17.3C: Енергетичні вимоги

Last updated
Save as PDF

Page ID: 69768

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Серцеві клітини містять численні мітохондрії, які забезпечують безперервне аеробне дихання і вироблення аденозинтрифосфату (АТФ) для серцевої функції.

Цілі навчання

Опишіть енергетичні потреби серцевої м'язової тканини

Ключові моменти

Міокарду потрібна значна енергія, щоб постійно скорочуватися протягом усього життя людини.
Ці енергетичні потреби задовольняються за допомогою мітохондрій, міоглобінів та багатого кровопостачання з коронарних артерій.
Мітохондрії генерують АТФ для скорочення кардіоміоцитів.
Міоглобіни - це пігменти, що зберігають кисень і кисень переносять пігменти в кардіоміоцитах.
Аеробний обмін відбувається при наявності кисню, тоді як анаеробне дихання відбувається при позбавленні тканини кисню. Аеробний метаболізм становить майже всі метаболічні функції в серці, але може сприяти також анеробний метаболізм.
Резервуари глюкози і рециркуляція лактату дозволяють серцю функціонувати навіть при неправильному харчуванні.

Ключові умови

лактат: Молекула, що виробляється анаеробним диханням, яка може бути використана для виробництва АТФ без кисню, хоча і на більш низьких рівнях.
міоглобін: Невеликий кулястий білок, що містить групу гемів, який переносить кисень до м'язів з крові і зберігає резервний кисень.

Серцевий м'яз безперервно перекачує протягом усього життя і пристосований до високої стійкості до втоми. Кардіоміоцити містять велику кількість мітохондрій, електростанції клітини, що забезпечує безперервне аеробне дихання та вироблення АТФ, необхідних для механічного скорочення м'язів. Серцева м'язова тканина має одну з найвищих енергетичних потреб в організмі людини (поряд з мозком) і має високий рівень мітохондрій і постійне, багате, кровопостачання для підтримки його метаболічної активності.

аеробний метаболізм

Аеробний обмін речовин є необхідним компонентом для підтримки метаболічної функції серця. Кисень необхідний, і якщо навіть невелика частина серця занадто довго позбавлена кисню, відбудеться інфаркт міокарда (інфаркт). Коронарний кровообіг відгалужується від аорти незабаром після того, як він покидає серце, і постачає серце поживними речовинами та киснем, необхідними для підтримки аеробного обміну речовин. Клітини серцевого м'яза містять більшу кількість мітохондрій, ніж інші клітини в організмі, що дозволяє більш високе виробництво АТФ.

Серце отримує енергію від аеробного обміну через багато різних типів поживних речовин. Шістдесят відсотків енергії для живлення серця отримується з жиру (вільних жирних кислот і тригліцеридів), 35% - з вуглеводів, а 5% - з амінокислот і кетонових тіл з білків. Ці пропорції широко варіюються в залежності від наявних дієтичних поживних речовин. Неправильне харчування не призведе до загибелі серцевої тканини так, як буде дефіцит кисню, тому що організм має запаси глюкози, які підтримують життєво важливі органи організму і здатність переробляти і використовувати лактат аеробно.

зображення

Міоглобін: Гем-компонент міоглобіну, показаний помаранчевим кольором, зв'язує кисень. Міоглобін забезпечує резервне накопичення кисню м'язовим клітинам.

Серцевий м'яз також містить велику кількість пігменту під назвою міоглобін. Міоглобін схожий з гемоглобіном тим, що містить групу гемів (місце зв'язування кисню). Міоглобін передає кисень з крові в м'язову клітину і зберігає резервний кисень для аеробної метаболічної функції в м'язовій клітині.

Анаеробний метаболізм

Хоча аеробне дихання підтримує нормальну серцеву діяльність, анаеробне дихання може забезпечити додаткову енергію в короткі періоди кисневої депривації. Лактат, створений з молочнокислого бродіння, припадає на анаеробний компонент серцевого обміну. При нормальних швидкостях метаболізму близько 1% енергії виводиться з лактату, і близько 10% при помірно гіпоксичних (низький вміст кисню) умовах. При більш важких гіпоксичних умовах недостатня кількість енергії може бути звільнена шляхом вироблення лактату для підтримки скорочення шлуночків, і виникне серцева недостатність.

Лактат може бути перероблений серцем і забезпечує додаткову підтримку під час дефіциту поживних речовин. Рециркуляція лактату дуже енергоефективна в міокарді, позбавленому поживних речовин, оскільки один НАД+знижується до NADH і H+ (дорівнює 2,5 або 3 АТФ) при окисленні лактату до пірувату. Отриманий піруват потім може бути спалений аеробно в циклі лимонної кислоти (також відомий як цикл трикарбонової кислоти або цикл Кребса), звільняючи значну кількість енергії.