анаэробное питание что это значит
Анаэробное питание что это значит
Несмотря на исключительную важность АТФ в качестве способа трансформации энергии, это вещество не является самым представительным хранилищем макроэргических фосфатных связей в клетках. Количество фосфокреатина, который также содержит макроэргические фосфатные связи, в клетках в 3-8 раз больше. Кроме того, макроэргические фосфатные связи фосфокреатина содержат около 8500 к/моль в стандартных условиях, более 13000 к/моль в условиях организма (37°С и низкая концентрация реагентов).
Это немного больше, чем 12000 к/моль каждой из двух макроэргических фосфатных связей АТФ. Формула фосфокреатина имеет вид:
В отличие от АТФ фосфокреатин не может действовать как агент, напрямую сопряженный с переносом энергии питательных веществ функциональным системам клетки. Но это вещество может обмениваться энергией с АТФ. Когда в клетках присутствует чрезвычайно большое количество АТФ, энергия АТФ используется для синтеза фосфокреатина, который становится дополнительным депо энергии. Затем по мере использования АТФ энергия, содержащаяся в фос-фокреатине, быстро возвращается АТФ, которую АТФ может передавать функциональным системам клеток.
Такие отношения подвижного равновесия между фосфокреатином и АТФ иллюстрирует следующее уравнение:
Особо следует отметить, что макроэргические фосфатные связи фосфокреатина заключают в себе энергии больше, чем такие же связи в АТФ (от 1000 до 1500 к/моль), что является причиной смещения направления реакции в сторону образования АТФ каждый раз, когда даже ничтожно малое количество АТФ расходуется в качестве источника энергии. Таким образом, малейшее снижение концентрации АТФ является сигналом к увеличению отдачи энергии фосфокреатином для синтеза большого количества АТФ.
Этот эффект позволяет поддерживать концентрацию АТФ на практически постоянно высоком уровне до тех пор, пока фосфокреатин имеется в наличии. По этой причине мы можем назвать АТФ-фосфокреатиновую систему буферной системой АТФ. Легко можно понять важность сохранения постоянного значения концентрации АТФ, т.к. от этого зависит скорость практически всех метаболических реакций организма.
Анаэробный механизм — разновидность аэробного варианта получения энергии
Анаэробный механизм — это способ получения энергии из питательных веществ без одновременного потребления кислорода. Аэробный механизм— способ получения энергии путем окисления питательных веществ с использованием кислорода. Однако углеводы являются единственными питательными веществами, которые могут использоваться при получении энергии при отсутствии кислорода. Энергия выделяется во время гликолитического расщепления глюкозы или гликогена до пировиноградной кислоты. При этом на каждый 1 моль глюкозы, расщепляющейся до пировиноградной кислоты, образуются 2 моля АТФ.
Однако когда запасенный в клетках гликоген расщепляется до пировиноградной кислоты, каждый моль глюкозы, содержавшийся в гликогене, служит источником 3 молей АТФ, т.к. свободная глюкоза, поступающая в клетки, должна быть фосфорилирована с использованием 1 моля АТФ перед тем, как глюкоза начнет расщепляться. Глюкоза, отщепляющаяся от гликогена, поступает уже в фосфорилированном состоянии и не требует дополнительного расхода энергии АТФ. Таким образом, наилучшим источником энергии в анаэробных условиях является запасенный в клетках гликоген.
Обзорная схема передачи энергии, питательных веществ системе адениловой кислоты и затем — функциональным элементам клеток
Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021
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:
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:
Классификация анаэробных микроорганизмов также определяется по уровню токсичности кислорода:
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
Различия аэробов и анаэробов
Отличительные особенности микроорганизмов представлены в таблице.
СОДЕРЖАНИЕ
Процесс
Популяции анаэробных микроорганизмов обычно требуют значительного периода времени, чтобы стать полностью эффективными. Таким образом, обычной практикой является введение анаэробных микроорганизмов из материалов с существующими популяциями, процесс, известный как «засев» варочных котлов, обычно выполняется с добавлением осадка сточных вод или жидкого навоза крупного рогатого скота.
Этапы процесса
Ацетат и водород, полученные на первых стадиях, могут использоваться непосредственно метаногенами. Другие молекулы, такие как летучие жирные кислоты (ЛЖК) с длиной цепи больше, чем у ацетата, должны сначала катаболизироваться в соединения, которые могут быть напрямую использованы метаногенами.
Конфигурация
Анаэробные варочные котлы могут быть спроектированы и спроектированы для работы с использованием ряда различных конфигураций и могут быть разделены на режимы периодического и непрерывного процесса, мезофильные и термофильные температурные условия, высокие и низкие доли твердых веществ и одноступенчатые процессы против многоступенчатых. Непрерывный процесс требует более сложной конструкции, но, тем не менее, он может быть более экономичным, чем периодический процесс, потому что периодический процесс требует больших начальных затрат на строительство и большего объема варочных котлов (разбросанных по нескольким партиям) для обработки того же количества отходов, что и непрерывный процесс. варочный котел. В термофильной системе требуется более высокая тепловая энергия по сравнению с мезофильной системой, но термофильная система требует гораздо меньше времени и имеет большую пропускную способность по газу и более высокое содержание газообразного метана, поэтому необходимо тщательно продумать этот компромисс. Что касается содержания твердых частиц, то при низком содержании твердых частиц будет до 15%. Выше этого уровня считается высокое содержание твердых веществ и также может быть известно как сухое сбраживание. В одностадийном процессе один реактор включает четыре стадии анаэробного сбраживания. Многоступенчатый процесс использует два или более реактора для разложения, чтобы разделить фазы метаногенеза и гидролиза.
Пакетный или непрерывный
Температура
Два обычных рабочих уровня температуры для анаэробных варочных котлов определяют виды метаногенов в варочных котлах:
В Боливии достигнут предел анаэробного сбраживания при рабочих температурах ниже 10 ° C. Анаэробный процесс протекает очень медленно, более чем в три раза превышая нормальный мезофильный процесс. В ходе экспериментальной работы в Университете Аляски в Фэрбенксе 1000-литровый варочный котел с использованием психрофилов, собранных из «грязи из замерзшего озера на Аляске», произвел 200–300 литров метана в день, что составляет около 20–30% продукции, получаемой из варочных котлов в более теплых условиях. климат. Количество мезофильных видов превышает количество термофилов, и они также более терпимы к изменениям условий окружающей среды, чем термофилы. Поэтому мезофильные системы считаются более стабильными, чем термофильные системы пищеварения. Напротив, в то время как термофильные системы разложения считаются менее стабильными, их энергозатраты выше, при этом большее количество биогаза удаляется из органического вещества за равное время. Повышенные температуры способствуют более высокой скорости реакции и, следовательно, более быстрому выходу газа. Работа при более высоких температурах способствует большему уменьшению количества патогенов в дигестате. В странах, где законодательство, такое как Положения о побочных продуктах животного происхождения в Европейском Союзе, требует, чтобы дигестат соответствовал определенным уровням снижения количества патогенов, может быть полезно использовать термофильные температуры вместо мезофильных.
Дополнительная предварительная обработка может использоваться для уменьшения времени удерживания, необходимого для производства биогаза. Например, некоторые процессы измельчают субстраты для увеличения площади поверхности или используют стадию предварительной термической обработки (например, пастеризацию) для значительного увеличения выхода биогаза. Процесс пастеризации также можно использовать для снижения концентрации патогенных микроорганизмов в дигестате, покидающем анаэробный варочный котел. Пастеризация может быть достигнута термической обработкой в сочетании с мацерацией твердых веществ.
Содержание твердых веществ
В типичном сценарии три различных рабочих параметра связаны с содержанием твердых частиц в сырье, поступающем в варочные котлы:
20%, либо с концентрацией низких твердых частиц менее
Варочные котлы с высоким содержанием твердых частиц (влажные) перерабатывают густую суспензию, которая требует большего количества энергии для перемещения и обработки сырья. Толщина материала также может привести к проблемам с истиранием. Варочные котлы с высоким содержанием твердых частиц обычно требуют меньше земли из-за меньших объемов, связанных с влажностью. Варочные котлы с высоким содержанием твердых частиц также требуют корректировки обычных расчетов производительности (например, производства газа, времени удерживания, кинетики и т. Д.), Первоначально основанных на концепциях сбраживания очень разбавленных сточных вод, поскольку более крупные фракции массы исходного сырья потенциально могут быть преобразованы в биогаз.
Варочные котлы с низким содержанием твердых частиц (мокрые) могут транспортировать материал через систему с помощью стандартных насосов, требующих значительно меньшего энергозатрат. Варочные котлы с низким содержанием твердых частиц требуют большего количества земли, чем варочные котлы с высоким содержанием твердых частиц, из-за увеличения объемов, связанного с повышенным соотношением жидкости к сырью в варочных котлах. Есть преимущества, связанные с работой в жидкой среде, поскольку она обеспечивает более тщательную циркуляцию материалов и контакт между бактериями и их пищей. Это позволяет бактериям более легко получать доступ к веществам, которыми они питаются, и увеличивает скорость газообразования.
Сложность
В двухэтапной системе пищеварения (многоступенчатой) различные сосуды для пищеварения оптимизированы для обеспечения максимального контроля над бактериальными сообществами, живущими в ферментах. Ацидогенные бактерии производят органические кислоты и быстрее растут и размножаются, чем метаногенные бактерии. Метаногенные бактерии требуют стабильного pH и температуры для оптимизации их работы.
В типичных обстоятельствах гидролиз, ацетогенез и ацидогенез происходят в первом реакционном сосуде. Затем органический материал нагревают до необходимой рабочей температуры (мезофильной или термофильной) перед перекачкой в метаногенный реактор. Резервуары для начального гидролиза или ацидогенеза перед метаногенным реактором могут служить буфером для скорости добавления сырья. В некоторых европейских странах требуется повышенная термическая обработка для уничтожения вредных бактерий в исходных отходах. В этом случае может быть стадия пастеризации или стерилизации до разложения или между двумя резервуарами для разложения. Примечательно, что невозможно полностью изолировать различные фазы реакции, и часто в резервуарах для гидролиза или ацидогенеза образуется некоторое количество биогаза.
Время пребывания
Время пребывания в варочном котле зависит от количества и типа загружаемого материала, а также от конфигурации системы варки. При типичном двухэтапном мезофильном расщеплении время пребывания колеблется от 15 до 40 дней, в то время как для одностадийного термофильного разложения время пребывания обычно меньше и составляет около 14 дней. Характер поршневого потока некоторых из этих систем будет означать, что полное разложение материала, возможно, не было реализовано в этом масштабе времени. В этом случае дигестат, выходящий из системы, будет более темного цвета и обычно будет иметь более сильный запах.
В случае анаэробного разложения ила с восходящим потоком (UASB) время гидравлической выдержки может составлять от 1 часа до 1 дня, а время удерживания твердого вещества может достигать 90 дней. Таким образом, система UASB способна разделять твердые частицы и время гидравлического удерживания с помощью слоя осадка. Варочные котлы непрерывного действия имеют механические или гидравлические устройства, в зависимости от уровня твердых веществ в материале, для перемешивания содержимого, позволяя бактериям и продуктам контактировать. Они также позволяют непрерывно извлекать излишки материала для поддержания достаточно постоянного объема в резервуарах для разложения.
Анаэробные и аэробные нагрузки
Поделиться
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:
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:
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:
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:
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:
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:
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?
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.
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»!
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.