Анаэробное и аэробное дыхание

Анаэробное и аэробное дыхание

Мы все неоднократно слышали из самых разных источников, и большинство научных исследований указывают на то, что дыхание через нос является правильным и наиболее оптимальным способом дыхания.

Наш нос — это специальный орган, который являются частью дыхательной системы. Тот факт, что мы можем вдыхать и выдыхать воздух ртом, точно не делает нос лишним!

Знаете ли вы, что наш организм предназначен именно для дыхания через нос? Правильное и постоянное дыхание через нос имеет много преимуществ для нашего здоровья.

Во-первых, носовое дыхание помогает нам бороться с инфекциями.

Ноздри и пазухи фильтруют и нагревают воздух, поступающий в легкие. Также в пазухах носа образуется оксид азота, который в небольших дозах вреден для бактерий. Когда мы вдыхаем воздух через нос, он нагревается, увлажняется, кондиционируется и смешивается с оксидом азота, который выполняет две важные функции: убивает опасные бактерии и действует как сосудорасширяющее средство в дыхательных путях, артериях и капиллярах.

Во-вторых, носовое дыхание обеспечивает лучший кровоток в легких. Расширение сосудов оксидом азота увеличивает площадь поверхности альвеол, которые поглощают кислород, что означает, что кислород усваивается лучше, когда мы дышим через нос.

Носовое дыхание (в отличие от дыхания через рот) повышает циркуляцию крови, благотворно влияет на уровень кислорода и углекислого газа в крови, замедляет частоту дыхания и увеличивает общий объем легких.

В-третьих, носовое дыхание помогает поддерживать температуру тела.

Через нос обеспечивается выделение около 33% выдыхаемого тепла и влаги, таким образом, поддерживается нормальная температура тела.

В-четвертых, дыхание через нос помогает улучшить функции мозга. Гипоталамус отвечает за многие функции в нашем организме, особенно те, которые мы считаем автоматическими: сердцебиение, поддержание кровяного давления, чувство жажды и голода, циклы сна и бодрствования. Гипоталамус также отвечает за выработку химических веществ, которые влияют на память и эмоции. Увеличение воздушного потока через правую ноздрю коррелирует с повышенной активностью левого полушария мозга и улучшением вербальной функции, тогда как увеличение воздушного потока через левую ноздрю связано с повышенной активностью правого полушария мозга и улучшенными пространственными характеристиками.

Дыхание через нос ограничивает потребление воздуха и заставляет замедляться сердцебиение. Правильное дыхание через нос уменьшает артериальное давление и уровень стресса у большинства людей.

В-пятых, носовое дыхание помогает во время тренировок.

Легкие извлекают кислород из воздуха, которым мы дышим, прежде всего, на выдохе. Когда мы выдыхаем через ноздри, довольно маленькие по сравнению со ртом, создается обратное давление, что приводит к замедлению движения выдыхаемого воздуха и позволяет легким поглотить большего количества кислорода. Носовое дыхание создает примерно на 50 % больше сопротивления потоку воздуха у здоровых людей, чем дыхание через рот, что приводит к увеличению поглощения кислорода на 10-20 %.

При правильном обмене кислорода и углекислого газа наша кровь поддерживает сбалансированный уровень pH. Если углекислый газ выделяется из организма слишком быстро, как при дыхании через рот, поглощение легкими кислорода уменьшается. Если вы хотите улучшить свои показатели во время тренировок, вам следует исключить гипервентиляцию, то есть дыхание через рот.

Если вы дышите через рот, вы пропускаете много важных этапов в процессе дыхания, и это может привести к различным проблемам со здоровьем, например к храпу и апноэ во сне. Дыхание через нос помогает замедлить дыхательный цикл, чтобы обеспечить надлежащее накопление СО2 и лучшее поглощение кислорода.

Наш нос — единственный орган, который способен правильно «подготовить» воздух, которым мы дышим. В нашем носу обитает более 50 видов бактерий, как полезных, так и, к сожалению, болезнетворных. Хорошая новость заключается в том, что нормальная микрофлора носа может довольно легко справиться с условно-патогенными и патогенными микроорганизмами при носовом дыхании, значительно снижая количества вредных бактерий на первой стадии дыхательного цикла. Если же вы дышите через рот, то для проникновения вредных бактерий нет никаких препятствий.

Также следует помнить, что слизистая оболочка, выстилающая нос, простирается до бронхов. Микробы, попадающие в слизь, секретируемую слизистой оболочкой, в большинстве своем погибают. Дыхание через рот делает нас более восприимчивыми к простуде и другим инфекциям.

Дыхание через рот также плохо влияет на легкие, сердце и другие органы и системы нашего организма. Некоторые исследования показывают, что дыхание через рот и связанная с ним гипервентиляция усугубляют астму, артериальную гипертонию, болезни сердца и другие проблемы, связанные со здоровьем.

Дыхание через рот приводит к снижению уровня углекислого газа, что замедляет деятельность мозга и рефлексы, а также может вызвать приступы головокружения, и, иногда, потери сознания. Хроническое дыхание через рот также вызывает сужение дыхательных путей.

Когда мы вдыхаем или выдыхаем через рот, дыхательные пути остаются недостаточно увлаженными, сосуды сужаются, что приводит к снижению количества кислорода, которое фактически абсорбируется через альвеолы в легких.

Дыша через рот, вы отказываете своему сердцу, мозгу и всем другим органам в оптимальном количестве кислорода. Даже если у вас нет симптомов сердечных заболеваний, у вас могут развиться аритмии и другие нарушения.

Дыхание через рот может привести к храпу или апноэ во сне.

Когда вдыхаемый воздух проходит через нос, слизистая оболочка носа рефлекторно отправляет сигналы через нервные окончания в область мозга, которая контролирует дыхание. При дыхании через рот слизистая оболочка носа остается не задействованной, что может привести к нерегулярному дыханию. Храп является предшественником апноэ во сне, а апноэ — предшественником низкого уровня внутриклеточного кислорода, что с течением времени может привести к сердечному приступу и смерти во сне.

Апноэ во сне — это разновидность нарушения дыхания во сне, при котором дыхание у спящего прерывается более чем на 10 секунд, а чаще – на 20-30 секунд. В тяжёлых случаях дыхание во сне может прерываться на 2-3 минуты и такие перерывы могут занимать до 60 % общего времени ночного сна.

Храп не только является серьезной проблемой для здоровья, но и социально неприемлем. Другие люди могут жаловаться на шум, который раздражает и не позволяет выспаться, находясь в одной комнате с храпящим.

Дыхание через рот приводит к сужению кровеносных сосудов.

Можно подумать, что при дыхании через рот мы вдыхаем больше воздуха, но на самом деле наше дыхание просто замедляется. При дыхании через рот наш мозг думает, что углекислый газ теряется слишком быстро, и стимулирует бокаловидные клетки, которые вырабатывают слизь, замедляют дыхание и вызывают сужение кровеносных сосудов.

Дыхание ртом лишает нас многих радостей жизни. Все эти прекрасные запахи, которыми мы наслаждаемся, влияют на наше поведение, воспоминания и многие функции вегетативной нервной системы.

Это происходит потому, что рецепторы в носу (обонятельные луковицы) являются прямыми расширениями части головного мозга — гипоталамуса. Каждая из наших ноздрей иннервируется пятью черепными нервами с противоположной стороны мозга.

Каждая ноздря функционирует независимо и синергетически в отношении фильтрации, нагревания, увлажнения, осушения и обоняния воздуха. Дыхание через рот может повлиять на внешний вид, привести к изменению прикуса, удлинению лица, и, из-за плохого качества сна, образованию мешков под глазами. Дыхание через рот также ускоряет потерю воды, увеличивая возможное обезвоживание.

Как избавиться от привычки дышать ртом?

Первый шаг — осознать, как вы дышите, когда не спите. Тренируйте себя дышать носом во время бодрствования, это поможет дышать носом и во время сна. Простая истина заключается в том, что дыхание через рот — верный способ помешать правильному дыханию и заполучить всевозможные проблемы со здоровьем. Если мы хотим прожить долгую и здоровую жизнь, мы никогда не должны дышать через рот, даже во сне.

Дыхание через нос — это ключ к долгой и здоровой жизни.

Анаэробное и аэробное дыхание

Процесс дыхания состоит из двух основных этапов. Первый, начальный, — анаэробное дыхание, в результате которого дыхательный субстрат (углеводы) распадается до простейших продуктов типа пировиноградной кислоты. Дальше превращение пировиноградной кислоты может проходить двумя путями: кислородным до конечных продуктов СО2 и Н2О или анаэробным по типу брожения. Таким образом, устанавливается определенная связь между дыханием и брожением. Учение о генетической связи между этими процессами было разработано С. П. Костычевым. Общую схему ставить в таком виде:

Л. Пастер первым доказал, что высшие растения не прекращают выделения углекислого газа и после того, как попадают в среду, лишенную кислорода. Но дыхание растений в этих условиях сопровождается накоплением в их тканях спирта. Дыхание за счет связанного кислорода называют также интрамолекулярным. Его можно представить уравнением $$large ceO_6 = 2C_2H_5OH + 2CO_2 +117 Дж>$$

При дыхании такого типа жизнь зеленого растения продолжается недолго — оно погибает. Очевидно, происходит отравление продуктами обмена, которые образуются в этом случае.

Низкий энергетический эффект брожения также имеет существенное значение. Спирт содержит большой запас энергии, которая не используется при интрамолекулярном дыхании. Установлено, что для получения того же количества энергии в анаэробных условиях ткани высшего растения должны вследствие низкого энергетического уровня этого процесса израсходовать в 30-50 раз больше пластических веществ, чем при аэробном дыхании. В результате анаэробного дыхания ткани истощаются — они лишаются различных промежуточных веществ, которые обычно образуются при кислородном дыхании.

Существует взгляд на интрамолекулярное дыхание (брожение) у высших растений как на рудиментарную функцию. Наряду с аэробным дыханием в тканях растений в той или иной мере всегда происходят и процессы брожения. В тканях растений, нормально снабжающихся кислородом, они обнаружены во многих случаях. Так, продукты спиртового брожения (уксусный альдегид, этиловый спирт) накапливаются в интенсивно растущих органах растений, в сочных тканях различных плодов — лимонов, яблок, мандаринов.

Читайте также  Как в скайпе удалить контакт из группы

Брожение, и дыхание тесно связаны между собой. Об этом свидетельствует прежде всего тот факт, что в растении найдены те же промежуточные продукты, которые образуются в дрожжах при спиртовом брожении. Так, во многих растениях обнаружены глюкозо-6-фосфат, фруктозо-6-фосфат, фруктозо-1,6-дифосфат. Эти фосфорные эфиры сахаров оказались в листьях гороха, сахарной свеклы, овса, ячменя, в прорастающих семенах гороха. В листьях ячменя обнаружены фосфоглицериновая и пировиноградная кислоты, в луке — пировиноградная кислота, в некоторых плодах — уксусный альдегид. Все эти соединения являются промежуточными продуктами спиртового брожения. О единстве и теснейшей связи процессов брожения и дыхания свидетельствует также то, что в растениях выявлены ферменты, катализирующие спиртовое брожение.

При аэробном дыхании последним акцептором водорода является кислород, и поэтому конечным продуктом окисления оказывается вода. При анаэробном дыхании к последним акцепторам водорода относятся другие вещества, образующиеся в процессе брожения субстрата. В. И. Палладии еще в 1912 г. указывал, что при аэробном дыхании весь водород глюкозы окисляется до воды исключительно кислородом воздуха. Образование спирта при брожении возможно потому, что последним акцептором водорода в этом случае является альдегид.

Экспериментально доказано, что дегидрогеназы и их коферменты НАД и НАДФ, катализирующие отщепление водорода, от окисляемых органических веществ, играют важную роль в процессах тканевого дыхания и при разных видах анаэробных брожений (спиртовом, молочнокислом, маслянокислом и др.).

Восстановленная форма никотинамидадениндииуклеотидфосфата (НАДФН2) может отдавать водород таким его ацепторам, как пировиноградная кислота: $$large ce>underset>>$$

В других случаях восстановленный НАДФ может отдавать свой водород ацетальдегиду: $$large ce>underset>>; + НАДФ$$

Таким образом, в зависимости от того, к какому акцептору будет присоединен с помощью дегидрогеназ водород, образуются и соответствующие продукты, определяющие тип брожения (молочнокислое, спиртовое и др.). Для взаимодействия между акцептором водорода и соответствующей кодегидразой необходимо присутствие в клетке соответствующего фермента. Следовательно, анаэробное окисление не является патологическим процессом для высших растений. Наряду с аэробным дыханием брожение, очевидно, — один из постоянных процессов окислительного газообмена в их тканях. В разных тканях при различных условиях участие брожения в дыхательном газообмене может значительно изменяться. Но при этом анаэробные процессы в зависимости от внутренних и внешних условий происходят, очевидно, всегда.

Химизм анаэробной фазы дыхания (гликолиз)

Начальный этап анаэробного распада углеводов заключается в образовании ряда фосфорных эфиров сахаров (гексоз). Важную роль фосфорной кислоты в процессе анаэробного дыхания впервые установили русские биохимики Л. А. Иванов и А. Н. Лебедев, которые экспериментально доказали образование в этом процессе соединений сахара с фосфорной кислотой. С помощью различных ингибиторов было выяснено, что анаэробному распаду при брожении подвергается не свободная молекула гексозы, а ее фосфорный эфир, который образовался из гексозы и фосфорной кислоты и является активным и лабильным соединением в отличие от химически инертной молекулы гексозы. Активация молекулы гексозы, повышение ее реакционной способности происходят постепенно и проходят ряд этапов.

На первом этапе брожения и дыхания молекула глюкозы под действием фермента гексокииазы принимает остаток фосфорной кислоты от АТФ, которая превращается в АДФ, и в результате образуется глюкопиранозо-6-фосфат, превращающийся под действием фермента фосфогексоизомеразы (оксоизомеразы) в фруктофуранозо-6-фосфат. На дальнейшем этапе гликолиза фрукто- фуранозо-6-фосфата к нему присоединяются еще один остаток фосфорной кислоты. Источником энергии для образования данного эфира является также молекула АТФ. Эту реакцию катализирует фосфогексокиназа, активируемая ионами магния. В результате образуются фруктофуранозо-1,6-дифосфат и новая молекула аденозиндифосфата:

Далее молекула фруктозо-1,6-дифосфата под влиянием фермента альдолазы расщепляется на две молекулы фосфотриоз: фосфодиоксиацетон и 3-фосфоглицериновый альдегид. Фоcфодиоксиацетон под действием фермента фосфотриозоизомеразы полностью превращается в 3-фосфоглицериновый альдегид.

Следующий этап гликолиза заключается в окислении 3-фосфоглицеринового альдегида специфической дегидрогеназой и фосфорилировании глицериновой кислоты с использованием минеральной фосфорной кислоты. Образовавшаяся в результате этой реакции 1,3-дифосфоглицериновая кислота передает при участии фермента фосфоферазы один остаток фосфорной кислоты молекуле АДФ, которая превращается в АТФ, при этом образуется 3-фосфоглицериновая кислота. Последняя под действием фермента фосфоглицеромутазы переходит в 2-фосфоглицериновую кислоту, которая под влиянием фермента енолазы превращается в фосфоенолпировиноградную кислоту и наконец в пировиноградную кислоту. Процесс преобразования 3-фосфоглицеринового альдегида в 1,3-дифосфоглицериновую кислоту осуществляется по схеме:

Процесс превращения 1,3-дифосфоглицернновой кислоты пировиноградную происходит по такой схеме:

На рисунке выше приведены общая схема реакций распада глюкозы до пировиноградной кислоты в анаэробной фазе дыхания и обратные реакции, в результате которых из пировиноградной кислоты синтезируется глюкоза. Ферменты гликолитического распада глюкозы легко экстрагируются из клеток, поэтому считают, что они локализуются в растворимой части цитоплазмы.

Образованием пировиноградной кислоты из фосфоенолпирувата заканчивается гликолитическое расщепление гексозы. На каждый моль использованной в этих реакциях гексозы расходуются два моля АТФ, тогда как в реакциях превращения двух молекул 1,3-дифосфоглицериновой кислоты и двух молекул фосфоенолпировиноградной кислоты синтезируются четыре молекулы АТФ, в результате остаются неиспользованными две молекулы АТФ. Кроме того, в ходе окисления гексозы до пирувата восстанавливаются две молекулы НАДН2 или НАДФН2 (в зависимости от растений); каждая из них, окисляясь, образует по три молекулы АТФ, а всего — шесть молекул АТФ. Таким образом, при гликолитическом распаде гексозы, который является начальным этапом анаэробного дыхания, происходит потребление двух молекул АТФ, регенерация АДФ и синтез четырех новых молекул аденозинтрифосфата. Пировиноградная кислота, образовавшаяся в результате описанных реакций в анаэробных условиях, подвергается превращениям, которые осуществляются при спиртовом или молочнокислом брожении.

Химизм аэробной фазы дыхания

В аэробных условиях пировиноградная кислота в растениях окисляется полностью до СО2 и Н2О. Это окисление, как установлено английским биохимиком Г. Кребсом, проходит последовательно с образованием ди- и трикарбоновых кислот, поэтому оно называется циклом ди- и трикарбоновых кислот, или лимоннокислым, или циклом Кребса, которым завершается окисление продуктов распада углеводов, жиров и белков. В результате, молекула пировиноградной кислоты полностью окисляется до. трех молекул углекислого газа и двух молекул воды:
CH3COCOOH+2&#189O2 &#8594 3CO2+2H2O $$large ce 3CO_2 + 2H_2O>$$

Установлено, что в процессе постепенного, окисления пировиноградной кислоты образуются различные промежуточные органические кислоты с четырьмя или шестью атомами углерода, встречающиеся в растениях.

Предложенная Г. Кребсом схема является дальнейшим развитием учения С. П. Костычева о генетической связи дыхания и брожения.


Рис. 41. Схема реакций анаэробного распада углеводов


Рис. 42. Цикл ди- и трикарбоновых кислот (цикл Кребса)

Таким образом, цикл Кребса заключается в образовании лимонной кислоты из щавелевоуксусной кислоты и ацетилкоэнзима А (ацетил-КоА) и регенерации щавелевоуксусной кислоты из лимонной.

Первая реакция в цикле — образование промежуточного продукта «активированной» уксусной кислоты в виде ацетил-КоА, который окончательно окисляется. Энергия, выделяющаяся в пяти реакциях окисления, фиксируется в виде макроэргических пирофосфатных связей аденозинтрифосфата. Это — следующие окислительно-восстановительные реакции: образование ацетил-коэнзима А; окисление лимонной и изолимонной кислот через цис-аконитовую до щавелевоянтарной кислоты, &#945-кетоглутаровой — до сукцинил-КоА, янтарной — до фумаровой, яблочной — до щавелевоуксусной, которая является основным соединением в цикле: она катализирует полный распад пировиноградной кислоты, после чего происходит регенерация щавелевоуксусной кислоты в циклическом процессе.

Таким образом, с каждым оборотом цикла исчезает одна молекула пировиноградной кислоты и от различных компонентов цикла отщепляется три молекулы СО2 и пять пар атомов водорода (электронов).

Органические кислоты, входящие в цикл, имеются в тканях почти всех растений. В растениях найдены также все важнейшие ферментные системы, участвующие в превращении этих органических кислот, а именно: аконитаза, дегидрогеназы изолимонной, яблочной и янтарной кислот, фумараза, карбоксилаза щавелевоянтарной кислоты. Все ферменты цикла трикарбоновых кислот сконцентрированы в матриксе митохондрий; здесь также обнаружены ферменты окисления жирных кислот и др. Считают, что основное назначение цикла. Кребса заключается в подготовке материала для синтетических процессов, происходящих во время роста молодых клеток. На такие процессы расходуются промежуточные продукты цикла: &#945-кетоглутаровая, фумаровая кислоты и др. Эти соединения могут быть исходными веществами для многочисленных реакций синтеза и обмена аминокислот, синтеза нуклеотидов, образования различных циклических соединений, жиров и других веществ.

Дополнительные материалы по теме:

Различия между аэробным и анаэробным дыханием

  1. Клеточное дыхание
  2. Аэробное дыхание
  3. Анаэробное дыхание
  4. Отличия
  5. Подведение итогов

Из этой статье вы узнаете, в чем заключаются различия между двумя основными типами клеточного дыхания: аэробным и анаэробным. Мы рассмотрим основы каждого типа дыхания, какие организмы их используют и какие продукты они создают.

Клеточное дыхание

Клеточное дыхание – это процесс, при котором организмы расщепляют глюкозу из пищи, чтобы создать пригодную для использования форму энергии, называемую АТФ. Сокращенно от аденозинтрифосфата, АТФ легко переносит энергию по организму. Когда одна из трех фосфатных групп АТФ отрывается, энергия высвобождается для использования всеми клетками. Ясно, что клеточное дыхание – важный процесс, и существует два основных типа клеточного дыхания: аэробное и анаэробное. Давайте рассмотрим и сравним эти процессы.

Аэробное дыхание

Аэробное дыхание может происходить только в присутствии кислорода. Во время аэробного дыхания реагенты кислород и глюкоза превращаются в продукты диоксид углерода, воду и АТФ.

Эти продукты образуются во время аэробного дыхания в течение трех этапов: гликолиза, цикла лимонной кислоты и окислительного фосфорилирования. Во время гликолиза молекулы глюкозы распадаются на две более мелкие молекулы пирувата. В цикле лимонной кислоты электроны высвобождаются и собираются молекулами акцептора. Во время окислительного фосфорилирования электроны помогают создать градиент концентрации с ионами водорода, которые помогают молекуле, называемой АТФ-синтаза, создавать АТФ.

Читайте также  Как изменить статус в Одноклассниках

Большинство эукариотических организмов используют аэробное дыхание. Эукариотические организмы – это организмы, клетки которых содержат ядро ​​и другие мембраносвязанные органеллы. Практически все растения, животные и грибы используют аэробное дыхание, а также некоторые бактерии.

Анаэробное дыхание

Анаэробное дыхание происходит при отсутствии кислорода. Оно состоит из двух этапов. Первым этапом, как и при аэробном дыхании, является гликолиз, который производит АТФ из реагирующей глюкозы. На втором этапе, ферментации, образуется молочная кислота или этанол, в зависимости от типа ферментации. Молочная кислота образуется в результате ферментации молочной кислоты, а этанол – в результате ферментации спирта. Вот почему мы используем дрожжи в производстве хлеба или пива, чтобы создать этанол.

Анаэробное дыхание обычно осуществляется микроорганизмами, такими как бактерии, которые являются прокариотическими и лишены ядра. Бактерии и клетки животных используют молочнокислое брожение. Примером молочнокислого брожения является ощущение жжения в мышцах после пробежки. Это происходит, когда ваши мышечные клетки не получают достаточно кислорода и им приходится дышать анаэробно. Молочная кислота дает вашим мышцам ощущение жжения, а недостаток АТФ заставляет вас чувствовать усталость.

Отличия

Как мы уже говорили, основное различие между аэробным и анаэробным дыханием заключается в том, присутствует ли кислород. Для аэробного дыхания нужен кислород, а для анаэробного – нет. Это присутствие кислорода определяет, какие продукты будут созданы. Во время аэробного дыхания вырабатываются углекислый газ, вода и АТФ. Во время анаэробного дыхания образуются молочная кислота, этанол и АТФ.

При анаэробном дыхании синтезируется только 2 молекулы АТФ, а при аэробном дыхании – 36. Более того, аэробное дыхание имеет тенденцию происходить у эукариотических организмов, клетки которых имеют ядро, тогда как анаэробное дыхание происходит у прокариотических организмов. Однако важно отметить, что животные подвергаются молочнокислой ферментации, которая является анаэробной. Это происходит, когда мышечные клетки не могут получать достаточно кислорода.

Подведение итогов

Клеточное дыхание – это процесс, при котором организмы вырабатывают АТФ из глюкозы. Это происходит в присутствии кислорода во время аэробного дыхания, и без доступа к кислороду во время анаэробного дыхания. Небольшие прокариотические организмы, такие как бактерии, обычно используют анаэробное дыхание для производства 2 молекул АТФ. Более крупные эукариотические организмы обычно используют аэробное дыхание для синтеза 36 молекул АТФ.

Аэробная и анаэробная среда

При выполнении гематологических исследований используются два типа организмов аэробные и анаэробные. Они отличаются потребностью в наличии кислорода в окружающей среде. Аэробные микроорганизмы могут функционировать только при наличии кислорода, в то время, как анаэробные в нем совсем не нуждаются.

Классификация этих видов проводится на основе реакции на наличие или отсутствие кислорода. Из-за этого аэробные и анаэробные микроорганизмы по-разному выполняют свои функции в процессе клеточного дыхания.

Особенности аэробных микроорганизмов

Аэробные микроорганизмы не могут существовать без кислорода. Он необходим им для роста, развития и участвует в процессах размножения. Благодаря кислороду они способны окислять моносахариды, например, глюкозу.

Генерация энергии в этих микроорганизмах происходит при гликолизе. После него следует цикл Кребса и цепь переноса электронов. Среды, насыщенные кислородом – отличная питательная среда для таких микроорганизмов. Примеры аэробов – бациллы и нокардии.

Типы аэробов

Аэробные микроорганизмы классифицируют по уровню необходимого для жизнедеятельности кислорода:

  • Облигатные аэробы или аэрофилы. В обязательном порядке нуждаются в кислороде. Они используют его для клеточного дыхания и окисления органических веществ – сахаров и жиров, из которых получают энергию. Примеры облигатных аэробных микроорганизмов — Nocardia, Mycobacterium tuberculosis и Vibrio cholerae.
  • Микроаэрофильные аэробы. Обладают способностью выживать при малых концентрациях кислорода (около 10 процентов). Пример – Хеликобактер пилори.

Бактерии, нуждающиеся в кислороде для выживания, легко выделяются при культивировании в жидкой среде. Так для полноценной жизнедеятельности им необходим кислород, то чтобы выжить они всплывают на поверхность.

Особенности анаэробов

В процессе энергетического обмена эти микроорганизмы не используют кислород. Для этого им необходимы марганец, сера, кобальт, азот, метал или железо. В процессе образования энергии анаэробные микроорганизмы подвергаются ферментации. Для выживания они используют энергию, производимую при анаэробных процессах брожения:

  • Молочной кислоты;
  • Этанола.

Классификация анаэробных микроорганизмов также определяется по уровню токсичности кислорода:

  • Аэротолерантные. Для выживания кислород им не требуется, а его присутствие не наносит им вреда. Пример – лактобациллы.
  • Облигатные. Для таких микроорганизмов кислород губителен. Они живут и растут только при полном его отсутствии в среде. Пример – клостридии, метаносарцины.
  • Факультативные. На их развитие и жизнедеятельность не влияет наличие кислорода. Они могут жить как при его наличии, так и при отсутствии. Пример – кишечная палочка.

Анаэробы не способны выживать в среде, богатой кислородом. Для облигатных разновидностей он токсичен, а вот факультативным видам он не вредит.

Сходства между аэробами и анаэробами

  • Являются прокариотическими микроорганизмами.
  • Их начальная стадия клеточного дыхания – гликолиз.
  • Их основу составляют патогенные болезнетворные микроорганизмы.
  • Применяются в различных сферах промышленности.

Различия аэробов и анаэробов

Отличительные особенности микроорганизмов представлены в таблице.

Параметр сравнения Аэробы Анаэробы
Условия выживания Нуждаются в кислороде, так как он конечный акцептор электронов в их клеточном дыхании Для клеточного дыхания им не нужен кислород
Конечные электронные акцепторы Кислород Сера, метан, азот, железо
Процессы, участвующие в клеточном дыхании Гликолиз, Цикл Кребса, Цепь переноса электронов Гликолиз, Ферментация
Разновидности Облигатные, Микроаэрофильные, Факультативные, Аэротолерантные Облигатные, Факультативные
Среда для роста Богатые уровнем кислорода среды Среды, в которых отсутствует кислород
Токсичность кислорода Нетоксичен Токсичен
Кислородные детоксифицирующие ферменты Присутствуют Отсутствуют
Уровень производства энергии Высокая эффективность производства энергии Низкая эффективность производства энергии
Примеры Сенная палочка (Bacillus spp), Синегнойная палочка (Pseudomonas aeruginosa), Палочка Коха (Mycobacterium tuberculosis) Актиномицеты (Actinomyces), Бактероиды (Bacteroides), Пропионовокислые бактерии (Propionibacterium), Вейлонелла (Veillonella), Пептострепококки (Peptostreptococcus), Порфиромонас (Porphyromonas), Клостридии (Clostridium spp)

Аэробы и анаэробы требуют различных по уровню кислорода питательных сред для выживания. Аэробным микроорганизмам кислород необходим для энергетического обмена, а анаэробные микроорганизмы его не используют. Вместо этого они используют нитраты, серу и метан. Именно поэтому ключевыми отличиями этих микроорганизмов являются типы конечных акцепторов электронов, которые используются в процессе клеточного дыхания.

Аэробные и анаэробные нагрузки

Введение

Человеческий организм эволюционно рассчитан на такой образ существования, при котором в полной мере используются присущие высшим приматам качества: сила, скорость, ловкость, выносливость, изобретательность. Определенный уровень физической активности должен поддерживаться постоянно; на этом фоне человек способен переносить пиковые, очень интенсивные психофизические нагрузки (примерами могут послужить охота на саблезубого тигра или финальный матч чемпионата мира). Однако необходимыми и обязательными условиями, при которых такие перегрузки переживаются без опасных для здоровья последствий, являются общая тренированность, отсутствие врожденных и приобретенных инвалидизирующих аномалий, достаточный и сбалансированный рацион, а также длительный период релаксации и отдыха после экстремальных усилий, даже кратковременных.

Все это известно с незапамятных времен, хорошо изучено и по возможности учитывается спортивными врачами, методистами, тренерами. Именно «по возможности», поскольку профессиональный спорт международного уровня зачастую предъявляет требования, фатально конфликтующие с требованиями охраны здоровья. В постоянной борьбе за повышение рекордных показателей (которые для обычного человека уже давно являются запредельными и абсолютно недосягаемыми) специалисты ищут наиболее эффективные варианты тренировочного процесса и режима соревнований. Вопрос оптимального сочетания аэробных и анаэробных нагрузок остается открытым.

(их часто называют также кардионагрузками) отличаются от анаэробных (силовых) механизмом энергетического обмена.

Нагрузкой аэробного типа называют такие виды физической активности, которые длятся достаточно долго и требуют, прежде всего, интенсивного снабжения легких воздухом. Кислород в этом случае является основным источником энергии; регулярные и продолжительные нагрузки такого рода, – а это любые виды бега на средние и дальние дистанции (включая бег на роликах и лыжах), плавание, велосипедный спорт, а также чрезвычайно популярная в 1980-х годах аэробика (ритмическая гимнастика), – укрепляют сердечнососудистую систему, повышают выносливость и оказывают мощное положительное влияние на психическую сферу. Кроме того, при условии свободного поступления чистого свежего воздуха интенсивная оксигенация тканей приводит к эффекту, известному в просторечье как «сжигание калорий», т.е. стимулирует метаболические процессы.

Анаэробная нагрузка требует интенсивной переработки ранее накопленных ресурсов. Имеются в виду депонированные в мышечной ткани запасы аденозинтрифосфорной кислоты (аденозинтрифосфат, АТФ), играющей роль аккумулируемого энергоносителя. Типичные примеры анаэробных нагрузок – пауэрлифтинг (поднятие тяжестей), бег на короткие дистанции, бодибилдинг и т.д. Такого рода упражнения способствуют смещению существующего соотношения жировой и мышечной ткани в сторону последней, укрепляют структуры опорно-двигательного аппарата, вырабатывают выносливость и физическую силу.

Следует понимать, что разделение на аэробные и анаэробные упражнения является условным и подразумевает лишь преобладание (а не эксклюзивное использование) одного из описанных механизмов потребления энергии. Скажем, занятия легкой атлетикой требуют не только интенсивного потребления кислорода, но и хорошей анаэробной выносливости, тогда как тяжелоатлетические упражнения уже через 10-15 секунд активируют механизм усиленной оксигенации.

В спортивной медицине существует ряд численных показателей, позволяющих оценить степень «аэробности» нагрузок. Таковы, например, пороги анаэробного обмена (ПАНО), называемые также лактатными порогами (лактаты – соли молочной кислоты, биохимического маркера усталости), или показатель максимального потребления кислорода (МПК), по достижении которого организм задействует анаэробный способ энергетического метаболизма.

В целом, описанные виды нагрузки не являются ни взаимозаменяемыми, ни жестко альтернативными, – разница между ними, повторим, достаточно расплывчата. Однако важнейшей задачей тренера-методиста является разработка такого тренировочного плана, который обеспечил бы спортсмену преимущество в конкурентных соревнованиях по данному виду спорта.

Читайте также  Какие исторические события произошли в 1480 году

Анаэробные и аэробные нагрузки

Поделиться

  • Скачать в PDF
  • Вконтакте
  • Facebook
  • Twitter
  • Одноклассники

Если вы увлекаетесь спортом, то наверняка слышали о таких словосочетаниях, как аэробная и анаэробная нагрузка. В чем принципиальная разница между ними и как использовать разные подходы к тренировкам для достижения наилучшего результата? Обо всех подробностях физических нагрузок, используемых в профессиональном и любительском спорте, мы расскажем вам в этой статье.

Для достижения результата используются упражнения, главным источником энергии для которых является кислород. То есть такие тренировки направлены на укрепление всех тканей организма. Использовать их стали еще в семидесятые годы двадцатого века, а в современном фитнесе они занимают почетное место среди обязательных упражнений для поддержания отличной формы и быстрой потери веса.

Аэробные нагрузки – это:

  • все виды аэробики;
  • велопрогулки;
  • катание на лыжах, коньках и роликах;
  • плавание;
  • бег и занятия на беговой дорожке;
  • спортивная ходьба;
  • танцы.

Как видите, выбор действительно внушительный: при желании вы легко сможете подобрать подходящую аэробную нагрузку, которая не только поможет держать организм в тонусе, но и будет доставлять настоящее удовольствие.

Почему все тренеры в обязательном порядке рекомендуют чередовать различные типы нагрузок и не забывать о «кислородной тренировке»? Дело в том, что аэробные упражнения способны принести максимум пользы:

  • повысить выносливость;
  • снизить риск развития болезней сердечно-сосудистой системы;
  • вывести шлаки и токсины из организма;
  • предотвратить развитие сахарного диабета и избавиться от инсулинорезистентности;
  • укрепить костную ткань;
  • улучшить эмоциональное состояние и эффективно бороться со стрессом;
  • повысить качество сна, избавиться от бессонницы.

А еще во время выполнения таких упражнений отлично расходуются калории, за счет чего запускается процесс жиросжигания. В итоге организм быстрее теряет лишний вес.

Во время первых двадцати минут выполнения любых аэробных нагрузок быстро сжигается гликоген, полученный организмом за целый день. И только через полчаса от начала тренировки начинают расходоваться белки и жиры. Если тренировка занимает не менее сорока минут, то она проходит не зря: запущенный процесс жиросжигания продолжается еще в течение двух часов. Однако, для того чтобы аэробная нагрузка помогала быстрее худеть, придется скорректировать пищевые привычки:

  • отказаться от фастфуда, магазинных сладостей и покупных концентрированных соков;
  • снизить количество сахара в рационе;
  • следить за балансом белков, жиров и углеводов;
  • употреблять больше клетчатки;
  • соблюдать водно-солевой баланс.

Если после тренировки хочется есть, можно выпить натуральный йогурт или стакан протеинового коктейля от Herbalife Nutrition. Эти продукты не повлияют на положительный эффект, а вот пища, богатая углеводами, остановит процесс жиросжигания.

Это интенсивные и кратковременные упражнения с максимальным напряжением мышц. Во время таких тренировок организм практически не получает кислород, в результате чего увеличивает количество расходуемой энергии. Упражнения выполняют быстро, по несколько коротких подходов. К таким тренировкам относятся:

  • спринтерский бег;
  • быстрая езда на велосипеде;
  • пауэрлифтинг;
  • бодибилдинг;
  • все виды силовых тренировок;
  • занятия на спортивных тренажерах.

При этом все упражнения чередуются с кратковременными перерывами, которые позволяют организму восполнить недостаток кислорода. Такие тренировки помогают быстрее избавиться от лишнего веса, разогнать застойные явления, накачать мышцы и добиться красивого рельефа фигуры. Однако чрезмерная перегрузка очень опасна и может спровоцировать нарушения работы органов дыхания или сердечно-сосудистой системы. Именно поэтому анаэробные нагрузки нужно выполнять под внимательным контролем тренера.

С помощью правильного выполнения таких тренировок можно добиться отличных результатов:

  • развить выносливость;
  • получить высокие показатели силы;
  • ускорить процесс жиросжигания за счет большой потери калорий во время выполнения упражнений;
  • укрепить и увеличить мышцы;
  • добиться красивого рельефа;
  • исправить осанку и усилить опорно-двигательный аппарат;
  • повысить уровень иммунитета;
  • снизить риски сахарного диабета;
  • увеличить тонус организма и избавиться от постоянной усталости.

Для достижения наилучших результатов рекомендуется сочетать анаэробные упражнения с правильным питанием. Для атлетов, выбравших этот способ набора мышечной массы, оптимальной станет диета с увеличенным количеством белка.

Нагрузки такого типа дают эффект при правильном и регулярном выполнении определенных упражнений. В механизм проработки мышц подключаются два основных фактора.

Анаэробный гликолиз. Во время выполнения упражнения мышцы расходуют весь свой запас кислорода: этого хватает для кратковременной нагрузки длительностью не более двенадцати секунд. После этого организм начинает потреблять кислород, и нагрузка превращается в аэробную. Однако весь эффект тренировки держится именно на гликолизе. Для того чтобы человек смог выполнять физические упражнения, нужна энергия, а ее организм получает из молекулы АТФ, которая есть, в том числе, в мышцах.

Анаэробный порог. Это показатель интенсивности выполнения упражнения, в результате которого определенное количество молочной кислоты превышает уровень ее нейтрализации. Для измерения этого порога можно использовать измерение частоты сердечных сокращений. Это позволит выявить тот ритм тренировок, в ходе которых процесс жиросжигания будет проходить наиболее активно.

При тренировках могут использоваться оба варианта получения кислорода. Во время аэробных нагрузок именно дыхание помогает правильно растрачивать энергию. Кислород окисляет углеводы, легкие активно перерабатывают этот газ и насыщают все ткани организма. В итоге дыхательная система становится крепче, а масса тела уменьшается. Чем отличается анаэробная нагрузка? Для выполнения упражнений кислород не нужен: роль окислителя играют вещества, содержащиеся в тканях. То есть фактически организм дышит на клеточном уровне. При этом нужно понимать, что использование только одного типа нагрузки – не совсем корректное решение. Если речь идет о тренировках ради быстрой потери веса, проработки мышц и получения красивого рельефа, то анаэробную и аэробную техники необходимо чередовать. Как именно – подскажет личный тренер. Хотя бы ради этого стоит несколько раз посетить тренажерный зал и разобраться, как работает ваше тело при определенных типах нагрузки.

Нужно понимать, что в чистом виде ни одного типа тренировок не существует. Как мы уже сказали выше, максимум через 12 секунд выполнения упражнение из анаэробного превращается в аэробное. Чтобы добиться максимального эффекта в тренировках, лучше выбрать оптимальный комплекс упражнений. Однако, прежде чем начинать серьезные нагрузки, нужно убедиться, что нет никаких противопоказаний:

  • болезней сердечно-сосудистой системы;
  • заболеваний ЖКТ;
  • нарушений в работе почек и печени;
  • хронических болезней в состоянии рецидива.

Если вы сомневаетесь в том, что какое-то упражнение вам подходит, сначала лучше проконсультируйтесь с врачом, а затем расскажите об этом тренеру. Если противопоказаний нет, можно выбрать программу с упором на аэробные или анаэробные упражнения. В первом случае получится быстрее сбросить лишний вес и укрепить тело. Во втором – добиться красивого рельефа мышц.

Кроме вышеперечисленного списка есть целый ряд запретов. Например, анаэробные нагрузки не подходят начинающим спортсменам. В этом случае тренер составляет индивидуальную программу тренировок, куда постепенно вводит сложные интенсивные упражнения на тренажерах. Кроме того, анаэробные нагрузки строго противопоказаны беременным женщинам и людям, недавно перенесшим операции. У аэробных упражнений и здесь есть ряд отличий: будущим мамам, напротив, показаны регулярная ходьба и плавание. О возможности прибегнуть к другим нагрузкам нужно уточнять у своего врача. При этом анаэробные упражнения противопоказаны в период обострений респираторных заболеваний и при наличии варикозного расширения вен, а также во время реабилитации после хирургических вмешательств. Помните, что пренебрежение рекомендациями врачей приносит больше вреда, чем пользы. Возвращаться к прежним нагрузкам после травм и болезней стоит постепенно.

Ни одна тренировка не даст желанного результата, если не сменить привычный рацион. Что значит режим питания при аэробных или анаэробных нагрузках?

  • Отказ от фастфуда, чрезмерно жаренной, жирной и сладкой пищи.
  • Увеличение клетчатки в рационе: ешьте свежие овощи и фрукты, желательно с минимальной термической обработкой.
  • Потребление большого количества белков: мяса, рыбы, орехов, молочной продукции.
  • Соблюдение водно-солевого баланса: нужно выпивать не менее полутора литров чистой воды ежедневно.

Кроме того, для повышения выносливости организма и поддержания общего тонуса можно использовать биологически активные добавки. Например, таблетки N-R-G* от Herbalife Nutrition на основе гуараны могут помочь повысить уровень энергии. Для восстановления после тренировки можно принять протеиновый коктейль «Формула 1». Большое количество белка насытит организм и поспособствует процессу жиросжигания.

Если вы планируете похудеть при помощи аэробных и анаэробных нагрузок, то нужно следовать нескольким советам от опытных бодибилдеров.

  1. Следите за рационом. Об этом мы уже говорили: больше белка, меньше быстрых углеводов, в особенности – сахара.
  2. Помните о здоровом сне. Он способствует нормализации метаболизма и помогает быстрее избавиться от лишнего веса.
  3. Обязательно разминайтесь. Перед любыми тренировками необходимо потратить от двадцати до тридцати минут на полноценный разогрев всех мышц: это предотвратит травмы.
  4. После тренировки нужно растягиваться. Это еще один способ предотвратить травмы и избежать последующей крепатуры мышц.

Но самый главный совет звучит так: не бросайте тренировки. Даже если вам кажется, что они не дают никакого результата – не отчаивайтесь. Организму требуется время, чтобы запустить процессы метаболизма. Зато через пару месяцев вы обнаружите очень приятный результат, а ваше тело скажет вам: «Спасибо»!

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: