Пировиноградная кислота и молочная кислота – Молочная кислота, лактат и гликолиз. Просто о сложном

runiron.com

I. Молочная и пировиноградная кислоты.

В организме существует механизм поддержания и повышения работоспособности, который носит название глюконеогенеза, буквально — новообразование глюкозы. Глюкоза вырабатывается их многих промежуточных продуктов окисления, в том числе и из молочной кислоты. В результате, молочная кислота из токсичного продукта превращается в глюкозу, так необходимую организму при больших физических нагрузках. Помимо молочной кислоты организм может синтезировать глюкозу из пировиноградной кислоты, аминокислот, глицерина, жирных кислот и др.

Где происходит глюконеогенез? В основном в печени. Именно там синтезируются короткоживущие (всего в течение нескольких дней) ферменты, которые утилизируют самые разные вещества с одной целью — выработать достаточное количество глюкозы. При больших физических нагрузках в глюконеогенезе начинают принимать участие почки, а при еще больших нагрузках, близких к предельным, — кишечник. Но роль почек и кишечника носит вспомогательный характер. Основная роль принадлежит, все же, печени.

В нормальном, здоровом организме 50% всей молочной кислоты утилизируется печенью, превращаясь в глюкозу. При интенсивной мышечной работе умеренный распад белковых молекул сопровождается выходом аминокислот в кровь и их утилизацией в процессе глюконеогенеза, образованием той же глюкозы. Особенно хорошо утилизируются такие аминокислоты, как аланин (в печени) и глютаминовая кислота (в кишечнике).

«Мощность» глюконеогенеза, основного механизма, избавляющего нас от молочной кислоты, зависит от того, насколько интенсивно печень и другие органы синтезируют ферменты глюконеогенеза.

Для нормального синтеза ферментов глюконеогенеза необходимо:

Во-первых, здоровая печень. Достаточно назначить любой препарат, улучшающий работу печени, как сразу же происходит повышение общей работоспособности. Это подтвердит вам любой практикующий врач.

Во-вторых, необходима определенная активизация симпатико-адреналовой системы и достаточное содержание в крови глюкокортикоидных гормонов. Во время интенсивных тренировок происходит сильная активизация симпатико-адреналовой системы и массированный выброс в кровь глюкокортикоидов. Глюкортикоиды оказывают катаболическое действие на все органы и ткани за исключением печени. В печени под влиянием глюкокортикоидов, наоборот, усиливается анаболизм и происходит быстрый синтез ферментов глюконеогенеза. В процессе тренировки под влиянием глюкокортикоидов происходит умеренный рабочий распад мышечной и жировой тканей. Продукты этого распада утилизируются печенью с образованием глюкозы.

В-третьих, только регулярные физические тренировки могут быть основой нарастания мощности глюконеогенеза. Глюконеогенез, как и любая другая функция организма, поддается тренировке. Если у нетренированного человека мощность глюконеогенеза при физической работе может возрастать в 5 раз, то у квалифицированного спортсмена мощность глюконеогенеза может возрастать в 20 раз и более. В организме высококвалифицированных спортсменов глюконеогенез развит настолько хорошо, что его мощность нарастает прямо пропорционально нарастанию количества молочной кислоты в крови.

Молочная кислота, образующаяся в мышцах недостаточно хорошо проникает в кровь и плохо утилизируется в процессе глюконеогенеза. В этом случае организм приспосабливается к работе путем уменьшения количества образующейся молочной кислоты. У высококвалифицированных атлетов пост тренировочное количество молочной кислоты непосредственно в мышечной ткани более чем в 2 раза ниже, чем у атлетов низкой квалификации.

С момента открытия глюконеогенеза постоянно делались попытки активизировать его различными фармакологическим путем. Вначале с этой целью использовали амфетамины: фенамин, первитин и др. Амфетамины являются мощным активизатором глюконеогенеза, причем под действием амфетаминов в глюконеогенезе утилизируется в основном жировая ткань. Со временем выяснилось, что амфетамины нельзя вводить в организм слишком часто, т.к. они истощают резервы катехоламинов в центральной нервной системе. Их стали использовать только изредка, во время соревнований, да и то в ограниченных количествах, т.к. даже однократное введение большой дозы амфетаминов может привести к нервному срыву, который потом вообще ничем не вылечить. Только после участившихся трагических случаев среди высококвалифицированных спортсменов, амфетамины в спорте были строжайше запрещены.

Одно время заманчивым казалось применение глюкокортикоидных гормонов, ведь они являются самым сильнодействующим фактором, активизирующим глюконеогенез. Даже однократное введение глюкокортикоидов повышает выносливость (в т.ч. и силовую) на 70% (!). Со временем оказалось, однако, что при повторном введении эффект от глюкортикоидов снижается, а их катаболическое действие на мышечную ткань увеличивается. Поэтому от использования глюкортикоидов в тренировочном процессе тоже пришлось отказаться. Тем не менее, находятся “смельчаки”, которые применяют их в качестве допинга до сих пор.

Также активизируют глюконеогенез анаболические стероиды. Особенно сильной активизации глюконеогенеза удается добиться при сочетании анаболических стероидов с глюкокортикоидными гормонами, однако ни о каком наращивании мышечной массы здесь не может быть и речи из-за сильного катаболического действия глюкокортикоидов, которое едва-едва удается «прикрыть» стероидами. Поскольку и анаболические стероиды и глюкокортикоиды относятся к допингам, их применение в соревновательном периоде строжайше запрещено. Да и побочных действий при длительном применении развивается немало.

Совершенно новый этап в фармакологии глюконеогенеза был открыт с изобретением актопротекторов. Актопротекторы — совершенно новый класс веществ, повышающих выносливость. Их действие основано на том, что они избирательно стимулируют синтез глюконеогенеза в печени, почках и кишечнике, больше ни на что не влияя. Актопротекторы, таким образом, отдаляют поступление тренировочного утомления и позволяют выполнить больший объем физической работы, в.т.ч. силового характера. Актопротекторы малотоксичны, не вызывают привыкания к стимуляции. К допинговым препаратам не относятся. Актопротекторы хороши тем, что их можно использовать как в тренировочном, так и в соревновательном периодах, не опасаясь развития каких-либо побочных действий. Правильное применение актопротекторов повышает работоспособность в 1,5-2 раза и их эффект вполне сравним с эффектом глюкокортикоидных гормонов. Помимо усиления глюконеогенеза, актопротекторы повышают проницаемость клеточных мембран для глюкозы, что благоприятно сказывается на энергетическом потенциале клеток.

Клиническую проверку в настоящее время проходит полтора десятка препаратов, однако, в продаже имеется пока лишь только один актопротектор — бемитил.

Даже среди давно известных нам фармакологических средств имеются препараты, значительно стимулирующие глюконеогенез. Так, например, дибазол — старое известное лекарство от повышенного артериального давления, тоже способен стимулировать глюконеогенез. Дибазол к тому же обладает слабым успокаивающим действием. С целью повышения спортивной работоспособности дибазол принимают всего по 1 т. в день (по 20 мг). Дибазол, по-видимому, имеет смысл использовать с целью повышения выносливости тем спортсменам, которые имеют склонность к повышению артериального давления.

Значительной активизации глюкогенеза удается добиться при введении в организм больших количеств витамина А (от 100 тыс. ЕД до 1 млн. ЕД). При передозировке бывают побочные действия (витамин А способен накапливаться в организме), однако они быстро проходят после отмены препарата.

Неплохо активизируется глюконеогенез адреналином, а также любыми средствами, стимулирующими надпочечники. Очень хорошо активизирует глюконеогенез такое широко распространенное средство повышения выносливости, как глютаминовая кислота. Принимать ее, однако, нужно в больших дозах от 10 до 25 г в сутки. Иначе эффекта не последует. Эти дозы сравнимы с теми количествами глютаминовой кислоты (18-20 г), которые мы получаем с пищей. Если кислая реакция нежелательна, глютаминовую кислоту растворяют в воде и превращают в глютаминат натрия, восстанавливая обычной водой. Особенно сильно глютаминовая кислота активизирует процесс глюконеогенеза в кишечнике.

studfiles.net

Биохимия._Углеводы — Стр 3

Биохимический механизм эффекта Пастера заключается в конкуренции между

пируватдегидрогеназой, превращающей пируват вацетил-S-КоА,илактатдегид-

рогеназой, превращающей пируват в лактат. При отсутствии кислорода внутримитохондриальные процессы дыхания не идут, цикл трикарбоновых кислот тормозится и накапливающийсяацетил-S-КоАингибируетПВК-дегидрогеназу.В этой ситуации

пировиноградной кислоте не остается ничего иного как превращаться в молочную. При наличии кислорода ингибирование ПВК-дегидрогеназыпрекращается и она, обладая большим сродством к пирувату, выигрывает конкуренцию.

Важно то, что пировиноградная кислота является для клетки токсичным веществом, и клетке необходимо избавиться от нее каким угодно образом. Так как через мембраны она не проходит, то обезвреживание достигается

превращением пирувата 1) в лактат; 2) в ацетил-S-КоА;3) в аланин (см «Аланинаминотрансфераза»), 4) в оксалоацетат.

Иллюстрацией к сказанному служит отличие изоферментов лактатдегидроге-наз(ЛДГ) друг от друга. Сердечный изоферментЛДГ-1обладает высоким сродством к молочной кислоте и «стре-

мится» поднять концентрацию пирува-тас целью его включения в ЦТК иполу-ченияэнергии для деятельности миокарда. Большое количество митохонд-

рий и поступление сюда лактата из других органов обеспечивает работу сердца при аэробных условиях. При не-хваткекислорода свойстваЛДГ-1не из-

менятся, он по-прежнемубудет сдвигать реакцию в сторону продукции пировиноградной кислоты. Изофермент скелетной мышцы ЛДГ-5обладаетвысо-кимсродством к пирувату, при отсутствии кислорода в клетке быстро и эффективно превращает его в лактат, легко проникающий сквозь мембраны. Таким образом, в анаэробных условиях сильнее будет страдать сердечная мышца, что, собственно говоря, и наблюдается в медицинской практике.

ЧЕЛНОЧНЫЕ СИСТЕМЫ

Челночные системы –

механизм доставки образованных в гликолизе ио-

нов Н+ (в составе НАДН)

из цитозоля в митохонд-рию.Так как сама молекула НАДН через мембрану не

проходит, природа позаботилась о том, чтобы создать системы, принимающие этот водород в цитоплазме и отдающие его в матриксе митохонд-рий.

Определены две основные челночные системы – глицеролфосфатная и малатаспартатная.

Глицеролфосфатный челнок активен в печени и в быстрых мышечныхволок-нах.Его ключевыми ферментами являются изоферментыглицерол-3-фосфат-дегидрогеназы, цитоплазматический и митохондриальный. Они отличаются своими коферментами: у цитоплазматической формы – НАД, у митохондриальной – ФАД.

Метаболиты гликолиза – диоксиацетонфосфат и НАДН образуют глицерол-3-фосфат, поступающий в матрикс митохондрий, где он окисляется с образованием

ФАДН 2. Далее ФАДН2 направляется в дыхательную цепь и используется дляполу-ченияэнергии.

Малат-аспартатный челнок более сложен: постоянно идущие в цитоплазме реакции трансаминирования аспартата поставляют оксалоацетат, который поддейст-виемцитозольного пула малатдегидрогеназы восстанавливается до яблочной кислоты. Последняя антипортом сα-кетоглутаратомпроникает в митохондрии и, явля-

ясь метаболитом ЦТК, окисляется в оксалоацетат с образованием НАДН. Так как мембрана митохондрий непроницаема для оксалоацетата, то он аминируется до аспарагиновой кислоты, которая в обмен на глутамат выходит в цитозоль.

ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗ

Глюконеогенез – это синтез глюкозы из неуглеводных компонентов: лактата, пирувата. глицерола, метаболитов цикла Кребса, аминокислот. Все аминокислоты, кроме кетогенных лейцина и лизина, способны участвовать в синтезе глюкозы. Неко-

торые из них – глюкогенные – полностью включаются в молекулу глюкозы, некото-рые– смешанные – частично.

Ворганизме всегда существует потребность в глюкозе:

•для эритроцитов глюкоза является единственным источником энергии,

•нервная ткань потребляет 120 г глюкозы в сутки, притом эта величина не за-виситот интенсивности ее работы. Только в экстремальных ситуациях (длительное голодание) она способна получать энергию из неуглеводных источников,

•глюкоза играет весомую роль для поддержания необходимых концентраций метаболитов цикла трикарбоновых кислот (в первую очередь оксалоацета-

та).

Таким образом, при определенных ситуациях – при низком содержании углеводов в пище, голодании, длительной физической работе – организм должен иметь

возможность получить глюкозу. Это достигается процессом глюконеогенеза. Кроме получения глюкозы, глюконеогенез обеспечивает и уборку «шлаков» – лак-

тата, образованного при мышечной работе и в эритроцитах, и глицерола, являющегося продуктом липолиза в жировой ткани.

Глюконеогенез лишь отчасти повторяет реакции окисления глюкозы. Как указывалось ранее, в гликолизе существуют три необратимые стадии: пируваткиназная

(десятая), фосфофруктокиназная (третья) и гексокиназная (первая). На этих стадиях существуют энергетические барьеры, которые обходятся с помощью специальных реакций.

Обход десятой реакции гликолиза

На этом этапе глюконеогенеза работают два основных фермента – в митохонд-

риях пируваткарбоксилазаи в цитозоле фосфоенолпируват-карбоксикиназа.

Пируваткарбоксилаза превращает пировиноградную кислоту в оксалоацетат. Необ-

ходимо отметить, что эта реакция идет в клетке постоянно, являясь анаплеротической (пополняюшей) реакцией ЦТК. Далее оксалоацетат должен попасть в цитозоль

и превратиться в фосфоенолпируват. Однако дело осложняется непроницаемостью мембраны для оксалоацетата. Зато через мембрану может пройти малат, предшест-венникоксалоацетата по ЦТК. Так как в условиях недостаточности глюкозы в клетке активируется липолиз и окисление жирных кислот, то повышается количество НАДН в митохондриях. Этот избыток позволяет повернуть малатдегидрогеназную реакцию ЦТК вспять. Малат накапливается, выходит в цитозоль и здесь превращается вок-салоацетат.

В цитоплазме фосфоенолпируват-карбоксикиназаосуществляет превращение оксалоацетата в фосфоенолпируват, для реакции требуется энергия ГТФ. Отмолеку-лыотщепляется тот же углерод, что и присоединяется.

Обход третьей реакции гликолиза

Второе препятствие на пути синтеза глюкозы – фосфофруктокиназная реакция – преодолевается с помощью фермента фруктозо-1,6-дифосфатазы.Этот фермент есть в почках, печени,поперечно-полосатыхмышцах. Таким образом, эти ткани способны синтезироватьфруктозо-6-фосфат иглюкозо-6-фосфат.

Обход первой реакции гликолиза

Последняя реакция катализируется глюкозо-6-фосфатазой . Она имеется только в печени и почках, следовательно, только эти ткани могут продуцировать свободную глюкозу.

ГЛЮКОЗО- ЛАКТАТНЫЙ И ГЛЮКОЗО- АЛАНИНОВЫЙ ЦИКЛЫ

Глюкозо-лактатный цикл (цикл Кори) – это связь глюконеогенеза в печени и образования лактата эритроцитах или мышцах из глюкозы. В эритроцитах молочная кислота образуется непрерывно, так как для них анаэробный гликолиз является единственнымспосо-бомобразования энергии. В скелетных мыш-

цах накопление лакта-таявляетсяследстви-емгликолиза при очень интенсивной, максимальной мощно-

сти, работе, и чем более такая работа интенсивна, тем менее продолжительна После нагрузки (во время восстановления) лактат удаляется из мышцы довольно быстро – всего за 0,5-1,5часа.

Дополнение

Следует отметить, что если продолжительность нагрузки мала (до 10 секунд), то количество АТФ

пополняется преимущественно в креатинфосфокиназной реакции. В таком режиме к примеру работают мышцы у ттангистов, прыгунов как в длину, так и в высоту, метателей молота, копья и т.п..

Если нагрузка не бо-лее90 секунд – АТФ синтезируется в основном в реакциях анаэробного гликолиза. В спорте этобегуны-спринтерына100-500м, спортсмены силовыхви-дов

(борцы, тяжелоатлеты, бодибилдеры). Если напряжение мышцы длится более двух минут – развивается аэробное окисление глюкозы в реакциях ЦТК и дыхательной цепи.

Но, хотя мы и говорим об аэробном окислении глюкозы, необходимо знать и помнить, что лактат образуется в мышце всегда: и при анаэробной, и при аэробной работе, однако в разных количествах.

Образовавшийся лактат может утилизоваться только одним способом – превратиться в пировиноградную кислоту. Но, как уже указывалось, пируват токсичен для

клеток и должен быть как можно быстрее утилизован. Сама мышца ни при работе, ни во время отдыха не занимается превращением лактата в пируват из-заналичия специфического изоферментаЛДГ-5.

Если молочная кислота поступила в миокардиоциты, она быстро превраща-етсяв пируват, далее вацетил-S-КоАи вовлекается в полное окисление до

СОB2B и НB2BО.

Большая часть лактата захватывается гепатоцитами, окисляется в пировиноградную кислоту и вступает на путь глюконеогенеза.

Целью глюкозо-аланинового цикла также являетсяуборка пирувата, но, кроме этого решается еще одна немаловажная задача –уборка лишнего азота из мышцы.

При мышечной работе и в покое в миоците распадаются белки и образуемые амино-кислотырансаминируются сα-кетоглутаратом.Полученный глутамат взаимодействует с пируватом. Образующийся аланин является транспортной формой и пирувата

и азота из мышцы в печень. В гепатоците идет обратная реакция трансаминирова-ния,аминогруппа передается на синтез мочевины, пируват используется длясинте-заглюкозы

Глюкоза, образованная в печени из лактата или аланина, возвращается обратно в мышцы, восстанавливая во время отдыха запасы гликогена.

Кроме мышечной работы, глюкозо-аланиновыйцикл активируется во время голодания, когда мышечные белки распадаются и многие аминокислоты используются

вкачестве источника энергии, а их азот необходимо доставить в печень.

РЕГУЛЯЦИЯ ГЛИКОЛИЗА И ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗА

МЕТАБОЛИЗМ ЭТАНОЛА

СПИРТОВОЕ БРОЖЕНИЕ

Образование этилового спирта из глюкозы происходит в дрожжах и некоторых видах плесневых грибков. Суммарное уравнение реакции:

C6H5О10 → 2 CО2 + 2 С2Н5ОН

До стадии образования пирувата реакции спиртового брожения совпадают с реакциями гликолиза, отличия заключаются

только в дальнейшем превращении пировиноградной кислоты. Цель этих превращений – удалить пируват из клетки и окислить НАДН, который образовался в 6-йреакции.

ОБЕЗВРЕЖИВАНИЕ ЭТАНОЛА

Метаболизм поступающего этанола в организме происходит в печени двумя путями. Первый путь заключается в окислении спирта до уксусной кислоты, которая в виде ацетил-S-КоАпосту-

пает в ЦТК. Через этот путь проходит от 70% до 90% всего эта-нола.Оставшаяся часть окисляется в микросомахалкогольокси-дазой.При регулярном поступлении этанола долямикросомаль-ногоокисления возрастает, количество молекулалкогольоксида-зыувеличивается.

Так как при обезвреживании этанола образуется большое количество НАДН, в клетках печени активируется реакция превращения пирувата в лактат. Это приводит к гипогликемии, так как пировиноградная кислота является субстратомглюконео-генеза.Свободное проникновение молочной кислоты в кровь обуславливаетлакта-

цидемию.

Если запасы гликогена в печени изначально невелики (голодание, недоедание, астеническое телосложение) или израсходованы (после физической работы), то при приеме алкоголя натощак гипогликемия наступает быстрее и может быть причиной потери сознания. К этому стоит добавить сильный диурети-

ческий эффект этанола, ведущий к быстрому обезвоживанию организма и снижению кровоснабжения головного мозга со всеми вытекающими последст-виями.

Этанол является энергетически ценным соединением: при метаболизме 125 г этанола количество образующегося НАДН такое же, как при окислении 500 г глюкозы. При полноценном питании и частом потреблении этилового спирта, например, в виде пива, «этанольный» ацетил-S-КоАне столько сгорает в ЦТК, сколько использу-

ется для синтеза холестерина и нейтральных жиров, то есть происходит переход энергии этанола в запасную форму, что приводит к пивному ожирению и повышает риск атеросклероза.

ПЕНТОЗОФОСФАТНЫЙ ПУНТЬ

Пентозофосфатный путь окисления глюкозы не связан с образованием энергии. Значение ПФП:

1.Образование НАДФН

•для синтеза жирных кислот,

•холестерина и других стероидов,

•для синтеза глутаминовой кислоты из α-кетоглутаровойкислоты (реакция восстановительного аминирования).

•для систем защиты клетки от свободно-радикальногоокисления (анти-

оксидантная защита).

2. Образование рибозо-5-фосфата,необходимого для синтеза нуклеиновых кислот.

Наиболее активно реакции ПФП идут в цитозоле клеток печени, жировой ткани, эритроцитах, коре надпочечников, молочной железе при лактации, менее интенсивно в скелетных мышцах.

Пентозофосфатный путь включает два этапа – окислительный и неокислитель-ный.На первом,окислительном, этапеглюкозо-6-фосфатв трех реакциях превра-

щается в рибулозо-5-фосфат,реакции сопровождаются восстановлением двухмо-лекулНАДФ до НАДФН.

Второй этап – этап структурных перестроек, благодаря которым пентозы возвращаются в фонд гексоз. В этих реакцияхрибулозо-5-фосфатможетизомеризо-ватьсядорибозо-5-фосфатаиксилулозо-5-фосфата.Далее под влиянием ферментов транскетолазы и трансальдолазы происходят структурные перестройки с обра-

зованием иных моносахаридов. При реализации всех реакций второго этапа пентозы превращаются во фруктозо-6-фосфати глицеральдегидфосфат. Из глицеральдегид-3-фосфатапри необходиости могут образоваться гексозы.

Связь пентозофосфатного пути и гликолиза Судьба полученных фруктозо-6-фосфатаи глицеральдегидфосфата различна

в зависимости от ситуации и потребностей клетки. Поэтому метаболизм глюкозо-6-фосфата может идти по 4 различным механизмам.

Механизм 1. Потребность в НАДФН ирибозо-5-фосфатесбалансирована

(например, при синтезе дезоксирибонуклеотидов). При таких условиях реак-

ции идут обычным порядком – образуется две молекулы NADPH и одна моле-

кула рибозо-5-фосфатаиз одной молекулыглюкозо-6-фосфатапоокисли-тельнойветви пентозофосфатного пути.

Механизм 2. Потребность врибозо-5-фосфатезначительно превышает потребность в НАДФН(например, синтез РНК) Большая часть глюкозо-6-фосфата превращается во фруктозо-6-фосфат и глицеральдегид-3-фосфат по гликолитическому пути. Затем две молекулы фруктозо-6-фосфата и одна молекула глицеральдегид-3-фосфата под действием трансальдолазы и

транскетолазы рекомбинируют в три молекулы рибозо-5-фосфатапутем обращения реакции 2 этапа пентозофосфатного пути.

Механизм 3. Потребность в НАДФН значительно превышает потреб-

ность в рибозо-5-фосфате (например, биосинтез холестерола, жирныхки-слот).В этой ситуации по окислительным реакциям пентозофосфатного пути образуются НАДФН ирибулозо-5-фосфат.Далее, под действиемтранс-кетолазы

и трансальдолазы, рибулозо-5-фосфатпревращается впентозо-5-фосфаты,вофруктозо-6-фосфатиглицеральдегид-3-фосфат.В заключение происходит ресинтезглюкозо-6-фосфатаизфруктозо-6-фосфатаи глицеральдегидфосфата по пути глюконеогенеза. Подключение новых молекулглюкозо-6-фосфатапозволяет поддерживать стехиометрию процесса.

Механизм 4. Потребность в НАДФН значительно превышаетпотреб-ностьврибозо-5-фосфатеи необходима энергия(например. антиокси-

дантная защита в эритроците). Глюкозо-6-фосфат превращается врибозо-5-фосфати далее вофруктозо-6-фосфат иглицеральдегид-3-фосфат,ко-торые( в отличие от механизма 3) вступают на гликолитический путьобме-на,а не подвергаются обратному превращению вглюкозо-6-фосфат.Образо-ванныйпируват вступает в ЦТК. В результате происходит одновременное генерирование НАДФН и АТФ.

Недостаточность глюкозо-6-фосфат-дегидрогеназы

Генетическая недостаточность глюкозо-6-фосфат-дегидрогеназыотмечается примерно с частотой 1:60, то есть на Земле имеется около 100 млн человек с этим заболеванием, которое, к счастью, не всегда проявляется. Следствием ферментного дефекта является снижение синтеза НАДФН в клетке. Особенно существенно это влияет наэритроциты , в которых окислительный этап пентозофосфатного цикла является единственным источником НАДФН.

Из разнообразных функций НАДФН для эритроцитов имеет значение одна – участие в работе антиоксидантной системы, а именно кооперация с глутатионпероксидазой, ферментом, восстанавли-

вающим пероксид водорода до воды. Пе-роксидводорода в клетке образуется из свободных кислородных радикалов (актив-

ных форм кислорода), последние являются обычным продуктом деятельности ряда ферментов, например, цитохромоксидазы.

При употреблении некоторых лекарственных препаратов (сульфаниламиды, (стрептоцид, сульфацил-Na),норсульфа-зол,парацетамол, аспирин, примахин, метиленовый синий, нафталин) в клетках ак-

studfiles.net

Молочная кислота в присутствии пировиноградной кислоты

    МОЛОЧНОЙ кислоты, практически выход нйже, так как на кажд стадии преобразования образуются побочные продукты, напр, мер летучие кислоты (уксусная, пропионовая и др.), карбонил ные соединения (диацетил, ацетоин, уксусный альдегид и др спирт, СОг и ряд других веществ, участвующих в образован аромата и вкуса кисломолочных продуктов. В среднем в кефи, накапливается до 0,9 % молочной кислоты, в кумысе — до 1,4 сметане — 0,7 %. Весьма часто молочнокислое брожение сопр вождается спиртовым, если в среде присутствуют так называ мые молочные дрожжи, В этом случае образующаяся из лакто пировиноградная кислота под действием фермента пируватдека боксилазы расщепляется до уксусного альдегида и СОг  [c.156]

    Первая стадия процесса сжигания пищи не требует присутствия кислорода. Она осуществляется во всех живых организмах и называется анаэробной ферментацией, или гликолизом ( разложением глюкозы ). В присутствии кислорода окончательным продуктом этой стадии, как было указано выше, является пировиноградная кислота. Но в других организмах, не использующих кислород, или в некоторых микроорганизмах, использующих кислород, но лишенных его, образуются другие соединения. Клетки дрожжей в анаэробных условиях превращают глюкозу в этанол, некоторые типы бактерий образуют ацетон, а клетки человеческих мышц образуют молочную кислоту  [c.326]

    В присутствии кислорода образование димера подавляется [036, 037], как и в случае спиртов, а образование карбонильного соединения увеличивается. Гликолевая кислота дает повышенные выходы глиоксиловой кислоты, молочная кислота — пиро-виноградной кислоты [056, Л2, ЛЗ], а малеиновая, лимонная и р-оксимасляная кислоты дают с хорошими выходами соответствующие кетокислоты [Р46, Р71]. Могут образовываться также и другие продукты частично в результате реакций карбоксильных групп молекул, а частично как вторичные продукты [037]. В присутствии ионов закисного железа, так же как и кислорода, протекают цепные реакции (ср. стр. 79), причем молочная кислота дает пировиноградную кислоту с выходом О до 90 [Л2]. В I М растворах молочной кислоты (без ионов Ре ) выход пиро-виноградной кислоты в присутствии кислорода равен 7 [Л 3], [c.132]

    Специфическая функция аскорбиновой кислоты, как части системы, окисляющей НАД-Н, впервые была показана Джеймсом. Используя вытяжки из проростков ячменя, он показал, что потребление кислорода клеточным соком сильно возрастало в присутствии гексозодифосфата. Джеймс наблюдал также, что сок ячменя содержал аскорбиновую кислоту и окислял молочную кислоту до пировиноградной. [c.167]

    С другой стороны, в присутствии кислорода пировиноградная кислота полностью окисляется в СО2 и Н2О, причем этот процесс несравненно более выгоден с энергетической точки зрения, чем образование молочной кислоты. (Впрочем, затрата, сделанная в анаэробном процессе, в котором топливо используется неудовлетворительно, компенсируется регенерацией гликогена из молочной кислоты приведенным выше образом.) Мышечные экстракты содержат исключительно ферменты анаэробного гликолиза, а не дыхательные ферменты. Эти ферменты тесно связаны с некоторыми структурными элементами клеток, называемыми митохондриями. Поэтому окислительные процессы изучались со срезами органов или измельченными тканями. [c.254]

    Муравьиная кислота — реактив для выделения платины и палладия, для отделения бериллия от алюминия и железа, для разделения вольфрама и молибдена уксусная кислота применяется для определения молекулярной массы веществ, для приготовления буферных растворов, как среда и ацетилирующее средство пропионовая кислота— для определения ароматических аминов антраниловая кислота — для обнаружения и гравиметрического определения кадмия, кобальта, меди, ртути, марганца, никеля, свинца и цинка бензойная кислота служит эталоном в колориметрии 2,4-диокси-бензойная кислота применяется для колориметрического определения железа, титана и других элементов лимонная кислота — в качестве сильного маскирующего комплексообразователя, для приготовления буферных смесей, определения белка в моче, как растворитель фосфатов при анализе удобрений молочная кислота — при полярографическом определении металлов, при электролитическом осаждении меди в присутствии железа, цинка и марганца нафтионовая кислота — для колориметрического определения нитрат иона, в качестве флуоресцирующего индикатора олеиновая кислота — для определения малых количеств кальция и магния, в титриметрическом анализе для определения жесткости воды пировиноградная кислота — для идентификации первичных и вторичных аминов, в микробиологии стеариновая кислота — для нефелометрического определения кальция, магния и лития сульфо-салициловая кислота — для колориметрического определения железа, в качестве комплексообразователя, для осаждения и нефелометрического определения белков трихлоруксусная кислота — как реактив на пигменты желчи и фиксатор в микроскопических исследованиях. [c.44]

www.chem21.info

Пилинги фруктовыми кислотами: молочный и пировиноградный

AHA получают не только из цитрусовых и других фруктов. В молоке их тоже достаточно!

Молочный пилинг

Молочная кислота – уникальный натуральный ингредиент, способный регулировать водный баланс в коже и восстанавливать ее защитные функции. Получают ее из натурального ферментированного молока или, например, из экстракта черники. Эта фруктовая кислота (альфа-кислота) обладает сильными противовоспалительными, отбеливающими, отшелушивающими и увлажняющими свойствами. Поэтому молочный пилинг нередко назначают при сухой и обезвоженной коже. Систематические пилинги низкоконцентрированой молочной кислотой помогают приобрести ровный тон кожи даже при «хронической» гиперпигментации. Пилинг молочной кислотой обычно хорошо воспринимает даже чувствительная, склонная к воспалениям и раздражениям, аллергичная кожа, а также не переносящая пилинги другими фруктовыми кислотами. Так что если вы боитесь пилингов – стоит попробовать начать с нее.

Кроме того, шелушение кожи после поверхностно молочного пилинга минимально, а покраснения обычно не бывает вовсе – следовательно, курс пилингов можно делать без опаски, что после процедуры пару дней придется посидеть дома.

Важно

С выраженными морщинами и молочному пилингу не справиться – поэтому после 40-45 лет его обычно назначают лишь в качестве подготовки к другим, более «сильным» пилингам кожи.

Стандартный курс

Обычно 3-6 процедур с интервалом 10-14 дней, при тонкой и чувствительной коже интервал должен быть минимум 2 недели (в среднем – 14-18 дней).

Виктория Приселкова

врач высшей категории, дерматолог, дерматокосметолог, ассистент кафедры кожных и венерических болезней РУДН

Сегодня очень популярны многокомпонентные составы для химических пилингов. За счет добавления к салициловой или гликолевой кислотам молочной, миндальной и других «мягких» АНА удается добиться менее агрессивного воздействия на кожу. А в каких-то случаях (например, при акне легкой и средней степени тяжести) можно и вовсе отказаться от агрессивных кислот. Ведь если у пациента с акне чувствительная или обезвоженная кожа, пилинг с салициловой кислотой – отнюдь не лучший вариант, в этом случае молочная кислота может оказаться предпочтительнее.

Пировиноградный пилинг

Пировиноградная кислота, она же ацетилмуравьиная или метилглиоксилевая, присутствует во многих фруктах (особенно экзотических, например папайе и многих цитрусах), некоторое ее количество можно найти в меде. Также ее можно получить из винной или молочной кислот. С точки зрения химии она также имеет формулу, сходную с молочной кислотой и во время пилинга частично в нее же и превращается. Поэтому поверхностный пилинг пировиноградной кислотой можно назвать своеобразной заменой молочному пилингу. Также в некоторых случаях пилинг пировиноградной кислотой используется в качестве альтернативы салициловому пилингу для лечения жирной и проблемной кожи: салициловая кислота – «родственница» AHA, бетагидроксикислота, при всех своих плюсах часто раздражает кожу.

Пировиноградный пилинг лица (его иногда ошибочно называют виноградным пилингом) может быть не только поверхностным, но и срединным. К последнему прибегают в том случае, когда возрастные изменения (например морщины, гиперкератоз – утолщение кожи и пр.) становятся сильно заметны.

Важно

Высококонцентрированная фруктовая кислота, использующаяся для срединных пилингов, проникает до глубокого (сосочкового) слоя дермы, стимулируя фибробласты – клетки, вырабатывающие коллаген, эластин и гиалуроновую кислоту и ответственные за эластичность, упругость и гладкость нашей кожи. Конечно, после срединного пилинга коже требуется время, чтобы восстановиться: обычно на 3-4 день начинается ее активное шелушение. И если после поверхностного пилинга пировиноградной кислотой уже на следующий день или даже в тот же день можно «выходить в люди», после срединного пилинга, возможно, несколько дней придется отсидеться дома.

Стандартный курс

Для поверхностных пилингов – 4-7 процедур с интервалом в 7-14 дней, для срединных – 2-4 процедуры с интервалом 21-28 дней.

domashniy.ru

Молочная кислота — ваш друг, что бы ни говорил фитнес-тренер

Что такое молочная кислота и лактат

Нашему телу постоянно нужна энергия для работы органов и сокращения мышц. С пищей в организм поступают углеводы. В кишечнике они расщепляются до глюкозы, которая затем попадает в кровь и транспортируется в клетки организма, включая мышечные.

В цитоплазме клеток происходит гликолиз — окисление глюкозы до пирувата (пировиноградной кислоты) с образованием АТФ (аденозинтрифосфат, основное топливо организма). Затем за счёт фермента лактатдегидрогеназы пируват восстанавливается до молочной кислоты, которая тут же теряет ион водорода, может присоединить ионы натрия (Na+) или калия (K+) и превращается в соль молочной кислоты — лактат.

Как видим, молочная кислота и лактат — это не одно и то же. Накапливается в мышцах, выводится и перерабатывается именно лактат. Поэтому говорить о молочной кислоте в мышцах некорректно.

До 1970 года лактат считался побочным продуктом, который возникает в работающих мышцах из-за недостатка кислорода. Однако исследования последних десятилетий опровергли это утверждение. Например, Мэтью Рогатски (Matthew J. Rogatzki) в 2015 году выяснил^{, что гликолиз всегда заканчивается образованием лактата.}

Это же утверждает ^{Джордж Брукс (George A. Brooks) из Калифорнийского университета, изучающий молочную кислоту более 30 лет. Накопление лактата показывает только баланс между его производством и устранением и не имеет отношения к аэробному или анаэробному метаболизму.}

Лактат всегда формируется во время гликолиза вне зависимости от наличия или недостатка кислорода. Он производится даже в состоянии покоя.

Почему многие не любят молочную кислоту

Миф 1. Молочная кислота вызывает боль в мышцах

Этот миф давно уже опровергли, однако некоторые фитнес-тренеры до сих пор винят лактат в крепатуре, или отложенной боли в мышцах. На самом деле уровень лактата сильно снижается уже через несколько минут после прекращения нагрузки и полностью приходит в норму где-то через час после тренировки.

Таким образом, лактат никак не может вызывать боль в мышцах через 24–72 часа после тренировки. О том, какие механизмы заставляют ваши мышцы болеть после тренировки, можно почитать в этой статье.

Миф 2. Молочная кислота «закисляет» мышцы и вызывает их утомление

Существует распространённое мнение о том, что уровень лактата в крови влияет на работу мышц. Однако на самом деле в этом виноват не лактат, а ионы водорода, которые повышают кислотность тканей. Когда pH-баланс смещается в кислую сторону, наступает ацидоз. Существует немало исследований, доказывающих, что ацидоз негативно влияет на сокращение мышц.

В научной статье ^{«Биохимия метаболического ацидоза, вызванного физическими упражнениями» Роберта Робергса (Robert A. Robergs) указано, что ионы водорода высвобождаются каждый раз, когда АТФ расщепляется до АДФ (аденозиндифосфат) и неорганического фосфата с выделением энергии.}

Когда вы работаете со средней интенсивностью, ионы водорода используются митохондриями для окислительного фосфорилирования (восстановления АТФ из АДФ). Когда интенсивность упражнений и потребность организма в энергии возрастает, восстановление АТФ происходит в основном за счёт гликолитической и фосфагенной систем. Это вызывает увеличенное высвобождение протонов и, как следствие, ацидоз.

В таких условиях увеличивается производство лактата для защиты организма от накопления пирувата и поставки NAD+, необходимого для второй фазы гликолиза. Робергс предположил, что лактат помогает справиться с ацидозом, поскольку может переносить ионы водорода из клетки. Таким образом, без увеличенного производства лактата ацидоз и мышечная усталость наступили бы гораздо быстрее.

Лактат не виноват в том, что во время интенсивной нагрузки у вас устают мышцы. Усталость вызывает ацидоз — накопление ионов водорода и смещение pH организма в кислую сторону. Лактат, наоборот, помогает справиться с ацидозом.

Чем лактат полезен для здоровья и физической подготовки

Лактат является источником энергии

В 80–90-х годах Джоржд Брукс доказал^{, что лактат переходит из мышечных клеток в кровь и транспортируется в печень, где восстанавливается до глюкозы в цикле Кори. После этого глюкоза вновь транспортируется по крови в работающие мышцы и может использоваться для производства энергии и запасаться в виде гликогена.}

Более того, даже мышцы могут использовать лактат в качестве топлива. В 1999 году Брукс обнаружил^{, что тренировки на выносливость снижают уровень лактата в крови, даже когда клетки продолжают производить его в том же количестве. В 2000 году он выяснил, что у выносливых атлетов увеличивается количество молекул-переносчиков лактата, которые быстро перемещают лактат из цитоплазмы клетки в митохондрии.}

В дальнейших экспериментах учёные обнаружили внутри митохондрий не только белки-переносчики, но и лактатный энзим дегидрогеназу, которая запускает превращение лактата в энергию.

Учёные сделали вывод, что лактат переносится в митохондрии и сжигается там при участии кислорода для добычи энергии.

Лактат служит источником энергии для мышц. В печени он восстанавливается до глюкозы, которая затем снова используется мышцами или запасается в них в виде гликогена. Кроме того, лактат может сжигаться непосредственно в мышцах для производства энергии.

Лактат увеличивает выносливость

Лактат помогает увеличить потребление кислорода, что тоже положительно влияет на выносливость. Исследование ^{2006 года показало, что лактат, в отличие от глюкозы, увеличивает количество кислорода, потребляемого митохондриями, что позволяет им выработать больше энергии.}

А в 2014 году выяснилось^{, что лактат снижает ответ на стресс и увеличивает производство генов, вовлечённых в создание новых митохондрий.}

Лактат увеличивает количество потребляемого кислорода, так что ваше тело сможет дольше переносить нагрузки.

Лактат защищает мозг

Лактат предотвращает вызванную L-глутаматом эксайтотоксичность. Это патологическое состояние, при котором из-за чрезмерной активности нейронов повреждаются их митохондрии и мембраны и клетка гибнет. Эксайтотоксичность может стать причиной рассеянного склероза, инсульта, болезни Альцгеймера и других заболеваний, связанных с повреждением нервной ткани.

Исследование ^{2013 года доказало, что лактат регулирует активность нейронов, защищая мозг от эксайтотоксичности.}

Кроме того, лактат обеспечивает мозгу альтернативный источник питания, когда глюкозы не хватает. В том же 2013 году учёные выяснили^{, что незначительное увеличение циркуляции лактата позволяет мозгу нормально функционировать в условиях гипогликемии.}

Более того, исследование ^{2011 года показало, что глюкозы недостаточно для обеспечения энергии во время интенсивной активности синапсов, а лактат может быть эффективным источником энергии, который поддерживает и усиливает метаболизм мозга.}

И, наконец, исследование ^{2014 года доказало, что лактат увеличивает количество норэпинефрина, нейротрансмиттера, который необходим для снабжения мозга кровью и концентрации внимания.}

Лактат защищает мозг от эксайтотоксичности, служит источником энергии и улучшает концентрацию внимания.

Лактат способствует росту мышц

Лактат создаёт хорошие условия для роста мышц. Исследование ^{2015 года доказало, что добавка из кофеина и лактата увеличивает рост мышц даже во время тренировок низкой интенсивности, активируя стволовые клетки и анаболические сигналы: повышая экспрессию миогенина и фоллистатина.}

Ещё 20 лет назад учёные обнаружили^{, что после введения лактата и физических упражнений (плавания) у самцов мышей увеличивается количество тестостерона в плазме крови. Кроме того, повышается количество лютеинизирующего гормона, который также способствует секреции тестостерона. И это, в свою очередь, положительно сказывается на росте мышц.}

Лактат увеличивает секрецию гормонов, необходимых для роста мышц.

Как увеличить количество лактата

1. Съешьте за час перед тренировкой что-нибудь богатое углеводами: сладкие фрукты, шоколад, злаки. Помните: лактат образуется при распаде глюкозы.
2. Постарайтесь выложиться по полной. Например, попробуйте спринт или высокоинтенсивный интервальный тренинг (ВИИТ). Устраивайте такие тренировки два раза в неделю в дополнение к своим обычным нагрузкам, и постепенно ваше тело приучится вырабатывать больше лактата для увеличения выносливости, роста мышц и защиты мозга.

lifehacker.ru

Молочная кислота, образование из пировиноградной кислоты

    Метод основан на энзиматическом восстановлении пировиноградной кислоты в молочную ферментом лактатдегидрогеназой при одновременном окислении НАДН. О количестве пировиноградной кислоты судят по убыли НАДН, измеряя уменьшение оптической плотности при 340 нм (с.7). Реакция сдвинута в сторону образования молочной кислоты при pH 7,4 и 22° С. [c.31]

    Когда же работа окончена и мышцы отдыхают, они должны набраться кислорода, чтобы с его помощью избавиться от молочной кислоты, превратив ее снова в пировиноградную. (Кислород соединяется с двумя лишними водородными атомами молочной кислоты с образованием воды.) Вот почему вы продолжаете задыхаться еще некоторое время после того, как кончили колоть дрова или бегать у вас образовалась кислородная недостаточность, которую организм должен восполнить. [c.174]

    Цикл лимонной кислоты. Аэробное превращение молочной кислоты в двуокись углерода и воду протекает через стадию образования пировиноградной и затем уксусной кислот. Уксусная кислота является одним из наиболее важных продуктов обмена. Она лежит на перекресте многих биохимических путей. Участие уксусной кислоты в образовании АТФ связано в основном с включением в цикл лимонной кислоты. Этот цикл (фиг. 104) представляет собой последовательную цепь реакций, начинающуюся с конденсации двууглеродного остатка уксусной кислоты с четырехуглеродным носителем . Образовавшаяся шестиуглеродная кислота носит название лимонной кислоты. Путем ряда дегидрирований (потеря водорода) и декарбоксилирований (потеря двуокиси кислорода) она, в конце концов, теряет 2 углеродных атома и опять образуется четырехуглеродная молекула носителя. Таким образом, становится возможным следующий оборот цикла. В результате каждого оборота цикла образуется 18 молекул АТФ на каждую исходную молекулу молочной кислоты. Механизм образования АТФ в лимоннокислом цикле не показан на фиг. 104, да он еще и неизвестен. Общее обсуждение этого вопроса см. в приложении 2. [c.380]

    Молочная кислота образуется в мышцах в анаэробных условиях и является конечным продуктом гликолиза. Количество образовавшейся молочной кислоты эквивалентно количеству распавшейся глюкозы. Установлено, что содержание молочной кислоты в крови человека и животных повышается после мышечной работы. Особенно резкое увеличение количества молочной кислоты наблюдается после усиленных мышечных упражнений. Однако уровень молочной кислоты в крови быстро снижается, так как она поглощается печенью и превращается там в гликоген. Ресинтез гликогена из молочной кислоты не может протекать самопроизвольно и осуществляется только при условии сопряжения его с окислительными процессами, дающими энергию. По данным Пастера и Мейергофа, ресинтез гликогена сопряжен с окислением некоторой части молочной кислоты до углекислого газа и воды. Основная масса молочной кислоты при этом превращается в гликоген. В настоящее время установлено, что в аэробных условиях при достаточном притоке кислорода гликогек и глюкоза окисляются через стадию пировиноградной кислоты до СОг и Н2О, минуя образование молочной кислоты (см. стр. 172). [c.254]

    При окислении гликолей молекулярным кислородом получаются перекисные соединения, формальдегид, муравьиная кислота и сложные эфиры. При окислении пропиленгликоля возмон но такн е образование большого числа различных соединений ацетон, пропионовый альдегид, пировиноградный альдегид, ацетол, молочная кислота, формальдегид, ацетальдегид, двуокись углерода и др. При окислении этиленгликоля йодной кислотой количественно образуется формальдегид [c.26]

    Аммиак и формальдегид реагируют, образуя смесь метиламинов. Подобным же образом а-окси- и а-алкоксикислоты дают, кроме других продуктов, альдегид, содержащий на один атом углерода меньше, по сравнению с исходным соединением. Например, гликолевая кислота дает щавелевую кислоту и формальдегид [68]. При проведении реакции в щелочной среде на железном, медном или никелевом аноде получаются щавелевая, глиоксиловая и муравьиная кислоты. Однако на платиновом аноде основным продуктом является формальдегид [69]. Молочная кислота или ее соли при электролизе образуют уксусную кислоту, уксусный альдегид и муравьиную кислоту [70]. Для получения пировиноград-ной кислоты применяют медную соль молочной кислоты, что приводит к образованию медной соли пировиноградной кислоты, которая осаждается по мере образования таким образом предотвращается дальнейшее окисление [71]. При электролизе солей сахарной кислоты получается сахар, содержащий на один атом углерода меньше, чем в исходной кислоте. Например, D-глюкуроновая кислота дает D-арабинозу [72]  [c.118]

    При гликолизе пировиноградная кислота восстанавливается лактатдегидрогеназой и НАД-Нг в молочную кислоту. При брожении пировиноградная кислота под влиянием пируватдекарбоксилазы и кофермента тиаминпирофосфата (ТПФ) декарбоксилируется с образованием уксусного альдегида и СОг. [c.267]

    В присутствии кислорода образование димера подавляется [036, 037], как и в случае спиртов, а образование карбонильного соединения увеличивается. Гликолевая кислота дает повышенные выходы глиоксиловой кислоты, молочная кислота — пиро-виноградной кислоты [056, Л2, ЛЗ], а малеиновая, лимонная и р-оксимасляная кислоты дают с хорошими выходами соответствующие кетокислоты [Р46, Р71]. Могут образовываться также и другие продукты частично в результате реакций карбоксильных групп молекул, а частично как вторичные продукты [037]. В присутствии ионов закисного железа, так же как и кислорода, протекают цепные реакции (ср. стр. 79), причем молочная кислота дает пировиноградную кислоту с выходом О до 90 [Л2]. В I М растворах молочной кислоты (без ионов Ре ) выход пиро-виноградной кислоты в присутствии кислорода равен 7 [Л 3], [c.132]

    Обычно кислород участвует в процессе, и глюкоза окисляется в конечном счете до воды и СОз. Большинство живых организмов существует в непосредственном контакте с кислородом, находящимся в воздухе или растворенным в воде. Поэтому большая часть метаболических процессов происходит с участием кислорода. В этих условиях молекула глюкозы разлагается без участия кислорода только до стадии образования пировино-градной кислоты. Затем пировиноградная кислота, вместо того чтобы восстановиться до молочной кислоты и этанола, ок

www.chem21.info