मुख्य चयापचय प्रक्रियाएँ उपचय (आत्मसात) और अपचय (विघटन) हैं।

उपचय, या आत्मसात (लैटिन आत्मसात - तुलना से), कोशिका में प्रवेश करने वाले पदार्थों को कोशिका के पदार्थों में आत्मसात करने की एक एंडोथर्मिक प्रक्रिया है। यह एक "रचनात्मक" चयापचय है।

आत्मसातीकरण में सबसे महत्वपूर्ण बिंदु प्रोटीन और न्यूक्लिक एसिड का संश्लेषण है। उपचय का एक विशेष मामला प्रकाश संश्लेषण है, जो एक जैविक प्रक्रिया है जिसमें सूर्य से उज्ज्वल ऊर्जा के प्रभाव में पानी, कार्बन डाइऑक्साइड और अकार्बनिक लवण से कार्बनिक पदार्थ संश्लेषित किया जाता है। हरे पौधों में प्रकाश संश्लेषण एक स्वपोषी प्रकार का चयापचय है।

अपचय, या प्रसार (लैटिन डिसिमिलिस - असमानता से), एक ऊष्माक्षेपी प्रक्रिया है जिसमें प्रसार होता है।

ऊर्जा की रिहाई के साथ पदार्थों की हानि। यह टूटना पाचन और श्वसन के माध्यम से होता है। पाचन बड़े अणुओं को छोटे अणुओं में तोड़ने की प्रक्रिया है, जबकि श्वसन सरल शर्करा, ग्लिसरॉल, फैटी एसिड और डीमिनेटेड अमीनो एसिड के ऑक्सीडेटिव अपचय की प्रक्रिया है, जिसके परिणामस्वरूप महत्वपूर्ण रासायनिक ऊर्जा निकलती है। इस ऊर्जा का उपयोग एडेनोसाइट ट्राइफॉस्फेट (एटीपी) को फिर से भरने के लिए किया जाता है, जो सेलुलर ऊर्जा, जैविक प्रणालियों में सार्वभौमिक ऊर्जा "मुद्रा" के प्रत्यक्ष दाता (स्रोत) के रूप में कार्य करता है। एटीपी भंडार की पुनःपूर्ति एडेनोसिन डिपोस्फेट (एडीपी) के साथ फॉस्फेट (पी) की प्रतिक्रिया से सुनिश्चित होती है, अर्थात्:

जब एटीपी एडीपी और फॉस्फेट में टूट जाता है, तो कोशिका की ऊर्जा मुक्त हो जाती है और सेलुलर कार्य के लिए उपयोग की जाती है। एटीपी एक न्यूक्लियोटाइड है जिसमें एडेनिन, राइबोस और ट्राइफॉस्फेट अवशेष (ट्राइफॉस्फेट समूह) होते हैं, जबकि एडेनोसिन डिपोस्फेट (एडीपी) में केवल दो समूह होते हैं। एटीपी की ऊर्जा समृद्धि इस तथ्य से निर्धारित होती है कि इसके ट्राइफॉस्फेट घटक में दो फॉस्फोएनहाइड्राइड बांड होते हैं। ATP की ऊर्जा ADP की ऊर्जा से 7000 kcal/mol अधिक है। यह ऊर्जा एटीपी से एडीपी और अकार्बनिक फॉस्फेट के हाइड्रोलिसिस के परिणामस्वरूप कोशिका में सभी जैवसंश्लेषक प्रतिक्रियाओं को शक्ति प्रदान करती है। तो, एटीपी-एडीपी चक्र जीवित प्रणालियों में ऊर्जा विनिमय का मुख्य तंत्र है। जैसा कि आप देख सकते हैं, आत्मसात, प्रसार और प्रकाश संश्लेषण ऊर्जा से संबंधित हैं। ऊर्जा अणुओं और आयनों के परिवहन, सरल पूर्ववर्तियों से जैव अणुओं के संश्लेषण और यांत्रिक कार्यों को सेलुलर गतिविधियों में बदलने के लिए आवश्यक है।

जब मुक्त ऊर्जा घटती है, तो सिस्टम की कुल आंतरिक ऊर्जा का वह हिस्सा बढ़ जाता है, जो यादृच्छिकता और अव्यवस्था (अव्यवस्थितता) की डिग्री का एक माप है और इसे एन्ट्रापी कहा जाता है। इस प्रकार, किसी भी प्रणाली की प्राकृतिक प्रवृत्ति एन्ट्रापी को बढ़ाने और मुक्त ऊर्जा को कम करने की होती है, जो कि सबसे उपयोगी थर्मोडायनामिक फ़ंक्शन है। सजीव प्राणियों के लिए ऊर्जा का प्राथमिक स्रोत हैसौर विकिरण

प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के दौरान हरे पौधों द्वारा दृश्य प्रकाश ऊर्जा ग्रहण की जाती है, जो उनकी कोशिकाओं के क्लोरोप्लास्ट में होती है। प्रकाश संश्लेषण के लिए धन्यवाद, जीवित चीजें अव्यवस्था से आदेश बनाती हैं, और प्रकाश ऊर्जा कार्बोहाइड्रेट में संग्रहीत रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है, जो प्रकाश संश्लेषण के उत्पाद हैं। इस प्रकार, प्रकाश संश्लेषक जीव सूर्य के प्रकाश से मुक्त ऊर्जा निकालते हैं। परिणामस्वरूप, हरे पौधों की कोशिकाओं में मुक्त ऊर्जा की मात्रा अधिक होती है।

पशु जीव भोजन के माध्यम से पहले से ही कार्बोहाइड्रेट में संग्रहीत ऊर्जा प्राप्त करते हैं। परिणामस्वरूप, वे पर्यावरण की एन्ट्रापी में वृद्धि में योगदान करते हैं। इन जीवों की कोशिकाओं के माइटोकॉन्ड्रिया में, कार्बोहाइड्रेट में संग्रहीत ऊर्जा अन्य पदार्थों के अणुओं के संश्लेषण के साथ-साथ कोशिकाओं के यांत्रिक, विद्युत और आसमाटिक कार्य को सुनिश्चित करने के लिए उपयुक्त मुक्त ऊर्जा के रूप में परिवर्तित हो जाती है। कार्बोहाइड्रेट में संग्रहीत ऊर्जा की रिहाई श्वसन के परिणामस्वरूप होती है - एरोबिक और एनारोबिक। एरोबिक श्वसन के दौरान, संग्रहीत ऊर्जा वाले अणुओं का टूटना ग्लाइकोलाइसिस और क्रेब्स चक्र के माध्यम से होता है। अवायवीय श्वसन में केवल ग्लाइकोलाइसिस सक्रिय होता है। इस प्रकार, पशु जीवों की कोशिकाओं की महत्वपूर्ण गतिविधि मुख्य रूप से ऊर्जा द्वारा प्रदान की जाती है, जिसका स्रोत "ईंधन" (ग्लूकोज और फैटी एसिड) की ऑक्सीकरण-कमी प्रतिक्रियाएं हैं, जिसके दौरान इलेक्ट्रॉनों को एक यौगिक (ऑक्सीकरण) से स्थानांतरित किया जाता है। दूसरा (कमी). रासायनिक प्रतिक्रियाओं से ऊर्जा का स्थानांतरण जो ऊर्जा की खपत करने वाली प्रक्रियाओं को ऊर्जा प्रदान करता है, एटीपी की मदद से किया जाता है।

शरीर एक खुली, स्व-विनियमन रासायनिक प्रणाली है जो सूर्य द्वारा उत्पन्न ऊर्जा के उपयोग के माध्यम से खुद को बनाए रखती है और दोहराती है। लगातार ऊर्जा और पदार्थ को अवशोषित करते हुए, जीवन उच्च आणविक संगठन और अव्यवस्था के बीच आदेश और अव्यवस्था के बीच संतुलन के लिए "प्रयास" नहीं करता है। इसके विपरीत, जीवित प्राणियों को उनकी संरचना और कार्यों और उनके द्वारा ऊर्जा के परिवर्तन और उपयोग दोनों में क्रम की विशेषता होती है।

पदार्थ और ऊर्जा की चयापचय प्रक्रियाएं विनियमन के अधीन हैं, और कई नियामक तंत्र हैं, जिनमें से सबसे प्रसिद्ध एंजाइमों की संख्या और गतिविधि का नियंत्रण है। चयापचय और ऊर्जा के नियमन में, यह भी महत्वपूर्ण है कि संश्लेषण और टूटने के चयापचय पथ लगभग हमेशा अलग होते हैं, और यूकेरियोट्स में यह पृथक्करण कोशिकाओं के विभाजन द्वारा बढ़ाया जाता है।

व्यावहारिक पाठ संख्या 15.

पाठ संख्या 15 के लिए असाइनमेंट।

विषय: ऊर्जा विनिमय।

विषय की प्रासंगिकता.

जैविक ऑक्सीकरण प्रत्येक कोशिका में होने वाली एंजाइमेटिक प्रक्रियाओं का एक सेट है, जिसके परिणामस्वरूप कार्बोहाइड्रेट, वसा और अमीनो एसिड के अणु अंततः कार्बन डाइऑक्साइड और पानी में टूट जाते हैं, और जारी ऊर्जा कोशिका द्वारा एडेनोसिन के रूप में संग्रहीत होती है। त्रि फॉस्फोरिक एसिड(एटीपी) और फिर शरीर के जीवन में उपयोग किया जाता है (अणुओं का जैवसंश्लेषण, कोशिका विभाजन की प्रक्रिया, मांसपेशी संकुचन, सक्रिय परिवहन, गर्मी उत्पादन, आदि)। डॉक्टर को हाइपोएनर्जेटिक अवस्थाओं के अस्तित्व के बारे में पता होना चाहिए, जिसमें एटीपी संश्लेषण कम हो जाता है। इस मामले में, एटीपी के मैक्रोर्जिक बांड के रूप में संग्रहीत ऊर्जा का उपयोग करके होने वाली सभी महत्वपूर्ण प्रक्रियाएं प्रभावित होती हैं। हाइपोएनर्जेटिक स्थितियों का सबसे आम कारण है ऊतक हाइपोक्सिया, हवा में ऑक्सीजन सांद्रता में कमी, हृदय और श्वसन प्रणाली में व्यवधान और विभिन्न मूल के एनीमिया से जुड़ा हुआ है। इसके अलावा, हाइपोएनर्जेटिक अवस्थाएं इसके कारण हो सकती हैं हाइपोविटामिनोसिसजैविक ऑक्सीकरण की प्रक्रिया में शामिल एंजाइम प्रणालियों की संरचनात्मक और कार्यात्मक स्थिति के उल्लंघन के साथ-साथ भुखमरी, जिससे ऊतक श्वसन के लिए सब्सट्रेट्स की अनुपस्थिति हो जाती है। इसके अलावा, जैविक ऑक्सीकरण की प्रक्रिया के दौरान, प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियां बनती हैं, जो प्रक्रियाओं को गति प्रदान करती हैं पेरोक्सीडेशनजैविक झिल्लियों के लिपिड. इन रूपों (एंजाइमों) के खिलाफ शरीर की रक्षा तंत्र को जानना आवश्यक है दवाइयाँ, जिसमें एक झिल्ली-स्थिरीकरण प्रभाव होता है - एंटीऑक्सिडेंट)।

शैक्षिक और शैक्षिक लक्ष्य:

पाठ का सामान्य लक्ष्य: जैविक ऑक्सीकरण के पाठ्यक्रम के बारे में ज्ञान पैदा करना, जिसके परिणामस्वरूप एटीपी के रूप में 70-8% ऊर्जा का निर्माण होता है, साथ ही प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों का निर्माण और उनके हानिकारक प्रभाव भी होते हैं। शरीर पर।

विशेष उद्देश्य: सहिजन और आलू में पेरोक्सीडेज निर्धारित करने में सक्षम होना; मांसपेशी सक्सेनेट डिहाइड्रोजनेज गतिविधि।

1. आने वाला नियंत्रणज्ञान:

1.1. परीक्षण.

1.2. मौखिक सर्वेक्षण.

2. विषय के मुख्य प्रश्न:

2.1. चयापचय की अवधारणा. एनाबॉलिक और कैटोबोलिक प्रक्रियाएं और उनका संबंध।

2.2. मैक्रोएर्जिक यौगिक. एटीपी शरीर में एक सार्वभौमिक बैटरी और ऊर्जा का स्रोत है। एटीपी-एडीपी चक्र. कोशिका का ऊर्जा प्रभार.

2.3. चयापचय चरण. जैविक ऑक्सीकरण (ऊतक श्वसन)। जैविक ऑक्सीकरण की विशेषताएं.

2.4. हाइड्रोजन प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों के प्राथमिक स्वीकर्ता।

2.5. श्वसन शृंखला का संगठन. श्वसन श्रृंखला में वाहक (सीआरई)।

2.6. एडीपी का ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण। ऑक्सीकरण और फास्फारिलीकरण के युग्मन का तंत्र। ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण अनुपात (पी/ओ)।

2.7. श्वसन नियंत्रण. श्वसन (ऑक्सीकरण) और फास्फारिलीकरण (मुक्त ऑक्सीकरण) का पृथक्करण।

2.8. सीपीई में ऑक्सीजन के विषाक्त रूपों का निर्माण और एंजाइम पेरोक्सीडेज द्वारा हाइड्रोजन पेरोक्साइड का बेअसर होना।

प्रयोगशाला एवं व्यावहारिक कार्य।

3.1. हॉर्सरैडिश में पेरोक्सीडेज निर्धारित करने की विधि।

3.2. आलू में पेरोक्सीडेज निर्धारित करने की विधि।

3.3. मांसपेशी सक्सेनेट डिहाइड्रोजनेज गतिविधि का निर्धारण और इसकी गतिविधि का प्रतिस्पर्धी निषेध।

आउटपुट नियंत्रण.

4.1. परीक्षण.

4.2. परिस्थितिजन्य कार्य.

5. साहित्य:

5.1. व्याख्यान सामग्री.

5.2. निकोलेव ए.या. जैविक रसायन विज्ञान.-एम.: हायर स्कूल, 1989., पीपी. 199-212, 223-228.

5.3. बेरेज़ोव टी.टी., कोरोवकिन बी.एफ. जैविक रसायन शास्त्र. - एम.: मेडिसिन, 1990.पी.224-225।

5.4. कुशमानोवा ओ.डी., इवचेंको जी.एम. जैव रसायन में व्यावहारिक कक्षाओं के लिए गाइड - एम.: मेडिसिन, 1983, कार्य। 38.

2. विषय के मुख्य प्रश्न.

2.1. चयापचय की अवधारणा. एनाबॉलिक और कैटोबोलिक प्रक्रियाएं और उनका संबंध.

जीवित जीव पर्यावरण के साथ निरंतर और अटूट संबंध में हैं।

यह संबंध चयापचय की प्रक्रिया में होता है।

मेटाबॉलिज्म (चयापचय) – शरीर में सभी प्रतिक्रियाओं की समग्रता।

मध्यवर्ती चयापचय (इंट्रासेल्युलर चयापचय) - इसमें 2 प्रकार की प्रतिक्रियाएं शामिल हैं: अपचय और उपचय।

अपचय-विभाजन प्रक्रिया कार्बनिक पदार्थअंतिम उत्पादों (सीओ 2, एच 2 ओ और यूरिया) के लिए। इस प्रक्रिया में पाचन के दौरान और कोशिकाओं के संरचनात्मक और कार्यात्मक घटकों के टूटने के दौरान बनने वाले मेटाबोलाइट्स शामिल होते हैं।

शरीर की कोशिकाओं में अपचय की प्रक्रिया ऑक्सीजन की खपत के साथ होती है, जो ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाओं के लिए आवश्यक है। कैटोबोलिक प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप, ऊर्जा जारी होती है (एक्सर्जोनिक प्रतिक्रियाएं), जो शरीर के कार्य करने के लिए आवश्यक है।

उपचय- सरल पदार्थों से जटिल पदार्थों का संश्लेषण। एनाबॉलिक प्रक्रियाएं अपचय (एंडर्जोनिक प्रतिक्रियाओं) के दौरान जारी ऊर्जा का उपयोग करती हैं।

शरीर के लिए ऊर्जा के स्रोत प्रोटीन, वसा और कार्बोहाइड्रेट हैं। इन यौगिकों के रासायनिक बंधों में निहित ऊर्जा प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के दौरान सौर ऊर्जा से परिवर्तित हो गई थी।

मैक्रोएर्जिक यौगिक. एटीपी शरीर में एक सार्वभौमिक बैटरी और ऊर्जा का स्रोत है। एटीपी-एडीपी चक्र. कोशिका का ऊर्जा प्रभार.

एटीपी– एक उच्च-ऊर्जा यौगिक है जिसमें उच्च-ऊर्जा बंधन होते हैं; टर्मिनल फॉस्फेट बॉन्ड के हाइड्रोलिसिस से लगभग 20 kJ/mol ऊर्जा निकलती है।

उच्च-ऊर्जा यौगिकों में जीटीपी, सीटीपी, यूटीपी, क्रिएटिन फॉस्फेट, कार्बामॉयल फॉस्फेट आदि शामिल हैं। इनका उपयोग शरीर में एटीपी के संश्लेषण के लिए किया जाता है। उदाहरण के लिए, GTP + ADP à GDP + एटीपी

इस प्रक्रिया को कहा जाता है सब्सट्रेट फास्फारिलीकरण– एक्सोरगोनिक प्रतिक्रियाएं. बदले में, ये सभी उच्च-ऊर्जा यौगिक एटीपी के टर्मिनल फॉस्फेट समूह की मुक्त ऊर्जा का उपयोग करके बनते हैं। अंत में, प्रदर्शन के लिए एटीपी ऊर्जा का उपयोग किया जाता है विभिन्न प्रकारशरीर में काम करता है:

यांत्रिक (मांसपेशियों में संकुचन);

विद्युत (तंत्रिका आवेगों का संचालन);

रासायनिक (पदार्थों का संश्लेषण);

आसमाटिक (झिल्ली के पार पदार्थों का सक्रिय परिवहन) - अंतर्जात प्रतिक्रियाएं।

इस प्रकार, एटीपी शरीर में मुख्य, सीधे उपयोग किया जाने वाला ऊर्जा दाता है। एटीपी एंडर्जोनिक और एक्सर्जोनिक प्रतिक्रियाओं के बीच एक केंद्रीय स्थान रखता है।

मानव शरीर शरीर के वजन के बराबर एटीपी की मात्रा पैदा करता है और हर 24 घंटे में यह सारी ऊर्जा नष्ट हो जाती है। एटीपी का 1 अणु एक कोशिका में लगभग एक मिनट तक "जीवित" रहता है।

ऊर्जा स्रोत के रूप में एटीपी का उपयोग कार्बनिक यौगिकों के ऑक्सीकरण की ऊर्जा के कारण एडीपी से एटीपी के निरंतर संश्लेषण की स्थिति में ही संभव है। एटीपी-एडीपी चक्र जैविक प्रणालियों में ऊर्जा विनिमय के लिए प्राथमिक तंत्र है, और एटीपी सार्वभौमिक "ऊर्जा मुद्रा" है।

प्रत्येक कोशिका में है बिजली का आवेश, जो बराबर है

[एटीपी] + ½[एडीपी]

[एटीपी] + [एडीपी] + [एएमपी]

यदि सेल चार्ज 0.8-0.9 है, तो सेल में संपूर्ण एडेनिल पूल एटीपी के रूप में प्रस्तुत किया जाता है (सेल ऊर्जा से संतृप्त होता है और एटीपी संश्लेषण की प्रक्रिया नहीं होती है)।

जैसे ही ऊर्जा का उपयोग किया जाता है, एटीपी एडीपी में परिवर्तित हो जाता है, सेल चार्ज 0 हो जाता है, और एटीपी संश्लेषण स्वचालित रूप से शुरू हो जाता है।

मुख्य प्रक्रियाएं जिनके लिए एटीपी ऊर्जा का उपयोग किया जाता है:

1. विभिन्न पदार्थों का संश्लेषण।

2. सक्रिय परिवहन (एक झिल्ली के पार पदार्थों का उनकी सांद्रता प्रवणता के विरुद्ध परिवहन)। खपत की गई एटीपी की कुल मात्रा का 30% Na +,K + -ATPase के कारण होता है।

3. यांत्रिक गति (मांसपेशियों का काम)।

एटीपी संश्लेषण।

माइटोकॉन्ड्रिया की आंतरिक झिल्ली में एक अभिन्न प्रोटीन कॉम्प्लेक्स होता है - एच + -निर्भर एटीपी सिंथेज़ सेउ एच + -निर्भर एटीपीस (उत्प्रेरित प्रतिक्रिया की पूर्ण उत्क्रमणीयता के साथ दो अलग-अलग नाम जुड़े हुए हैं), जिसका एक महत्वपूर्ण आणविक भार है - से अधिक 500 केडीए. दो उपइकाइयों से मिलकर बनता है: एफ ओ और एफ 1।

एफ 1 आंतरिक माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली की मैट्रिक्स सतह पर एक मशरूम के आकार की वृद्धि है, जबकि एफ ओ इस झिल्ली के माध्यम से प्रवेश करता है। एफ ओ की मोटाई में एक प्रोटॉन चैनल होता है जो प्रोटॉन को उनकी सांद्रता प्रवणता के साथ मैट्रिक्स में वापस लौटने की अनुमति देता है।

एफ 1 अपनी सतह पर एडीपी और फॉस्फेट को बांधकर एटीपी बनाने में सक्षम है - ऊर्जा की खपत के बिना, लेकिन हमेशा एंजाइम के साथ संयोजन में। इस परिसर से एटीपी को मुक्त करने के लिए ही ऊर्जा की आवश्यकता होती है। यह ऊर्जा एफ ओ प्रोटॉन चैनल के माध्यम से प्रोटॉन के प्रवाह के परिणामस्वरूप जारी होती है।

श्वसन शृंखला युग्मन में बिल्कुल: किसी भी पदार्थ को दूसरे पदार्थ को अपचयित किये बिना ऑक्सीकृत नहीं किया जा सकता।

लेकिन एटीपी संश्लेषण के दौरान, युग्मन एकतरफा होता है: ऑक्सीकरण फॉस्फोराइलेशन के बिना हो सकता है, लेकिन फॉस्फोराइलेशन ऑक्सीकरण के बिना कभी नहीं होता है। इसका मतलब यह है कि एमटीओ प्रणाली एटीपी संश्लेषण के बिना काम कर सकती है, लेकिन यदि एमटीओ प्रणाली काम नहीं कर रही है तो एटीपी को संश्लेषित नहीं किया जा सकता है।

विशिष्ट ऊतक श्वसन अवरोधक

इनमें ऐसे पदार्थ शामिल हैं जो श्वसन श्रृंखला के एक या दूसरे परिसर के कामकाज को रोकते हैं।

कॉम्प्लेक्स I का अवरोधक पादप जहर रोटेनोन है। अतीत में कुछ लोग इसका उपयोग मछली पकड़ने के लिए करते थे।

जटिल IV अवरोधक साइनाइड, कार्बन मोनोऑक्साइड CO, और हाइड्रोजन सल्फाइड H 2 S हैं।

ऑक्सीकरण और फॉस्फोराइलेशन की प्रक्रियाओं को अलग करने वाले पदार्थ

वे ऑक्सीकरण प्रक्रियाओं को नहीं रोकते हैं, लेकिन एटीपी संश्लेषण को कम करते हैं। श्वसन श्रृंखला काम करती है, लेकिन एटीपी सामान्य से कम मात्रा में संश्लेषित होता है। फिर एमटीओ श्रृंखला के साथ इलेक्ट्रॉनों के स्थानांतरण के दौरान प्राप्त ऊर्जा गर्मी के रूप में जारी होती है। यह अवस्था, जब सब्सट्रेट्स का ऑक्सीकरण होता है, लेकिन फॉस्फोराइलेशन (एडीपी और पी से एटीपी का गठन) नहीं होता है, ऑक्सीकरण और फॉस्फोराइलेशन का अनयुग्मन कहा जाता है। यह स्थिति अनयुग्मित पदार्थों की क्रिया के कारण हो सकती है:

2,4-डाइनिट्रोफेनोल, 1944 में लिपमैन द्वारा खोजी गई, जब इसे शरीर में डाला जाता है, तो यह शरीर का तापमान बढ़ा देता है और एटीपी संश्लेषण कम कर देता है। बाद में खोजे गए अन्य पदार्थों के साथ इस पदार्थ का उपयोग मोटापे के इलाज के लिए करने की कोशिश की गई, लेकिन सफलता नहीं मिली।

अयुग्मित पदार्थों की क्रिया का तंत्र रसायन-आसमाटिक सिद्धांत के दृष्टिकोण से ही स्पष्ट हो जाता है।

अनकप्लर्स कमजोर एसिड होते हैं, जो वसा में घुलनशील होते हैं। इंटरमेम्ब्रेन स्पेस में, वे प्रोटॉन को बांधते हैं और फिर मैट्रिक्स में फैल जाते हैं, जिससे डीएमएच + कम हो जाता है।

थायरॉयड ग्रंथि के आयोडीन युक्त हार्मोन - थायरोक्सिन और ट्राईआयोडोथायरोनिन - का एक समान प्रभाव होता है, थायरॉयड ग्रंथि के हाइपरफंक्शन (उदाहरण के लिए, ग्रेव्स रोग) के साथ स्थितियों में, रोगियों के पास पर्याप्त एटीपी ऊर्जा नहीं होती है: वे बहुत अधिक खाते हैं ( उन्हें ऑक्सीकरण के लिए बड़ी मात्रा में सबस्ट्रेट्स की आवश्यकता होती है), लेकिन साथ ही उनका वजन भी कम हो जाता है अधिकांश ऊर्जा ऊष्मा के रूप में निकलती है।

माइटोकॉन्ड्रियल ऑक्सीकरण श्रृंखला का आरेख ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण द्वारा एटीपी गठन के तंत्र को प्रकट नहीं करता है। इस तंत्र को पी. मिशेल की परिकल्पना द्वारा समझाया गया है।

पीटर मिशेल का युगल ऑक्सीकरण और फॉस्फोराइलेशन का सिद्धांत।

यह ज्ञात है कि केवल छोटे अनावेशित अणु, साथ ही हाइड्रोफोबिक अणु, माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली में स्वतंत्र रूप से प्रवेश कर सकते हैं। एमटीओ श्रृंखला के साथ इलेक्ट्रॉनों के स्थानांतरण के दौरान निकलने वाली ऊर्जा माइटोकॉन्ड्रियल मैट्रिक्स से प्रोटॉन (एच +) को इंटरमेम्ब्रेन स्पेस में स्थानांतरित करती है। इसलिए, माइटोकॉन्ड्रिया की आंतरिक झिल्ली पर प्रोटॉन सांद्रता का एक ग्रेडिएंट बनता है: इंटरमेम्ब्रेन स्पेस में बहुत अधिक H + होता है, लेकिन मैट्रिक्स में बहुत कम रहता है। 0.14V का संभावित अंतर बनता है - झिल्ली का बाहरी भाग सकारात्मक रूप से चार्ज होता है, और आंतरिक भाग नकारात्मक रूप से चार्ज होता है। इंटरमेम्ब्रेन स्पेस में जमा हुआ H+ अपने सांद्रण प्रवणता के साथ वापस मैट्रिक्स में बाहर निकल जाता है, लेकिन माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली उनके लिए अभेद्य है। प्रोटॉन के लिए मैट्रिक्स में वापस आने का एकमात्र रास्ता एंजाइम एटीपी सिंथेटेज़ के प्रोटॉन चैनल के माध्यम से होता है, जो माइटोकॉन्ड्रिया की आंतरिक झिल्ली में निर्मित होता है। जैसे ही प्रोटॉन इस चैनल के माध्यम से मैट्रिक्स में जाते हैं, उनकी ऊर्जा का उपयोग एटीपी सिंथेज़ द्वारा एटीपी को संश्लेषित करने के लिए किया जाता है। एटीपी का संश्लेषण माइटोकॉन्ड्रियल मैट्रिक्स में होता है।

संश्लेषण के बाद, एटीपी को सांद्रण प्रवणता के साथ सुगम प्रसार द्वारा साइटोप्लाज्म में स्थानांतरित किया जाता है, क्योंकि एटीपी की खपत वाली मुख्य प्रक्रियाएं साइटोप्लाज्म में होती हैं।

माइटोकॉन्ड्रिया से साइटोप्लाज्म तक एटीपी का परिवहन कैसे होता है?

इस प्रयोजन के लिए, एटीपी-विशिष्ट परिवहन प्रोटीन का उपयोग किया जाता है - एटीपी/एडीपी ट्रांसलोकेस।यह माइटोकॉन्ड्रिया की आंतरिक झिल्ली में स्थानीयकृत एक अभिन्न प्रोटीन है।

माइटोकॉन्ड्रिया की आंतरिक झिल्ली में एक वाहक प्रोटीन होता है - एटीपी/एटीपी ट्रांसलोकेस, जिसमें 2 बाध्यकारी केंद्र होते हैं: मैट्रिक्स की तरफ एटीपी के लिए, बाहर की तरफ - एडीपी के लिए। जब एटीपी/एडीपी ट्रांसलोकेस की संरचना बदलती है, तो एडीपी को मैट्रिक्स में स्थानांतरित किया जाता है, और एटीपी को इंटरमेम्ब्रेन स्पेस में स्थानांतरित किया जाता है, और फिर साइटोप्लाज्म में, जहां इसका उपयोग किया जाता है।

एटीपी के निर्माण के लिए, अकार्बनिक फॉस्फेट (पी) को लगातार मैट्रिक्स में प्रवेश करना चाहिए। इस प्रयोजन के लिए, आंतरिक माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली में एक परिवहन प्रणाली होती है जो एच + के स्थानांतरण के साथ मैट्रिक्स में फॉस्फेट के हस्तांतरण को सुनिश्चित करती है। यह एक वाहक प्रोटीन है जिसके 2 बंधन केंद्र हैं: F और H+ के लिए। पी और एच + को इंटरमेम्ब्रेन स्पेस से मैट्रिक्स में एक साथ स्थानांतरित किया जाता है।

कुछ पदार्थ ज्ञात हैं जो ऑक्सीकरण और फॉस्फोराइलेशन की प्रक्रियाओं को अलग करने में सक्षम हैं, जिससे पी/ओ गुणांक में कमी आती है। इनमें आयोडीन युक्त थायराइड हार्मोन (थायरोक्सिन, ट्राईआयोडोथायरोनिन), साथ ही कुछ ज़ेनोबायोटिक्स (उदाहरण के लिए, 2,4-डाइनिट्रोफेनोल) शामिल हैं। ऐसे पदार्थों को सामूहिक रूप से "ज़हर की खोज" के रूप में जाना जाता है। ऑक्सीकरण और फास्फारिलीकरण को अलग करने वाले पदार्थ कैसे काम करते हैं? वे आंतरिक माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली में अपने स्वयं के प्रोटॉन चैनल बना सकते हैं। इसलिए, प्रोटॉन का हिस्सा, एटीपी सिंथेटेज़ के प्रोटॉन चैनल के माध्यम से मैट्रिक्स में वापस जाने के बजाय, अनयुग्मित पदार्थों के चैनलों के माध्यम से वहां जाता है। परिणामस्वरूप, कम एटीपी उत्पन्न होता है और कुछ ऊर्जा ऊष्मा के रूप में निकलती है।

माइटोकॉन्ड्रियल ऑक्सीकरण प्रणाली का स्वायत्त स्व-नियमन

यदि शरीर की कोशिका आराम की स्थिति में है, तो थोड़ा एटीपी उपयोग होता है और जमा होता है। इसलिए, एडीपी और पी की सांद्रता कम हो जाती है, एटीपी सिंथेटेज़ को एटीपी को संश्लेषित करने के लिए साइटोप्लाज्म से पर्याप्त फॉस्फेट और एडीपी प्राप्त नहीं होता है। इसकी गतिविधि कम हो जाती है, और इस एंजाइम के प्रोटॉन चैनल के माध्यम से इंटरमेम्ब्रेन स्पेस से मैट्रिक्स में प्रोटॉन की गति की दर भी कम हो जाती है। इसलिए, आंतरिक माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली पर प्रोटॉन सांद्रता का एक उच्च ग्रेडिएंट रहता है। इन परिस्थितियों में, माइटोकॉन्ड्रियल ऑक्सीकरण श्रृंखला के साथ हाइड्रोजन स्थानांतरण की ऊर्जा अब H+ को मैट्रिक्स से बाहर इंटरमेम्ब्रेन स्पेस में धकेलने के लिए पर्याप्त नहीं है। एमटीओ श्रृंखला के साथ हाइड्रोजन का स्थानांतरण बाधित हो जाता है और सब्सट्रेट्स का ऑक्सीकरण रुक जाता है।

कोशिका में चयापचय एटीपी/एडीपी अनुपात द्वारा नियंत्रित होता है। यह अनुपात कोशिका के ऊर्जा आवेश को दर्शाता है।

सामान्यतः EZK = 0.85-0.90. 0 से 1 तक भिन्न हो सकता है। उच्च ईजेडके एटीपी संश्लेषण को रोकता है, और एटीपी (एटीपी------> एडीपी + पी) के उपयोग को सक्रिय करता है।

माइटोकॉन्ड्रियल ऑक्सीकरण की जैविक भूमिका

इसका मुख्य कार्य शरीर को एटीपी के रूप में ऊर्जा भंडार प्रदान करना है।

यह माइटोकॉन्ड्रिया है जो कोशिका को आपूर्ति करता है हेउसे अधिकांश एटीपी की आवश्यकता होती है।

प्रति दिन 62 किलोग्राम तक एटीपी का संश्लेषण होता है, हालांकि एक समय में शरीर में इस पदार्थ की मात्रा 30-40 ग्राम से अधिक नहीं होती है। वे। भस्म हुए एटीपी अणुओं की बहुत तेजी से बहाली होती है।

शरीर में एटीपी की मुख्य भूमिका कई जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं के लिए ऊर्जा प्रदान करने से जुड़ी है। दो उच्च-ऊर्जा बांडों के वाहक के रूप में, एटीपी कई ऊर्जा-खपत जैव रासायनिक और शारीरिक प्रक्रियाओं के लिए ऊर्जा के प्रत्यक्ष स्रोत के रूप में कार्य करता है। ये सभी शरीर में जटिल पदार्थों के संश्लेषण की प्रतिक्रियाएं हैं: जैविक झिल्ली के माध्यम से अणुओं के सक्रिय हस्तांतरण का कार्यान्वयन, जिसमें एक ट्रांसमेम्ब्रेन विद्युत क्षमता का निर्माण भी शामिल है; मांसपेशी संकुचन का कार्यान्वयन.

जैसा कि ज्ञात है, जीवित जीवों की जैव ऊर्जा में दो मुख्य बिंदु महत्वपूर्ण हैं:

• ए) रासायनिक ऊर्जा को कार्बनिक सब्सट्रेट्स के ऑक्सीकरण की एक्सर्जोनिक कैटोबोलिक प्रतिक्रियाओं के साथ मिलकर एटीपी के गठन के माध्यम से संग्रहित किया जाता है;
• बी) रासायनिक ऊर्जा का उपयोग एटीपी के टूटने के माध्यम से किया जाता है, जो उपचय की अंतर्जात प्रतिक्रियाओं और अन्य प्रक्रियाओं के साथ मिलकर होता है जिनके लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है।

सवाल उठता है कि एटीपी अणु बायोएनर्जेटिक्स में अपनी केंद्रीय भूमिका क्यों निभाता है। इसे हल करने के लिए, एटीपी की संरचना पर विचार करें एटीपी संरचना - (आयन के पीएच 7.0 टेट्राचार्ज पर).

एटीपी एक थर्मोडायनामिक रूप से अस्थिर यौगिक है। एटीपी की अस्थिरता, सबसे पहले, एक ही नाम के नकारात्मक आवेशों के समूह के क्षेत्र में इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रतिकर्षण द्वारा निर्धारित की जाती है, जिससे पूरे अणु में तनाव होता है, लेकिन सबसे मजबूत बंधन पी-ओ-पी है, और दूसरी बात, एक विशिष्ट अनुनाद द्वारा। अंतिम कारक के अनुसार, फॉस्फोरस परमाणुओं के बीच उनके बीच स्थित ऑक्सीजन परमाणु के असंबद्ध मोबाइल इलेक्ट्रॉनों के लिए प्रतिस्पर्धा होती है, क्योंकि प्रत्येक फॉस्फोरस परमाणु में एक आंशिक होता है सकारात्मक चार्ज P=O और P-O- समूहों के महत्वपूर्ण इलेक्ट्रॉन रिसेप्टर प्रभाव के कारण। इस प्रकार, एटीपी के अस्तित्व की संभावना इन भौतिक रासायनिक तनावों की भरपाई के लिए अणु में पर्याप्त मात्रा में रासायनिक ऊर्जा की उपस्थिति से निर्धारित होती है। एटीपी अणु में दो फॉस्फोएनहाइड्राइड (पाइरोफॉस्फेट) बंधन होते हैं, जिनके हाइड्रोलिसिस के साथ मुक्त ऊर्जा (पीएच 7.0 और 37 डिग्री सेल्सियस पर) में उल्लेखनीय कमी आती है।

एटीपी + एच 2 ओ = एडीपी + एच 3 पीओ 4 जी0आई = - 31.0 केजे/मोल।

एडीपी + एच 2 ओ = एएमपी + एच 3 पीओ 4 जी0आई = - 31.9 केजे/मोल।

बायोएनर्जी की केंद्रीय समस्याओं में से एक एटीपी का जैवसंश्लेषण है, जो जीवित प्रकृति में एडीपी के फॉस्फोराइलेशन के माध्यम से होता है।

एडीपी का फॉस्फोराइलेशन एक अंतर्जात प्रक्रिया है और इसके लिए ऊर्जा स्रोत की आवश्यकता होती है। जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, प्रकृति में ऐसे दो ऊर्जा स्रोत प्रबल हैं - सौर ऊर्जा और कम कार्बनिक यौगिकों की रासायनिक ऊर्जा। हरे पौधे और कुछ सूक्ष्मजीव अवशोषित प्रकाश क्वांटा की ऊर्जा को रासायनिक ऊर्जा में बदलने में सक्षम हैं, जो प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश चरण में एडीपी के फॉस्फोराइलेशन पर खर्च किया जाता है। एटीपी पुनर्जनन की इस प्रक्रिया को प्रकाश संश्लेषक फास्फारिलीकरण कहा जाता है। एरोबिक परिस्थितियों में कार्बनिक यौगिकों के ऑक्सीकरण की ऊर्जा का एटीपी के मैक्रोएनर्जेटिक बांड में परिवर्तन मुख्य रूप से ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण के माध्यम से होता है। एटीपी के निर्माण के लिए आवश्यक मुक्त ऊर्जा माइटोकॉन्ड्रिया की श्वसन ऑक्सीडेटिव श्रृंखला में उत्पन्न होती है।

एक अन्य प्रकार का एटीपी संश्लेषण ज्ञात है, जिसे सब्सट्रेट फॉस्फोराइलेशन कहा जाता है। इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण से जुड़े ऑक्सीडेटिव फॉस्फोराइलेशन के विपरीत, एटीपी पुनर्जनन के लिए आवश्यक सक्रिय फॉस्फोरिल समूह (- PO3 H2) के दाता, ग्लाइकोलाइसिस और ट्राइकार्बोक्सिलिक एसिड चक्र की प्रक्रियाओं के मध्यवर्ती हैं। इन सभी मामलों में, ऑक्सीडेटिव प्रक्रियाएं उच्च-ऊर्जा यौगिकों के निर्माण की ओर ले जाती हैं: 1,3-डिफोस्फोग्लिसरेट (ग्लाइकोलाइसिस), स्यूसिनिल-सीओए (ट्राइकारबॉक्सिलिक एसिड चक्र), जो उपयुक्त एंजाइमों की भागीदारी के साथ, एडीपी को पत्तेदार करने में सक्षम हैं और फॉर्म एटीपी. सब्सट्रेट स्तर पर ऊर्जा परिवर्तन अवायवीय जीवों में एटीपी संश्लेषण का एकमात्र तरीका है। एटीपी संश्लेषण की यह प्रक्रिया आपको ऑक्सीजन भुखमरी की अवधि के दौरान कंकाल की मांसपेशियों के गहन काम को बनाए रखने की अनुमति देती है। यह याद रखना चाहिए कि परिपक्व लाल रक्त कोशिकाओं में एटीपी संश्लेषण के लिए यह एकमात्र मार्ग है जिसमें माइटोकॉन्ड्रिया नहीं होता है।

कोशिका के बायोएनेरजेटिक्स में एक विशेष रूप से महत्वपूर्ण भूमिका एडेनिल न्यूक्लियोटाइड द्वारा निभाई जाती है, जिससे दो फॉस्फोरिक एसिड अवशेष जुड़े होते हैं। इस पदार्थ को एडेनोसिन ट्राइफॉस्फोरिक एसिड (एटीपी) कहा जाता है। एटीपी अणु के फॉस्फोरिक एसिड अवशेषों के बीच रासायनिक बंधों में ऊर्जा संग्रहित होती है, जो कार्बनिक फॉस्फोराइट के अलग होने पर निकलती है:

एटीपी = एडीपी+पी+ई,

जहाँ F एक एंजाइम है, E ऊर्जा मुक्त कर रहा है। इस प्रतिक्रिया में, एडेनोसिन फॉस्फोरिक एसिड (एडीपी) बनता है - एटीपी अणु और कार्बनिक फॉस्फेट का शेष। सभी कोशिकाएं जैवसंश्लेषण प्रक्रियाओं, गति, गर्मी के उत्पादन, तंत्रिका आवेगों, ल्यूमिनेसेंस (उदाहरण के लिए, ल्यूमिनसेंट बैक्टीरिया) के लिए एटीपी ऊर्जा का उपयोग करती हैं, यानी सभी महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं के लिए।

एटीपी एक सार्वभौमिक जैविक ऊर्जा संचायक है। खाए गए भोजन में निहित प्रकाश ऊर्जा एटीपी अणुओं में संग्रहीत होती है।

कोशिका में एटीपी की आपूर्ति कम होती है। तो, मांसपेशियों में एटीपी रिजर्व 20 - 30 संकुचन के लिए पर्याप्त है। गहन, लेकिन अल्पकालिक काम के साथ, मांसपेशियां विशेष रूप से उनमें मौजूद एटीपी के टूटने के कारण काम करती हैं। काम खत्म करने के बाद, एक व्यक्ति जोर से सांस लेता है - इस अवधि के दौरान, कार्बोहाइड्रेट और अन्य पदार्थ टूट जाते हैं (ऊर्जा जमा हो जाती है) और कोशिकाओं में एटीपी की आपूर्ति बहाल हो जाती है।

ऊर्जा के अलावा, एटीपी शरीर में कई अन्य समान रूप से महत्वपूर्ण कार्य करता है:

• · अन्य न्यूक्लियोसाइड ट्राइफॉस्फेट के साथ, एटीपी न्यूक्लिक एसिड के संश्लेषण में प्रारंभिक उत्पाद है।
• · इसके अलावा, एटीपी कई जैव रासायनिक प्रक्रियाओं के नियमन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। कई एंजाइमों का एलोस्टेरिक प्रभावकारक होने के नाते, एटीपी, उनके नियामक केंद्रों से जुड़कर, उनकी गतिविधि को बढ़ाता या दबाता है।
• · एटीपी चक्रीय एडेनोसिन मोनोफॉस्फेट के संश्लेषण के लिए तत्काल अग्रदूत भी है, जो कोशिका में हार्मोनल सिग्नल ट्रांसमिशन का एक माध्यमिक संदेशवाहक है।

सिनैप्स में ट्रांसमीटर के रूप में एटीपी की भूमिका भी ज्ञात है।

कोशिकाओं में ऊर्जा का स्रोत पदार्थ एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट (एटीपी) है, जो यदि आवश्यक हो, तो एडेनोसिन फॉस्फेट (एडीपी) में टूट जाता है:

एटीपी → एडीपी + ऊर्जा।

तीव्र भार के तहत, उपलब्ध एटीपी रिजर्व केवल 2 सेकंड में खर्च हो जाता है। हालाँकि, ADP से ATP लगातार बहाल होता रहता है, जिससे मांसपेशियाँ काम करना जारी रखती हैं। तीन मुख्य एटीपी पुनर्प्राप्ति प्रणालियाँ हैं: फॉस्फेट, ऑक्सीजन और लैक्टेट।

फॉस्फेट प्रणाली

फॉस्फेट प्रणाली यथाशीघ्र ऊर्जा जारी करती है, इसलिए यह महत्वपूर्ण है जहां तेजी से प्रयास की आवश्यकता होती है, जैसे स्प्रिंटर्स, फुटबॉल खिलाड़ी, ऊंची और लंबी छलांग लगाने वाले, मुक्केबाज और टेनिस खिलाड़ी।

फॉस्फेट प्रणाली में, एटीपी की बहाली क्रिएटिन फॉस्फेट (सीआरपी) के कारण होती है, जिसका भंडार सीधे मांसपेशियों में उपलब्ध होता है:

केआरपी + एडीपी → एटीपी + क्रिएटिन।

फॉस्फेट प्रणाली ऑक्सीजन का उपयोग नहीं करती है और लैक्टिक एसिड का उत्पादन नहीं करती है।

फॉस्फेट प्रणाली केवल थोड़े समय के लिए काम करती है - अधिकतम भार पर, एटीपी और सीआरपी की कुल आपूर्ति 10 सेकंड में समाप्त हो जाती है। भार पूरा करने के बाद, मांसपेशियों में एटीपी और सीआरपी का भंडार 30 सेकंड के बाद 70% और 3-5 मिनट के बाद पूरी तरह से बहाल हो जाता है। गति और शक्ति व्यायाम करते समय इसे ध्यान में रखा जाना चाहिए। यदि प्रयास 10 सेकंड से अधिक समय तक चलता है या प्रयासों के बीच का अंतराल बहुत कम है, तो लैक्टेट प्रणाली चालू हो जाती है।

ऑक्सीजन प्रणाली

धीरज रखने वाले एथलीटों के लिए ऑक्सीजन या एरोबिक प्रणाली महत्वपूर्ण है क्योंकि यह दीर्घकालिक शारीरिक प्रदर्शन का समर्थन कर सकती है।

ऑक्सीजन प्रणाली का प्रदर्शन शरीर की मांसपेशियों तक ऑक्सीजन पहुंचाने की क्षमता पर निर्भर करता है। ट्रेनिंग के जरिए इसमें 50 फीसदी तक बढ़ोतरी हो सकती है.

ऑक्सीजन प्रणाली में, ऊर्जा मुख्य रूप से कार्बोहाइड्रेट और वसा के ऑक्सीकरण से उत्पन्न होती है। कार्बोहाइड्रेट का सेवन पहले किया जाता है क्योंकि उन्हें कम ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है और ऊर्जा जारी करने की दर अधिक होती है। हालाँकि, शरीर में कार्बोहाइड्रेट का भंडार सीमित है। उनके समाप्त हो जाने के बाद, वसा मिलाई जाती है - काम की तीव्रता कम हो जाती है।

उपयोग की जाने वाली वसा और कार्बोहाइड्रेट का अनुपात व्यायाम की तीव्रता पर निर्भर करता है: तीव्रता जितनी अधिक होगी, कार्बोहाइड्रेट का अनुपात उतना ही अधिक होगा। प्रशिक्षित एथलीट अप्रशिक्षित व्यक्ति की तुलना में अधिक वसा और कम कार्बोहाइड्रेट का उपयोग करते हैं, अर्थात वे उपलब्ध ऊर्जा भंडार का अधिक किफायती उपयोग करते हैं।

वसा ऑक्सीकरण समीकरण के अनुसार होता है:

वसा + ऑक्सीजन + एडीपी → एटीपी + कार्बन डाइऑक्साइड + पानी।

कार्बोहाइड्रेट का टूटना दो चरणों में होता है:

ग्लूकोज + एडीपी → एटीपी + लैक्टिक एसिड।

लैक्टिक एसिड + ऑक्सीजन + एडीपी → एटीपी + कार्बन डाइऑक्साइड + पानी।

ऑक्सीजन की आवश्यकता केवल दूसरे चरण में होती है: यदि यह पर्याप्त है, तो लैक्टिक एसिड मांसपेशियों में जमा नहीं होता है।

लैक्टेट प्रणाली

उच्च तीव्रता भार पर, मांसपेशियों को आपूर्ति की जाने वाली ऑक्सीजन कार्बोहाइड्रेट को पूरी तरह से ऑक्सीकरण करने के लिए पर्याप्त नहीं है। परिणामी लैक्टिक एसिड के उपभोग का समय नहीं होता और यह काम करने वाली मांसपेशियों में जमा हो जाता है। इससे काम करने वाली मांसपेशियों में थकान और दर्द महसूस होने लगता है और भार सहने की क्षमता कम हो जाती है।

किसी भी व्यायाम की शुरुआत में (अधिकतम प्रयास के साथ - पहले 2 मिनट के दौरान) और भार में तेज वृद्धि के साथ (झटकों के दौरान, थ्रो खत्म करते समय, चढ़ते समय), मांसपेशियों में ऑक्सीजन की कमी हो जाती है, हृदय, फेफड़े और रक्त वाहिकाओं को पूरी तरह से काम में शामिल होने का समय नहीं मिलता है। इस अवधि के दौरान, लैक्टेट प्रणाली द्वारा लैक्टिक एसिड के उत्पादन के साथ ऊर्जा प्रदान की जाती है। अपने वर्कआउट की शुरुआत में बड़ी मात्रा में लैक्टिक एसिड जमा होने से बचने के लिए, आपको हल्का वार्म-अप करने की ज़रूरत है।

जब एक निश्चित तीव्रता सीमा पार हो जाती है, तो शरीर पूरी तरह से अवायवीय ऊर्जा आपूर्ति पर स्विच हो जाता है, जो केवल कार्बोहाइड्रेट का उपयोग करता है। बढ़ती मांसपेशियों की थकान के कारण, प्रशिक्षण की तीव्रता और स्तर के आधार पर, भार झेलने की क्षमता सेकंड या मिनटों में समाप्त हो जाती है।

प्रदर्शन पर लैक्टिक एसिड का प्रभाव

मांसपेशियों में लैक्टिक एसिड सांद्रता में वृद्धि के कई परिणाम होते हैं जिन्हें प्रशिक्षण के दौरान ध्यान में रखा जाना चाहिए:

• आंदोलनों का समन्वय ख़राब हो जाता है, जिससे तकनीक प्रशिक्षण अप्रभावी हो जाता है।
• मांसपेशियों के ऊतकों में माइक्रोटीयर्स होते हैं, जिससे चोट लगने का खतरा बढ़ जाता है।
• क्रिएटिन फॉस्फेट का निर्माण धीमा हो जाता है, जिससे स्प्रिंट प्रशिक्षण (फॉस्फेट सिस्टम प्रशिक्षण) की प्रभावशीलता कम हो जाती है।
• कोशिकाओं की वसा को ऑक्सीकरण करने की क्षमता कम हो जाती है, जिससे कार्बोहाइड्रेट भंडार समाप्त होने के बाद मांसपेशियों को ऊर्जा की आपूर्ति बहुत जटिल हो जाती है।

आराम की स्थिति में, शरीर को अधिकतम शक्ति प्रयास के परिणामस्वरूप जमा हुए आधे लैक्टिक एसिड को बेअसर करने में लगभग 25 मिनट लगते हैं; 75 मिनट में 95% लैक्टिक एसिड निष्क्रिय हो जाता है। यदि, निष्क्रिय आराम के बजाय, हल्का कूल-डाउन किया जाए, उदाहरण के लिए, जॉगिंग, तो रक्त और मांसपेशियों से लैक्टिक एसिड बहुत तेजी से निकल जाता है।

लैक्टिक एसिड की उच्च सांद्रता मांसपेशियों की कोशिकाओं की दीवारों को नुकसान पहुंचा सकती है, जिससे रक्त की संरचना में परिवर्तन होता है। आपके रक्त की गिनती सामान्य होने में 24 से 96 घंटे लग सकते हैं। इस अवधि के दौरान प्रशिक्षण हल्का होना चाहिए; गहन प्रशिक्षण से पुनर्प्राप्ति प्रक्रिया बहुत धीमी हो जाएगी।

गहन व्यायाम की बहुत अधिक आवृत्ति, पर्याप्त विश्राम के बिना, प्रदर्शन में कमी लाती है, और बाद में ओवरट्रेनिंग की ओर ले जाती है।

ऊर्जा भंडार

अधिकतम कार्य के 8-10 सेकंड के भीतर ऊर्जा फॉस्फेट (एटीपी और केआरपी) की खपत हो जाती है। कार्बोहाइड्रेट (शर्करा और स्टार्च) ग्लाइकोजन के रूप में यकृत और मांसपेशियों में जमा होते हैं। एक नियम के रूप में, वे 60-90 मिनट के गहन कार्य के लिए पर्याप्त हैं।

शरीर में वसा का भंडार व्यावहारिक रूप से अक्षय है। पुरुषों में वसा द्रव्यमान का अनुपात 10-20% है;

पीटर जेनसन की पुस्तक हार्ट रेट, लैक्टेट एंड एंड्योरेंस ट्रेनिंग पर आधारित।