ОКИСЛИТЕЛЬНАЯ (АЭРОБНАЯ) СИСТЕМА ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБМЕНА

Окислительная система энергетического обмена является основным источником АТФ в состоянии покоя и при аэробной двигательной активности. В качестве энергетического субстрата она использует главным образом углеводы и жиры. Белки практически не используются (за исключением условий длительного голодания — более 90 мин).

Окисление глюкозы и гликогена

Окислительный метаболизм глюкозы крови и мышечного гликогена начинается с гликолиза. При достаточном содержании кислорода в тканях конечный продукт гликолиза — пируват — не превращается в молочную кислоту, а транспортируется в митохондрии (специальные клеточные органеллы, в которых происходят реакции аэробного метаболизма). Когда пируват попадает в митохондрии, он превращается в ацетил-КоА (коэнезм А) и может быть использован для дальнейшего синтеза АТФ в цикле Кребса.

НАДН и ФАДН2 транспортируют атомы водорода в электротранспортную цепь, где происходит дальнейший синтез АТФ из АДФ. Электротранспортная цепь представляет собой комплекс ферментов — цитохромов, которые осуществляют перенос электронов к конечному акцептору — кислороду (конечным продуктом этой реакции является вода). (Электротранспортная цепь: коэнизм, цитохром, АТФ, АДФ, неорганический фосфат, никотинамидадениндинуклеотид, флавинадениндинуклеотид, вода, кислород.)При этом на разных этапах переноса происходит образование энергии, используемой для образования АТФ. Синтез АТФ в этом процессе называется окислительным фосфолированием. Окислительная система, начинающаяся с гликолиза, в целом при расщеплении одной молекулы глюкозы дает около 38 молекул АТФ.

Окисление жиров

В качестве субстрата окислительной системы могут использоваться и жиры. Триглицериды, запасаемые в клетках жировой ткани, могут расщепляться с помощью фермента — гормонзависимой липазы. Этот фермент высвобождает свободные жирные кислоты из жировых клеток в кровь, с которой они разносятся по организму и попадают в мышечные волокна. Свободные жирные кислоты попадают в митохондрии, в которых происходит расщепление свободных жирных кислот, приводящее к образованию ацетил-КоА и атомов водорода. Ацетил КоА может быть использован в цикле Кребса, а атомы водорода переносяться в виде НАДН и ФАДН2 в электротранспортную цепь.

Окисление белков

Белки нельзя рассматривать как существенный источник энергии. Но они могут подвергаться расщеплению на аминокислоты, которые могут затем преобразовываться в глюкозу, пируват или другие соединения, которые вовлекаются в цикл Кребса и используются для ресинтеза АТФ. Основными аминокислотами, подвергающимися окислению в скелетной мышце, являются аминокислоты с разветвленной цепью. Азотсодержащие продукты расщепления аминокислот утилизируются посредством образования мочевины и небольших количеств аммиака, которые выводятся из организма с мочой (аммиак токсичен, вызывает утомление мышц).