Внутреннее дыхание. Физиологическая роль и биохимические основы внутреннего дыхания. Внутреннее дыхание при мышечной деятельности

ОТВЕТ: Тканевое (внутреннее) дыхание – это основной способ получения АТФ, используемый всеми клетками организма (кроме эритроцитов).

В процессе тканевого дыхания от окисляемого вещества отнимаются два атома водорода (два иона и два электрона) и по дыхательной цепи передаются на молекулярный кислород. В результате присоединения атомов водорода к кислороду образуется вода. За счет энергии, выделяющейся при движении электронов по дыхательной цепи, в митохондриях осуществляется синтез АТФ из АДФ и фосфорной кислоты. Обычно образование одной молекулы воды сопровождается синтезом трех молекул АТФ.

В качестве субстратов окисления (т. е. веществ, от которых отнимается водород) в тканевом дыхании используются разнообразные промежуточные продукты распада белков, углеводов и жиров.

Тканевое дыхание представляет собой сложный ферментативный процесс. Ферменты – это биологические катализаторы. Ферменты тканевого дыхания делятся на две группы – дегидрогеназы и цитохромы. Дегидрогеназы отнимают атомы водорода от окисляемого субстрата и временно присоединяют их к своему коферменту. Затем цитохромы отсоединяют электроны от атомов водорода, присоединённых к коферментам дегидрогеназ, и переносят их на молекулу кислорода. Кислород при этом становится активным. Затем к молекуле активного кислорода присоединяются ионы водорода, образовавшиеся после отщепления от них электронов.

Движение электронов по дыхательной цепи сопровождается выделением энергии. Около половины энергии движения электронов аккумулируется в макроэргических связях молекул АТФ. Другая часть энергии выделяется в виде тепла.

В сутки в организме за счет тканевого дыхания возникает не менее 40 кг АТФ, а у спортсменов еще больше. Поэтому этот процесс потребляет большое количество окисляемых веществ и кислорода.

При незначительной потребности клеток в АТФ тканевое дыхание протекает с низкой скоростью. Если клетка начинает использовать большое количество АТФ, то скорость тканевого дыхания возрастает и может достигнуть максимальных величин. Это происходит потому, что активатором ферментов тканевого дыхания является избыток АДФ, который возникает в клетке только при интенсивном использовании АТФ.

Тканевое дыхание протекает в митохондриях. Митохондрии имеются во всех клетках (кроме эритроцитов). Их количество в клетках может достигать тысячи и более. Митохондрии снаружи окружены двойной мембраной. Внешняя мембрана гладкая, а внутренняя складчатая, с большой поверхностью. Ферменты тканевого дыхания встроены во внутреннюю мембрану и располагаются в ней в виде отдельных скоплений, называемых дыхательными ансамблями. Благодаря строго упорядоченному расположению ферментов в дыхательных ансамблях передвижение электронов по дыхательной цепи осуществляется с большой скоростью.

В клетках митохондрии часто располагаются в том месте, где используется энергия АТФ. В мышечных клетках митохондрии находятся около сократительных элементов – миофибрилл – и обеспечивают энергией их сокращение в процессе мышечной работы. Под влиянием систематических тренировок количество митохондрий в мышечных клетках значительно увеличивается.