Transcript منابع انرژی سلولی

‫منابع انرژی سلولی‬
Figu re 1. Three energy systems and their percentage contribution (Y-a xis) to
tota l energy output during all-out exercise of different durations (X-axis).
‫چرخه انرژی حیاتی‬
‫انرژی به معنای توانایی انجام کار است‪.‬‬
‫انرژی نه تولید می شود ونه از بین می رود بلکه از صورتی به صورت دیگر تبدیل‬
‫میگردد‪(.‬قانون بقای انرژی)‬
‫چرخه انرژی حیاتی‬
‫انرژی به صورت های شیمیایی‪ ،‬مکانیکی‪ ،‬الکتریکی‪ ،‬نورانی‪ ،‬هسته ای و گرمایی در چرخه‬
‫انرژی حیاتی یافت می گردند ‪.‬‬
‫انرژی مورد نیاز بدن از طریق ماکروناترینت ها (درشت مغذی ها) تامین می گردد ‪.‬‬
‫کار در علم فیزیک به مفهوم استفاده از انرژی در راستای جابجایی است ولی در بدن‬
‫انسان واژه کار به مفهوم ‪:‬‬
‫تکثیر‬
‫بازسازی و رشد‬
‫نقل و انتقال‬
‫انقباض عضالنی‬
‫چرخه انرژی حیاتی‬
‫‪ 15‬تا ‪ 30‬درصد از کل انرژی روزانه صرف فعالیت های جسمانی می گردد و در این راستا‬
‫تامین انرژی سلول جهت اجرای فعالیت های فیزیکی شایان توجه است ‪.‬‬
‫سلول ها به صورت مستقیم توانایی استفاده از انرژی‪ /‬کالری ماکروناترینت ها (درشت‬
‫مغذی) را ندارند ‪.‬‬
‫انرژی درشت مغذی ها بایستی به انرژی قابل استفاده سلول که همان آدنوزین تری‬
‫فسفات (‪ )ATP‬است تبدیل گردد‪.‬‬
‫تقریبا ‪ 50‬درصد انرژی موجود در مواد غذایی برای ساختن ‪ ATP‬به گرما تبدیل‬
‫شود که در تعادل حرارتی بدن موجود زنده ایفای نقش می نماید ‪.‬‬
‫می‬
‫آدنوزین تری فسفات‬
‫آدنوزین تری فسفات در سیتوزول و میتوکندری سنتز می گردد‪.‬‬
‫آدنوزین تری فسفات قادر به نقل و انتقال در دو طرف غشا سلولی نیست‪.‬‬
‫آدنوزین تری فسفات‬
‫آدنوزین تری فسفات به دلیل پیوندهای پرانرژی فسفات می تواند انرژی مورد نیاز جهت‬
‫انجام کار در بدن (انقباض عضالنی) را فراهم نماید و به آدنوزین دی فسفات و آدنوزین‬
‫مونو فسفات تبدیل گردد ‪.‬‬
‫آدنوزین تری فسفات‬
‫شکستن پیوندهای پر انرژی فسفات به کمک آنزیم ‪ ATPase‬صورت می گیرد‪.‬‬
‫میزان انرژی تولید شده در اثر شکستن هر پیوند فسفات‪ 3/7 ،‬تا ‪ 12‬کیلوکالری به ازای هر‬
‫مول ‪ ATP‬می باشد‪.‬‬
‫میزان تراکم ‪ 4 ATP‬تا ‪ 6‬میلی مول در هر کیلوگرم عضله است‪.‬‬
‫انرژی تولید شده در اثر شکستن ‪ ATP‬تنها انرژی انقباض عضالنی را در کمتر از یک ثانیه‬
‫فراهم می کند‪.‬‬
‫سوال ‪ :‬چگونه فعالیت های جسمانی طوالنی تر از یک ثانیه تداوم می یابد؟‬
‫پاسخ ‪ :‬از طریق بازسازی ‪. ATP‬‬
‫بازسازی آدنوزین تری فسفات‬
‫تنفس بی هوازی ‪:‬‬
‫تنفس هوازی ‪:‬‬
‫در عدم حضور یا محدودیت اکسیژن‬
‫در حضور اکسیژن‬
‫میزان بازسازی ‪ ATP‬محدود‬
‫میزان بازسازی ‪ ATP‬نامحدود‬
‫فعالیت های شدید و کوتاه مدت‬
‫فعالیت های سبک و طوالنی مدت‬
‫سیستم فسفاژن و اسید الکتیک‬
‫سیستم هوازی‬
‫بازسازی آدنوزین تری فسفات‬
Figu re 1. Three energy systems and their percentage contribution (Y-axis) to
‫کسر اکسیژن و وام اکسیژن‬
‫بازسازی آدنوزین تری فسفات و سیکل پورین نوکلئوتید‬
‫بازسازی آدنوزین تری فسفات و سیکل پورین نوکلئوتید‬
‫دو مولکول ‪ ADP‬در حضور آنزیم آدنیالت کیناز (‪ )AK‬سبب بازسازی ‪ ATP‬میشود‪.‬‬
‫سیکل پورین نوکلئوتید شامل مراحل دآمیناسیون و رآمیناسیون است که در سیتوزول و‬
‫در عدم حضور اکسیژن روی می دهد‪.‬‬
‫دآمیناسیون در حضور آنزیم ‪ AMP‬دآمیناز و با از دست دادن یون آمونیوم (‪)NH3+‬‬
‫سبب تبدیل شدن ‪ AMP‬به ‪ IMP‬میشود‪.‬‬
‫دآمیناسیون در فعالیت های شدید و کوتاه مدت ورزش ی روی می دهد‪.‬‬
‫یون آمونیوم (‪ )NH3+‬در بافری کردن محیط اسیدی (‪ )H+‬موثر است و عالوه بر این سبب‬
‫تحریک آنزیم فسفوفروکتوکیناز می گردد‪.‬‬
‫بازسازی آدنوزین تری فسفات و سیکل پورین نوکلئوتید‬
‫اینوزین منوفسفات سبب تحریک آنزیم فسفوریالز می شود‪.‬‬
‫رآمیناسیون شامل دو مرحله است ‪:‬‬
‫ تبدیل اینوزین منوفسفات به ‪ S-AMP‬در حضور آنزیم سوکسینات سنتتاز و مصرف‬‫آسپارتات وگوآنوزین تری فسفات (‪. )GTP‬‬
‫ تبدیل ‪ S-AMP‬به ‪ AMP‬در حضور آنزیم آدنیلو سوکسینات لیاز و تولید فومارات‬‫که یکی از پیش نیازهای چرخه کربس است ‪.‬‬
‫رآمیناسیون در فعالیت های سبک و بلند مدت ورزش ی روی می دهد‪.‬‬
‫با تبدیل شدن آدنوزین و اینوزین منوفسفات به اینوزین و هایپوزانتین ذخایر نوکلئوتیدی‬
‫سلول کاهش می یابد‪.‬‬
‫بازسازی آدنوزین تری فسفات و سیستم فسفاژن‬
‫کراتین عالوه بر منابع اگزوژن در کبد برای تامین نیاز های بافتی ساخته می شود‪.‬‬
‫کراتین در حضور آنزیم کراتین فسفوکیناز(‪ )PFK‬سبب بازسازی ‪ ATP‬می گردد‪.‬‬
‫بازسازی آدنوزین تری فسفات و سیستم فسفاژن‬
‫محل ذخیره فسفوکراتین بر روی مایومیوزین (خط‪ )m‬عضله اسکلتی است‪.‬‬
‫میزان ذخایر فسفوکراتین در بدن معادل ‪ 15‬تا ‪ 17‬میلی مول به ازا هر کیلوگرم از وزن‬
‫عضله می باشد‪.‬‬
‫میزان انرژی تولید شده در اثر شکستن پیوند فسفات‪ 8 ،‬تا ‪ 13‬کیلوکالری به ازا هر مول‬
‫فسفوکراتین است که فرآیند را در جهت بازسازی هدایت می کند‪.‬‬
‫بازسازی ‪ ATP‬از طریق فسفوکراتین انرژی فعالیت را بین ‪ 8‬تا ‪ 10‬ثانیه تامین می کند‪.‬‬
‫فسفاژن سریعترین سیستم بی هوازی است که مواد زائد تولید نمی کند‪.‬‬
‫بازسازی سیستم فسفاژن‬
.‫ در سیستم هوازی صورت می گیرد‬ATP ‫بازسازی فسفوکراتین از طریق شکستن‬
20
16
mM / kg muscle
Pc concentration
18
14
12
Intact circulation
10
Occulated circulation
8
6
4
2
0
R
t
es
Ex
in
0m
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20