Энергообмен в мышцах

А. Энергетический обмен в мышечной ткани

Важнейшей функцией мышечного волокна является сократительная. Процесс сокращения и расслабления связан с потреблением АТФ (АТР), гидролиз которого катализирует миозин-АТФ-аза (см. Сократительная система). Однако небольшой запас АТФ, имеющийся в мышцах, расходуется менее чем за 1 с после стимуляции.
Потребности работающей мышцы в АТФ удовлетворяются за счёт следующих ферментативных реакций: 1. Резерв в виде креатинфосфата. Быстрая регенерация АТФ может быть достигнута за счёт переноса фосфатной группы креатинфосфата на АДФ (ADP) в реакции, катализируемой креатинкиназой . Однако и этот мышечный резерв «высокоэргического фосфата» расходуется в течение нескольких секунд. В спокойном состоянии креатинфосфат вновь синтезируется из креатина. При этом фосфатная группа присоединяется по гуанидиновой группе креатина (N-гуанидино-М-метилглицина). Креатин, который синтезируется в печени, поджелудочной железе и почках, в основном накапливается в мышцах. Здесь креатин медленно циклизуется за счёт неферментативной реакции с образованием креатинина, который поступает в почки и удаляется из организма (см. Моча).
2. Анаэробный гликолиз. В мышечной ткани наиболее важным долгосрочным энергетическим резервом является гликоген (см. Сократительная система). В покоящейся ткани содержание гликогена составляет до 2 % от мышечной массы. При деградации под действием фосфорилазы гликоген легко расщепляется с образованием глюкозо-6-фосфата, который при последующем гликолизе превращается в пируват. При большой потребности в АТФ и недостаточном поступлении кислорода пируват за счёт анаэробного гликолиза восстанавливается в молочную кислоту (лактат), которая диффундирует в кровь (цикл Кори, см. Метаболическая регуляция мышечного сокращения).
3. Окислительное фосфорилирование. В аэробных условиях образующийся пируват поступает в митохондрии, где подвергается окислению. Окислительное фосфорилирование (см. Белки главного комплекса гисто-совместимости) — наиболее эффективный и постоянно действующий путь синтеза АТФ. Однако этот путь реализуется при условии хорошего снабжения мышц кислородом. Наряду с глюкозой, образующейся при расщеплении мышечного гликогена, для синтеза АТФ используются и другие «энергоносители», присутствующие в крови: глюкоза крови, жирные кислоты и кетоновые тела.
4. Образование инозинмонофосфата . Другим источником быстрого восстановления уровня АТФ является конверсия АДФ в АТФ и АМФ (АМР), катализируемая аденилаткиназой (миокиназой) . Образовавшийся АМФ за счёт дезаминирования частично превращается в ИМФ (инозинмонофосфат) (см. Цитостатики), что сдвигает реакцию в нужном направлении.
Из всех способов синтеза АТФ наиболее продуктивным является окислительное фосфорилирование. За счёт этого процесса обеспечиваются потребности в АТФ постоянно работающей сердечной мышцы (миокарда). Вот почему для успешной работы сердечной мышцы обязательным условием является достаточное снабжение кислородом (инфаркт миокарда — это следствие перебоев в поступлении кислорода).
В высокоактивных (красных) скелетных мышцах источником энергии для рефосфорилирования АДФ служит окислительное фосфорилирование в митохондриях. В обеспечении этих мышц кислородом принимает участие миоглобин ((Mb) — близкий гемоглобину белок, обладающий свойством запасать кислород. В малоактивных скелетных мышцах, лишённых красного миоглобина и поэтому белых, главным источником энергии для восстановления уровня АТФ является анаэробный гликолиз. Такие мышцы сохраняют способность к быстрым сокращениям, однако они могут работать лишь короткое время, поскольку при гликолизе образование АТФ идёт с низким выходом. Спустя некоторое время мышцы истощаются в результате изменения pH в мышечных клетках.
Расщепление гликогена контролируется гормонами (см. Гормональный контроль). Процесс гликогенолиза стимулируется адреналином (через b-рецепторы) за счёт образования цАМФ и активации киназы фосфорилазы. Активация фосфорилазы наступает также при увеличении концентрации ионов Са2+ во время мышечного сокращения.

— Следущая статья | — Вернуться в раздел

Энергетический обмен мышц

1. Введение и общие положения

2. Энергия фосфатной связи

3. Анаэробный энергетический обмен

4. Митохондрии и аэробный обмен

4.1. Окислительное фосфорилирование в митохондриях

4.2. Цикл трикарбоповых кислот

5. Обмен глюкозы и гликогена в мышечных волокнах

6. Жирные кислоты и триглицериды как источники энергии

6.1. Окисление жирных кислот

7. Тип волокон скелетной мышцы и аэробные

и гликолитические возможности

8. Мышечная усталость и митохондриальное дыхание

8.1. Источники свободных радикалов в скелетной мышце

9. Аэробный и анаэробный пороги

10. Особенности обмена веществ работающей сердечной мышцы

11. Метаболизм в гладких мышцах Глоссарий

Библиография Биографическая справка

АННОТАЦИЯ

Мышцы состоят из ткани, способной сокращаться. Выделяют три основных типа мышц -скелетная, сердечная и гладкая. В мышечных клетках всех трех типов большинство образуемой энергии используется для мышечного сокращения, которое осуществляется за счет скольжения молекул актина вдоль молекул миозина. Помимо этого, энергия используется для перемещения Са2+ из саркоплазмы в сар-коплазматическую сеть поеле окончания мышечного сокращения. Энергия требуется и для переноса ионов натрия и калия через мембрану миоцита (мышечной клетки) для поддержания градиента концентрации.

Основное топливо в мышцах — это ма-кроэргическое фосфатное соединение аде-нозинтрифосфат (АТФ). Однако запаса АТФ в мышцах хватило бы только на 1_2 с. Кре-атинфосфат (КФ), который также содержит макроэргическую связь, является быстрым источником энергии для регенерации АТФ. Запасы КФ также ограничены и предоставляемой энергии хватило бы всего на 5~8 с мышечных сокращений. Основной источник энергии для мышц — это глюкоза и жирные кислоты, потребление которых зависит от веса и физического состояния организма, а также от доступности кислорода. Образование АТФ при цитозольном гликолизе, митохондриальном бета-окислении жирных кислот и в цикле трикарбоновых кислот строго регулируется и коррелирует с потребностями мышц в большем количестве АТФ. Когда потребности в энергии превышают возможность скелетной мышцы предоетавить АТФ

посредством цикла трикарбоновых кислот в окислительных условиях, стимулируется гликолиз и вырабатывается молочная кислота, что приводит к образованию АТФ в анаэробных условиях _ без кислорода.

Сердечная мышца может функционировать за счет разных источников энергии и мало зависит от обмена глюкозы. Гладкая мышца работает более эффективно и требует меньше АТФ, чем сердечная и скелетная мышцы.

1. ВВЕДЕНИЕ И ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Мышечная ткань — эта ткань организма, которая характеризуется способностью к сокращению, возникающему обычно в ответ па сигнал нервной системы. Среди трех типов мышц скелетная и сердечная потребляют наибольшее количество энергии. Сердце -это мышечный насос, за счет которого кровь циркулирует по руслу. Несмотря на то, что сердечная мышца мала по сравнению с другими типами мышечной ткани, она очень хорошо снабжается кровью и характеризуется активным энергетическим обменом. Гладкие мышцы можно обнаружить в первую очередь в дыхательной, мочеполовой системах, желудочно-кишечном тракте и кровеносных сосудах. Многие жизненно важные функции контролируются за счет сокращения и тонуса гладкой мускулатуры в этих тканях и органах, например, поддержание кровотока и кровяного давления, регуляция воздушного потока в дыхательной системе, продвижение содержимого желудка и выведение мочи. Гладкие мышцы используют сравнительно небольшое количество энергии, несмотря на тяжелую работу, которую они выполняют. Масса опорно-двигательного апнарата, включая скелетные мышцы, составляет около двух третей от общей массы тела. В состоянии покоя на скелетные мышцы приходится одна шестая часть от минутного объема, что сопоставимо с долей мозга. В период наибольшей активности при аэробной работе мышцы потребляют наибольшее количество кислорода, и циркуляция крови в них составляет четыре нятых от минутного сердечного объема.

Энергетический обмен в скелетных мышцах уникален. Помимо аэробной работы они приспособлены к кратковременной анаэробной активности, что позволяет увеличить выносливость при физической активности более низкой интенсивности н дает возможность для кратковременной высокоактивной деятельности. Уровень потребления АТФ в скелетной мышце может сильно меняться, более чем в сто раз. Изменение количества потраченного АТФ приводит к компенсаторным изменениям в циркуляторной, сердечной и дыхательной функциях. В организме человека в состоянии покоя скелетная мышца получает примерно 5 мл крови на 100 г ткани. Во время тяжелых физических упражнений доля минутного сердечного объема мышечной ткани может возрастать у тренированного организма до четырех пятых или даже больше от общего минутного объема (рис. 1). Выделение кислорода также возрастает, в пользу чего свидетельствует повышение артериовенозной разности с 25% в состоянии покоя до 80% или даже больше при максимальной физической нагрузке. Таким образом, потребление кислорода в рабочей мышце может возрастать в сто раз; это на самом деле небольшое повышение в сравнении с некоторыми животными, у которых повышение может быть в тысячи раз.

Обмен в мышцах характеризуется следующими утверждениями о биохимическом энергетическом объеме:

• химическая энергия накапливается в мышцах в виде АТФ и креатинфосфата;

• АТФ предоставляет энергию для всех типов мышечной работы;

• АТФазы _ ферменты, которые расщепляют АТФ и высвобождают энергию для мышечной работы и обмена веществ, являются потребителем в данном процессе и определяют энергетическое состояние;

• эта потребность удовлетворяется непрерывным аэробным обменом веществ.

• Рабочая единица всех мышц — это мио-фибрилла, мелкая нитевидная структура, состоящая из белков. Каждая мышечная клетка (волокно) содержит несколько мио-фибрилл, которые состоят из строго упорядоченных толстых и тонких мышечных филаментов.

Сокращения в скелетных мышцах в норме связаны с деноляризацией плазматической мембраны, которая вызывает высвобождение ионов кальция из внутриклеточных запасов в саркоплазматическом ретикулуме. Ионы кальция связываются с тропонином С — ре-гуляторным белком, связанным с тонкими филаментамн, что приводит к изменению конформацни белка. Это изменение формы передается другим компонентам филамента (тропонин Т, тропонин I, тропомиозин и актин), что позволяет субъединицам актина взаимодействовать с соседними молекулами миозина. Сокращение останавливается, когда ионы кальция поглощаются саркоплазма-тическим ретикулумом через АТФ-завиеимый насос, известный как Са2+АТФаза.

Рис. 1. Распределение минутного объема, выраженное как кровоток в различные ткани, в покое и при максимальной физической нагрузке.

2. ЭНЕРГИЯ ФОСФАТНОЙ СВЯЗИ

Скелетные мышцы получают энергию в основном из глюкозы и жирных кислот. Она также хранится в значительном количестве в мышечных волокнах в виде гликогена и триглицери-дов. Химическая энергия связей углеводов, жиров и белков высвобождается в виде АТФ -источника быстрой энергии. Аденозинфосфа-ты участвуют в циклах в качестве акцепторов и доноров энергии: запасы АТФ восполняются во время окисления источников энергии и используются при работе скелетных мышц. АТФ состоит из молекулы аденозина, связанной с тремя фосфатными группами. Связи молекулы с фосфатными группами называются ма-кроэргическими, поскольку при их гидролизе (взаимодействии е водой) высвобождается 7,3 ккал энергии. Эта реакция катализируется ферментом, который называется аденозинтри-фосфатаза (АТФаза), а конечным продуктом реакции является молекула аденозина, содержащая две фосфатные группы — аденозинди-фосфат (АДФ). Дополнительную энергию можно получить при гидролизе второй фосфатной группы; конечный продукт — это аденозинмо-нофосфат (АМФ).

АТФ + И20 АТФаза-» АДФ + + Р + 7,3 ккал/моль

Запасов АТФ достаточно, чтобы обеспечить мышцы энергией на несколько секунд. В скелетных мышцах человека всего хранится 80 г АТФ. Однако расход АТФ у наиболее выносливых спортсменов может достигать 75~80% от массы тела за счет постоянного восполнения содержания АТФ в мышцах. По мере расходования АТФ синтезируется посредством трех механизмов: быстрый из макроэргических фосфатов (креатинфос-фат), средней продолжительности (анаэробный гликолиз) и длительный (окислительное фосфорилирование глюкозы и жирных кислот до воды и С02). Окисление жиров и углеводов ~ это основной иеточник повторного синтеза АТФ; это медленный и непрерывный процесс. Быстрое восполнение запасов АТФ поддерживается без кислорода за счет КФ -макроэргического фосфата. Энергия высвобождается при распаде КФ и идет на немедленный синтез АТФ. АТФ и КФ (фосфагенная система) являются важным и необходимым источником энергии для сокращения мышц, особенно при физических нагрузках, для которых необходимо большое количество энергии за малое время, например, при быстром старте спринтеров и прыгунов в высоту. Для длительного аэробного обмена веществ необходимо поддерживать стационарное равповесие между синтезом и распадом АТФ. Поэтому концентрации АТФ и КФ довольно постоянны (примерно 5 ммоль/л и 30 ммоль/л, соответственно). Во время фазы восстановления после мышечного сокращения КФ синтезируется повторно из продуктов его распада креатина и неорганического фосфата за счет АТФ. Энергия, необходимая для восполнения фосфагена, образуется при аэробном обмене веществ.

3. АНАЭРОБНЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ОБМЕН

Гликолиз _ это процесс распада глюкозы в ци-тозоле. Гликолиз уникален тем, что может происходить как при участии кислорода, если он доступен (пируват -> ацетил-КоА), так и без него (пируват -> лактат). Степень значимости гликолиза как источника энергии различна в различных тканях (например, слабая в сердце и большая в мозге и красных кровяных тельцах). В скелетных мышцах гликолиз происходит интенсивно, когда аэробного обмена недостаточно. В скелетных мышцах в состоянии покоя почти половина ацетил-КоА, используемого в цикле трикарбоновых кислот, получается в результате гликолиза. В этом процессе шестиуглеродная глюкоза расщепляется до трехуглеродного пиру-вата и затем до ацетил-КоА, что приводит к чистой продукции 2 НАД Н и 2 АТФ. НАД Н, образованный в ходе гликолиза, транспортируется с помощью малатного челнока в митохондрии и окисляется в дыхательной цепи с чистым выходом 2 АТФ на 1 молекулу НАД Н. Таким образом, при полном окислении 1 моль глюкозы в аэробных условиях выход составляет при гликолизе 8 АТФ и в цикле трикарбоновых кислот 30 АТФ.

Скелетные мышцы легко подвергаются анаэробиозу. Это свойство дает им возможность для кратковременного действия, намного более интенсивного, чем может быть в аэробных условиях. Два из трех механизмов повторного синтеза АТФ происходят при анаэробном обмене (т.е. без кислорода). Анаэробный энергетический обмен, также называемый анаэробным гликолизом, включает неполное расщепление углеводов до молочной кислоты. Анаэробный гликолиз участвует в мышечной деятельности, которая продолжается короткий период времени — несколько минут, но требует большого количества энергии, где аэробный обмен не подходит для предоставления энергии. Этот процесс происходит в цитоплазме, и, несмотря на быстрый синтез АТФ, анаэробный гликолиз менее эффективен, чем аэробный. Конечный продукт анаэробного энергетического обмена — молочная кислота _ связана с активностью и длительностью нагрузки. Накопление молочной кислоты понижает внутриклеточный рН, что подавляет активность фосфофруктокиназы, и количество фермента, ограничивающего скорость гликолиза. Более того, содержание НАД Н в мышцах понижается во время нагрузки низкой интенсивности, но возрастает до значений в покое при нагрузках высокой интенсивности. Уровень НАД Н может повышаться в мышцах в результате ограниченной доступности 02 в сокращающейся мышце. Во время интенсивной физической нагрузки повышение количества НАД Н в цитозоле ингибирует пируватдегидрогеназу, что приводит к большему расщеплению пирувата до лактата за счет выщепления атома водорода из НАД Н. Окисленный НАД может действовать как акцептор водорода, обеспечивая продолжение гликолиза и предоставляя энергию для преобразования макроэргичееких фосфатов. Образование АТФ в анаэробных условия, как правило, высокозатратно. Окисление 1 моль глюкозы приводит к чистому выходу только 2 моль АТФ.

Повышенное образование молочной кислоты может подавить функцию нервно-мышечной системы, самих мышечных волокон, клеток соединительных тканей, а также сосудов, но, кроме того, является стимулом для адаптивных изменений в обмене веществ, которые являются важным компонентом при тренировках, например, спортивных.

Интенсивное использование кислорода также приводит к образованию различных его форм, включая высокореакционноспо-собные частицы кислорода (ВРЧК) (рис. 2). ВРЧК способствует развитию мышечной усталости и повреждению ткани. В мышечной ткани есть ряд противовоспалительных защитных систем водной и жировой фаз, которые защищают ткань от вредного воздействия ВРЧК при их избытке. Скелетные мышцы способны синтезировать глутатион (GSH), который играет ключевую роль в поддержании противоокислительной защиты. Он сам является окисляемым веществом и помогает поддержать витамин С (в растворимой фазе) и Е (в жировой фазе) в их восстановленном виде. Ферменты глутатионовой системы, например, глутатионпероксидаза и глутатион-S-трансфераза, дополняют каталазу в метаболизме пероксида.

4. МИТОХОНДРИИ И АЭРОБНЫЙ ОБМЕН

Кислород транспортируется по дыхательным путям к месту окисления в активных тканях. При интенсивных нагрузках активные клетки скелетной мышцы устанавливают потребность в кислороде, поскольку более 90% энергии тратится па мышцы. Кислород связывается с гемоглобином в эритроцитах, в то время как субстраты перемещаются в плазму. Поставка кислорода должна быть непрерывной, поскольку в организме большинства млекопитающих имеется лишь минимальный запас кислорода, а субстраты хранятся как в мышечных клетках, так и в тканях в большом количестве.

4.1. Окислительное фосфорилирование в митохондриях

Аэробный энергетический обмен происходит в митохондриях и приводит к наибольшему выходу энергии. Как следует из названия, для этого процесса требуется кислород. Аэробный гликолиз ~ наиболее эффективный способ образования энергии. В анаэробных условиях только 2 моль АТФ синтезируется из 1 моль гликогена, в то время как в присутствие кислорода 38 моль АТФ может синтезироваться из того же количества гликогена (рис. 3). Чистый выход АТФ 36 моль, за вычетом потраченных 2 моль АТФ (38 молекул в сердечной мышце, столько же в почках и печени). В митохондриях мышечных клеток атомы водорода выделяются из восстановленных веществ, которые образуются в ходе цикла трикарбоно-вых кислот, в процессе, называемом окислительным фосфорилированием. Специальные белковые комплексы, переносящие электроны, передают электроны от атома водорода молекуле кислорода. Энергия, высвобождаемая во время транспорта электронов, сохраняется в виде АТФ. Электроны по дыхательной цепи переносятся в порядке повышения окислительно-восстановительного потенциала -от более электроотрицательного вещества к более электроположительному кислороду.

В клетках при высоком парциальном давлении кислорода потребность в энергии определяет уровень митохондриального дыхания, а снабжение субстратами определяет энергетический уровень клетки, при котором достигается этот уровень митохондриального дыхания. Запас АТФ и КФ мало сравним с количеством энергии, которая требуется для активной мышечной работы. Из-за малого запаса макроэргических фосфатов АТФ может тратиться больше или меньше, чем синтезироваться, лишь в небольшие промежутки времени. Таким образом, синтез АТФ должен происходить, когда обычно клеточные процессы гидролизуют АТФ. Поэтому митохондриальное окислительное фосфорилирование тесно связано с несколькими обменными путями и быстро отвечает на изменения в клеточных потребностях в АТФ. Однако связь дыхательной цепи с другими обменными процессами не столь высокая. Было подсчитано, что около 1~3% кислорода, поступившего в дыхательную цепь в состоянии покоя, выходит из нее в виде пероксида. Образование высокореак-ционноспособных частиц кислорода может иметь некоторое влияние, как в состоянии покоя, так и при физических нагрузках.

4.2. Цикл трикарбоновых кислот

Митохондрии в скелетных мышцах потребляют наибольшее количество кислорода и служат основным источником энергии в обменном процессе для поддержания нормальной работы. Цикл лимонной кислоты (также называемый циклом Кребса или циклом трикарбоновых кислот) — это ряд реакций в митохондриях, которые приводят к рас-наду ацетил-КоА, высвобождая восстановительные эквиваленты, которые используютея в окислительном фосфорилировании для образования АТФ из АДФ. Цикл трикарбоновых кислот играет основную роль в аэробных обменных процессах. Он является заключительным путем метаболизма глюкозы (гликолиз), жиров (бета-окисление жирных кислот) и белков. Как в состоянии покоя, так и при физических нагрузках бета-окисление жирных кислот и гликолиз предоставляют более 95% ацетил-КоА, вступающего в цикл трикарбоновых киелот.

10–15-минутная активная тренировка с точки зрения ускорения метаболизма зачастую эффективнее, чем часовая пробежка или какая-нибудь вдумчивая йога той же длительности.

В США уже давно пользуются популярностью высокоинтенсивные интервальные тренировки High-Intensity Interval Training ). Это упражнения, в которых короткие периоды максимальной активности перемежаются короткими же периодами отдыха.

Быстро-быстро отжался от пола 20 раз — отдохнул 20 секунд — снова отжался 20 раз. Попрыгал через скакалку в течение минуты с максимальной скоростью — отдохнул 15 секунд — снова минута прыжков. 4–5 подобных циклов раз в день (а то и раз в пару дней) достаточно, чтобы уже через две недели обмен веществ существенно ускорился Regular Sprints Boost Metabolism .

Причины ускорения разные. В частности, улучшается усвоение липидов и глюкозы High-intensity interval training and calorie restriction promote remodeling of glucose and lipid metabolism in diet-induced obesity — тех «кирпичиков», из которых, если они не усвоены, и складывается жирок. Кроме того, организм привыкает потреблять больше кислорода High-Intensity Interval Training — основного сжигателя жиров. Из-за этого расход калорий после короткой, но интенсивной тренировки увеличивается резко и надолго (на срок от пары часов до суток). Кстати, о кислороде…

Без диет: как ускорить метаболизм для похудения

Метаболизм ( обмен веществ) — это важная характеристика организма. Она отражает скорость процессов расщепления пищи и её преобразования в энергию. Тем , кто стремится похудеть , просто необходимо знать , как разогнать метаболизм.

Выбираем платье на лето: какие силуэты и принты стройнят

На активность обмена веществ влияют многие факторы , в том числе состав тела ( соотношение жировой и мышечной массы), пол и возраст человека , физическая активность , питание. Как ускорить метаболизм — разбираемся в этом материале.

4. Пейте холодную воду

Каждый худеющий наверняка слышал: если выпить стакан воды за 20–30 минут до еды, съешь меньше. Но знаете ли вы, что, если выпить воду прямиком из холодильника, это как минимум удвоит эффект?

Холодная вода не только наполнит желудок (а значит, вы почувствуете себя сытым), но и заставит организм потратить лишние калории на согревание. Пол-литра такой водички — и скорость метаболизма вырастет Water-induced thermogenesis на 30%. Пока не согреетесь.

Питьё воды

Регулярный питьевой режим помогает улучшить метаболизм , поскольку устраняет обезвоживание и стимулирует работу всех систем организма. Норма жидкости рассчитывается по формуле 40 мл воды на 1 кг массы тела , разделённые на 2.

Добавки для ускорения метаболизма

Как мы уже упоминали выше, строго говоря, сам по себе метаболизм невозможно ускорить. Особенно с помощью приема добавок. Однако можно повысить общий уровень активности центральной нервной системы (и самого человека), косвенно ускоряя и обмен веществ — именно таким образом работает как как широко известный кофеин, так и различные жиросжигатели для похудения.

Принцип работы большинства жиросжигателей строится на том, что они стимулируют центральную нервную систему, заставляя человека больше двигаться. Кроме этого, ряд препаратов способны блокировать чувство голода. В конечном итоге, это приводит к ускорению метаболизма за счет более высокого уровня дневной активности и роста потребностей базового обмена веществ — приводя к похудению и сжиганию жира.

// Препараты для ускорения обмена веществ:

  • кофеин (включая гуарану)
  • стимуляторы ЦНС
  • Л-карнитин (косвенно)

Минусы жиросжигателей

Проблема жиросжигателей заключается в том, что чрезмерная стимуляция нервной системы провоцирует негативные последствия. Речь может идти и как о проблемах со сном, так и с ростом гормона стресса кортизола. Попытки ускорить обмен веществ часто приводят к повышению выработки пота, дрожи в теле и даже к проблемам с сердечным ритмом. К приему жиросжигателей стоит относиться крайне аккуратно.

Отдельно упомянем L-карнитин, часто называемый лучшей добавкой для ускорения обмена веществ. Несмотря на наличие существенного количества научных исследований, его польза не подтверждена. По сути, влияние этого вещества на метаболизм и на жиросжигание носит косвенный характер — зачастую речь идет лишь о повышении уровня выносливости у нетренированных людей.

Метаболизм — это многоступенчатый процесс превращения энергии пищи в энергию не только для физической активности, но и для ежедневной работы организма. Для улучшения метаболизма нужно усиленно питаться и активно заниматься спортом, тогда как диеты с резким сокращением калорий замедляют и нарушают обмен веществ, лишь заставляя тело запасать больше жира.

11 способов для ускорения метаболизма

Когда речь идёт о снижении веса, быстрый метаболизм способствует не только достижению поставленной цели как таковой, но и в целом ускоряет похудение.

Конечно, каждому хотелось бы иметь быстрый обмен веществ, но знаете ли вы на самом деле, какова скорость вашего метаболизма?

Под термином «метаболизм» имеется в виду группа химических реакций, проходящих в клетках тела с целью извлечения энергии из еды и обеспечения всего организма этой энергией. Это есть не что иное, как движущая сила для любой нашей деятельности, в том числе для процессов дыхания, кровоснабжения и мыслительного процесса.

Медленный метаболизм — это процесс, в ходе которого еда перерабатывается в энергию не так эффективно. В свою очередь это приводит к отложению жира, то есть, преобразованию в жир еды, не сконвертированной в энергию.

Быстрый же метаболизм более эффективен в таком преобразовании, поэтому вероятность отложения жира меньше.

К сожалению, как мы говорили ранее, многие диеты и программы по похудению имеют полностью противоположный эффект и притормаживают возможность организма быстро сжигать калории, делая путь к идеальному весу в разы труднее, чем он мог бы быть.

Поэтому, если вы боретесь с лишним весом и недовольны скоростью изменения цифр на весах, то мы рекомендуем вам познакомиться с нашими советами для улучшения и ускорения обмена веществ.

Мышечная масса ускоряет метаболизм

Лучший способ запустить метаболизм на всю — это набрать мышечную массу, так как мышечная ткань требует больше энергии для функционирования, чем жировая. Во время тренировки скорость процессов протекающих в организме также увеличивается.

Для того чтобы набрать мышечную массу, МкГрайс рекомендует выполнять регулярные силовые тренировки и соблюдать правильный режим питания.

Обязательно употребляйте в течение получаса после силовой тренировки достаточно углеводов и минимум 20 грамм белков, это поможет вашим мышцам эффективнее восстанавливаться, — рассказывает МкГрайс.

Сделайте перерыв в диете

Все мы знаем, что при постоянном дефиците калорий скорость метаболизма уменьшается и отчасти это происходит за счет того, что снижается вес и тело становится меньше, следовательно, и калорий для его поддержания также требуется меньше.

Салис предлагает при достижении плато во время длительной диеты прерваться и устроить себе небольшой перерыв, во время которого увеличить количество потребляемых калорий, потребляемых из здоровой пищи.

Доказано, что употребление большого количества продуктов, богатых необходимыми макро- и микронутриентами при слежении за весом помогает улучшить метаболизм и побороть реакцию, возникающую на голод, — объясняет ученый.

Во время воплощения этого подхода в жизнь Салис рекомендует ежедневно взвешиваться чтобы быть уверенным в том, что вес стоит на месте и вы не употребляете слишком много калорий.

Ешьте чуть-чуть больше в течение недели, наблюдайте за собой, и если с вашим весом всё в порядке, продолжайте есть чуть-чуть больше, — рассказывает Салис.

Всё это есть не что иное, как большой эксперимент над собой. Перерыв в несколько месяцев может вам помочь справиться с плато, а после него вы можете снова вернуться к диете с дефицитом калорий до достижения поставленной цели. После этого будет необходимо перейти на диету для поддержания формы.

Ешьте чаще

Метаболизм ускоряется после приёма пищи, так как организм старается переварить её и превратить в энергию. Поэтому многоразовое питание небольшими порциями в одно и то же время лучше сказывается на организме и может увеличить скорость обмена веществ и поможет похудеть.

Чем чаще вы едите, тем лучше это для вашего метаболизма, — рассказывает Мелани.

Однако, следует не забывать о том, что порции при таком режиме питания должны быть меньше и по размеру, и по калорийности.

Увеличьте количество белков в своей диете

Употребление еды, богатой белками, усиливает метаболизм. Постарайтесь включить в свой рацион как можно больше постного мяса, бобовых, орехов и других продуктов, содержащих достаточно белка. В идеале нужно употреблять различные сорта белка при каждом приёме пищи.

Ешьте еду со специями

Ещё один способ для ускорения метаболизма — это употребление пищи, содержащей острые специи, например, чили или острую горчицу — они ускоряют метаболизм ровно пока вы чувствуете, что вам чуть-чуть жарко.

Жар от приправленной пищи — это и есть признак ускорения метаболизма. Конечно, вам не будет жарко в течение всего дня, эффект сохраняется около 10 минут.

Чили для разгона метаболизма подходит лучше всего: он имеет небольшую калорийность и при этом ярко выраженный эффект.

Чили — это хорошее дополнение к блюдам, он является отличной альтернативой жирным и сладковатым соусам, — объясняет МкГрайс.

Дополнительный плюс острой пищи — от неё чувство насыщения приходит быстрее. Это значит, что в конечном итоге вы съедите меньше.

Употребляйте витамин D

Многие исследования связывают высокий уровень витамина D с более быстрым снижением веса, поэтому его приём также может вам помочь. Витамин D содержится в молочных продуктах с пониженным содержанием жира.

Увеличению его уровня также способствует нахождение под прямыми солнечными лучами в течение нескольких минут в день.

Позвольте себе чашечку кофе по утрам

Наверно, все знают о том приливе энергии, который возникают после утреннего кофе. Это возникает из-за того что кофеин увеличивает скорость метаболизма, правда только на 10% и примерно на полтора часа. Но будьте аккуратны: излишний кофеин может вызвать у вас состояние нервного перевозбуждения.

Пейте больше воды

Клетки и органы, испытывающие нехватку воды, работают медленнее, чем обычно. Это приводит к замедлению метаболизма по сравнению с тем состоянием, когда воды в вашем теле достаточно.

Проводилось одно исследование, показавшее, что стакан ледяной воды может повысить обмен веществ, но опять-таки, это тоже несёт только временный эффект.

Для утоления жажды больше всего подходит вода, но также можно употреблять и другие напитки. При этом необходимо следить за содержанием сахара в них и их калорийностью.

Больше физической активности

На скорость вашего метаболизма влияет не только то, что вы едите и пьёте, но также количество вашей физической активности.

Помните, что чем больше вы двигаетесь в течение дня, тем выше скорость вашего метаболизма. Поэтому постарайтесь побольше двигаться и вы сожжёте больше калорий, чем обычно.

Пейте зелёный чай

Зелёный чай — хорошее средство по борьбе с лишним весом, причём не только из-за того, что он ускоряет обменные процессы организма. Также зелёный чай помогает бороться со многими заболеваниями.

Зелёный чай содержит соединения, чрезвычайно полезные для метаболизма, поэтому его употребление в течение дня определённо будет полезным, — объясняет МкГрайс.

Выпив чашечку зелёного чая вы сможете добиться ускорения метаболизма с помощью кофеина и при этом не употребите лишних калорий.

Как много пить зелёного чая для положительного эффекта? Эксперты рекомендуют употреблять 2-3 кружки в день.

Скорость метаболизма можно увеличить с помощью сна, что, конечно же, весьма хорошая новость для тех, кто вечно чувствует себя уставшим. Так что же нужно делать для этого? В первую очередь, нужно спать в хорошо проветренном помещении и достаточное количество времени, это позволит вам чувствовать себя более энергичным в течение дня.

Следуйте нашим одинадцати советам и они помогут вашему метаболизму ускориться и быстрее сбросить лишний вес.

Метаболизм – это индивидуально

Верно то, что у двух людей с одинаковым объемом тела метаболизм может сильно отличаться. Один может поглощать тарелку за тарелкой и не прибавит ни грамма, тогда как второму приходится тщательно подсчитывать калории, чтобы не набрать вес Но почему это все еще своего рода «черный ящик», объяснил Уилл Вонг, исследователь и профессор Исследовательского центра метаболизма и ожирения Джона Хопкинса

Мы ничего не понимаем в механизмах, которые контролируют метаболизм человека.

Исследователи выделили несколько факторов, которые влияют на человеческий метаболизм. Среди них:

  • количество мышечной и жировой тканей в организме,
  • возраст и генетика (хотя исследователи не знают, почему скорость метаболизма может различаться внутри семьи),
  • пол (ведь женщины любой комплекции и в любом возрасте сжигают меньше калорий, чем мужчины).

Для женщин имеет значение и менструальный цикл: некоторые с более высокой скоростью обмена веществ во время второй половины цикла (лютеиновой фазы) повышают скорость обмена веществ в покое на 10 %.

Старение замедляет метаболизм

Эффект происходит постепенно, даже если количество жировой и мышечной тканей не меняется. Так что в 60 в состоянии покоя вы сжигаете меньше калорий, чем в 20. Такое постоянное снижение начинается в возрасте 18 лет. И еще один вопрос, на который исследователи метаболизма не могут дать ответа, заключается в том, почему это происходит.

Хороший сон

Крепкий сон не меньше 8 часов способен ускорить метаболизм , ведь сжигание жира происходит в том числе и ночью. К тому же при недостатке сна процессы в организме замедляются , человек чувствует себя вялым и расходует меньше калорий. Возможно , вы замечали , что , когда не высыпаетесь , так и тянет съесть что-то вредное , сладкое и калорийное. Так вы пытаетесь восполнить запасы энергии , которой катастрофически не хватает.

5. Ешьте перед сном

С точки зрения тех, кто стремится поддерживать или сбросить вес, это звучит кощунственно. Но учёные из университета Флориды обнаружили The Effect of Casein Protein Prior to Sleep on Fat Metabolism in Obese Men : лёгкий перекус перед сном способен улучшить ночной обмен веществ, в частности активизировать переработку жиров.

Исследование проводилось с участием мужчин, страдающих от ожирения, и, безусловно, нуждается в перепроверке на более среднестатистических людях, однако всё-таки его результаты имеет смысл принять во внимание.

Да! Лёгкий перекус в данном контексте — это порция не более 150 ккал с преобладанием белка.

3. Дышите глубже

Иногда читаешь про очередную диету — и хочется только вздохнуть. И это правильно! Глубокое дыхание — куда более эффективный способ похудеть Jumpstart Your Metabolism: How to Lose Weight by Changing the Way You Breathe , нежели жёсткие ограничения рациона (вообще жёсткие диеты скорее заставят вас поправиться, чем похудеть, и об этом Лайфхакер уже писал).

И логика здесь проста: чем глубже вы дышите, тем больше кислорода попадает в кровь и тем активнее идёт процесс переработки пищи, включая жиры и сахар, в энергию Reproducibility study for free-breathing measurements of pyruvate metabolism using hyperpolarized (13) C in the heart .

Физическая нагрузка

Одним из самых действенных способов ускорения метаболизма являются силовые тренировки. После занятий скорость обмена веществ увеличивается в несколько раз , поэтому организм тратит большее количество энергии на восстановление мышц.

В целом для похудения полезна любая физическая активность. Если вы не практикуете силовые упражнения , включите в свой режим прогулки , танцы , плавание , поднимайтесь по лестнице вместо лифта.

Как ускорить метаболизм: лучшие советы врачей

Чтобы ускорить обмен веществ в организме, нужно, прежде всего, ускорить жирообмен. Для ускорения метаболизма требуется совсем немного усилий, уверены медики. Следующие советы помогут быстро наладить обмен веществ в организме.

Метаболизм или обмен веществ — это комплексный процесс превращения калорий пищи в энергию для жизнедеятельности организма. Метаболизм начинается с пищеварения и физической активности, а заканчивается дыханием во время сна, когда тело без участия мозга и в автономном режиме снабжает различные органы кислородом.

Метаболизм обычно делят на две стадии:

  • катаболизм;
  • анаболизм.

В ходе катаболизма сложные органические вещества деградируют до более простых, обычно выделяя энергию. А в процессах анаболизма — из более простых синтезируются более сложные вещества и это сопровождается затратами энергии.

Серии химических реакций обмена веществ называют метаболическими путями. В них, при участии ферментов, одни биологически значимые молекулы, последовательно превращаются в другие.

Ферменты играют важную роль в метаболических процессах потому, что:

  • действуют как биологические катализаторы и снижают энергию активации химической реакции;
  • позволяют регулировать метаболические пути в ответ на изменения среды клетки или сигналы от других клеток.

Важно понимать, что с научной точки зрения вовсе не существует такого понятия, как «скорость метаболизма». Причина этому банальна — непонятно, что именно нужно измерять и в каких единицах это делать. Однако можно повлиять на его функционирование.

Базовая скорость обмена веществ (или скорость «в покое») измеряется тем, как много калорий вы сжигаете, пока ничего не делаете. Это наивысшая точка метаболизма в разных тканях с разными потребностями и того, как много калорий требуется, чтобы поддержать их функционирование, — объясняет Майкл Дженсен, исследователь, который занимается изучением ожирения и метаболизма в клинике Майо.

6. Высыпайтесь

Недостаток сна — верный путь к замедлению метаболизма Sleep and Metabolism: An Overview и набору веса. В частности, недосып резко понижает уровень лептина — важного гормона, который регулирует потребление энергии и аппетит.

Чтобы не вставлять палки в колёса собственному обмену веществ, постарайтесь регулярно и как следует высыпаться. Помните: в деле нормализации веса это не менее важно, чем регулярные тренировки и сбалансированный рацион.

1. Ешьте чёрный шоколад

О том, что шоколад с повышенным (от 70%) содержанием какао отлично помогает справиться со стрессом, знают многие. Но оказывается, это далеко не всё волшебство, которое таится в шоколадной плитке.

Учёные выяснили Metabolic Effects of Dark Chocolate Consumption on Energy, Gut Microbiota, and Stress-Related Metabolism in Free-Living Subjects : достаточно ежедневно съедать по 40 граммов этого какао-продукта — и уже через две недели ваш метаболизм получит приличное ускорение.

В том числе это происходит за счёт нормализации чувствительности клеток к инсулину Effects of chocolate, cocoa, and flavan-3-ols on cardiovascular health: a systematic review and meta-analysis of randomized trials . В итоге организм активнее перерабатывает пищу в энергию, а не в жир.

6 способов ускорить метаболизм, которые по силам даже лентяям и сладкоежкам

Ешьте шоколад, ужинайте после восьми и делайте другие приятные вещи, которые избавят вас от лишнего веса.

Чтобы похудеть, всего-то и надо — ускорить метаболизм. Такой стереотип бытует среди тех, кто поставил перед собой цель избавиться от лишних килограммов. И отчасти тезис верен: чем активнее организм перерабатывает пищу в энергию, тем легче с поверхности тела испаряются лишние жировые отложения.

С другой стороны, обмен веществ — сложная, крайне индивидуальная и не до конца изученная штука, не всегда поддающаяся эффективной коррекции.

Однако временно подстегнуть метаболизм шанс всё-таки есть.

Дробное питание

На вопрос , как улучшить метаболизм , диетологи дают такой ответ: «Питаться следует каждые 3 часа. Оптимальное количество приёмов пищи — 5−6 раз в день небольшими порциями».

Вопреки убеждениям многих женщин , голодание не работает на ускорение метаболизма. Оно , напротив , уменьшает ваши шансы получить долговременный результат при похудении.

Как действительно ускорить метаболизм

Главный парадокс метаболизма заключается в том, что быстрый обмен веществ связан прежде всего с ростом аппетита и увеличением массы тела, а вовсе не с похудением. Невозможно ускорить метаболизм какими-то чудо-таблетками или особыми продуктами питания, а затем сжигать жир, лежа на диване, поедая пиццу и запивая ее кока-колой.

Физическая активность, с другой стороны, составляет крошечную часть от общего расхода энергии – всего от 10 до 30 % (если только вы не профессиональный спортсмен или не грузчик). На переваривание пищи приходится примерно 10 %.

Для большинства людей базовая скорость метаболизма составляет от 60 до 70 % от всех энергозатрат – таков общепринятый факт. Это не совсем неправда, но и близко не похоже на уровень потребления пищи, на долю которого приходится 100% потребления энергии телом. Вот именно поэтому физические упражнения не слишком влияют на изменения в весе.

Ускорение метаболизма не способствует снижению веса напрямую. Можно найти много материалов об ускорении метаболизма и потери веса за счет усиленных упражнений для построения мускулатуры, разнообразных диет или добавок, но на самом деле это невероятно сложно.

Тогда как есть определенная пища – кофе, чили и другие специи, – все это может лишь немного ускорить метаболизм, но изменения будут столь незначительны и кратковременны, что они никак не повлияют на вашу фигуру.

Тем не менее один из факторов, влияющих на скорость обмена веществ в состоянии покоя, – мускулатура.

При любом весе, чем больше в вашем теле мускул и чем меньше жира, тем быстрее ваш метаболизм. Все дело в том, что мышцы потребляют намного больше энергии в состоянии покоя, чем жир.

Как уже упоминалось, сам по себе метаболизм невозможно ускорить, однако можно повысить общий уровень активности центральной нервной системы, косвенно ускоряя и обмен веществ за счет своего питания.

Питание для улучшения метаболизма

Несмотря на то, что существует множество продуктов питания, ухудшающих метаболизм — начиная от приводящих к набору лишнего веса сахара и простых углеводов, заканчивая маргарином с входящими в его состав трансжирами — лишь очень немногие продукты действительно могут ускорить обмен веществ. При этом степень данного влияния зачастую сильно преувеличена.

Важно понимать, что метаболизм — это комплексное понятие, подразумевающее совокупность процессов в организме, направленных на переработку энергии пищи в энергию как для повседневной активности, так и для обеспечения функционирования различных систем тела. По сути, метаболизм сложно ускорить — можно лишь изменить то, каким образом организм тратит энергию.

// Продукты для ускорения обмена веществ

Главным продуктом для улучшения метаболизма можно назвать воду. Она необходима не только для пищеварения, но и для потоотделения, что также является важной частью процессов обмена веществ и вывода токсинов из тела. Однако правильнее говорить о замедлении метаболизма при нехватке воды, чем об ускорении обмена веществ при выпивании 3-4 литров в день.

1 // Низкоуглеводные овощи. Проблема сладкого заключается не только в высокой калорийности, но и в том, что быстрые углеводы ломают естественные механизмы обмена веществ, вызывая схожее с чувством голода ощущение. Водянистые овощи (огурец, кабачок, капуста, салат) создают насыщение, однако не привносят лишних калорий — ускоряя таким образом обмен веществ.

2 // Продукты с клетчаткой. Исследования доказывают, что употребление богатых клетчаткой продуктов (прежде всего, различных овощей) нормализует уровень сахара в крови, что сказывается как на снижении аппетита, так и улучшает работу кишечника и обмен веществ. Одним из плюсов клетчатки является то, что она выступает в роли пребиотика, помогая росту полезных бактерий кишечника.

3 // Источники Омега-3. Хронический недостаток жиров Омега-3 нарушает метаболизм, снижает иммунитет и провоцирует развитие воспалений. Богатыми Омега-3 продуктами является жирная рыба и некоторые орехи. Напомним и то, что избыточное употребление подсолнечного масла нарушает обмен веществ, повышая потребности организма в Омега-3.

4 // Овсянка на завтрак. Привычка делать ужин главным приемом пищи отрицательно сказывается как на самом метаболизме, так и на качестве сна, еще сильнее нарушая обмен веществ. Ночью телу практически не нужны калории — поэтому их избыток имеет серьезный шанс уйти прямиком в жировые отложения. Однако утро правильнее начинать с овсянки.

Правильный рацион

Если вы добавите в своё ежедневное меню белок и овощи , организм наградит вас быстрым метаболизмом. Это обусловлено тем , что на переработку такой пищи тратится гораздо больше энергии , чем на расщепление простых углеводов. Для ускорения метаболизма можно включить в рацион приправы: чёрный перец , корицу , имбирь , лимонную цедру и другие.

Как ещё ускорить метаболизм для похудения? Конечно , сократить количество вредных продуктов в рационе. Сделать это непросто , но мы нашли для вас действительно эффективные способы , как есть меньше мучного и сладкого.

«Сбросил 85 килограммов»: Макс Фадеев рассказал о своем феноменальном похудении

Лучшие советы как улучшить обмен веществ в организме, чтобы похудеть

У всех нас есть знакомые с быстрым метаболизмом, съедающие в одиночку огромную пиццу без каких-либо последствий для фигуры. Но является ли их быстрый обмен веществ генетически обусловленным или любой может увеличить его и есть то, что ему нравится и как ускорить метаболизм для похудения? В этом нам помогут разобраться Аманда Салис, профессор и доцент сиднейского института, занимающегося исследованиями вопросов питания, ожирения, и пищевых нарушений и практикующий диетолог Мелани МкГрайс.

Оказывается, наибольшее влияние на скорость метаболизма оказывает размер тела человека. Высокие люди, люди с большим процентом мышечной массы и даже полные люди переваривают еду быстрее, чем более миниатюрные.

Чем большим весом обладает человек, тем больше калорий он сожжёт. Полные люди с лишним весом имеют значительно более высокую скорость метаболизма, чем стройные люди или миниатюрные, — сообщает Аманда Салис.

Также стоит отметить, что чем больше у человека мышечной ткани — тем больше калорий он сжигает в процессе повседневной жизни. Следующий эффект обусловлен так называемым адаптивным термогенезом.

Если человек потребляет больше калорий, чем сжигает, то его тело помогает сжечь ему лишнее, — объясняет Салис.

Первый возможный путь от избавления лишних калорий состоит в увеличении скорости обмена веществ. Вот почему съев слишком много мы разогреваемся — скорость метаболизма увеличивается для избавления от избытка калорий.

Некоторые люди остаются худыми несмотря на отсутствие физической активности и плохое питание, но это обусловлено их генетическими особенностями.

Все люди реагируют по-разному на чрезмерное употребление пищи, — утверждает Салис.

У некоторых людей метаболизм увеличивается совсем чуть-чуть, у других же он ускоряется более существенно. Нет разницы в том, сколько вы сжигаете в повседневной жизни, но есть разница в том, как именно реагирует наше тело в данный момент на избыток калорий.

Метаболизм в мышечной ткани

Химизм мышечного сокращения

Обмен веществ покоящихся мышц незначителен, при работе он повышается более чем в 100 раз. Для сокращения мышц необходимы: 1)гликоген, 2) миозин, 3) актин, 4) АТФ, 5) креатинфосфат, 6) ионы калия.

Химизм мышечного сокращения в настоящее время рассматривается как результат взаимодействия между собой двух сократительных белков — актина и миозина за счет расщепления АТФ АТФ-азой миозина. Энергия, выделяющаяся при расщеплении АТФ, превращается из химической в механическую, нити актина вытягиваются между нитями миозина, саркомер укорачивается или напрягается. В условиях покоя АТФ не расщепляется, так как АТФ-азная активность миозина подавлена присутствием ионов магния. Роль магния – тормозить в условиях покоя гидролиз АТФ, при этом головки миозина получают энергию, которая обеспечивает смещение тропонина С и последующее зацепление ее за актиновую нить.

Стимулом для включения сложного механизма служит нервный импульс, при его поступлении в синапс (на окончание двигательного нерва), выделяется медиатор — ацетилхолин – это создает разность потенциалов между наружной и внутренней мембраной. Вследствие этого выходит кальций из саркоплазматического ретикулума, где он находится в связи с белком кальсеквестрином, что обеспечивает увеличение его содержания в саркоплазме. Кальций действует, как антагонист магния, создает условие для проявления АТФ-азной активности миозина. АТФ расщепляется, сократительные белки взаимодействуют, мышца (саркомер) сокращается. Сокращение продолжается до тех пор, пока не поступают нервные импульсы и есть запасы АТФ. За счет энергии АТФ ионы кальция связываются саркоплазматическим ретикулумом, удаляется из саркоплазмы, их концентрация снижается. Происходит расслабление мышц. Поддержанию АТФ в должной концентрации обеспечивает высокий уровень содержания дыхательных ферментов. Увеличение кровоснабжения мышц при работе, ведет к увеличению притока кислорода, и питательных веществ. В начальный период может быть использован кислород, миоглобин, креатинфосфат, затем глюкоза, гликоген, липиды. Это обеспечивается высокой концентрацией гликогена и активностью ферментов гликолиза.

Обмен веществ в состоянии покоя находится на относительно низком уровне, так как мышцы функционируют непостоянно. Метаболизм работающей мышцы направлен только на обеспечение мышечной работы и его специфика в первую очередь состоит в производстве молочной кислоты из гликогена, содержание которого достигает 1% от общего веса мышц. Здесь идет захват глюкозы, регулируемый инсулином и задерживаемый клеткой в виде глюкозо-6-фосфата гексокиназой с Кm = 10-5моль/л. Таким образом этот фермент фосфорилирует глюкозу до тех пор, пока глюкозо-6-фосфат не вступит во внутренний цикл: гл-6-ф↔гликоген. Известно, что гликоген распадается при увеличении концентрации глюкагона и адреналина в крови, однако сарколемма не имеет рецепторов для глюкагона и гликоген распадается при действии адреналина, причем аденилатциклаза обладает более высокой чувствительностью, нежели в печени. При расщеплении количества гликогена, находящегося в 1г мышцы до лактата освобождается 1-2 ккал энергии могущей быть использованной в сокращении мышцы. Интенсивная мышечная работа ведет к образованию большого количества молочной кислоты, которое может достигнуть 100 г.

Накопление лактата ограничивает гликогенолиз и для ликвидации молочной кислоты требуется значительный период повышенного обмена. Происходит переход на аэробное окисление, благодаря увеличению транспорта кислорода в работающую мышцу и лактат окисляется до пирувата, который даст глюкозу и затем гликоген (в период отдыха), или в сердечной мышце окисляется до СО2 и Н2О при ликвидации “кислородной задолженности” с выделением большого количества энергии в цикле Кребса. Таким образом, молочно-кислое брожение идет в саркоплазме, а терминальное окисление – в митохондриях. В мышечной ткани особенно активны изоферменты лактатдегидрогеназы, причем ЛДГ1 сдвигает равновесие между лактатом и пируватом в сторону пирувата (в сердечной мышце) – начального метаболита аэробной стадии, а ЛДГ5 – в сторону лактата – конечного продукта анаэробного гликолиза (в скелетной мускулатуре).

Дефекты в структуре ферментов, расщепляющих гликоген, приводят к гликогенозам. Так, в результате отсутствия или дефекта α1-4 гликозидазы (болезнь Помпе) вызывает слабость скелетных мышц, расширение сердца и смерть в раннем возрасте. Наиболее из гликогенозов распространена болезнь Мак-Ардля – следствие дефекта мышечной фосфорилазы, приводящего к судорогам при тяжелой мышечной работе. Симптомы выражены незначительно, так как мышца переходит на потребление энергии β-окисления жирных кислот при интенсификации липолиза. Т.к. β-окисление идет в митохонжриях, для транспорта жирных кислот из саркоплазмы необходим карнитин, концентрация которого в мышцах очень велика.

β — окисление жирных кислот очень выгодный аэробный процесс, который доминирует при работе красных волокон сердечной мускулатуры. Здесь же хорошо сгорают кетоновые тела, сохраняя чистую глюкозу для питания мозга, куда не поступают жирные кислоты через гематоэнцефалический барьер. Катехоламины ускоряют липолиз и β-окисление, в результате увеличения содержания жирных кислот в крови. Кетоновые тела, образующиеся при неполном окислении жирных кислот в печени, в мышцах (особенно сердечной) тоже являются источником энергии. Для сердечной мышцы характерна реакция превращения ацетоацетата в энергетический продукт:

митохондриальный фермент внепеченочных тканей

CH3-CO-CH2-COOH + НOOС-СН2-СH2-CO~SkoA

CH3-CO-CH2-СO~SkoA + HOOC-CH2-CH2-COOH

ацетоацетил koA сукцинат

НSkoA

CH3-CO-CH2-СO~SkoA → 2СН3СО~SkoA→(АТФ) в ЦТК

тиолаза

Схема химизма мышечного сокращения

ЦНС — — — → возбуждение — — → синапс

ацетилхолин

потенциал действия

выделение ионов кальция из цистерн саркоплазматического ретикулума

взаимодействие кальция с Тn(с) переход его во включенное состояние

зацепление головок миозина за актин → актомиозин

SR — Ca++ SR + Ca++ — Выход Са++ из саркоплазматического

ретикулума.

A – T + Ca++ A + T – Ca++ — активация актина

А + М – АТФ М – АТФ – А – образование актомиозина

М – АТФ – А + Н2О М – АДФ – А + Фн + работа – изменение угла соединения головки миозина с 90˚ до 45˚

М – АДФ – А + АТФ М – АТФ + А + АДФ

М – АТФ имеет низкое сродство к А

Т – Cа++ + SR + АТФ Т + SR – Ca++ + АДФ + Фн – связывание Са++

снова с саркоплазматическим ретикулумом.

Источники энергии для работы мышц. Некоторый резерв энергии находится в небольших количествах АТФ и креатинфосфата, который есть в мышце. Этого запаса хватает на 10-12 с. Дополнительное количество АТФ образуется под действием аденилаткиназы, которая катализирует реакцию: 2АДФ→АТФ+АМФ

АМФ в свою очередь является аллостерическим фактором фосфофруктокиназы — повышающим скорость гликолиза в целом, таким образом к 20-й секунде активируется гликогенолиз, который за счет субстратного фосфорилирования обеспечивает работающую мышцу молекулами АТФ и достигает максимума через 40-50 секунд непрерывной работы мышц. Через 60-70 секунд доминируют уже аэробные процессы, благодаря увеличению транспорта кислорода в работающую мышцу. При аэробном окислении образуется АТФ в митохондриях, которые в большом количестве окружают мышечное волокно. АТФ поставляют в основном ЦТК и β-окисление жирных кислот.

Источники энергии для работы мышцы

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *