Сравнение аэробного и анаэробного дыхания.

Сравнение аэробного и анаэробного дыхания.

Для спортивной физиологии представляет особый интерес изучение биомеханических и иных аспектов физической деятельности человека. Повышенное внимание уделяется исследованиям работы систем энергообеспечения при различных уровнях тренировочной и соревновательной нагрузки.

Непрерывное выполнение двигательной работы обеспечивается функционированием и взаимодействием различных энергетических систем. Основной источник энергии для работы мышечной ткани (а также других тканей, органов и систем организма человека) это АТФ. Для осуществления нормальной деятельности мышце необходимо поддерживать концентрацию АТФ в диапазоне от 0,4‒0,5 до 0,25% от массы мышцы.

Сравнение аэробного и анаэробного дыхания.

Рисунок 1 | Строение АТФ

Запасов АТФ в мышечном волокне при работе с максимальной и околомаксимальной эффективностью хватает на 1‒2 сек. Для поддержания необходимого стабильного уровня концентрации АТФ существуют механизмы (или системы) её восполнения (или ресинтеза).

Различают аэробный механизм, где образование молекулы АТФ происходит в присутствии кислорода, и анаэробный, который работает в бескислородных условиях. Анаэробный ресинтез АТФ может быть гликолитическим (основные субстраты это глюкоза или гликоген), креатинфосфатным (используется креатинфосфат) и миокиназным (взаимодействие двух молекул АДФ).

Каждый из путей восполнения АТФ имеет свои принципы и особенности, которые проявляются под разными видами нагрузок.

Сравнение аэробного и анаэробного дыхания.

Рисунок 2 | Схема энергетического обмена мышц

Нагрузка показывает воздействие двигательных упражнений на организм человека и величину реакции его функциональных систем. По показателю интенсивности нагрузок рассматриваются 5 зон, которые имеют чётко обозначенные границы и критерии.

Зоны интенсивности тренировочных нагрузок:

  1. Аэробная восстановительная,
  2. Аэробная развивающая,
  3. Аэробно-анаэробная смешанная,
  4. Анаэробно-гликолитическая,
  5. Анаэробно-алактатная.

При рассмотрении более подробно каждой из зон интенсивности ниже будут приведены сравнительные данные по разным параметрам — биохимическим, физиологическим, а также даны общие методологические рекомендации.

Стоит отметить, что количественные величины некоторых функциональных показателей усреднены для тренированных атлетов, обладающих высокой степенью физического развития. Цифры подобных параметров у нетренированных людей, а также у атлетов разного возраста и пола могут варьироваться.

Однако, в данной статье внимание уделяется сопоставлению переменных между разными зонами, а не между разными группами спортсменов.

Аэробная восстановительная зона (аэробная компенсаторная зона)

Энергообеспечение полностью аэробное. Выполнение работы обеспечивается медленными мышечными волокнами (ММВ).

ММВ имеют длительную аэробную выносливость и обладают способностью полностью окислять лактат (соль молочной кислоты), поэтому он не накапливается в тканях и крови. ЧСС до 145 ударов в минуту.

Уровень солей молочной кислоты (лактата) в крови на уровне покоя и не более 2‒2,5 ммоль/литр. Потребление кислорода — 40‒70 % МПК. Основные субстраты-жиры (более 50%), гликоген мышц, глюкоза крови.

Тренировки носят восстановительный и подготовительный (разминочный) характер. Также в данной зоне даются нагрузки для развития координации и гибкости. Время работы от нескольких минут до нескольких часов. Интенсивность умеренная.

Аэробная развивающая зона (зона аэробного порога)

Ресинтез АТФ происходит преимущественно за счёт аэробного окисления. Также в небольшой доле присутствует компонент гликолитического энергообеспечения. Двигательная активность ведётся в большей степени ММВ, однако при приближении интенсивности к верхней границе зоны к ним присоединяются быстрые мышечные волокна (БМВ типа А).

БМВ типа А имеют меньшую, чем ММВ способность к переработке лактата, поэтому его уровень медленно поднимается.

В пределах данной зоны находится так называемый аэробный порог (АП), обозначающий уровень нагрузки, при котором начинают включаться и активно функционировать процессы гликолиза, изменяя в большую сторону содержание в тканях и крови солей молочной кислоты.

ЧСС 160‒175 уд/мин. Лактат крови возрастает до 4,5 ммоль/литр. Потребление кислорода 60‒90 % МПК. Основными субстратами становятся углеводы — гликоген и глюкоза, жиры вовлекаются менее активно.

Тренировки в этой зоне развивают специальную выносливость, также возможна работа на координацию и гибкость. Метод тренировок — непрерывный (в том числе циклический).

Стимулируется развитие кардиореспираторной системы. Время выполнения также от нескольких минут для интервального подхода к тренировке до нескольких часов при непрерывном методе. Интенсивность умеренная.

Степень интенсивности меняется в зависимости от метода.

Применяется в подготовке для спортивных игр и бега на марафонские дистанции. При длительном выполнении упражнений в этой зоне за счёт выделения тепла при окислительных реакциях увеличивается температура тела, что предъявляет требования к развитию систем терморегуляции.

Аэробно-анаэробная (смешанная) зона

Способ обеспечения энергией — совместный аэробно-анаэробный. Помимо аэробного окисления, которое поставляет основное количество АТФ, активизируется гликолиз. Выполнение двигательных задач происходит за счёт совместной работы ММВ и БМВ типа А, и в меньшей степени БМВ типа Б.

БМВ типа Б подключаются к работе около верхней границы зоны, где потребление кислорода примерно соответствует МПК. Так как БВМ типа Б не способны окислять лактат, то его концентрация в мышцах и, как следствие, в крови повышается, что приводит к интенсификации лёгочной вентиляции и формированию кислородного долга.

На данном этапе выполнения упражнения наступает порог анаэробного обмена (ПАНО), обозначающий переход обеспечения энергией на преимущественно анаэробные реакции.

Таблица 1 | Аэробно-анаэробный переход

Сравнение аэробного и анаэробного дыхания.

ЧСС ДО 180‒185 уд/мин. Лактат в крови до 10 ммоль/литр, потребление кислорода — 80‒100 % МПК. Субстрат — преимущественно гликоген и глюкоза. В результате тренировок в этой зоне развивается специальная и силовая выносливость в смешанных режимах.

Это актуально для развития комплексных форм выносливости для различных видов спорта — игровых и прикладных. Систематические тренировочные занятия в данной зоне способны также по современным представлениям менять соотношение БМВ типа А и типа Б в мышечной системе тренирующегося.

Это происходит за счёт механизмов биохимической (изменение ферментной базы) и нейральной адаптации.

Методы тренировок — непрерывные циклические (разной интенсивности) и интервальные. В зависимости от продолжительности выполнения одного упражнения в данной зоне могут наступать изменения как в количестве миофибрилл (при продолжительной работе “до отказа”), так и в массе митохондрии (в случае работы до лёгкого утомления).

Время выполнения упражнений в зависимости от направленности тренировочного процесса определяется двумя подгруппами этой зоны: аэробно-анаэробная смешанная зона подтип 1 — от 10 минут до получаса (на окислительных и смешанных типах энергообеспечения) и аэробно-анаэробная зона подтип 2 — от 30 минут до двух часов (в основном окислительный ресинтез).

Анаэробно-гликолитическая зона (лактатная зона)

Ресинтез АТФ происходит комбинированно с помощью аэробного окисления и при участии гликолитических механизмов, которые увеличивают свой вклад вплоть до 60% от общего объёма используемой энергии. Вовлекаются все типы мышечных волокон, что обуславливает дальнейший подъём уровня лактата в тканях и крови, что усугубляет кислородный долг.

ЧСС до 180‒200 уд/мин. Лактат в крови до 20 ммоль/литр. Потребление кислорода снижается с 100 до 80% МПК. В качестве субстрата используется гликоген. Тренировочная деятельность в таком режиме воспитывает специальную выносливость анаэробно-гликолитического происхождения. Методы занятий — интенсивные и высокоинтенсивные интервальные упражнения.

Может активизировать гиперплазию миофибрилл в БМВ, а при выполнении этих упражнений до лёгкого утомления может стимулировать рост массы митохондрий также в БМВ. При продолжительном тренировочном процессе с использованием упражнений в этой зоне также происходят процессы перераспределения типов БМВ. Общее время работы в этой зоне у тренированных спортсменов не превышает 10‒15 мин.

Интенсивность околомаксимальная.

Анаэробно-алактатная зона (спринт зона, или алактатная)

Энергия обеспечивается креатинфосфатным механизмом ресинтеза. Гликолитическое окисление может активизироваться после 10 сек, что приводит к накоплению лактата. Физическая активность обеспечивается за счёт всех типов мышечных волокон.

Показатель ЧСС вследствие короткого времени работы организма в данном режиме является неинформативным, как и значение уровня концентрации лактата в крови.

Однако, на протяжении нескольких минут после прекращения работы уровень лактата увеличивается и составляет максимально 5‒8 ммоль/л. Потребление кислорода значительно падает.

Тренировки в данной зоне направлены на развитие скоростных, скоростно-силовых качеств и воспитание максимальных силовых показателей.

При систематических занятиях в этой зоне стимулируется рост миофибрилл в БМВ, что может приводить к повышению количества БМВ типа Б в процентном соотношении к остальным типам мышечных волокон.

Общее время тренировочной активности суммарно не превышает 120‒150 секунд. Мощность (интенсивность или скорость) выполнения упражнений- максимальная.

В основном объёме тренировочного процесса в большинстве зон эффективности разные принципы энергообеспечения работают параллельно, и для достижения необходимых задач по развитию конкретных качеств и свойств организма спортсмена необходимо учитывать комбинированный и комплексный характер функционирования систем организма. Большое значение в планировании соотношения интенсивности нагрузок в тренировочном процессе от микро до макро циклов имеет грамотная система отбора атлетов применительно к выбранному виду спорта и физической активности с учётом генетически обусловленных факторов.

Источники:

  1. Черемисинов В. Н. Биохимия: учебное пособие //М.: Физическая культура. – 2009.
  2. Холодов Ж. К., Кузнецов В. С. Теория и методика физической культуры и спорта //учебник/ЖК Холодов.-10-е изд., испр.-М.: Академия. – 2014. – Т. 480. – С. 1.
  3. Коц Я. М. Спортивная физиология. Учебник для институтов физической культуры //М.: Физкультура и спорт. – 1986. – С. 240.
  4. КУРС ЛЕКЦИЙ ПО СПОРТИВНОЙ АДАПТОЛОГИИ : Селуянов В.Н. — МФТИ “Информационные технологии в спорте”.
  5. Wilson J. M. et al. The effects of endurance, strength, and power training on muscle fiber type shifting //The Journal of Strength & Conditioning Research. – 2012. – Т. 26. – №. 6. – С. 1724-1729.

11.3.9. Эффективность превращения энергии при аэробном и анаэробном дыхании [1990 Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. — Биология. В 3-х т. Т. 2]

Сравнение аэробного и анаэробного дыхания.

НОВОСТИ    БИБЛИОТЕКА    КАРТА САЙТА    ССЫЛКИ    О САЙТЕ

Читайте также:  Видео лечения кариеса лазером. Посмотреть видео лечения кариеса лазером.

Аэробное дыхание

С6Н12О6 + 6О2→6СО2 + 6Н2О + 38АТФ;

ΔG = -2880 кДж/моль

Сравнение аэробного и анаэробного дыхания. Сравнение аэробного и анаэробного дыхания.Рис. 11.12. Модель челночной системы (подробное объяснение см. в тексте). НАД — никотинамидадениндинуклеотид; ФП — флавопротеин

  • ( — 30,6 кДж-это величина свободной энергии, образующейся при гидролизе АТФ до АДФ).
  • Анаэробное дыхание
  • 1) Дрожжевое (спиртовое) брожение:

С6Н12О6 → 2С2Н5ОН + 2СО2 + 2АТФ;

ΔG = — 210 кДж/моль.

Эффективность = 2⋅(- 30,6) = 29,14%
— 210

2) Гликолиз в мышцах (молочнокислое брожение):

С6Н12О6 2СН3СНОНСООН + 2АТФ;

ΔG = — 150 кДж/моль.

Эффективность = 2⋅(- 30,6) = 40,80%
— 150

Приведенные цифры показывают, что эффективность превращения энергии в каждой из этих систем довольно высока по сравнению с бензиновым (25-30%) или паровым (8-12%) двигателем. Количество же энергии, запасаемой в виде АТФ при аэробном дыхании, в 19 раз больше, чем при анаэробном.

Объясняется это тем, что значительная часть энергии остается «запертой» в этаноле и молочной кислоте. Энергия, заключенная в этаноле, остается для дрожжей навсегда недоступной, и, значит, спиртовое брожение в смысле получения энергии — малоэффективный процесс.

Из молочной же кислоты довольно большое количество энергии может быть извлечено позднее, если появится кислород. В присутствии кислорода молочная кислота превращается в печени в пировиноградную кислоту.

Последняя поступает затем в цикл Кребса и полностью окисляется до СО2 и Н2О, в результате чего дополнительно образуется большое число молекул АТФ (разд. 17.4.8).

Будьте одним из тех счастливчиков, которые приобретут подходящее прислуживание от самых симпатичных индивидуалок.

Всегда изящные проститутки с вашего региона еженедельно удовлетворяют молодых парней разными способами . | Все знают, что любовь с проститутками может хорошо отразиться на всех моментах существования.

На сайте https://prostitutkizhulebino.info вы можете отыскать себе самых чудных проституток со всего двора.

Физическая активность — Московский областной центр общественного здоровья и медицинской профилактики (МОЦОЗиМП)

Сравнение аэробного и анаэробного дыхания.

ШКОЛА ФИЗИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ

Наша жизнь стала более комфортной. Благодаря разнообразной технике дома и на работе, передвижению на различных видах транспорта, включая автомобиль, современный человек уменьшает до минимума физические нагрузки, что приводит к развитию гиподинамии.

Низкая физическая активность является одним из ведущих факторов риска развития основных неинфекционных болезней, включая сердечно-сосудистые, бронхо-легочные заболевания, сахарный диабет 2 типа и некоторые типы рака.

На эти заболевания приходится значительная доля болезней, смертей и инвалидности.

ФИЗИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ. ЧТО ВХОДИТ В ЭТО ПОНЯТИЕ?

  • Физическая активность (ФА) – это любые движения тела при помощи мышечной силы, сопровождающиеся расходом энергии (выражающейся в килокалориях), включая физическую активность на работе, в свободное время, а также обычные виды ежедневной физической деятельности.
  • Физическая нагрузка делится на 3 уровня:
  • Низкая физическая активность – соответствует состоянию покоя, например, когда человек спит или лежа читает или смотрит телепередачи;
  • Умеренная физическая активность – уровень, при котором несколько повышается частота сердечных сокращений и остается ощущение тепла и легкой одышки, например, при быстрой ходьбе, плавании, езде на велосипеде по ровной поверхности, танцах;
  • Интенсивная физическая активность – это нагрузка, которая значительно повышает частоту сердечных сокращений и вызывает появление пота и сильной одышки («не хватает дыхания»), например усилия, затрачиваемые здоровым человеком при беге, занятиях аэробикой, плавании на дистанцию, быстрой езде на велосипеде, подъеме в гору.
  • Физические нагрузки делятся на аэробные и анаэробные нагрузки:
  • Аэробная нагрузка – Нагрузка, носящая длительный характер с низкой интенсивностью с частотой минимум 3-5 раз в неделю, с интервалом между тренировками 1-2 дня.
  • Виды аэробной нагрузки:
  • Ходьба
  • Бег
  • Водная аэробика
  • Танцы
  • Езда на велосипеде

Анаэробная нагрузка – кратковременная интенсивная физическая нагрузка (различные силовые упражнения) с частотой 2-3 раза в неделю. В упражнениях должны быть задействованы крупные мышцы. Возможно использование тренажеров, утяжелителей или вес собственного тела.

Виды анаэробной нагрузки:

  • Тяжелая атлетика
  • Прыжки со скакалкой
  • Скалолазание
  • Ходьба по лестнице вверх и др.

Необходимо чередовать анаэробные и аэробные нагрузки (анаэробные нагрузки 2-3 раза в неделю и аэробные нагрузки 3-5 раз в неделю).

Методы самоконтроля:

  1. Определите пульс до и после тренировки. В норме пульс через 10 минут после ее завершения может быть больше исходного на 10-25%. Для пожилых и нетренированных людей допускается повышение исходных данных на 10-14 уд./мин.
  2. «Разговорный тест» во время физической нагрузки:
  • говорите свободно — интенсивность физической нагрузки необходимо повышать,
  • коротко, глубоко вдыхая между фразами — физическая нагрузка в пределах нормы,
  • в состоянии сказать только 2 слова, с трудом можете отдышаться — перенапряжение.

          3.   Пульс считают утром в покое лежа в постели (55-60 уд/мин. – отлично!). В норме ежедневные колебания пульса не превышают 2-5 уд./мин.

Минимальный уровень ФА – его необходимо поддерживать, чтобы достичь тренированности сердечно-сосудистой системы – 30 минут в день (время занятий для достижения указанного уровня ФА может быть суммировано в течение дня, но длительность одного занятия должна быть не менее 10 минут) или 150 минут в неделю. При этом мы можем потратить 150 ккал в день.

Например:

  • 45 минут играть в волейбол;
  • 30 минут ездить на велосипеде (проехать 8 км);
  • 30 минут танцевать (быстрые танцы);
  • 30 минут ходить пешком (пройти 3 км);
  • 20 минут плавать;
  • 20 минут играть в баскетбол;
  • 15 минут бежать (1,5-2 км);
  • 15 минут подниматься по лестнице.

ПОЧЕМУ НУЖНО БЫТЬ ФИЗИЧЕСКИ АКТИВНЫМ?

Физическая активность в течение 150 минут в неделю (2 часа 30 минут) снижает риск:

  • Преждевременной смерти
  • Развития ишемической болезни сердца и инсульта
  • Артериальной гипертонии
  • Сахарного диабета II типа
  • Депрессии
  • Остеопороза

Занятия от 150 до 300 минут в неделю (5 часов) снижают риск развития:

  • Рака толстой кишки
  • Рака молочной железы
  • Избыточной массы тела

Основные правила организации физической нагрузки:

Продолжительность 20-60 минут:

  • разминка (5-10 минут);
  • нагрузка (15-40 минут);
  • расслабление (5-10 минут).

Принципы физических тренировок:

  • регулярность;
  • постепенность;
  • адекватность.

Если Ваша цель — похудение, Вам предстоит заниматься в так называемой «жиросжигающей» зоне пульса. Определить ее может каждый для себя по простой формуле. Сначала посчитайте максимально допустимую частоту пульса: 220 минус Ваш возраст в годах. Чтобы жир начал «сгорать», Ваш пульс во время тренировки должен составлять 70—80% от максимальной частоты сердечных сокращений.

Для нормальной работы функциональных систем организма человек должен сохранять энергетический баланс:

Энергия, которая потребляется с пищей = энергии, израсходованной на обменные процессы + физическую активность.

Физиологически оправдано постепенное снижение веса на 400-500 грамм в неделю в течение 6-12 месяцев. Только в этом случае, возможно, не только похудеть, но и без труда удержать вес на долгие годы и сохранить хорошее самочувствие.

Человеку, профессия которого не связана с физическим трудом, достаточно 2000 ккал/сут.:

  • 1200 ккал – обменные процессы;
  • 500 ккал – работа, быт (при малоподвижном образе жизни);
  • 300 ккал – физические тренировки.

РЕКОМЕНДУЕМЫЕ УРОВНИ ФИЗИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ДЛЯ ТРЕХ ВОЗРАСТНЫХ ГРУПП

Возрастная группа: 5-17 лет

  • Дети и молодые люди в возрасте 5-17 лет должны заниматься физической активностью средней и высокой степени интенсивности не менее 60 минут в день.
  • Физическая активность свыше 60 минут в день дает дополнительные преимущества для здоровья.
  • Большая часть ежедневных занятий физической активностью должна быть посвящена аэробике, а также иметь высокий уровень интенсивности, включая упражнения по укреплению мышц и костных тканей, следует заниматься как минимум 3 раза в неделю.

Возрастная группа: 18 – 64 лет

  • Взрослые люди в возрасте 18 – 64 лет должны заниматься физической активностью средней интенсивности не менее 150 минут в неделю, или выполнять упражнения по аэробике высокой интенсивности не менее 75 минут в неделю.
  • Упражнения по аэробике следует выполнять сериями продолжительностью не менее 10 минут.
  • Для получения дополнительных преимуществ для здоровья взрослые люди должны увеличивать время выполнения упражнений аэробикой средней интенсивности до 300 минут в неделю, или выполнять занятия аэробикой высокой интенсивности до 150 минут в неделю.
  • Силовые упражнения следует выполнять с задействованием основных групп мышц 2 и более дней в неделю.

Возрастная группа: 65 лет и старше

  • Пожилые люди должны заниматься физической активностью средней интенсивности не менее 150 минут в неделю, или выполнять упражнения по аэробике высокой интенсивности не менее 75 минут в неделю.
  • Упражнения по аэробике следует выполнять сериями продолжительностью не менее 10 минут.
  • Для получения дополнительных преимуществ для здоровья пожилые люди должны увеличивать упражнения аэробикой средней интенсивности до 300 минут в неделю, или выполнять занятия аэробикой высокой интенсивности до 150 минут в неделю.
  • Пожилые люди с проблемами двигательной активности должны выполнять упражнения на равновесие и предотвращение падений 3 и более дней в неделю.
  • Силовые упражнения следует выполнять, задействуя основные группы мышц, 2 и более дней в неделю.
  • Если пожилые люди не могут выполнять рекомендуемый объем физической активности, им следует выполнять упражнения, соответствующие их возможностям и состоянию здоровья.

 Кому необходимо дополнительное медицинское обследование для разрешения повышать уровень физической активности до интенсивной?

  • —     Курящим;
  • —     Лицам, имеющим сердечно-сосудистые заболевания;
  • —  Имеющим два или более из следующих факторов риска развития ишемической болезни сердца:
  1. Артериальная гипертензия
  2. Повышенный уровень холестерина
  3. Наследственная предрасположенность
  4. Сахарный диабет
  5. Ожирение
  •  Мужчинам, старше 40 лет;
  • Женщинам, старше 50 лет.
Читайте также:  Мышечная слабость. Обследование при острой мышечной слабости.

Материал готовили: Иванова Е.С., Пягай Н.Л. – Филиал по медицинской профилактике ГАУЗМО “Клинический центр восстановительной медицины и реабилитации”

Дыхание и брожение

  • 148-149
  • Метаболизм. Энергетика
  • Дыхание и брожение
  • Сравнение аэробного и анаэробного дыхания.А. Аэробное и анаэробное окисление глюкозы

В присутствии кислорода (в аэробных условиях) большинство клеток животных получают энергию за счет полного разрушения питательных веществ (липидов, аминокислот и углеводов), т. е. за счет окислительных процессов. В отсутствие кислорода (анаэробные условия) клетка может синтезировать АТФ (АТР) только за счет гликолитического разрушения глюкозы. Хотя такое разрушение глюкозы, заканчивающееся образованием лактата, дает незначительную энергию для синтеза АТФ, этот процесс имеет решающее значение для существования клеток при недостатке или в отсутствие кислорода,

В аэробных условиях (на схеме слева) АТФ образуется почти исключительно за счет окислительного фосфорилирования (см. с. 114). Жирные кислоты в виде ацилкарнитина попадают в матрикс митохондрий (см. с. 214), где подвергаются β-окислению с образованием ацил-КоА (см. с. 166).

Глюкоза в цитоплазме превращается в пируват путем гликолиза (см. с. 148). Пируват транспортируется в митохондриальный матрикс, где декарбоксилируется пируватдегидрогеназным комплексом (см. с. 136) с образованием ацетил-КоА.

Восстановительные эквиваленты [2 НАДН + Н+ (NADH + Н+) на молекулу глюкозы], высвобождающиеся при гликолизе, переносятся в матрикс митохондрий малатным челноком (см. с. 214). Образующиеся из жирных кислот ацетильные остатки окисляются до CO2 в цитратном цикле (см. с. 138).

Деградация аминокислот также приводит к ацетильным остаткам или продуктам, которые непосредственно включаются в цитратный цикл (см. с. 182). В соответствии с энергетическими потребностями клетки восстановительные эквиваленты переносятся дыхательной цепью на кислород (см. с. 142).

При этом высвобождается химическая энергия, которая путем создания протонного градиента используется для синтеза АТФ (см. с. 144).

В отсутствие кислорода, т. е. в анаэробных условиях (на схеме справа), картина полностью меняется. Так как электронных акцепторов для дыхательной цепи не хватает, НАДН + Н+ и QH2 не могут окисляться повторно.

Вследствие этого останавливается не только митохондриальный синтез АТФ, но почти весь обмен веществ в митохондриальном матриксе. Главной причиной такой остановки является высокая концентрация НАДН (NADH), ингибирующая цитратный цикл и пируватдегидрогеназу (см. с. 146).

Останавливаются также процесс β-окисления и функционирование малатного челнока, зависящие от наличия свободного НАД+. Поскольку энергия уже не может быть получена за счет деградации аминокислот, клетка становится полностью зависимой в энергетическом отношении от потребления глюкозы при гликолизе.

При этом обязательным условием является постоянное окисление образующегося НАДН + Н+. Так как этот процесс уже не может идти в митохондриях, в клетках животных, функционирующих в анаэробных условиях, пируват восстанавливается до лактата, который поступает в кровь.

Процессы этого типа называют брожением (см. с. 150). Продукция АТФ при этих процессах незначительна: при образовании лактата возникают только 2 молекулы АТФ на молекулу глюкозы.

Для того чтобы оценить число образованных в аэробном состоянии молекул АТФ, необходимо знать так называемое Р/О-соотношение, т. е. молярное соотношение синтезированных АТФ (Р) и воды (О).

Во время переноса двух электронов от НАДН на О2 в межмембранное пространство транспортируются около 10 протонов и только 6 молекул убихинола (QH2). Для синтеза АТФ АТФ-синтаза (см. с. 144) нуждается в трех ионах Н+, так что максимальное возможное P/О-соотношение составляет примерно 3 или, соответственно, 2 (для убихинола).

Нужно, однако, учитывать, что при переходе метаболитов в матрикс и обмене митохондриального АТФ4- на цитоплазматический АДФ3- (см. с. 214) в межмембранном пространстве также расходуются протоны. Поэтому при окислении НАДН P/О-соотношение скорее всего составляет 2,5, а при окислении QH2 — 1,5.

Если на основе этих величин рассчитать энергобаланс аэробного гликолиза, получается, что окисление одной молекулы глюкозы сопровождается синтезом 32 молекул АТФ.

Аэробное и анаэробное дыхание — Образование — 2022

Образование2022

Видео: Аэробное и анаэробное дыхание — разница и сравнение

Видео: Анаэробное и аэробное дыхание. 9 класс.

Содержание:

Аэробного дыхания, процесс, в котором используется кислород, и анаэробное дыхание, процесс, который не используют кислород, это две формы клеточного дыхания.

Хотя некоторые клетки могут участвовать только в одном типе дыхания, большинство клеток используют оба типа, в зависимости от потребностей организма. Клеточное дыхание также происходит вне макроорганизмов в виде химических процессов — например, при ферментации.

Как правило, дыхание используется для удаления отходов и выработки энергии.

Сравнительная таблица

Таблица сравнения аэробного и анаэробного дыхания

Аэробного дыханияАнаэробное дыханиеОпределение

Клетки, которые его используют

Количество выделенной энергии

Этапы

Товары

Сайт реакций

Реагенты

горение

Производство этанола или молочной кислоты

В аэробном дыхании используется кислород. Анаэробное дыхание — это дыхание без кислорода; процесс использует дыхательную цепь переноса электронов, но не использует кислород в качестве акцепторов электронов.
Аэробное дыхание происходит в большинстве клеток. Анаэробное дыхание происходит в основном у прокариот.
Высокая (36-38 молекул АТФ) Ниже (между 36-2 молекулами АТФ)
Гликолиз, цикл Кребса, электронная транспортная цепь Гликолиз, цикл Кребса, электронная транспортная цепь
Двуокись углерода, вода, АТФ Диксоид углерода, восстановленные частицы, АТФ
Цитоплазма и митохондрии Цитоплазма и митохондрии
глюкоза, кислород глюкоза, акцептор электронов (не кислород)
полный неполный
Не производит этанол или молочную кислоту. Производство этанола или молочной кислоты

Аэробные и анаэробные процессы

Аэробные процессы клеточного дыхания могут происходить только при наличии кислорода. Когда клетке необходимо высвободить энергию, цитоплазма (вещество между ядром клетки и ее мембраной) и митохондрии (органеллы в цитоплазме, которые помогают в метаболических процессах) инициируют химические обмены, которые запускают распад глюкозы.

Этот сахар разносится по крови и хранится в организме как быстрый источник энергии. При расщеплении глюкозы на аденозинтрифосфат (АТФ) выделяется углекислый газ (CO2), побочный продукт, который необходимо удалить из организма.

У растений в процессе высвобождения энергии при фотосинтезе используется CO2 и выделяется кислород в качестве побочного продукта.

В анаэробных процессах кислород не используется, поэтому продукт пирувата — АТФ — это один из видов пирувата — остается на месте, чтобы расщепляться или катализироваться другими реакциями, такими как то, что происходит в мышечной ткани или при ферментации.

Молочная кислота, которая накапливается в мышечных клетках, когда аэробные процессы не справляются с потребностями в энергии, является побочным продуктом анаэробного процесса.

Такие анаэробные разрушения обеспечивают дополнительную энергию, но накопление молочной кислоты снижает способность клетки к дальнейшей переработке отходов; в больших масштабах, скажем, в организме человека это приводит к усталости и болезненности мышц.

Клетки восстанавливаются, вдыхая больше кислорода и за счет циркуляции крови — процессов, которые помогают уносить молочную кислоту.

В следующем 13-минутном видео обсуждается роль АТФ в организме человека. Чтобы перейти к информации об анаэробном дыхании, щелкните здесь (5:33); для аэробного дыхания щелкните здесь (6:45).

Ферментация

Когда молекулы сахара (в первую очередь глюкоза, фруктоза и сахароза) расщепляются при анаэробном дыхании, производимый ими пируват остается в клетке. Без кислорода пируват не полностью катализирует выделение энергии.

Вместо этого ячейка использует более медленный процесс удаления носителей водорода, создавая различные отходы. Этот более медленный процесс называется брожением. Когда дрожжи используются для анаэробного расщепления сахаров, отходами являются спирт и CO2.

В результате удаления CO2 остается этанол — основа для алкогольных напитков и топлива. Фрукты, сахарные растения (например, сахарный тростник) и зерно используются для ферментации с дрожжами или бактериями в качестве анаэробных процессоров.

При выпечке выбросы CO2 в результате ферментации вызывают рост хлеба и других хлебобулочных изделий.

Цикл Кребса

Цикл Кребса также известен как цикл лимонной кислоты и цикл трикарбоновой кислоты (ТСА). Цикл Кребса — ключевой процесс производства энергии в большинстве многоклеточных организмов. Наиболее распространенная форма этого цикла использует глюкозу в качестве источника энергии.

Во время процесса, известного как гликолиз, клетка превращает глюкозу, молекулу с 6 атомами углерода, в две молекулы с 3 атомами углерода, называемые пируватами.Эти два пирувата выделяют электроны, которые затем объединяются с молекулой, называемой НАД +, с образованием НАДН и двух молекул аденозинтрифосфата (АТФ).

Эти молекулы АТФ являются настоящим «топливом» для организма и преобразуются в энергию, в то время как молекулы пирувата и НАДН проникают в митохондрии. Именно здесь 3-углеродные молекулы распадаются на 2-углеродные молекулы, называемые ацетил-КоА и CO2.

В каждом цикле Ацетил-КоА расщепляется и используется для восстановления углеродных цепей, высвобождения электронов и, таким образом, образования большего количества АТФ.

Этот цикл более сложен, чем гликолиз, и он также может расщеплять жиры и белки для получения энергии.

Как только доступные свободные молекулы сахара истощаются, цикл Кребса в мышечной ткани может начать расщеплять молекулы жира и белковые цепи, чтобы питать организм.

В то время как расщепление молекул жира может быть положительным (снижение веса и холестерина), чрезмерное его использование может нанести вред организму (организму нужен жир для защиты и химических процессов).

Читайте также:  Гипокальциемия. Первая помощь при гипокальциемии.

Напротив, расщепление белков организма часто является признаком голода.

Аэробные и анаэробные упражнения

Аэробное дыхание в 19 раз более эффективно высвобождает энергию, чем анаэробное дыхание, потому что аэробные процессы извлекают большую часть энергии молекул глюкозы в форме АТФ, в то время как анаэробные процессы оставляют большую часть генерирующих АТФ источников в отходах. У людей аэробные процессы активизируют действие, в то время как анаэробные процессы используются для экстремальных и длительных усилий.

Аэробные упражнения, такие как бег, езда на велосипеде и прыжки со скакалкой, отлично справляются с сжиганием излишков сахара в организме, но для сжигания жира аэробные упражнения необходимо выполнять в течение 20 минут или более, заставляя организм использовать анаэробное дыхание.

Однако короткие периоды упражнений, такие как бег на короткие дистанции, полагаются на анаэробные процессы для получения энергии, потому что аэробные пути более медленные.

Другие анаэробные упражнения, такие как тренировки с отягощениями или тяжелая атлетика, отлично подходят для наращивания мышечной массы — процесса, который требует расщепления молекул жира для сохранения энергии в более крупных и более многочисленных клетках мышечной ткани.

Эволюция

Эволюция анаэробного дыхания значительно предшествовала развитию аэробного дыхания. Два фактора делают этот прогресс несомненным.

Во-первых, когда появились первые одноклеточные организмы, на Земле был гораздо более низкий уровень кислорода, и в большинстве экологических ниш почти полностью отсутствовал кислород.

Во-вторых, анаэробное дыхание производит только 2 молекулы АТФ за цикл, этого достаточно для одноклеточных нужд, но недостаточно для многоклеточных организмов.

Аэробное дыхание возникло только тогда, когда уровень кислорода в воздухе, воде и земных поверхностях сделал его достаточным для использования в окислительно-восстановительных процессах.

Окисление не только обеспечивает больший выход АТФ, до 36 молекул АТФ за цикл, но также может происходить с более широким спектром восстанавливающих веществ. Это означало, что организмы могли жить, расти и занимать больше ниш.

Таким образом, естественный отбор будет отдавать предпочтение организмам, которые могут использовать аэробное дыхание, и тем, которые могут делать это более эффективно, чтобы расти и быстрее адаптироваться к новым и меняющимся условиям.

Чем отличаются аэробные упражнения от анаэробных?

Аэробные упражнения — это упражнения на выносливость, которые увеличивают частоту сердечных сокращений и дыхания человека в течение относительно длительных периодов времени. Анаэробные упражнения — это короткие упражнения интенсивной активности.

Примеры аэробных упражнений включают быструю ходьбу и езду на велосипеде. Спринт и тяжелая атлетика являются формами анаэробных упражнений. Оба вида упражнений полезны для здоровья человека, хотя каждый из них принесет пользу организму по-разному.

Аэробное упражнение

Аэробные упражнения — это упражнения на выносливость, в которых мышцы человека двигаются ритмично и скоординированно в течение длительного периода времени.

Называются эти упражнения аэробными, потому что они требуют кислорода для выработки энергии.

Аэробные упражнения увеличивают частоту сердечных сокращений и дыхания человека, чтобы обеспечить больший приток  кислорода к мышцам.

Примеры аэробных упражнений включают в себя:

  • быстрая ходьба
  • бег
  • езда на велосипеде
  • плавание

Анаэробные упражнения

Анаэробные упражнения — это упражнения с короткими, интенсивными всплесками физической активности. Эти упражнения являются анаэробными, поскольку не предполагают увеличения поглощения и транспортировки кислорода. Во время анаэробных упражнений организм разрушает запасы глюкозы в отсутствие кислорода, что приводит к накоплению молочной кислоты в мышцах.

Примеры анаэробных упражнений включают в себя:

  • спринт
  • тяжелая атлетика
  • высокоинтенсивная интервальная тренировка

 Аэробные упражнения и анаэробные — отличия

Основные отличия между аэробными упражнениями и анаэробными упражнениями заключаются в следующем:

  • как организм использует накопленную энергию
  • интенсивность выполнения упражнения
  • продолжительность времени, в течение которого человек способен выполнять упражнение

Аэробные упражнения ритмичные, мягкие и длительные. Анаэробные упражнения выполняются с высокой интенсивностью.

Аэробные упражнения помогают увеличить выносливость, в то время как анаэробные упражнения увеличивают мышечную массу и силу.

Аэробные упражнения и анаэробные — сходство

В обзоре за 2017 год отмечается, что как аэробные, так и анаэробные упражнения полезны для сердечно-сосудистой системы. Оба типа упражнений:

  • укрепляют сердечную мышцу
  • повышают циркуляцию крови
  • увеличивают метаболизм
  • помогают управлять весом

Любой вид физических упражнений снижает риск развития у человека следующих заболеваний:

  • болезни сердца
  • диабет 2 типа
  • некоторые виды рака
  • слабоумие
  • тревожность
  • депрессия
  • Физические упражнения любого типа полезны для психического здоровья, а также для физического здоровья.
  • Польза и риски
  • В то время как оба типа упражнений обеспечивают различные преимущества, они могут незначительно отличаться.

Польза аэробных упражнений

Аэробные упражнения увеличивают частоту сердечных сокращений и дыхания, усиливают кровообращение. Таким образом, они улучшают здоровье сердечно-сосудистой системы человека.

Некоторые потенциальные преимущества аэробных упражнений включают в себя:

  • повышение выносливости и снижение утомляемости
  • помощь в управлении весом
  • понижение кровяного давления
  • повышение уровня “хорошего» холестерина и снижение уровня ”плохого» холестерина в крови
  • стимулирование иммунной системы
  • улучшение настроения
  • улучшение сна
  • замедление потери плотности костной ткани

В исследовании 2015 года изучалось, снижает ли регулярная аэробная активность риск смертности человека. Исследование показало, что люди, которые занимались в общей сложности 1-2 часа легкой пробежкой в течение недели, имели более низкий риск смертности, чем те, кто не занимался физическими упражнениями.

Однако люди, которые занимались интенсивным бегом трусцой, имели тот же риск смертности, что и те, кто вообще не занимался спортом. Это открытие предполагает, что умеренные аэробные упражнения могут снизить риск смертности, а аэробные упражнения высокой интенсивности не дают никаких дополнительных преимуществ.

Риски аэробных упражнений

Аэробные упражнения полезны для большинства людей. Тем не менее, необходимо поговорить с врачом, прежде чем практиковать аэробные упражнения, если человек имеет сердечно-сосудистые заболевания, такие как:

  • болезнь сердца
  • коронарные заболевания сердца
  • высокое артериальное давление
  • тромбоз
  • подверженность риску развития сердечно-сосудистых заболеваний
  • выздоровление после инсульта или другого сердечного события

Врачи могут дать конкретные рекомендации по упражнениям или предложить разумные ограничения, чтобы облегчить выполнение аэробных упражнений.

Человек с малоподвижным образом жизни должен постепенно переходить к физической активности. Внезапное введение длительных, высокоинтенсивных аэробных упражнений может вызвать ненужную нагрузку на организм.

Польза анаэробных упражнений

Подобно аэробным упражнениям, анаэробные упражнения благотворно влияют на здоровье сердечно-сосудистой системы человека. Однако, анаэробные упражнения требуют больше энергии от организма в течение короткого периода времени. Таким образом, анаэробные упражнения могут быть особенно полезными для людей, которые хотят избавиться от жировых отложений.

Анаэробные упражнения также помогают человеку набирать и поддерживать мышечную массу и увеличивать плотность костной ткани.

Риски анаэробных упражнений

Анаэробные упражнения требуют более высоких уровней нагрузки. Таким образом, необходимо убедиться, что у человека есть базовый уровень физической подготовки, прежде чем заниматься интенсивными анаэробными тренировками.

Люди с заболеваниями должны поговорить с врачом, прежде чем добавлять анаэробные упражнения в свою регулярную тренировку. Также может быть полезно работать с персональным тренером, когда вы впервые пробуете анаэробные упражнения. Личный тренер может гарантировать, что человек выполняет упражнения правильно, чтобы уменьшить риск перенапряжения или травмы.

Виды аэробных упражнений

Распространенные примеры аэробных упражнений:

  • быстрая ходьба
  • пеший туризм
  • танцы
  • плавание
  • езда на велосипеде

Виды анаэробных упражнений

Примеры анаэробных упражнений включают в себя:

  • тяжелая атлетика
  • спринт
  • упражнения с весом тела, такие как отжимания и подтягивания

Как часто надо выполнять аэробные упражнения?

Взрослые люди могут практиковать либо 150-300 минут умеренной аэробной активности, либо 75-150 минут интенсивной аэробной активности каждую неделю. Увеличение количества физических упражнений обеспечит большую пользу для здоровья.

Умеренная аэробная активность включает в себя такие виды деятельности, как быстрые пешие прогулки и езда на велосипеде.

Эмпирическое правило состоит в том, что человек должен комфортно разговаривать во время выполнения этих действий. Более энергичные аэробные упражнения включают бег на длинные дистанции и интенсивную езду на велосипеде.

Энергичная аэробная деятельность позволяет быстрее достичь своих еженедельных потребностей в аэробной активности.

Как часто можно выполнять анаэробные упражнения?

Выполнять упражнения умеренной или высокой интенсивности, укрепляющие мышцы, можно 2 дня в неделю. В качестве примеров приводятся тяжелая атлетика и силовые тренировки.

При выполнении упражнений для укрепления мышц важно, чтобы человек работал со всеми основными мышечными группами, а не сосредотачивался только на мышцах верхней или нижней части тела.

Заключение

Аэробные упражнения — это упражнения на выносливость, которые увеличивают частоту сердечных сокращений и дыхания человека в течение длительного периода времени. Анаэробные упражнения включают короткие, интенсивные всплески физической активности.

Оба вида упражнений полезны для сердечно-сосудистой системы человека. Они также обеспечивают преимущества для психического здоровья.

Люди с сердечно-сосудистыми заболеваниями или другими основными проблемами со здоровьем должны поговорить с врачом, прежде чем начинать любую тренировку или добавлять новые упражнения. Врач может дать рекомендации или ограничения для снижения риска перенапряжения, травм и других осложнений со здоровьем.

Научная статья по теме: Аэробные упражнения повышают уровень тестостерона у мужчин с избыточным весом.

Перед применением советов и рекомендаций, изложенных на сайте «Medical Insider», обязательно проконсультируйтесь с врачом!

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector