ΕΡΓΑΣΙΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑ Σ. ΠΑΝΑΓΙΩΤΗ ΤΜΗΜΑ Β3

ΘΕΜΑ: ΕΝΑΣ ΝΕΑΡΟΣ ΣΥΝΗΘΙΖΕΙ ΚΑΘΕ ΑΠΟΓΕΥΜΑ ΝΑ ΤΡΕΧΕΙ ΜΕ ΧΑΛΑΡΟ ΡΥΘΜΟ ΔΥΟ ΧΙΛΙΟΜΕΤΡΑ. ΜΙΑ ΜΕΡΑ ΕΤΡΕΞΕ ΈΝΑ ΧΙΛΙΟΜΕΤΡΟ, ΑΛΛΑ ΤΟΣΟ ΓΡΗΓΟΡΑ, ΠΟΥ ΕΝΙΩΣΕ > ΚΑΙ ΤΑΥΤΟΧΡΟΝΑ ΝΑ ΠΟΝΑ ΣΤΟ ΣΤΗΘΟΣ ΚΑΙ ΣΤΟΥΣ ΜΥΣ ΤΩΝ ΠΟΔΙΩΝ ΤΟΥ. ΠΩΣ ΘΑ ΜΠΟΡΟΥΣΑΤΕ ΝΑ ΕΡΜΗΝΕΥΣΕΤΕ ΑΥΤΌ ΠΟΥ ΣΥΝΕΒΗ ΣΤΟ ΝΕΑΡΟ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΩΝΤΑΣ ΟΡΟΥΣ ΤΟΥ ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΥ?

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

ΚΥΤΤΑΡΙΚΗ ΑΝΑΠΝΟΗ Κυτταρική αναπνοή χαρακτηρίζεται η καταβολική διαδικασία των κυττάρων και κατά την οποία πολύπλοκα οργανικά μόρια, όπως υδατάνθρακες, λίπη και πρωτεΐνες, οξειδώνονται προκειμένου ν' απελευθερώσουν ενέργεια, η οποία είναι απαραίτητη σε άλλες κυτταρικές διαδικασίες. Η κυτταρική αναπνοή αποτελεί ένα από τα τελευταία στάδια του μεταβολισμού των πολυκύτταρων οργανισμών.

ΚΥΤΤΑΡΙΚΗ ΑΝΑΠΝΟΗ ΧΩΡΙΖΕΤΑΙ ΣΕ : Αερόβια αναπνοή Αν η οξείδωση πραγματοποιείται με οξυγόνο Αναερόβια αναπνοή Αν η οξείδωση πραγματοποιείται χωρίς την παρουσία οξυγόνου

Η κυτταρική αναπνοή μπορεί να μετατραπεί από αερόβια σε αναερόβια, αν υπάρχει έλλειψη οξυγόνου στον οργανισμό, όπως για παράδειγμα συμβαίνει στον άνθρωπο σε πολύ έντονη φυσική άσκηση.

ΓΛΥΚΟΛΥΣΗ Αποτελεί το πρώτο στάδιο της κυτταρικής αναπνοής με διάσπαση της γλυκόζης (υδατάνθρακας τύπου μονοσακχαρίτη). Ένα ενδιάμεσο προϊόν της γλυκόλυσης είναι το πυροσταφυλικό οξύ. Στην αερόβια γλυκόλυση το πυροσταφιλικό οξύ οξειδώνεται πλήρως με οξυγόνο παράγοντας διοξείδιο του άνθρακα και νερό, μέσω του κύκλου του κιτρικού οξέος και την οξειδωτική φωσφορυλίωση. Στην αναερόβια γλυκόλυση το πυροσταφυλικό οξύ γίνεται αιθυλική αλκοόλη και διοξείδιο του άνθρακα μέσω της αλκοολικής ζύμωσης ή γαλακτικό οξύ μέσω της γαλακτικής ζύμωσης, όπως στην περίπτωση της αναερόβιας κυτταρικής αναπνοής των ανθρώπινων μυϊκών κυττάρων. Οι πρωτεΐνες πρώτα υδρολύονται σε αμινοξέα και το υπόλοιπο είτε υφίσταται επεξεργασία στον κύκλο του κιτρικού οξέος, πυροσταφυλικό οξύ ή ακετυλο- συνένζυμο Α πριν οξειδωθεί.

Αερόβια αναπνοή Στην αερόβια αναπνοή η πλήρης οξείδωση του πυροσταφυλικού οξέος, που έχει παραχθεί κατά τη γλυκόλυση, γίνεται σε δύο στάδια: τον κύκλο του κιτρικού οξέος ή κύκλο του Krebs και την οξειδωτική φωσφορυλίωση.

Κύκλος του κιτρικού οξέος: Ο κύκλος του κιτρικού οξέος ή κύκλος του Krebs περιλαμβάνει μια σειρά αντιδράσεων που γίνονται στη μήτρα των μιτοχονδρίων, χωρίς να χρησιμοποιείται οξυγόνο. Το πυροσταφυλικό οξύ, που είχε παραχθεί από τη γλυκόλυση, μετατρέπεται σε ακετυλο-συνένζυμο Α και με τη μορφή αυτή εισέρχεται στον κύκλο του κιτρικού οξέος. Κατά τη μετατροπή αυτή παράγεται και CΟ2. Από το ακετυλο-συνένζυμο Α που μπαίνει στον κύκλο του κιτρικού οξέος, μεταξύ άλλων, σχηματίζονται ΑΤΡ, και CΟ2. Το κέρδος σε ενέργεια από τη διάσπαση κάθε αρχικού μορίου γλυκόζης, σ’ αυτό το στάδιο, είναι δύο μόρια ΑΤΡ.

Οξειδωτική φωσφορυλίωση: Οι αντιδράσεις της οξειδωτικής φωσφορυλίωσης γίνονται στις αναδιπλώσεις της εσωτερικής μεμβράνης του μιτοχονδρίου και για τη διεξαγωγή τους χρησιμοποιείται οξυγόνο. Κατά την πραγματοποίηση αυτών των αντιδράσεων γίνεται απελευθέρωση ενέργειας, μέρος της οποίας χρησιμοποιείται για την παραγωγή 32 μορίων ΑΤΡ από ADP + Pi. Στα τελικά προϊόντα αυτής της διαδικασίας περιλαμβάνεται και Η2Ο. Τελικά, από την πλήρη οξείδωση ενός μορίου γλυκόζης σε διοξείδιο του άνθρακα και νερό παράγονται συνολικά 36 μόρια ΑΤΡ.

Αναερόβια αναπνοή Οξειδώνουν τη γλυκόζη για την παραγωγή ΑΤΡ χωρίς την παρουσία οξυγόνου. Οι πιο γνωστές περιπτώσεις αναερόβιας αναπνοής είναι η αλκοολική και η γαλακτική ζύμωση. Και στις δύο περιπτώσεις ένα μόριο γλυκόζης, μέσω της γλυκόλυσης, διασπάται σε δύο μόρια πυροσταφυλικού οξέος, με απόδοση δύο μορίων ΑΤΡ, όπως γίνεται και κατά την αερόβια αναπνοή. Στη συνέχεια, τα δύο μόρια του πυροσταφυλικού οξέος, μετατρέπονται είτε σε δύο μόρια αιθυλικής αλκοόλης και δύο μόρια διοξειδίου του άνθρακα (αλκοολική ζύμωση), είτε σε δύο μόρια γαλακτικού οξέος (γαλακτική ζύμωση).

Αναερόβια αναπνοή και άσκηση Όταν ασκείστε, οι μύες σας απαιτούν ενέργεια για να συσπαστούν. Οι μύες σας παίρνουν την ενέργεια από ένα μόριο που ονομάζεται τριφωσφορική αδενοσίνη (ATP). Η ATP «γεμίζει» με ενέργεια κατά την κυτταρική αναπνοή (CR). Η κυτταρική αναπνοή περιλαμβάνει την κατανομή της ενέργειας που παράγουν μόρια όπως τα σάκχαρα, οι πρωτεΐνες και τα λίπη. Η κατανομή αυτών των μορίων απελευθερώνει μεγάλες ποσότητες ενέργειας, το οποίο στη συνέχεια αποθηκεύεται σε ATP. Οι μύες σας μπορούν να αποθηκεύσουν μόνο μικρές ποσότητες ATP, και επομένως αυτό θα πρέπει να ξαναγίνετε συνεχώς.

Παραγωγή Γαλακτικού Οξέος Κατά τη διάρκεια της αερόβιας ή χαμηλής έντασης άσκηση, η παράδοση οξυγόνου στους μύες είναι επαρκής, και ένα μόριο γλυκόζης μετατρέπεται σε διοξείδιο του άνθρακα και 36 μόρια της ATP. Κατά τη διάρκεια της άσκησης υψηλής έντασης, ωστόσο, η παράδοση οξυγόνου στα μυϊκά κύτταρα είναι περιορισμένη. Η γλυκόζη μετατρέπεται σε γαλακτικό οξύ και παράγονται μόνο έξι μόρια ATP.

Συμπέρασμα Ο νεαρός επειδή έτρεξε τόσο γρήγορα, οι μύες του είχαν υποστεί καταπόνηση λόγω της μεγάλης ταχύτητας και δεν είχαν προσλάβει όλο το απαραίτητο οξυγόνο. Έτσι ο οργανισμός και συγκεκριμένα οι σκελετικοί μύες αναγκάστηκαν λόγω έλλειψης οξυγόνου να κάνουν αναερόβια αναπνοή. Αυτό είχε σαν αποτέλεσμα την κούραση του μυϊκού του συστήματος αλλά και την συσσώρευση γαλακτικού οξέος λόγω γαλακτικής ζύμωσης στους μύες του. Συνέπεια ήταν τα συμπτώματα που είχε, δηλαδή τον πόνο στο στήθος και στους μύες των ποδιών του.