcinilkoenzīms Sintetāzes substrāta ADP->ATP fosforilēšanās veidojas 1 ATP (vai 1 GTF ccinate) + ubikinona (Q ) fumarāts + ubikinola (QH 2) sukcināta dehidrogenāze Oksidāciju FAD izmanto kā protezēšanas grupu (FAD->FADH 2 pirmajā reakcijas stadijā) fermentā, veidojas 1,5 ATP ekvivalents. Veidojas ATP, 1 ATP (vai 1 GTF) 8 sukcināts + ubikinons (Q) fumarāts + ubihinols (QH 2) sukcināta dehidrogenāze Oksidāciju FAD izmanto kā protezēšanas grupu (FAD->FADH 2 reakcijas pirmajā posmā) fermentā veidojas 1,5 ATP ekvivalents ">

SubstrātiProduktiFermenti Reakcijas veids Komentārs 9 fumarāts + H 2 O L-malāta fumarāze H 2 O- pievienošana 10 L-malāts + NAD + oksaloacetāts + NADH + H + malāta dehidrogenāzes oksidēšanās Veidojas NADH (atbilst 2,5 ATP) Viena apgrieziena vienādojuma vispārīgs Krebsa cikls: acetil-CoAAcetil-CoA 2CO 2 + CoA + 8e CoAe

Krebsa ciklu regulē “negatīvās atgriezeniskās saites mehānisms”, liela skaita substrātu klātbūtnē cikls aktīvi darbojas, un, ja ir reakcijas produktu pārpalikums, tas tiek kavēts. Regulēšana tiek veikta arī ar hormonu palīdzību. Šie hormoni ir: insulīns un adrenalīns. Glikagons stimulē glikozes sintēzi un kavē Krebsa cikla reakcijas. Parasti Krebsa cikla darbs netiek pārtraukts anaplerotisko reakciju dēļ, kas papildina ciklu ar substrātiem: piruvāts + CO 2 + ATP = oksalacetāts (Krebsa cikla substrāts) + ADP + Fn.

1. Cikla integrējošā funkcija ir saikne starp anabolisma un katabolisma reakcijām. 2. Kataboliskā funkcija - dažādu vielu pārvēršanās cikla substrātos: Taukskābes, piruvāts, Leu, Phen Acetyl-CoA. Arg, His, Glu α-ketoglutarāts. Matu fēns, tir fumarāts. 3. Anaboliskā funkcija - cikla substrātu izmantošana organisko vielu sintēzei: Oksalacetāta glikoze, Asp, Asn. Sukcinil-CoA hēma sintēze. CO 2 karboksilēšanas reakcijas.

1. Krebsa cikla ūdeņraža donora funkcija piegādā mitohondriju elpošanas ķēdei protonus trīs NADH.H + un viena FADH 2 formā. 2. Enerģijas funkcija 3 NADH.H + dod 7,5 mol ATP, 1 FADH 2 dod 1,5 mol ATP uz elpošanas ķēdes. Turklāt ciklā ar substrāta fosforilēšanu tiek sintezēts 1 GTP, un pēc tam no tā tiek sintezēts ATP ar transfosforilāciju: GTP + ADP = ATP + IKP.

Lai vieglāk iegaumētu Krebsa ciklā iesaistītās skābes, ir mnemoniskais likums: vesels ananāss un suflē šķēle šodien patiesībā manas pusdienas, kas atbilst sērijai Citrāts, (cis-)akonīts, izocitrāts, (alfa-)ketoglutarāts, sukcinil-CoA, sukcināts, fumarāts, malāts, oksaloacetāts.

Ir arī šāds mnemonisks dzejolis: Līdakas acetillimonils, Un zirgs baidījās no narcises, Viņš bija izo-citrona Alfa-keto-glutars pār viņu. Sukcinēts ar koenzīmu, Dzintars ar fumarovu, Āboli krājumā ziemai, Atkal pārvērtušies par līdakām. (oksaloetiķskābe, citronskābe, cis-akonīnskābe, izocitrskābe, α-ketoglutārskābe, sukcinil-CoA, dzintarskābe, fumārskābe, ābolskābe, oksaloetiķskābe).

Trikarbonskābes cikls (Krebsa cikls)

Glikolīze pārvērš glikozi piruvātā un no glikozes molekulas ražo divas ATP molekulas – tā ir neliela daļa no šīs molekulas potenciālās enerģijas.

Aerobos apstākļos piruvāts no glikolīzes tiek pārveidots par acetil-CoA un trikarbonskābes ciklā (citronskābes ciklā) tiek oksidēts līdz CO 2. Šajā gadījumā šī cikla reakcijās izdalītie elektroni nodod NADH un FADH 2 līdz 0 2 - galīgajam akceptoram. Elektroniskais transports ir saistīts ar mitohondriju membrānas protonu gradienta izveidi, kura enerģija pēc tam tiek izmantota ATP sintēzei oksidatīvās fosforilācijas rezultātā. Apskatīsim šīs reakcijas.

Aerobos apstākļos pirovīnskābe (1. stadija) tiek pakļauta oksidatīvai dekarboksilēšanai, kas ir efektīvāka nekā pārvēršanās pienskābē, veidojoties acetil-CoA (2. stadija), ko var oksidēt līdz glikozes sadalīšanās galaproduktiem – CO 2 un H 2 0 (3. posms). Vācu bioķīmiķis G. Krebs (1900-1981), izpētījis atsevišķu organisko skābju oksidēšanos, apvienoja to reakcijas vienā ciklā. Tāpēc trikarbonskābes ciklu viņam par godu bieži sauc par Krebsa ciklu.

Pirovīnskābes oksidēšana par acetil-CoA notiek mitohondrijās, piedaloties trim fermentiem (piruvāta dehidrogenāze, lipoamīda dehidrogenāze, lipoilacetiltransferāze) un pieciem koenzīmiem (NAD, FAD, tiamīna pirofosfāts, lipoīnskābes amīds, koenzīms A). Šie četri koenzīmi satur B vitamīnus (B x, B 2, B 3, B 5), kas norāda uz šo vitamīnu nepieciešamību normālai ogļhidrātu oksidēšanai. Šīs sarežģītās enzīmu sistēmas ietekmē piruvāts oksidatīvās dekarboksilēšanas reakcijā tiek pārveidots par aktīvo etiķskābes formu - acetilkoenzīmu A:

Fizioloģiskos apstākļos piruvāta dehidrogenāze ir tikai neatgriezenisks enzīms, kas izskaidro neiespējamību pārvērst taukskābes ogļhidrātos.

Makroergiskās saites klātbūtne acetil-CoA molekulā norāda uz šī savienojuma augsto reaktivitāti. Jo īpaši acetil-CoA var darboties mitohondrijās, lai radītu enerģiju; aknās acetil-CoA pārpalikums tiek izmantots ketonu ķermeņu sintēzei; citozolā tas ir iesaistīts sarežģītu molekulu, piemēram, sterīdu un taukskābju, sintēzē. .

Acetil-CoA, kas iegūts pirovīnskābes oksidatīvās dekarboksilēšanas reakcijā, nonāk trikarbonskābes ciklā (Krebsa ciklā). Krebsa cikls - pēdējais kataboliskais ceļš ogļhidrātu, tauku, aminoskābju oksidēšanai, būtībā ir "vielmaiņas katls". Krebsa cikla reakcijas, kas notiek tikai mitohondrijās, sauc arī par citronskābes ciklu vai trikarbonskābes ciklu (TCA).

Viena no svarīgākajām trikarbonskābes cikla funkcijām ir reducētu koenzīmu ģenerēšana (3 molekulas NADH + H + un 1 molekula FADH 2), kam seko ūdeņraža atomu vai to elektronu pārnešana uz galīgo akceptoru – molekulāro skābekli. Šo transportu pavada liels brīvās enerģijas samazinājums, daļa no kuras tiek izmantota oksidatīvās fosforilēšanas procesā uzglabāšanai ATP formā. Saprotams, ka trikarbonskābes cikls ir aerobs, atkarīgs no skābekļa.

1. Trikarbonskābes cikla sākotnējā reakcija ir acetil-CoA un oksaloetiķskābes kondensācija, piedaloties mitohondriju matricas citrāta sintāzes enzīmam, veidojot citronskābi.

2. Fermenta akonitāzes ietekmē, kas katalizē ūdens molekulas atdalīšanu no citrāta, pēdējais tiek pārveidots.

uz cis-akonītskābi. Ūdens savienojas ar cis-akonīnskābi, pārvēršoties izocitrskābē.

3. Pēc tam enzīms izocitrāta dehidrogenāze katalizē pirmo citronskābes cikla dehidrogenāzes reakciju, kad izocitrskābe oksidatīvās dekarboksilēšanas reakcijās pārvēršas par α-ketoglutārskābi:

Šajā reakcijā veidojas pirmā CO 2 molekula un pirmā NADH 4- H + cikla molekula.

4. Turpmāku α-ketoglutārskābes pārvēršanu par sukcinil-CoA katalizē α-ketoglutārdehidrogenāzes multienzīmu komplekss. Šī reakcija ir ķīmiski analoga piruvāta dehidrogenāzes reakcijai. Tas ietver lipoīnskābi, tiamīna pirofosfātu, HS-KoA, NAD +, FAD.

Šīs reakcijas rezultātā atkal veidojas NADH + H + un CO 2 molekula.

5. Sukcinil-CoA molekulai ir makroerģiskā saite, kuras enerģija tiek uzkrāta nākamajā reakcijā GTP formā. Enzīma sukcinil-CoA sintetāzes ietekmē sukcinil-CoA pārvēršas brīvā dzintarskābē. Ņemiet vērā, ka dzintarskābi var iegūt arī no metilmalonil-CoA, oksidējot taukskābes ar nepāra oglekļa atomu skaitu.

Šī reakcija ir substrāta fosforilācijas piemērs, jo augstas enerģijas GTP molekula šajā gadījumā veidojas bez elektronu un skābekļa transportēšanas ķēdes līdzdalības.

6. Sukcināta dehidrogenāzes reakcijā dzintarskābe tiek oksidēta par fumārskābi. Sukcināta dehidrogenāze, tipisks dzelzs sēru saturošs enzīms, kura koenzīms ir FAD. Sukcināta dehidrogenāze ir vienīgais enzīms, kas fiksēts uz iekšējās mitohondriju membrānas, savukārt visi pārējie cikla enzīmi atrodas mitohondriju matricā.

7. Tam seko fumarskābes hidratācija par ābolskābi fumarāzes enzīma ietekmē atgriezeniskā reakcijā fizioloģiskos apstākļos:

8. Trikarbonskābes cikla beigu reakcija ir malāta dehidrogenāzes reakcija, kurā tiek iesaistīts mitohondriju NAD~ atkarīgās malāta dehidrogenāzes aktīvs enzīms, kurā veidojas trešā reducētā NADH + H + molekula:

Oksaloetiķskābes (oksaloacetāta) veidošanās pabeidz vienu trikarbonskābes cikla apgriezienu. Oksaloetiķskābi var izmantot otrās acetil-CoA molekulas oksidēšanā, un šo reakciju ciklu var atkārtot daudzas reizes, nepārtraukti radot skābeņetiķskābi.

Tādējādi vienas acetil-CoA molekulas kā cikla substrāta oksidēšana TCA ciklā izraisa vienas GTP molekulas, trīs NADP + H + molekulu un vienas FADH 2 molekulas veidošanos. Šo reducētāju oksidēšanās bioloģiskajā oksidācijas ķēdē

jons noved pie 12 ATP molekulu sintēzes. Šis aprēķins ir skaidrs no tēmas "Bioloģiskā oksidācija": vienas NAD + molekulas iekļaušana elektronu transportēšanas sistēmā galu galā notiek ar 3 ATP molekulu veidošanos, FADH 2 molekulas iekļaušana nodrošina 2 ATP molekulu veidošanos, un viena GTP molekula ir ekvivalenta 1 ATP molekulai.

Ņemiet vērā, ka divi adetil-CoA oglekļa atomi nonāk trikarbonskābes ciklā un divi oglekļa atomi iziet no cikla CO 2 veidā dekarboksilēšanas reakcijās, ko katalizē izocitrāta dehidrogenāze un alfa-ketoglutarāta dehidrogenāze.

Glikozes molekulai aerobos apstākļos pilnībā oksidējoties līdz CO 2 un H 2 0, enerģijas veidošanās ATP formā notiek:

• 4 ATP molekulas glikozes molekulas pārvēršanas laikā par 2 pirovīnskābes molekulām (glikolīze);
• 6 ATP molekulas, kas veidojas 3-fosfogliceraldehīda dehidrogenāzes reakcijā (glikolīzē);
• 30 ATP molekulas, kas radušās divu pirovīnskābes molekulu oksidēšanās laikā piruvāta dehidrogenāzes reakcijā un sekojošās divu acetil-CoA molekulu transformācijās par CO 2 un H 2 0 trikarbonskābes ciklā. Tāpēc kopējā enerģijas izlaide glikozes molekulas pilnīgas oksidācijas laikā var būt 40 ATP molekulas. Tomēr jāņem vērā, ka glikozes oksidēšanas stadijā glikozes pārvēršanas glikozes-6-fosfātā un fruktozes-6-fosfāta pārvēršanas posmā par fruktozi-1,6-difosfātu tika konstatētas divas ATP molekulas. patērēts. Tāpēc "tīrā" enerģijas izlaide glikozes molekulas oksidācijas laikā ir 38 ATP molekulas.

Jūs varat salīdzināt anaerobās glikolīzes un aerobās glikozes katabolisma enerģiju. No 688 kcal enerģijas, ko teorētiski satur 1 grams glikozes molekulas (180 g), 20 kcal ir divās ATP molekulās, kas veidojas anaerobās glikolīzes reakcijās, un 628 kcal teorētiski paliek pienskābes veidā.

Aerobos apstākļos no 688 kcal grama glikozes molekulas 38 ATP molekulās tika iegūtas 380 kcal. Tādējādi glikozes izmantošanas efektivitāte aerobos apstākļos ir aptuveni 19 reizes augstāka nekā anaerobās glikolīzes gadījumā.

Jāpiebilst, ka visas oksidācijas reakcijas (triozes fosfāta oksidēšana, pirovīnskābe, četras trikarbonskābes cikla oksidācijas reakcijas) konkurē ATP sintēzē no ADP un Phneor (Pastera efekts). Tas nozīmē, ka oksidācijas reakcijās iegūtajai NADH + H + molekulai ir izvēle starp elpošanas sistēmas reakcijām, kas pārnes ūdeņradi uz skābekli, un LDH enzīmu, kas pārnes ūdeņradi uz pirovīnskābe.

Uz agrīnās stadijas trikarbonskābes ciklu, tā skābes var iziet no cikla, lai piedalītos citu šūnu savienojumu sintēzē, neizjaucot paša cikla darbību. Trikarbonskābes cikla aktivitātes regulēšanā ir iesaistīti dažādi faktori. Starp tiem, pirmkārt, jāmin acetil-CoA molekulu uzņemšana, piruvāta dehidrogenāzes kompleksa aktivitāte, elpošanas ķēdes komponentu aktivitāte un ar to saistītā oksidatīvā fosforilēšanās, kā arī oksaloetiķskābes līmenis. skābe.

Molekulārais skābeklis nav tieši iesaistīts trikarbonskābes ciklā, tomēr tā reakcijas tiek veiktas tikai aerobos apstākļos, jo NAD ~ un FAD var atjaunoties mitohondrijās tikai tad, kad elektroni tiek pārnesti uz molekulāro skābekli. Jāuzsver, ka glikolīze, atšķirībā no trikarbonskābju cikla, ir iespējama arī anaerobos apstākļos, jo NAD ~ tiek reģenerēts, kad pirovīnskābe pāriet pienskābē.

Papildus ATP veidošanai trikarbonskābes ciklam ir vēl viena svarīga nozīme: cikls nodrošina starpstruktūras dažādām ķermeņa biosintēzēm. Piemēram, lielākā daļa porfirīna atomu rodas no sukcinil-CoA, daudzas aminoskābes ir α-keto-glutārskābes un oksaloetiķskābes atvasinājumi, un fumārskābe rodas urīnvielas sintēzes laikā. Tas parāda trikarbonskābes cikla integritāti ogļhidrātu, tauku un olbaltumvielu metabolismā.

Kā liecina glikolīzes reakcijas, vairuma šūnu spēja radīt enerģiju ir to mitohondrijās. Mitohondriju skaits dažādos audos ir saistīts ar audu fizioloģiskajām funkcijām un atspoguļo to spēju piedalīties aerobos apstākļos. Piemēram, sarkanajām asins šūnām nav mitohondriju, un tāpēc tām nav spējas radīt enerģiju, izmantojot skābekli kā galīgo elektronu akceptoru. Tomēr sirds muskuļos, kas darbojas aerobos apstākļos, pusi no šūnu citoplazmas tilpuma pārstāv mitohondriji. Aknu dažādās funkcijas ir atkarīgas arī no aerobiem apstākļiem, un zīdītāju hepatocīti satur līdz pat 2000 mitohondriju vienā šūnā.

Mitohondrijās ir divas membrānas - ārējā un iekšējā. Ārējā membrāna ir vienkāršāka, tā sastāv no 50% tauku un 50% olbaltumvielu, un tai ir salīdzinoši maz funkciju. Iekšējā membrāna ir strukturāli un funkcionāli sarežģītāka. Apmēram 80% no tā tilpuma ir olbaltumvielas. Tas satur lielāko daļu enzīmu, kas iesaistīti elektronu transportēšanā un oksidatīvajā fosforilācijā, vielmaiņas mediatorus un adenīna nukleotīdus starp citosolu un mitohondriju matricu.

Dažādi redoksreakcijās iesaistītie nukleotīdi, piemēram, NAD+, NADH, NADP+, FAD un FADH 2, neiekļūst iekšējā mitohondriju membrānā. Acetil-CoA nevar pārvietoties no mitohondriju nodalījuma uz citosolu, kur tas ir nepieciešams taukskābju vai sterīnu sintēzei. Tāpēc intramitohondriālais acetil-CoA tiek pārveidots trikarbonskābes cikla citrāta-sintāzes reakcijā un šādā formā nonāk citozolā.

Divdesmitā gadsimta 30. gados vācu zinātnieks Hanss Krebs kopā ar savu studentu pētīja urīnvielas apriti. Otrā pasaules kara laikā Krebs pārcēlās uz Angliju, kur nonāca pie secinājuma, ka noteiktas skābes katalizē procesus mūsu organismā. Par šo atklājumu viņam tika piešķirta Nobela prēmija.

Kā jūs zināt, ķermeņa enerģijas potenciāls ir atkarīgs no glikozes, kas atrodas mūsu asinīs. Arī šūnas cilvēka ķermenis satur mitohondrijus, kas palīdz pārstrādāt glikozi, lai to pārvērstu enerģijā. Pēc dažām pārvērtībām glikoze pārvēršas vielā, ko sauc par "adenozīntrifosfātu" (ATP) - galveno šūnu enerģijas avotu. Tā struktūra ir tāda, ka to var iekļaut olbaltumvielās, un šis savienojums nodrošinās enerģiju visām cilvēka orgānu sistēmām. Glikoze nevar tieši kļūt par ATP, tāpēc, lai iegūtu vēlamo rezultātu, tiek izmantoti sarežģīti mehānismi. Tas ir Krebsa cikls.

Ļoti vienkārši izsakoties, Krebsa cikls ir ķīmisku reakciju ķēde, kas notiek katrā mūsu ķermeņa šūnā, ko sauc par ciklu, jo tas turpinās nepārtraukti. Šī reakciju cikla gala rezultāts ir adenozīna trifosfāta - vielas, kas ir ķermeņa dzīvības enerģētiskā bāze, ražošana. Citā veidā šo ciklu sauc par šūnu elpošanu, jo lielākā daļa tā posmu notiek ar skābekļa piedalīšanos. Turklāt tiek izdalīta Krebsa cikla vissvarīgākā funkcija - plastmasa (ēka), jo cikla laikā tiek ražoti dzīvībai svarīgi elementi: ogļhidrāti, aminoskābes utt.

Lai īstenotu visu iepriekš minēto, ir nepieciešams vairāk nekā simts dažādu elementu, tostarp vitamīnu. Ja vismaz viena no tām nav vai trūkst, cikls nebūs pietiekami efektīvs, kas novedīs pie vielmaiņas traucējumiem visā cilvēka organismā.

Krebsa cikla posmi

1. Pirmais solis ir glikozes molekulu sadalīšana divās pirovīnskābes molekulās. Pirovīnskābe veic svarīgu vielmaiņas funkciju, no tās darbības tieši atkarīgs aknu darbs. Ir pierādīts, ka šis savienojums ir atrodams dažos augļos, ogās un pat medū; to veiksmīgi izmanto kosmetoloģijā kā līdzekli, lai apkarotu atmirušās epitēlija šūnas (gommage). Tāpat reakcijas rezultātā var veidoties laktāts (pienskābe), kas atrodas šķērssvītrotajos muskuļos, asinīs (precīzāk, sarkanajās asins šūnās) un cilvēka smadzenēs. Svarīgs elements sirds darbā un nervu sistēma. Notiek dekarboksilēšanas reakcija, tas ir, aminoskābju karboksilgrupas (skābes) šķelšanās, kuras laikā veidojas koenzīms A - tas veic oglekļa transportēšanas funkciju dažādos vielmaiņas procesos. Savienojot ar oksaloacetāta (skābeņskābes) molekulu, tiek iegūts citrāts, kas parādās bufera apmaiņā, tas ir, “pats par sevi” nes mūsu organismā noderīgas vielas un palīdz tām uzsūkties. Šajā posmā koenzīms A tiek pilnībā atbrīvots, turklāt mēs iegūstam ūdens molekulu. Šī reakcija ir neatgriezeniska.
2. Otro posmu raksturo dehidrogenēšana (ūdens molekulu šķelšanās) no citrāta, kas dod mums cis-akonītu (akonītskābi), kas palīdz izocitrāta veidošanā. Dotās vielas koncentrāciju, piemēram, var izmantot, lai noteiktu augļu vai augļu sulas kvalitāti.
3. Trešais posms. Šeit no izocitrskābes tiek atdalīta karboksilgrupa, kā rezultātā rodas ketoglutārskābe. Alfa-ketoglutarāts ir iesaistīts aminoskābju uzsūkšanās uzlabošanā no ienākošās pārtikas, uzlabo vielmaiņu un novērš stresu. Veidojas arī NADH – viela, kas nepieciešama normālai oksidatīvo un vielmaiņas procesu norisei šūnās.
4. Nākamajā posmā, kad tiek atdalīta karboksilgrupa, veidojas sukcinil-CoA, kas ir vissvarīgākais elements anabolisko vielu (olbaltumvielu uc) veidošanā. Notiek hidrolīzes process (kombinācija ar ūdens molekulu), un tiek atbrīvota ATP enerģija.
5. Nākamajos posmos cikls sāks slēgties, t.i. sukcināts atkal zaudēs ūdens molekulu, kas to pārvērš fumarātā (vielā, kas veicina ūdeņraža pārnesi uz koenzīmiem). Fumarātam pievieno ūdeni un veidojas malāts (ābolskābe), tas tiek oksidēts, kas atkal noved pie oksaloacetāta parādīšanās. Oksalacetāts savukārt darbojas kā katalizators augstākminētajos procesos, tā koncentrācija šūnu mitohondrijās ir nemainīga, bet tajā pašā laikā diezgan zema.

Tādējādi var izdalīt šī cikla svarīgākās funkcijas:

• enerģija;
• anaboliska (organisko vielu sintēze - aminoskābes, taukvielu proteīni utt.);
• katabolisks: noteiktu vielu pārvēršana par katalizatoriem - elementiem, kas veicina enerģijas ražošanu;
• transportēšana, galvenokārt notiek ūdeņraža transportēšanā, kas iesaistīts šūnu elpošanā.