Клеточное дыхание👍 👍 ✨ 🚴

Клеточное дыхание — это окисление органических веществ в клетке, в результате которого синтезируются молекулы АТФ. Исходным сырьем (субстратом) обычно служат углеводы, реже жиры и еще реже белки. Наибольшее количество молекул АТФ дает окисление кислородом, меньшее – окисление другими веществами и переносом электронов.
Углеводы, или полисахариды, перед использованием в качестве субстрата клеточного дыхания распадаются до моносахаридов. Так у растений крахмал, а у животных гликоген гидролизуются до глюкозы.
Глюкоза является основным источником энергии почти для всех клеток живых организмов.
Первый этап окисления глюкозы — гликолиз. Он не требует кислорода и характерен как при анаэробном, так и аэробном дыхании.
Биологическое окисление
Клеточное дыхание включает в себя множество окислительно-восстановительных реакций, в которых происходит перемещение водорода и электронов от одних соединений (или атомов) к другим. При потери электрона каким-либо атомом происходит его окисление; при присоединении электрона — восстановление. Окисляемое вещество — это донор, а восстанавливаемое — акцептор водорода и электронов. Окислительно-восстановительные реакции, протекающие в живых организмах носят название биологического окисления, или клеточного дыхания.
Обычно при окислительных реакциях происходит выделение энергии. Причина этого кроется в физических законах. Электроны в окисляемых органических молекулах находятся на более высоком энергетическом уровне, чем в продуктах реакции. Электроны, переходя с более высокого на более низкий энергетический уровень, высвобождают энергию. Клетка умеет фиксировать ее в связях молекул АТФ — универсальном «топливе» живого.
Наиболее распространенным в природе конечным акцептором электронов является кислород, который восстанавливается. При аэробном дыхании в результате полного окисления органических веществ образуются углекислый газ и вода.
Биологическое окисление протекает по-этапно, в нем участвуют множество ферментов и соединения, переносящие электроны. При ступенчатом окислении электроны перемещаются по цепи переносчиков. На определенных этапах цепи происходит выделение порции энергии, достаточной для синтеза АТФ из АДФ и фосфорной кислоты.
Биологическое окисление весьма эффективно по-сравнению с различными двигателями. Около половины выделяющейся энергии в конечном итоге фиксируется в макроэргических связях АТФ. Другая часть энергии рассеивается в виде тепла. Поскольку процесс окисления ступенчатый, то тепловая энергия выделяется понемногу и не повреждает клетки. В то же время она служит для поддержания постоянной температуры тела.
Аэробное дыхание
Различные этапы клеточного дыхания у аэробных эукариот происходят
в цитоплазме – гликолиз,
в матриксе митохондрий – цикл Кребса, или цикл трикарбоновых кислот,
на внутренней мембране митохондрий – окислительное фосфорилирование, или дыхательная цепь.
На каждом из этих этапов из АДФ синтезируется АТФ, больше всего на последнем. Кислород в качестве окислителя используется только на этапе окислительного фосфорилирования.
Суммарные реакции аэробного дыхания выглядит следующим образом.
Гликолиз и цикл Кребса: C6H12O6 + 6H2O → 6CO2 + 12H2 + 4АТФ
Дыхательная цепь: 12H2 + 6O2 → 12H2O + 34АТФ
Таким образом биологическое окисление одной молекулы глюкозы дает 38 молекул АТФ. На самом деле нередко бывает меньше.🧐🤫😉🧐🧐💥
Анаэробное дыхание
Большинство анаэробов — это микроорганизмы. Однако к организмам, использующим анаэробное дыхание, относятся также дрожжи, ряд червей-паразитов. Способностью к анаэробному дыханию также обладают определенные ткани. Например, мышечные клетки, которые периодически могут испытывать недостаток кислорода.
При анаэробном дыхании в окислительных реакциях акцептор водорода НАД не передает водород в конечном итоге на кислород, которого в данном случае нет.
В качестве акцептора водорода может быть использована пировиноградная кислота, образующаяся при гликолизе.
У дрожжей пируват сбраживается до этанола (спиртовое брожение). При этом в процессе реакций образуется также углекислый газ и используется НАД:
CH3COCOOH (пируват) → CH3CHO (ацетальдегид) + CO2
CH3CHO + НАД · H2 → CH3CH2OH (этанол) + НАД
Молочнокислое брожение происходит в животных клетках, испытывающих временный недостаток кислорода, и у ряда бактерий:
CH3COCOOH + НАД · H2 → CH3CHOHCOOH (молочная кислота) + НАД
Оба брожения не дают выхода АТФ. Энергию в данном случае дает только гликолиз, и составляет она всего две молекулы АТФ. Значительная часть энергии глюкозы так и не извлекается. Поэтому анаэробное дыхание считается малоэффективным.
Тренировка лёгких.👍🙂😉
В человеческом организме нет ничего такого, чему не было бы предназначения и что было бы неважно. Так мудро устроен человек, что каждый орган в нем играет свою роль. Дыхательная система не исключение: благодаря ей воздух из атмосферы движется к легочным альвеолам и обратно и совершается газообмен между воздухом, поступающим в легкие, и кровью.
Функция дыхательной системы
Органы дыхания, кроме газообменной и воздухопроводящей функции, принимают участие в голосообразовании, обонянии, выработке некоторых гормонов и водно-солевом и липидном обмене. Грудная клетка, дыхательные мышцы, дыхательный центр, периферические нервы и рецепторы, которые участвуют в регуляции дыхания, – это тоже часть дыхательной системы.
Человек с плохо развитой дыхательной системой чувствует одышку при малейших физических нагрузках (ходьба, подъем по лестнице, наклоны и т. д.). Ему как будто не хватает воздуха, от нехватки которого начинает учащенно биться сердце, выступает пот.
Как можно развить свою дыхательную систему?
Малоподвижный образ жизни – первый враг дыхательной системы. Как же развить ее? Только путем систематических тренировок.
Хороши в этом плане аэробные нагрузки, характерные для таких видов спорта как плавание, спортивная ходьба, велоспорт, бег, лыжные гонки, гребля, биатлон, альпинизм. Они способствуют не только укреплению сердечной мышцы, улучшению эластичности сосудов, пополнению запаса питательных веществ в мышцах и органах, но и увеличивают объем лёгких.
Очень полезно для развития дыхательной системы плавание. Плавание тренирует дыхательную мускулатуру, совершенствует дыхательный ритм, усиливает вентиляцию легких. Во время тренировок пловцы надолго задерживают дыхание, это способствует увеличению объема легких и большей подвижности грудной клетки.
Бегайте трусцой по утрам. Это развивает еще и выносливость. Начните с 15-минутной легкой пробежки. Позднее будете добавлять нагрузку с учетом своих возможностей. Перед бегом немного разомнитесь – проработайте пресс или поотжимайтесь. Если нет времени утром, вечером устройте разминку в многоэтажке – скоростной подъем по ступенькам (в быстром темпе, но без перенапряжения).
Запишитесь в секцию боевых искусств. Бокс, карате, другие единоборства – это очень продуктивный способ развития дыхания, при них нагрузка на легкие совершенно другая, но не менее полезная.
Ходите на лыжах зимой, участвуйте в командных видах спорта (футбол, хоккей, баскетбол). Вы разовьете дыхание, напитаете легкие кислородом и к тому же получите удовольствие. Уделите этому хотя бы 2-4 часа в неделю – и вы почувствуете результат.
Специальные упражнения
Можно совмещать занятия спортом и специальные дыхательные упражнения. Они немного похожи на те, о которых мы говорили в материале про правильное дыхание при физических нагрузках:
Делайте частые и резкие вдохи-выдохи (1-2 минуты, позже – подольше).
На выдохе «отдайте» из легких воздух максимально. Вдох сделайте за несколько приемов небольшими порциями, в конце вдоха задержите дыхание.
Упражнение с противоположным эффектом. Максимально глубоко вдохните, а выдыхайте медленно, небольшими порциями. В конце по максимуму задержите дыхание, чтобы почувствовали, как легкие «сжались».
Вдыхая, досчитайте до десяти, еще немного вдохните воздуха и еще считайте до десяти. Делайте так, пока ваши легкие не наполнятся воздухом. А теперь повторите все это на выдохе.
Делайте вдох и считайте до тридцати. Со временем считайте медленнее.
Сделайте короткий и прерывистый вдох носом и такой же выдох ртом.
Отлично развивает дыхательную систему такое упражнение. Делаете глубокий вдох и приседаете или отжимаетесь как можно больше раз. То же самое делаете на глубоком выдохе.
Много упражнений для развития дыхательной системы предлагает йога. Но им лучше обучаться у мастеров. Мы познакомим вас с самыми простыми из упражнений, но тем не менее достаточно эффективными.
Очищаем легкие
Вдохните воздух на полную грудь.
Задержите дыхание на несколько секунд.
Сожмите губы, как при свисте.
С усилием выдохните часть воздуха (щеки не раздувайте) и остановитесь на несколько секунд. Повторите это в несколько приемов. Выдохнув все, задержите дыхание.
Сделайте полный вдох (стойте прямо).
Задержите дыхание подольше.
Выдохните с силой открытым ртом.
Сделайте очистительный вдох-выдох.
Активизируем процессы в легких
Спокойно, медленно и постепенно вдохните воздух (стойте прямо).
Когда почувствуете, что легкие переполнились, задержите дыхание и несильно ударьте ладонями по грудной клетке.
Сделайте выдох и медленно постучите кончиками пальцев по груди в разных точках.
Сделайте очистительный вдох-выдох.
Включите упражнения из йоги в ежедневный режим. Очень важно, чтобы это была постоянная нагрузка. Можно развить и брюшное дыхание. Каждое утро садитесь на пол, скрестив ноги. Положив руки на колени, выпрямите спину и закройте глаза. Несколько раз глубоко вдохните и сделайте выдох животом. Затем перейдите на резкий темп, дышите прерывисто. Делайте так в течение одной минуты, этого достаточно.