16.Способы получения энергии бактериями (дыхание, брожение). Методы культивирования анаэробов. Способы получения энергии анаэробами

Аэробные энергетические процессы

По отношению к молекулярному кислороду организмы подразделяются на аэробов и анаэробов. В свою очередь, аэробы и анаэробы подразделяются на облигатные и факультативные. Некоторые облигатные аэробы могут существовать при содержании кислорода, равном его содержанию в атмосфере или превышающем эту величину, но встречаются те, которые не переносят уровень кислорода, превышающий несколько процентов. В свою очередь, некоторые анаэробы, хотя и не используют кислород, но переносят его высокие концентрации в окружающей среде. Ряд микроорганизмов может резко менять чувствительность к кислороду в зависимости от типа питания, например водородные бактерии при выращивании в гетеротрофных условиях аэротолерангны, а в автотрофных – микроаэрофильны.

Аэробное дыхание. Дыхательная цепь

При аэробном дыхании в качестве конечного акцептора электронов используется молекулярный кислород. Аэробное дыхание характерно для большинства животных и растений и широко распространено в мире прокариот. На первом его этапе основной субстрат дыхания – восстановленный NAD – образуется в результате катаболизма сахаров, органических кислот, аминокислот и других субстратов в процессе функционирования метаболических путей, которые прямо не зависят от присутствия кислорода и могут осуществляться в анаэробных условиях. К ним относятся гликолиз и другие пути метаболизма Сахаров, цикл три-карбоновых кислот, системы окисления жирных кислот и др. Полученный в результате дегидрирования субстратов NADH частично используется в конструктивных процессах, а в основном окисляется через дыхательную цепь.

Природу компонентов дыхательной цепи и порядок их расположения определяли химическими, физико-химическими и биохимическими методами, среди которых важное место занимают дифференциальная спектрофотометрия и ингибиторный анализ. Их сочетание позволяет определить, какие именно компоненты участвуют в окислении данного субстрата и какова последовательность их расположения в дыхательной цепи.

Специфическими ингибиторами дыхания служат следующие вещества:

ингибиторы NADH‑дегидрогеназы: барбитураты, ротенон;

ингибитор цитохром-с-редуктазы: антимицин А;

ингибиторы цитохромоксидазы.

Однако существует и цианид-резистентное дыхание.

Блокирование переноса электронов ингибитором приводит к тому, что переносчики, находящиеся на участке, предшествующем ингибируемому, переходят в восстановленное состояние, тогда как переносчики, находящиеся после ингибируемого участка, переходят в окисленное состояние.

В отличие от митохондрий, состав дыхательной цепи у прокариот часто зависит не только от вида микроорганизма, но и от типа его питания, а также от содержания кислорода в газовой фазе. Примером может служить дыхательная цепь Escherichia coli.

Обратный перенос электронов

В тех случаях, когда окисляемые субстраты – доноры электронов и протонов имеют высокий окислительно-восстановительный потенциал, они включаются в дыхательную цепь на уровне цитохромного звена. Это приводит к тому, что, во-первых, в дыхательной цепи остается только один пункт сопряжения, и для обеспечения энергетических потребностей клетки она должна функционировать с высокой скоростью. Во-вторых, для восстановления NADP используется обратный перенос электронов за счет ТЭП, создаваемого на цитохромоксидазном участке.

Эволюция путей аэробного метаболизма

Системы дыхания современных организмов являются продуктом длительной эволюции жизни от анаэробных к аэробным условиям. Принято считать, что первичная атмосфера Земли носила восстановительный характер и практически не содержала кислорода. В нее входили такие газы как С02, СН4, N2, Nh4, Н2 и некоторые другие – в меньших количествах. Поэтому первые живые организмы, скорее всего, были анаэробами.

Основная масса кислорода образовалась, по-видимому, в результате жизнедеятельности фотосинтезирующих организмов. Первые аэробные микроорганизмы могли появиться на Земле около 2 млрд лет назад в соответствии с последовательностью, отраженной на схеме:

Анаэробы –> фототрофы –► аэротолеранты ->аэробы –> аэробы.

На начальных этапах эволюции организмы вынуждены были защищаться от окислительного действия кислорода и, вероятно, не обладали способностью запасать энергию, выделяющуюся при окислении субстратов с участием кислорода. Защита могла осуществляться двумя основными путями: пассивным, т.е. переходом в экологические ниши, где кислород отсутствует, и активным – детоксикацией кислорода. Системы детоксикации сохранились и у современных организмов.

Одним из самых токсичных продуктов восстановления кислорода является супероксидный анион-радикал, образующийся при одно электронной реакции

Такие анион-радикалы могут возникать в результате многих метаболических реакций: при взаимодействии с кислородом компонентов дыхательной и фотосинтетической цепей, а также абиогенно в результате фото- и электрохимических процессов в водной среде. Время жизни супероксидных анионов относительно велико, они могут проникать в клетки и превращаться в другие токсичные продукты: гидроксильные радикалы и синглетный кислород

Радикал ОН образуется также при радиационном разложении воды и является самым сильным из всех известных окислителей. Относительно синглетного кислорода нужно отметить, что в норме электронные оболочки атома кислорода находятся в стабильном состоянии, однако при возбуждении атом кислорода может переходить в синглетное состояние с повышенной реакционной способностью, которое возникает и при дисмутации супероксидного аниона:

2'02» + 2Н+->*02 + Н202.

Таким образом, клетке и в современных условиях необходимы защитные механизмы для детоксикации как супероксид-аниона, так и других форм «активного» кислорода.

Основными защитными ферментами являются супероксиддис-мутаза, каталаза и пероксидаза. Супероксиддисмутаза катализирует реакцию с образованием невозбужденного, триплетного кислорода:

202- + 2Н+ -> 02 + Н202.

Некоторые клеточные пигменты также играют защитную роль, «перехватывая» синглетный кислород.

Только после выработки систем защиты эволюция могла приступить к созданию систем, которые позволили бы утилизировать энергию, полученную при окислении субстратов с участием кислорода. Результатом такой эволюции и являются современные дыхательные системы.

Наиболее распространенным способом получения энергии в анаэробных условиях являются различные виды брожений. В случае животных и растительных клеток это гликолиз, у прокариот типы брожений значительно разнообразнее.

И гликолиз, и некоторые другие анаэробные процессы диссимиляции являются лишь подготовительными этапами для последующих аэробных процессов получения энергии, и, как правило, животные и растительные клетки не могут расти только за счет анаэробных процессов катаболизма. Среди прокариот, напротив, существует множество облигатно анаэробных форм, способных расти только за счет анаэробных способов получения энергии. Мы последовательно рассмотрим главные типы анаэробных энергетических процессов: анаэробное дыхание, бескислородный фотосинтез и разные виды брожений.

Анаэробное дыхание

Механизм этого процесса сходен с аэробным дыханием и также использует цепь переноса электронов. Однако конечным акцептором электронов служит не кислород, а другие неорганические или органические вещества. В зависимости от природы конечного акцептора различают нитратное, сульфатное, карбонатное, фумаратное типы дыхания и др.

Нитратное дыхание. От нитратного дыхания следует отличать ассимиляционную нитратредукцию, которая может происходить как в аэробных, так и в анаэробных условиях и служит для получения аммонийной формы азота, используемой в конструктивных процессах. Этот процесс осуществляется «растворимыми» ферментами: нитратредуктазой и нитритредуктазой и не связан с запасанием энергии. В процессе ассимиляционной нитратредук-ции не образуется летучих продуктов:

Нитратным дыханием, или денитрификацией, называется дис-симиляционная нитратредукция, приводящая к образованию молекулярного азота с участием цепи переноса электронов и сопровождающаяся запасанием энергии. В этом случае ферменты локализованы в мембране:

Полностью этот процесс протекает у бактерий-денитрификаторов, тогда как у Escherichia coli и некоторых других бактерий осуществляется только первая стадия динитрификации, приводящая к накоплению в среде нитритов. Денитрификаторы, как правило, являются факультативными анаэробами, и кислород подавляет диссимиляционную нитратредукцию. Денитрификация приводит к большим потерям азотных удобрений из почвы, поэтому для подавления денитрификации почву необходимо рыхлить.

Полученный аденозин‑5'-фосфосульфат повторно активируется АТР:

Сульфатное дыхание. Как и в случае нитратредукции существует ассимиляционная сульфатредукция, при которой сульфат восстанавливается до сульфида с последующим использованием в конструктивных процессах. Первой стадией является активация сульфата:

Дважды «активированный 3‑фосфоаденозин‑5‑фосфосульфат подвергается восстановлению сначала до сульфита, а затем до сульфида. Такой путь восстановления сульфата присущ широкому кругу организмов.

При диссимиляционной сулъфатредукции или сульфатном дыхании на первом этапе также образуется APS, который прямо восстанавливается до сульфита, а затем у разных организмов происходит либо одноступенчатое, либо трехступенчатое восстановление сульфита до сульфида.

Обнаружены три типа сульфитредуктаз, содержащих особый гем – сирогем. Другие сульфитредуктазы содержат цитохромы. При использовании в качестве донора электронов молекулярного водорода, а для конструктивных процессов – органических веществ сульфатвосстанавливающие бактерии растут как хемолитогетеротрофы с образованием на 1 моль сульфата 3 молей АТР, часть которых расходуется на активацию сульфата. Жизнедеятельность таких бактерии в природных условиях приводит к накоплению значительных количеств сероводорода, который может окисляться, образуя отложения серы. Эти бактерии вызывают также анаэробную коррозию металлов.

Карбонатное дыхание. При карбонатном дыхании в качестве конечного акцептора электронов используется С02:

4Н2 + С02 -> СН4 + 2Н20.

Как показано опытами с радиоизотопами, С02 акцептирует от водорода только электроны так как водород метана происходит из воды. Процесс восстановления протекает ступенчато с использованием цепи переноса электронов, включающей дегидрогеназы, редуктазы и переносчики электронов, содержащие цитохромы

Карбонатное дыхание характерно для метановых бактерий, относящихся к архебактериям. Многие из них могут использовать С03 в качестве единственного источника углерода, т.е. существовать хемолитоавтотрофно. Они являются облигатными строгими анаэробами. Показано образование АТР в процессе восстановления С02до метана, но стехиометрия процесса не известна. В природных условиях метановые бактерии образуют метан в водоемах и болотах, причем в некоторых полярных морях имеются отложения метана в виде кристаллогидрата. Метановые бактерии – один из главных компонентов систем очистки сточных вод. Они обитают также в рубце жвачных животных.

Брожения

Брожения – это такой тип энергетических процессов, при котором вещества, подвергающиеся химическим превращениям, сами служат донорами и акцепторами электронов. Молекулярный кислород в этих процессах не участвует. Отсюда первое определение брожений, данное известным французским микробиологом Л. Пастером: «Брожение – это жизнь без воздуха».

Запасание энергии при брожениях происходит либо путем субстратного фосфорилирования с образованием макроэргических соединений, либо путем формирования ТЭП за счет экскреции неорганических ионов или кислых продуктов брожения. Несмотря на большое разнообразие типов брожений, которые обычно получают название по главному конечному продукту (спиртовое, молочнокислое, маслянокислое, пропионовокислое, муравьинокислое, ацетоно-бутиловое и т.д.), субстратное фосфорилирование осуществляется в ограниченном количестве типовых реакций.

Наряду с субстратным фосфорилированием запасание энергии в процессах брожения может осуществляться путем формирования ТЭП. Так, некоторые облигатно анаэробные бактерии, осуществляющие брожения с образованием метилмалонил-СоА, способны формировать градиент ионов Na+ в процессе декарбоксилирования этого соединения в пропионил-СоА.

Другим примером служит формирование градиента Н+ в процессе экскреции кислых продуктов брожения. Вместе с анионом лактата через мембрану транслоцируются два протона. Процесс может продолжаться до тех пор, пока концентрации лактата в среде и в клетке не сравняются. В результате создается ТЭП, который в дальнейшем может использоваться на энергетические нужды клетки.

Фотосинтез

До сих пор мы рассматривали организмы, которые для обеспечения конструктивных процессов используют энергию химических связей органических или неорганических веществ. Другая большая группа организмов способна обеспечивать конструктивный метаболизм за счет световой энергии в процессе, который получил название фотосинтез. Итак, фотосинтез – это процесс использования энергии светового излучения для построения живого вещества. Образование АТР в процессе фотосинтеза называют фотофосфорилированием.

Основные процессы фотосинтеза, доноры электронов

Окислительно-восстановительный потенциал системы восстановителей фотосинтетической цепи должен быть ниже -400 мВ. Обычные доноры электронов, используемые в фотосинтезе, не обладают столь низким потенциалом, поэтому для восстановления X необходим обратный перенос электронов от молекулы

пигмента за счет энергии света. Донор электронов затем восполняет их дефицит в молекуле пигмента. Другой участок, на котором затрачивается энергия света, – ресинтез АТР, расходуемого для «активирования» продуктов фиксации С0Г

В случае высших растений и цианобактерий донором электронов является вода, в результате чего из нее освобождается кислород, т.е. фотосинтез в этом случае является кислородным, или оксигенным. Основными типами метаболизма здесь являются фотолитоавтотрофия или фотолитогетеротрофия:

С02 + 2Н20 – у + Н20 + 02.

Таким образом, фотосинтез растительного и бактериального типа различается по: природе пигментов; использованию доноров электронов; способности к выделению кислорода.

Путь углерода в фотосинтезе. Цикл Кальвина

Включение С02 в конструктивный метаболизм у фототрофов осуществляется в последовательности реакций. Она называется циклом автотрофной фиксации углекислоты, или циклом Кальвина, который сходен с пентозофосфатным циклом катаболизма сахаров у хемоорганогетеротрофов. Приведем суммарное уравнение этих реакций:

6С02 + 18 АТР + 12 NADPH + 12Н+ -> С6Н1206 + 18ADP + 12NADP+.

Для синтеза одной молекулы глюкозы здесь требуется 6 «оборотов» цикла. В цикле Кальвина, по сравнению с пентозо-фосфатным циклом, для регенерации акцептора С02 необходимы две дополнительные реакции:

Дальнейшая последовательность реакций представляет собой «обращение» гликолиза, где в качестве восстановителя используется NADPH, что приводит к образованию глюкозы.

Аналогичный цикл фиксации С02 функционирует у хемоли-тоавтотрофных бактерий.

У растений начальные ферменты цикла Кальвина локализованы в хлоропластах. В клетках фототрофных бактерий рибулозоди-фосфаткарбоксилаза найдена в карбоксисомах, хотя не исключено, что там она пребывает в латентном состоянии.

В процессе функционирования цикл Кальвина подвергается строгой метаболической регуляции. Особенно тонко регулируется активность фосфорибулокиназы, в частности, чувствительной к энергетическому заряду клетки и к степени восстановленности NAD. Цикл работает эффективно только в условиях нормального снабжения энергией и восстановителями.

Бесхлорофильный фотосинтез

Особый тип фотосинтеза – без участия хлорофильных пигментов – обнаружен у экстремально галофильных архебактерий. Это единственный тип фотосинтеза, не включающий электрон-транспортную цепь. Клетки галобактерий содержат особый белок – бактериородопсин, включающий каротиноид – ретиналь. Совместно с фосфолипидами бактериородопсин формирует так называемые фиолетовые мембраны, которые в виде «бляшек» покрывают до 50% поверхности клеток. Под действием света бактериородопсин транслоцирует протоны из цитоплазмы в окружающую среду, создавая протонный ТЭП, который посредством Н+-АТРсин-тетазы преобразуется в АТР.

Система автотрофной фиксации С02 у галобактерий не обнаружена, по-видимому, они существуют как фотоорганогетеротрофы.

Фоторецепция

В отличие от фотосинтеза в процессе фоторецепции энергия света запасается не в виде макроэргических соединений или ТЭП, а в виде информации, выражающейся в химических превращениях фоторецептора. Далее эти изменения преобразуются либо в нервный импульс, либо в тот или иной вид сигнала. Чаще всего фоторецепторами являются каротиноиды или тетрапирролы. Иногда на эту роль претендуют флавины. Бактериородопсин и некоторые ферменты-фоторецепторы используются в так называемой «бессеребряной» фотографии, где изображение проявляется за счет химических изменений фоторецептора при воздействии света.

Процессы конструктивного метаболизма

В предыдущих главах нами рассмотрены способы и механизмы аккумуляции и трансформации энергии в клетке. Теперь кратко остановимся на основных путях построения вещества клеток, включающего как низкомолекулярные, так и высокомолекулярные продукты. В фундаментальных курсах биохимии подробно излагаются схемы метаболических путей, поэтому мы рассмотрим лишь некоторые принципиальные закономерности организации конструктивных процессов, называемые также реакциями анаболизма.

Взаимосвязь энергетических и конструктивных процессов в клетке

Взаимосвязь между реакциями, в результате которых энергия выделяется и может быть запасена в клетке, и теми, в которых она затрачивается на построение веществ клетки, удобнее всего рассмотреть на примере метаболизма глюкозы, чаще всего выступающих в качестве «энергодающих» субстратов. При этом нужно иметь в виду два обстоятельства. Первое: в клетке на самом деле не существует резкого разграничения энергетических и конструктивных процессов. Как правило, в результате реакций катаболизма образуются такие промежуточные продукты, которые могут «подхватываться» ферментами анаболизма и использоваться для построения веществ клетки. Второе: в живой клетке широко применяется принцип организации биохимических процессов в виде метаболических циклов, когда исходный и конечный компоненты в реакции идентичны и циклы могут функционировать неопределенно длительное время при условии притока субстратов и оттока продуктов.

Рассмотрим пример, когда основным источником энергии и углерода служит глюкоза или содержащие глюкозу полисахариды. Последовательность протекающих реакций изображена на рис. 26.

Утилизация полисахаридов начинается с их гидролиза. Гидролиз с участием амилаз приводит к образованию олигосахаридов и свободных Сахаров, которые с помощью фосфорилаз превращаются в фосфорные эфиры Сахаров. В случае глюкозы это чаще всего глюкозо‑6‑фосфат. Гидролиз с участием фосфорилаз сразу приводит к образованию фосфосахаров. Обратная реакция – синтез полисахаридов – типичный анаболический процесс, протекающий с затратой энергии, смысл которого либо в образовании запасных веществ, либо в синтезе структурных полисахаридов. В этих случаях промежуточно образуются производные Сахаров и нуклеотидов. Фосфорилирование свободной глюкозы катализируется гексокиназой. Этот процесс – первый этап гликолиза, где в результате через промежуточный синтез триозофосфатов образуется пируват. Он же получается и при функционировании пентозофосфатного цикла, или пентозофосфатного шунта, биосинтетическое значение которого состоит, в частности, в синтезе пентоз. Дальнейшие превращения пирувата приводят либо к синтезу аланина, либо к образованию ацетил, «питающего» цикл трикарбоновых кислот, значение которого рассмотрим подробнее чуть позже. При наличии готового аланина из него под действием соответствующей дезаминазы вновь образуется пируват, вступающий в катаболические процессы. Ацетил-СоА может вступать на путь синтеза жирных кислот, приводящий, в конечном счете, к образованию липидов. В свою очередь, катаболизм липидов сопровождается их гидролизом с освобождением жирных кислот, которые далее деградируют до ацетил-СоА. Таким образом, ацетил-СоА находится в центре как катаболических, так и анаболических превращений многих субстратов, в частности углеводов и липидов. Для завершения процесса окисления жирных кислот ацетильные остатки, образующиеся в результате их р-окисления, необходимо также окислить. Это осуществляется в ходе ЦТК.

Представления о цикле трикарбоновых кислот сформулированы X. Кребсом в 1937 г. ЦТК выполняет две важные задачи: 1) полное окисление многих субстратов, что обеспечивает клетку энергией, и 2) обеспечение промежуточных продуктов для синтеза ряда клеточных компонентов, в частности аминокислот – аспарагиновой и глутаминовой кислот, получаемых прямым аминированием кетокислот: окса-лоацетата и 2‑оксоглутарата. Из них путем переаминирования могут быть получены многие другие аминокислоты, и в конечном счете – белки.

Возвращаясь к невозможности строгого разделения конструктивных и энергетических процессов, отметим, что относительные вклады гликолиза и ЦТК в энергетику и биосинтезы зависят от скорости роста организма. Изотопные исследования показали, что при высокой скорости роста Escherichia coli на среде с глюкозой ЦТК обеспечивает биосинтезы, тогда как гликолиз выполняет чисто энергетическую роль. При замедлении скорости роста их роли меняются: основная энергетическая функция принадлежит ЦТК, а гликолиз используется для гликогенеза, обеспечивая синтез и запасание полисахаридов в клетке. Такие пути метаболизма, играющие как энергетическую, так и конструктивную роль, принято называть амфиболическими.

Завершая рассмотрение схемы на рис. 26, отметим, что ЦТК вносит вклад в синтез всех важнейших биополимеров клетки, в том числе в синтез нуклеиновых кислот, через образование пири-мидинов и пуринов. Синтез пуринов осуществляется при участии пентозофосфатного шунта, но часть атомов углеродного скелета пуринов происходит из аминокислот: аспарагиновой и глутаминовой кислот, а также формиата. Сахарная часть нуклеотидов происходит из пентоэ, также образующихся в пентозофосфатном цикле. Пиримидины могут применяться и в энергетических процессах; их катаболизм протекает через образование метилмалонил-СоА, в конечном счете включающегося в ЦТК.

Пути синтеза этих и других компонентов клетки подробно изложены в фундаментальных курсах биохимии. На некоторых закономерностях синтеза биополимеров и механизмах регуляции этих процессов мы остановимся в последующих главах, а здесь рассмотрим имеющий чрезвычайно важное для конструктивного метаболизма значение процесс азотфиксации.

Азотфиксация

Азот относится к четырем элементам составляющим основу живого вещества. Однако подавляющая масса азота в биосфере представлена химически инертным молекулярным азотом атмосферы. Перевод его в форму, доступную для живых организмов, возможен тремя основными путями.

Образование окислов азота под воздействием электрических разрядов в атмосфере – трудно поддается количественному учету, но вряд ли играет существенную роль в современных условиях.
Образование аммиака и окислов азота в химических реакциях в результате техногенных процессов, осуществляемых человеком и лежащих в основе производства азотных удобрений. По разным оценкам достигается связывание около 4 • 107т азота в год.
Фиксация азота клетками бактерий, которая, как ни удивительно, примерно на порядок превышает результаты, достигнутые человеком в самых совершенных химических производствах – 2 • 108 т азота в год. Таким образом, совместная деятельность микроорганизмов приводит к связыванию ежегодно до 300 кг азота на гектар почвы.

studfiles.net

16.Способы получения энергии бактериями (дыхание, брожение). Методы культивирования анаэробов.

Дыхание, или биологическое окисление, основано на окислительно-восстановительных реакциях, идущих с образованием АТФ-универсального аккумулятора химической энергии. Энергия необходима микробной клетке для ее жизнедеятельности. При дыхании происходят процессы окисления и восстановления: окисление — отдача донорами (молекулами или атомами) водорода или электронов; восстановление — присоединение водорода или электронов к акцептору. Акцептором водорода или электронов может быть молекулярный кислород (такое дыхание называется аэробным) или нитрат, сульфат, фумарат (такое дыхание называется анаэробным — нитратным, сульфатным, фумаратным). Анаэробиоз (от греч. aer — воздух + bios — жизнь) — жизнедеятельность, протекающая при отсутствии свободного кислорода. Если донорами и акцепторами водорода являются органические соединения, то такой процесс называется брожением. При брожении происходит ферментативное расщепление органических соединений, преимущественно углеводов, в анаэробных условиях. С учетом конечного продукта расщепления углеводов различают спиртовое, молочнокислое, уксуснокислое и другие виды брожения.По отношению к молекулярному кислороду бактерии можно разделить на три основные группы: облигатные, т.е. обязательные, аэробы, облигатные анаэробы и факультативные анаэробы.Методы культивирования анаэробов.Для культивирования анаэробов необходимо понизить окислительно-восстановительный потенциал среды, создать условия анаэробиоза, т. е. пониженного содержания кислорода в среде и окружающем ее пространстве. Это достигается применением физических, химических и биологических методов.Физические методы. Основаны на выращивании микроорганизмов в безвоздушной среде, что достигается:1) посевом в среды, содержащие редуцирующие и легко окисляемые вещества;2) посевом микроорганизмов в глубину плотных питательных сред;3) механическим удалением воздуха из сосудов, в которых выращиваются анаэробные микроорганизмы;4) заменой воздуха в сосудах каким-либо индифферентным газом.В качестве редуцирующих веществ обычно используют кусочки (около 0,5 г) животных или растительных тканей (печень, мозг, почки, селезенка, кровь, картофель, вата). Эти ткани связывают растворенный в среде кислород и адсорбируют бактерии. Чтобы уменьшить содержание кислорода в питательной среде, ее перед посевом кипятят 10—15 мин, а затем быстро охлаждают и заливают сверху небольшим количеством стерильного вазелинового масла. Высота слоя масла в пробирке около 1 см.В качестве легко окисляемых веществ используют глюкозу, лактозу и муравьинокислый натрий.Лучшей жидкой питательной средой с редуцирующими веществами является среда Китта — Тароцци, которая используется с успехом для накопления анаэробов при первичном посеве из исследуемого материала и для поддержания роста выделенной чистой культуры анаэробов.Посев микроорганизмов в глубину плотных сред производят по способу Виньяль — Вейона, который состоит в механической защите посевов анаэробов от кислорода воздуха. Берут стеклянную трубку длиной 30 см и диаметром 3—6 мм. Один конец трубки вытягивают в капилляр в виде пастеровской пипетки, а у другого конца делают перетяжку. В оставшийся широкий конец трубки вставляют ватную пробку. В пробирки с расплавленным и охлажденным до 50°С питательным агаром засевают исследуемый материал. Затем насасывают засеянный агар в стерильные трубки Виньяль — Вейона. Капиллярный конец трубки запаивают в пламени горелки и трубки помещают в термостат. Так создаются благоприятные условия для роста самых строгих анаэробов. Для выделения отдельной колонии трубку надрезают напильником, соблюдая правила асептики, на уровне колонии, ломают, а колонию захватывают стерильной петлей и переносят в пробирку с питательной средой для дальнейшего выращивания и изучения в чистом виде.Удаление воздуха производят путем его механического откачивания из специальных приборов — анаэростатов, в которые помещают чашки с посевом анаэробов. Переносный анаэростат представляет собой толстостенный металлический цилиндр с хорошо притертой крышкой (с резиновой прокладкой), снабженный отводящим краном и вакуумметром. После размещения засеянных чашек или пробирок воздух из анаэростата удаляют с помощью вакуумного насоса.Замену воздуха индифферентным газом (азотом, водородом, аргоном, углекислым газом) можно производить в тех же анаэростатах путем вытеснения его газом из баллона.Химические методы. Основаны на поглощении кислорода воздуха в герметически закрытом сосуде (анаэростате, эксикаторе) такими веществами, как пирогаллол или гидросульфит натрия Na2S204.Биологические методы. Основаны на совместном выращивании анаэробов со строгими аэробами. Для этого из застывшей агаровой пластинки по диаметру чашки вырезают стерильным скальпелем полоску агара шириной около 1 см. Получается два агаровых полудиска в одной чашке. На одну сторону агаровой пластинки засевают аэроб, например, часто используют S. aureus или Serratiamarcescens. На другую сторону засевают анаэроб. Края чашки заклеивают пластилином или заливают расплавленным парафином и помещают в термостат. При наличии подходящих условий в чашке начнут размножаться аэробы. После того, как весь кислород в пространстве чашки будет ими использован, начнется рост анаэробов (через 3—4 сут). В целях сокращения воздушного пространства в чашке питательную среду наливаютвозможно более толстым слоем.Комбинированные методы. Основаны на сочетании физических, химических и биологических методов создания анаэробиоза.

studfiles.net

Способы получения энергии бактериями. Культивирование анаэробов

Анаэробиоз (от греч. аег — воздух + bios — жизнь) — жизнедеятельность, протекающая при отсутствии свободного кислорода. Если донорами и акцепторами водорода являются органические соединения, то такой процесс называется брожением. При брожении происходит ферментативное расщепление органических соединений, преимущественно углеводов, в анаэробных условиях. С учетом конечного продукта расщепления углеводов различают спиртовое, молочнокислое, уксуснокислое и другие виды брожения.

По отношению к молекулярному кислороду бактерии можно разделить на три основные группы: облигатные, т.е. обязательные, аэробы, облигатные анаэробы и факультативные анаэробы.

Методы культивирования анаэробов

Для культивирования анаэробов необходимо понизить окислительно-восстановительный потенциал среды, создать условия анаэробиоза, т. е. пониженного содержания кислорода в среде и окружающем ее пространстве. Это достигается применением физических, химических и биологических методов.

Физические методы

Основаны на выращивании микроорганизмов в безвоздушной среде, что достигается:

1) посевом в среды, содержащие редуцирующие и легко окисляемые вещества;

2) посевом микроорганизмов в глубину плотных питательных сред;

3) механическим удалением воздуха из сосудов, в которых выращиваются анаэробные микроорганизмы;

4) заменой воздуха в сосудах каким-либо индифферентным газом.

В качестве редуцирующих веществ обычно используют кусочки (около 0,5 г) животных или растительных тканей (печень, мозг, почки, селезенка, кровь, картофель, вата). Эти ткани связывают растворенный в среде кислород и адсорбируют бактерии. Чтобы уменьшить содержание кислорода в питательной среде, ее перед посевом кипятят 10—15 мин, а затем быстро охлаждают и заливают сверху небольшим количеством стерильного вазелинового масла. Высота слоя масла в пробирке около 1 см.

В качестве легко окисляемых веществ используют глюкозу, лактозу и муравьинокислый натрий.

Лучшей жидкой питательной средой с редуцирующими веществами является среда Китта — Тароцци, которая используется с успехом для накопления анаэробов при первичном посеве из исследуемого материала и для поддержания роста выделенной чистой культуры анаэробов.

Посев микроорганизмов в глубину плотных сред производят по способу Виньяль — Вейона, который состоит в механической защите посевов анаэробов от кислорода воздуха. Берут стеклянную трубку длиной 30 см и диаметром 3—6 мм. Один конец трубки вытягивают в капилляр в виде пастеровской пипетки, а у другого конца делают перетяжку. В оставшийся широкий конец трубки вставляют ватную пробку. В пробирки с расплавленным и охлажденным до 50°С питательным агаром засевают исследуемый материал. Затем насасывают засеянный агар в стерильные трубки Виньяль — Вейона. Капиллярный конец трубки запаивают в пламени горелки и трубки помещают в термостат. Так создаются благоприятные условия для роста самых строгих анаэробов. Для выделения отдельной колонии трубку надрезают напильником, соблюдая правила асептики, на уровне колонии, ломают, а колонию захватывают стерильной петлей и переносят в пробирку с питательной средой для дальнейшего выращивания и изучения в чистом виде.

Удаление воздуха производят путем его механического откачивания из специальных приборов — анаэроста-тов, в которые помещают чашки с посевом анаэробов. Переносный анаэростат представляет собой толстостенный металлический цилиндр с хорошо притертой крышкой (с резиновой прокладкой), снабженный отводящим краном и вакуумметром. После размещения засеянных чашек или пробирок воздух из анаэростата удаляют с помощью вакуумного насоса.

Замену воздуха индифферентным газом (азотом, водородом, аргоном, углекислым газом) можно производить в тех же анаэростатах путем вытеснения его газом из баллона.

Химические методы

Основаны на поглощении кислорода воздуха в герметически закрытом сосуде (анаэро-стате, эксикаторе) такими веществами, как пирогаллол или гидросульфит натрия Na2S204.

Биологические методы

Основаны на совместном выращивании анаэробов со строгими аэробами. Для этого из застывшей агаровой пластинки по диаметру чашки вырезают стерильным скальпелем полоску агара шириной около 1 см. Получается два агаровых полудиска в одной чашке. На одну сторону агаровой пластинки засевают аэроб, например часто используют S. aureus или Serratia marcescens. На другую сторону засевают анаэроб. Края чашки заклеивают пластилином или заливают расплавленным парафином и помещают в термостат. При наличии подходящих условий в чашке начнут размножаться аэробы. После того, как весь кислород в пространстве чашки будет ими использован, начнется рост анаэробов (через 3—4 сут). В целях сокращения воздушного пространства в чашке питательную среду наливают возможно более толстым слоем.

Комбинированные методы

Основаны на сочетании физических, химических и биологических методов создания анаэробиоза.

biofile.ru

Способы получения энергии бактериями (дыхание, брожение). Методы культивирования анаэробов.

Анаэробиоз (от греч. аег — воздух + bios — жизнь) — жизнедеятельность, протекающая при отсутствии свободного кислорода. Если донорами и акцепторами водорода являются органические соединения, то такой процесс называется брожением. При брожении происходит ферментативное расщепление органических соединений, преимущественно углеводов, в анаэробных условиях. С учетом конечного продукта расщепления … углеводов различают спиртовое, молочнокислое, уксуснокислое и другие виды брожения.

Методы культивирования анаэробов.

Физические методы. Основаны на выращивании микроорганизмов в безвоздушной среде, что достигается:

1) посевом в среды, содержащие редуцирующие и легко окисляемые вещества;

2) посевом микроорганизмов в глубину плотных питательных сред;

3) механическим удалением воздуха из сосудов, в которых выращиваются анаэробные микроорганизмы;

4) заменой воздуха в сосудах каким-либо индифферентным газом.

В качестве легко окисляемых веществ используют глюкозу, лактозу и муравьинокислый натрий.

Химические методы. Основаны на поглощении кислорода воздуха в герметически закрытом сосуде (анаэро-стате, эксикаторе) такими веществами, как пирогаллол или гидросульфит натрия Na2S204.

Биологические методы. Основаны на совместном выращивании анаэробов со строгими аэробами. Для этого из застывшей агаровой пластинки по диаметру чашки вырезают стерильным скальпелем полоску агара шириной около 1 см. Получается два агаровых полудиска в одной чашке. На одну сторону агаровой пластинки засевают аэроб, например часто используют S. aureus или Serratia marcescens. На другую сторону засевают анаэроб. Края чашки заклеивают пластилином или заливают расплавленным парафином и помещают в термостат. При наличии подходящих условий в чашке начнут размножаться аэробы. После того, как весь кислород в пространстве чашки будет ими использован, начнется рост анаэробов (через 3—4 сут). В целях сокращения воздушного пространства в чашке питательную среду наливают возможно более толстым слоем.

Комбинированные методы. Основаны на сочетании физических, химических и биологических методов создания анаэробиоза. 3. Моноклональные антитела. Принципы получения и применение.

Моноклональные антитела. Каждый В-лимфоцит и его потомки, образовавшиеся в результате пролиферации (т.е. клон), способны синтезировать антитела с паратопом строго определенной специфичности. Такие антитела получили название моноклональных. В природных условиях макроорганизма получить моноклональные антитела практически невозможно. Дело в том, что на одну и ту же антигенную детерминанту одновременно реагируют до 100 различных клонов В-лимфоцитов, незначительно различающихся антигенной специфичностью рецепторов и, естественно, аффинностью. Поэтому в результате иммунизации даже монодетерминантным антигеном мы всегда получаем политональные антитела.

Принципиально получение моноклональных антител выполнимо, если провести предварительную селекцию антителопродуцирующих клеток и их клонирование (т.е. выделение отдельных клонов в чистые культуры). Однако задача осложняется тем, что В-лимфоциты, как и другие эукариотические клетки, имеют ограниченную продолжительность жизни и число возможных митотических делений.

Проблема получения моноклональных антител была успешно решена Д. Келлером и Ц. Милыптейном. Авторы получили гибридные клетки путем слияния иммунных В-лимфоцитов с миеломной (опухолевой) клеткой. Полученные гибриды обладали специфическими свойствами антителопро-дуцента и «бессмертием» раковотрансформированной клетки. Такой вид клеток получил название гибридом. Гибридома хорошо размножается в искусственных питательных средах и в организме животных и в неограниченном количестве вырабатывает антитела. В результате дальнейшей селекции были отобраны отдельные клоны гибридных клеток, обладавшие наивысшей продуктивностью и наибольшей аффинностью специфических антител.

Гибридомы, продуцирующие моноклональые антитела, размножают или в аппаратах, приспособленных для выращивания культур клеток или же вводя их внутрибрюшинно особой линии (асцитным) мышам. В последнем случае моноклональные антитела накапливаются в асцитной жидкости, в которой размножаются губридомы. Полученные как тем, так и другим способом моноклональные антитела подвергают очистке, стандартизации и используют для создания на их основе диагностических препаратов.

Гибридомные моноклональные антитела нашли широкое применение при создании диагностических и лечебных иммунобиологических препаратов.

Патогенность и вирулентность бактерий. Факторы патогенности.

Патогенность — видовой признак, передающийся по наследству, закрепленный в геноме микроорганизма, в процессе эволюции паразита, т. е. это генотипический признак, отражающий потенциальную возможность микроорганизма проникать в макроорганизм (инфективность) и размножаться в нем (инвазионность), вызывать комплекс патологических процессов, возникающих при заболевании.

Фенотипическим признаком патогенного микроорганизма является его вирулентность, т.е. свойство штамма, которое проявляется в определенных условиях (при изменчивости микроорганизмов, изменении восприимчивости макроорганизма и т.д.). Вирулентность можно повышать, понижать, измерять, т.е. она является мерой патогенности. Количественные показатели вирулентности могут быть выражены в DLM (минимальная летальная доза), DL« (доза, вызывающая гибель 50 % экспериментальных животных). При этом учитывают вид животных, пол, массу тела, способ заражения, срок гибели.

К факторам патогенности относят способность микроорганизмов прикрепляться к клеткам (адгезия), размещаться на их поверхности (колонизация), проникать в клетки (инвазия) и противостоять факторам защиты организма (агрессия).

Адгезия является пусковым механизмом инфекционного процесса. Под адгезией понимают способность микроорганизма адсорбироваться на чувствительных клетках с последующей колонизацией. Структуры, ответственные за связывание микроорганизма с клеткой называются адгезинами и располагаются они на его поверхности. Адгезины очень разнообразны по строению и обусловливают высокую специфичность — способность одних микроорганизмов прикрепляться к клеткам эпителия дыхательных путей, других — кишечного тракта или мочеполовой системы и т.д. На процесс адгезии могут влиять физико-химические механизмы, связанные с гидрофобностью микробных клеток, суммой энергии притяжения и отталкивания. У грамотрицательных бактерий адгезия происходит за счет пилей I и общего типов. У грамположительных бактерий адгезины представляют собой белки и тейхоевые кислоты клеточной стенки. У других микроорганизмов эту функцию выполняют различные структуры клеточной системы: поверхностные белки, липополисахариды, и др.

Инвазия. Под инвазивностью понимают способность микробов проникать через слизистые, кожу, соединительно-тканные барьеры во внутреннюю среду организма и распространятся по его тканям и органам. Проникновение микроорганизма в клетку связывается с продукцией ферментов, а также с факторами подавляющими клеточную защиту. Так фермент гиалуронидаза расщепляет гиалуроновую кислоту, входящую в состав межклеточного вещества, и, таким образом, повышает проницаемость слизистых оболочек и соединительной ткани. Нейраминидаза расщепляет нейраминовую кислоту, которая входит в состав поверхностных рецепторов клеток слизистых оболочек, что способствует проникновению возбудителя в ткани.

Агрессия. Под агрессивностью понимают способность возбудителя противостоять защитным факторам макроорганизма. К факторам агрессии относятся: протеазы — ферменты, разрушающие иммуноглобулины; коагулаза — фермент, свертывающий плазму крови; фибринолизин — растворяющий сгусток фибрина; лецитиназа — фермент, действующий на фосфолипиды мембран мышечных волокон, эритроцитов и других клеток. Патогенность может быть связана и с другими ферментами микроорганизмов, при этом они действуют как местно, так и генерализовано.

Важную роль в развитии инфекционного процесса играют токсины. По биологическим свойствам бактериальные токсины делятся на экзотоксины и эндотоксины.

Экзотоксины продуцируют как грамположительные, так и грамотрицательные бактерии. По своей химической структуре это белки. По механизму действия экзотоксина на клетку различают несколько типов: цитотоксины, мембранотоксины, функциональные блокаторы, эксфолианты и эритрогемины. Механизм действия белковых токсинов сводится к повреждению жизненно важных процессов в клетке: повышение проницаемости мембран, блокады синтеза белка и других биохимических процессов в клетке или нарушении взаимодействия и взаимокоординации между клетками. Экзотоксины являются сильными антигенами, которые и продуцируют образование в организме антитоксинов. Экзотоксины обладают высокой токсичностью. Под воздействием формалина и температуры экзотоксины утрачивают свою токсичность, но сохраняют иммуногенное свойство. Такие токсины получили название анатоксины и применяются для профилактики заболевания столбняка, гангрены, ботулизма, дифтерии, а также используются в виде антигенов для иммунизации животных с целью получения анатоксическихсывороток. Эндотоксины по своей химической структуре являются липополисахаридами, которые содержатся в клеточной стенке грамотрицательных бактерий и выделяются в окружающую среду при лизисе бактерий. Эндотоксины не обладают специфичностью, термостабильны, менее токсичны, обладают слабой иммуногенностью. При поступлении в организм больших доз эндотоксины угнетают фагоцитоз, гранулоцитоз, моноцитоз, увеличивают проницаемость капилляров, оказывают разрушающее действие на клетки. Микробные липополисахариды разрушают лейкоциты крови, вызывают дегрануляцию тучных клеток с выделением вазодилататоров, активируют фактор Хагемана, что приводит к лейкопении, гипертермии, гипотонии, ацидозу, дессиминированной внутрисосудистой коагуляции (ДВК).

Эндотоксины стимулируют синтез интерферонов, активируют систему комплемента по классическому пути, обладают аллергическими свойствами.

При введении небольших доз эндотоксина повышается резистентность организма, усиливается фагоцитоз, стимулируются В-лимфоциты. Сыворотка животного иммунизированного эндотоксином обладает слабой антитоксической активностью и не нейтрализуетэндотоксин. Патогенность бактерий контролируется тремя типами генов: гены — собственной хромосомами, гены привнесенные плазмидами умеренными фагами.

refac.ru

Методы получения энергии бактериями

Анаэробиоз (от греч. aer — воздух + bios — жизнь) — жизнедеятельность, протекающая при отсутствии свободного кислорода. Если донорами и акцепторами водорода являются органические соединения, то такой процесс называется брожением. При брожении происходит ферментативное расщепление органических соединений, преимущественно углеводов, в анаэробных условиях. С учетом конечного продукта расщепления углеводов различают спиртовое, молочнокислое, уксуснокислое и другие виды брожения.

Методы культивирования анаэробов

Биологический метод Фортнера

Чашку Петри с толстым слоем агара делят на 2 половины на одну половину засевают облигатный аэроб — «чудесную» палочку, на другую половину чашки засевают исследуемую анаэробную культуру. Чашку заливают растопленным парафином. Через 24 — 48 часов в чашке вырастают аэробы, затем, когда запас кислорода исчерпывается, начинают размножаться анаэробы.

Физические методы

Основаны на выращивании микроорганизмов в безвоздушной среде, что достигается:

1) посевом в среды, содержащие редуцирующие и легко окисляемые вещества;

2) посевом микроорганизмов в глубину плотных питательных сред;

3) механическим удалением воздуха из сосудов, в которых выращиваются анаэробные микроорганизмы;

4) заменой воздуха в сосудах каким-либо индифферентным газом.

В качестве легко окисляемых веществ используют глюкозу, лактозу и муравьинокислый натрий.

Удаление воздуха производят путем его механического откачивания из специальных приборов — анаэростатов, в которые помещают чашки с посевом анаэробов. Переносный анаэростат представляет собой толстостенный металлический цилиндр с хорошо притертой крышкой (с резиновой прокладкой), снабженный отводящим краном и вакуумметром. После размещения засеянных чашек или пробирок воздух из анаэростата удаляют с помощью вакуумного насоса.

Химические методы

Основаны на поглощении кислорода воздуха в герметически закрытом сосуде (анаэростате, эксикаторе) такими веществами, как пирогаллол или гидросульфит натрия Na2S204.

Прибор Омелянского — для поглощения кислорода используется пирогаллол.

Среда Вильсон — Блера. Содержит глюкозу, сернисто-кислый натрий, хлорид железа. Анаэробы образуют черные колонии за счет восстановления сернисто-кислого натрия в сернистый натрий, который, соединяясь с хлоридом железа, образуют осадок черного цвета - сернистое железо.

Биологические методы

Основаны на совместном выращивании анаэробов со строгими аэробами. Для этого из застывшей агаровой пластинки по диаметру чашки вырезают стерильным скальпелем полоску агара шириной около 1 см. Получается два агаровых полудиска в одной чашке. На одну сторону агаровой пластинки засевают аэроб, например, часто используют S. aureus или Serratia marcescens. На другую сторону засевают анаэроб. Края чашки заклеивают пластилином или заливают расплавленным парафином и помещают в термостат. При наличии подходящих условий в чашке начнут размножаться аэробы. После того, как весь кислород в пространстве чашки будет ими использован, начнется рост анаэробов (через 3—4 сут). В целях сокращения воздушного пространства в чашке питательную среду наливают возможно более толстым слоем.

Комбинированные методы

Основаны на сочетании физических, химических и биологических методов создания анаэробиоза.

biofile.ru

Базовая теория: Аэробная и анаэробная энергии.

STEX_S25T_trenirovka_F По многочисленным просьбам наших клиентов, мы начинаем цикл теоретического материала, необходимо для понимания фитнес тренировок. Глубинную теорию мы попытаемся обойти, но в то же время оставить главные мысли, которые должны помочь тренерам и самим клиентам верно составлять программы тренировок, питания и т.п.

Вы когда-нибудь задумывались, что дыхание – это удивительная, потрясающая вещь. Для нас – просто короткий вздох. Но с биологической точки зрения это длительный, комплексный процесс, в котором триллионы клеток преобразовывают питательные вещества в полезную энергию. Живые организмы имеют 2 метода выработки энергии: аэробный и анаэробный. Оба типа помогают описать саму жизнь и даже проследить эволюцию каждого организма.

AdenosineTriphosphate.qutemol Предназначение двух этих типов дыхания одинаковы: выработка молекул, называемых АТФ (аденозинтрифосфат). Это основное хранилище энергии. Мы привыкли думать о хранилище как о месте. Однако, более правильно было бы сказать, что энергия присутствует внутри химических процессов молекул. Эта энергия выпускается, когда цепь АТФ разрушается. После того, как эта энергия была использована, организмы поглощают питательные вещества для восстановления АТФ. Можно сказать, что наша жизнь существует, пока существует цикл создания и распада АТФ.

Различие между двумя формами дыхания (аэробный и анаэробный) в том, что при аэробном дыхании кислород используется как акцептант. Кислород – лучший акцептор электронов, поэтому аэробное дыхание значительно более эффективно в создании АТФ. Это выгодно для больших и сложных организмов, таких как животные (к коим согласно биологии принадлежим и мы с вами), которым необходимо большое количество энергии для их жизнедеятельности. Поэтому животным в процессе эволюции приходилось развивать некоторые органы, такие как, например, легкие, для более эффективного процесса усвоения кислорода. Только большие легкие способны дать животным и людям преимущество в выносливости и силе, и объем чистых легких – один из главных медицинских факторов здоровья человека. И именно поэтому легкие необходимо развивать и укреплять, причем по правильно составленным программам, чтобы не нанести вред. (В профессиональных кардио тренажерах обязательно должны присутствовать специализированные программы для плавного, постепенного увеличения аэробных нагрузок)

Kletka_F Как все замечали, в процессе тренировки дыхание учащается. Происходит это из-за того, что клеткам нужно больше кислорода, чтобы создать достаточно энергии для активности. Это требует огромных усилий между клетками, дыхательной системой, циркулирующей системой крови и множества стимулирующих реакций – всё для того, чтобы передать больше кислорода для аэробного дыхания. Это причина того, почему ваше сердце бьется быстрее, и вы чувствуете увеличение активности. Большая производительность АТФ создает много «топлива», которое необходимо для тренировки, но которое быстрее расходуется из-за увеличения «мощности двигателя» вашего организма. Чтобы контролировать общую «производительность» организма, некоторые продвинутые производители тренажеров (например, STEX) ввели тренировки контроль по МЕТам. 1 МЕТ – это метаболизм человека в состоянии покоя, например, сразу после сна. При увеличении активности (например, в середине дня) этот показатель может вырасти примерно вдвое, а у людей тяжелого физического труда может и втрое. Поэтому, если на беговой дорожке вы не достигли и 2 МЕТов – то тренировка явно прошла впустую.

В сопоставлении аэробному, анаэробное дыхание - процесс гораздо более быстрый и легкий. Анаэробное дыхание использует другие молекулы организма (фосфаты и фосфокреатин), АТФ вырабатывается без кислорода – что дает возможность быстрого его использования. Есть промежутки во время тренировки, когда аэробного дыхания не достаточно. Это особо относится к силовым тренировкам. В некоторой точке мышцы могут начать создавать энергию из анаэробного дыхания. Побочный продукт такого процесса – это молочная кислота, из-за которой мышцы могут иногда болеть. Происходит это потому, что потребность в энергии становится большей, чем возможность клеток убрать молочную кислоту. Поэтому тренировки на силовых тренажерах требуют особой подготовки и разработки хорошей программы.

Beg_u_morya_F В итоге, вкратце можно сказать, что анаэробный метаболизм применяется в случаях короткой и высокоинтенсивной активности, такой как, например, спринт. Аэробный метаболизм включается в работу при нагрузках, требующих выносливость, например бег на длинные дистанции.

Компании STEX и FITNESS DIVISION всегда за наиболее профессиональный подход в любом вопросе. А без теории профессионалом стать никак нельзя. Поэтому мы будет стараться преподносить вам базовую информацию и дальше. Надеемся на обратную связь.

Обсуждайте статью на форуме www.fitness-forum.ru.

stexfitness.ru

Способы расхода энергии. Аэробные и анаэробные упражнения.

Я задам вам один вопрос: когда человек болеет, что лучше: бороться с причиной болезни или с ее следствием? Что лучше: устранить сам кашель или устранить причину его появления?

Уверен, что вы как абсолютно здравомыслящий человек ответите, что без сомнения лучше и правильнее устранять причину болезней!

А вот теперь, внимание! ТАК ПОЧЕМУ ЖЕ ВЫ В ПЕРВУЮ ОЧЕРЕДЬ БОРЕТЕСЬ С САМИМ ЖИРОМ, А НЕ С ПРИЧИНОЙ ЕГО ПОЯВЛЕНИЯ?!

Ну, что задумались?

Вот где собака-то порылась! :)

Так вот причинами появления жира, (конечно за исключением генетических причин) по большому счету, являются всего-навсего два фактора:

Это - переедание и малоподвижный образ жизни.

И не говорите мне, что мол мы и питаемся и двигаемся, а все равно…..ну и т.д. и т.п. Поверьте, что в итоге любые ваши доводы сведутся к этим двум факторам.

Т.е. мы опять возвращаемся к поступлению энергии с пищей и ее расходу. И если с правильным питанием мы с вами уже более-менее разобрались, то пришло поговорить о правильном расходе энергии.

Не секрет, что любое движение происходит с помощью мышц. Так вот, при работе мышц, энергия получается двумя способами: аэробным и анаэробным.

При аэробном способе получения энергии - наш организм сжигает свои углеводные и жировые запасы с помощью кислорода. (ЭТО ОЧЕНЬ ВАЖНО!) Поэтому наша аэробная энергетическая система целиком зависит от работы сердечно-сосудистой системы, задача которой - обеспечить доставку кислорода клеткам организма. Кстати, Аэробная энергетическая система более эффективная.

Примерами физической активности, при которой используется аэробный способ получения энергии, являются:

-быстрая ходьба; - бег трусцой; - плавание; - езда на велосипеде и т. д.

Анаэробный способ «добычи» энергии обходится без кислорода. Этот способ наш организм использует, когда требуется выработать большое количество энергии за короткий промежуток времени. Сердце не в состоянии достаточно быстро прокачать обогащенную кислородом кровь через ткани организма, вот нашему организму и приходиться использовать «альтернативные источники энергии».

Примером анаэробных физических упражнений является подъем тяжестей. И хотя при анаэробном способе практически не используются жировые запасы, тем не менее, силовые упражнения, при которых тренируются мышцы и увеличивается их масса, влияют на процесс похудения, хотя и косвенно.

Аэробная энергетическая система более эффективная, чем анаэробная.

Теперь то же, но другими словами:

В основном, сжигание калорий в нашем организме происходит с использованием кислорода, впрочем, как и любой процесс горения. Соответственно, чем больше наш организм способен усвоить кислорода, тем больше у него вырабатывается энергии, которая расходуется как на поддержание внутренних потребностей организма, так и на совершение внешней работы.Т.е. потребление кислорода пропорционально расходам энергии!

Вот и пришло время вам рассказать о том лекарстве, той волшебной таблетке, том чудо-средстве, которое именуется ПОКАЗАТЕЛЬ МАКСИМАЛЬНОГО ПОТРЕБЛЕНИЯ КИСЛОРОДА!

Даже ничего говорить не буду.

Читайте! >>