No Image

Что такое молочная кислота в организме

СОДЕРЖАНИЕ
0 просмотров
26 июля 2019
Молочная кислота
Общие
Систематическое
наименование
2-гидроксипропановая кислота
Хим. формула C₃H₆O₃
Рац. формула CH3CH(OH)COOH
Физические свойства
Молярная масса 90,08 г/моль
Плотность 1,225 г/см³
Термические свойства
Т. кип. 122 °C
Химические свойства
pKa 3,86 (при 25 °C)
Классификация
Рег. номер CAS 50-21-5
PubChem 612
Рег. номер EINECS 200-018-0
SMILES
Кодекс Алиментариус E270
ChEBI 78320
ChemSpider 592
Безопасность
H-фразы H315 , H318
P-фразы P280 , P305+P351+P338
Сигнальное слово Опасно
Пиктограммы СГС
Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного.

Молочная кислота (α-оксипропионовая, 2-гидроксипропановая кислота) CH3CH(OH)COOH — одноосновная карбоновая кислота с тремя атомами углерода, содержащая гидроксильную группу. Соли и эфиры молочной кислоты называются лактатами. Молочная кислота образуется при молочнокислом брожении сахаров и играет важную роль в метаболизме.

Содержание

История [ править | править код ]

Молочную кислоту открыл шведский химик Карл Шееле. В 1780 году он выделил её из прокисшего молока в виде коричневого сиропа. Французский химик Анри Браконно обнаружил, что она образуется при молочнокислом брожении [1] .

В 1807 году Йенс Якоб Берцелиус выделил из мышц цинковую соль молочной кислоты.

Физические свойства [ править | править код ]

Молочная кислота является простейшей хиральной карбоновой кислотой и может существовать в виде двух энантиомеров: L-(+)-молочной кислоты, D-(-)-молочной кислоты или их рацемической смеси — DL-молочной кислоты. Если в смеси энантиомеров один находится в избытке, его можно выделить дробными перекристаллизациями из смеси диэтилового эфира и диизопропилового эфира [1] . Чистые энантиомеры имеют температуру плавления 52,7-52,8 °С [1] .

Молочная кислота очень гигроскопична и обычно существует в виде водного раствора с концентрацией до 90 мас. %. В связи с этим очень сложно установить её температуру плавления; литература приводит значения от 18 до 33 °С. Кроме того, в таких растворах присутствует значительное количество лактоилмолочной кислоты и других олигомеров молочной кислоты [1] .

Молочная кислота растворима в воде, этаноле, диэтиловом эфире и других органических растворителях, смешивающихся с водой. Она практически нерастворима в бензоле и хлороформе [2] .

Химические свойства [ править | править код ]

При взаимодействии с окислителями молочная кислота разлагается. При окислении кислородом воздуха или азотной кислотой в присутствии железа или меди она превращается в муравьиную кислоту, уксусную кислоту, щавелевую кислоту, уксусный альдегид, углекислый газ и пировиноградную кислоту. Молочную кислоту можно восстановить до пропионовой кислоты действием иодоводорода [3]

Промышленный интерес представляет дегидратация молочной кислоты до акриловой кислоты и её восстановление до пропиленгликоля [4] .

Поскольку молочная кислота является одновременно карбоновой кислотой и спиртом, она вступает в межмолекулярную этерификацию, давая лактоилмолочную кислоту. При дальнейшей конденсации образуется лактид — циклический сложный эфир. Также при конденсации могут образовываться линейные полилактиды. Эти соединения являются примесями в молочной кислоте. Так, в 6,5%-й молочной кислоте содержится около 0,2 % лактоилмолочной кислоты, 88%-я молочная кислота содержит меньше 60 % свободной молочной кислоты, а 100%-я — только 32 % [2] .

Получение [ править | править код ]

Ферментативное получение [ править | править код ]

В промышленности молочную кислоту получают либо ферментативным способом, либо синтетическим. Первый из них имеет преимущество, поскольку приводит к молочной кислоте с более высокой стереохимической чистотой, поэтому новые производства, открывавшиеся с 1995 года, пользуются этим способом [4] .

Для ферментативного производства молочной кислоты необходимо иметь углеводное сырьё, питательные вещества и соответствующие микроорганизмы. В качестве сырья используют глюкозу, кукурузные сиропы, мелассу, сок сахарной свёклы, сыворотку и крахмал. Питательными веществами являются пептиды и аминокислоты, фосфаты, соли аммония и витамины. Здесь находят применение дрожжевой экстракт, кукурузный ликёр [en] , кукурузная глютеновая мука [en] , солодовые ростки, соевый или мясной пептон. Молочную кислоту из углеводов вырабатывают культуры Lactobacillus, Bacillus и Rhizopus. Последняя из них является грибной и не требует сложных источников азота, хотя и даёт более низкий выход, чем бактериальные культуры [4] .

Во время процесса вырабатывается кислота, поэтому необходимо поддерживать pH в области 5,0–6,5: для этого используют гидроксид кальция, карбонат кальция, аммиак и гидроксид натрия. Из-за этого в процессе ферментации образуются соответствующие соли молочной кислоты. Разработка новых подходов к ферментации связана с выведением бактерий, способных работать в области низких pH: это позволило бы получать саму молочную кислоту, а не её соли, снизило бы затраты на подщелачивающие реагенты и на серную кислоту, используемую для выделения молочной кислоты из солей [4] .

После ферментации молочную кислоту подвергают очистке. Микроорганизмы отделяют флокуляцией в щелочной среде либо ультрафильтрацией. Образовавшиеся соли молочной кислоты переводят в саму кислоту под действием серной кислоты. При этом образуется также малополезный сульфат кальция. Ведётся поиск других методов очистки, при которых образование это побочной соли не происходило бы. Для некоторых пищевых целей смесь пропускают через активированный уголь и ионообменную колонну [5] .

Для фармацевтической промышленности и получения полимеров необходима более глубокая очистка. Интерес представляет экстракция молочной кислоты в органическую фазу длинноцепными третичными аминами, а затем обратная экстракция в воду. Этот метод позволяет эффективно очистить продукт от остаточных углеводов и белков. Также возможна перегонка молочной кислоты, если предпринимаются меры против её олигомеризации [5] .

Выход молочной кислоты в процессе ферментации составляет 85–95 %. Побочными продуктами являются муравьиная и уксусная кислота. [4] .

Синтетическое получение [ править | править код ]

С 1960-х гг. рацемическую молочную кислоту производят в промышленности также синтетически. Подход основан на реакции ацетальдегида с циановодородом и последующем гидролизе образовавшегося лактонитрила. Недостатком синтетического подхода является то, что получаемая молочная кислота является рацемической, а подходящий и дешёвый хиральный катализатор пока не найден. Последним крупным производителем синтетической молочной кислоты является фирма «Musashino» [5] .

Экономические аспекты [ править | править код ]

Годовая потребность в молочной кислоте составляет примерно 450 тыс. тонн. Крупнейшим производителем молочной кислоты является компания NatureWorks LLC: её завод, размещённый в штате Небраска (США), имеет приблизительную мощность 180 тыс. тонн в год. Это в 3-4 раза больше, чем у следующего завода по порядку. Рынок молочной кислоты очень чувствителен к потребности в полилактиде, поскольку его производство является либо вскоре станет крупнейшим направлением использования молочной кислоты [6] .

Молочная кислота в организме человека и животных [ править | править код ]

Молочная кислота формируется при распаде глюкозы. Иногда называемая «кровяным сахаром» глюкоза является главным источником углеводов в нашем организме. Это основной источник энергии для мозга и нервной системы, так же как и для мышц во время физической нагрузки. Когда расщепляется глюкоза, клетки производят АТФ (аденозинтрифосфат), который обеспечивает энергией большинство химических реакций в организме. Уровень АТФ определяет, как быстро и как долго мышцы смогут сокращаться при физической нагрузке.

Производство молочной кислоты не требует присутствия кислорода, поэтому этот процесс её синтеза часто называют «анаэробным метаболизмом» (см. Анаэробная тренировка). Ранее считалось, что мышцы производят молочную кислоту при нехватке кислорода в крови. Другими словами, организм находится в анаэробном состоянии. Однако современные исследования показывают, что молочная кислота образуется и в мышцах, получающих достаточно кислорода. Увеличение количества молочной кислоты в кровотоке свидетельствует лишь о том, что уровень её поступления превышает уровень удаления [7] [8] . Резкое увеличение (в 2—3 раза) уровня лактата в сыворотке крови наблюдается при тяжёлых расстройствах кровообращения, таких как геморрагический шок, острая левожелудочковая недостаточность и др., когда одновременно страдает и поступление кислорода в ткани, и печёночный кровоток.

Зависимое от лактата производство АТФ очень незначительно, но имеет большую скорость. Это обстоятельство делает идеальным его использование в качестве источника энергии, когда нагрузка превышает 50 % от максимальной. При отдыхе и умеренной нагрузке организм предпочитает расщеплять жиры для получения энергии. При нагрузках в 50 % от максимума (порог интенсивности для большинства тренировочных программ) организм перестраивается на преимущественное потребление углеводов. Чем больше углеводов человек использует в качестве топлива, тем больше производство молочной кислоты.

Читайте также:  Протезирование сосудов нижних конечностей

Исследования показали, что у престарелых людей в головном мозге количество солей кислоты (лактатов) имеет повышенный уровень [9] .

Регулятор обмена [ править | править код ]

Чтобы глюкоза могла проходить через клеточные мембраны, ей необходим инсулин. Молекула же молочной кислоты в два раза меньше молекулы глюкозы, и гормональная поддержка ей не нужна — она с лёгкостью сама проходит через клеточные мембраны.

Анализ [ править | править код ]

Количественный анализ молочной кислоты обычно проводят титрованием гидроксидом натрия в присутствии фенолфталеина. Этот способ не подходит для концентрированных растворов, потому что в них молочная кислота частично находится в виде лактоилмолочной кислоты. Если такой раствор нужно оттитровать, используют приём обратного титрования: молочную кислоту обрабатывают избытком щёлочи (лактоилмолочная кислота при этом гидролизуется), а затем остаток щёлочи оттитровывают соляной кислотой [6] .

В промышленности и исследовательских лабораториях молочную кислоту анализируют методом ВЭЖХ. Содержание энантиомерных форм в молочной кислоте можно определить ферментативным методом либо ВЭЖХ на хиральной колонке. Такие колонки, как и образцы высокочистых энантиомеров молочной кислоты коммерчески доступны [6] .

Молочную кислоту можно обнаружить по следующим качественным реакциям:

  • Взаимодействие с n-оксидифенилом и серной кислотой:

При осторожном нагревании молочной кислоты с концентрированной серной кислотой она вначале образует уксусный альдегид и муравьиную кислоту; последняя немедленно разлагается:
CH3CH(OH)COOH → CH3CHO + HCOOH (→ H2O + CO)
Уксусный альдегид взаимодействует с n-оксидифенилом, причём, по-видимому, происходит конденсация в o-положении к OH-группе с образованием 1,1-ди(оксидифенил)этана:

В растворе серной кислоты медленно окисляется в фиолетовый продукт неизвестного состава. Поэтому, как и при обнаружении гликолевой кислоты с помощью 2,7-диоксинафталина, в данном случае происходит взаимодействие альдегида с фенолом, при котором концентрированная серная кислота действует как конденсирующий агент и окислитель. Такую же цветную реакцию дают α-оксимасляная и пировиноградная кислоты.
Выполнение реакции: В сухой пробирке нагревают в течение 2 минут на водяной бане при 85 °C каплю исследуемого раствора с 1 мл концентрированной серной кислоты. После этого охлаждают под краном до 28 °C, добавляют небольшое количество твёрдого n-оксидифенила и, перемешав несколько раз, дают постоять 10-30 минут. Фиолетовое окрашивание появляется постепенно и через некоторое время становится более глубоким. Открываемый минимум: 1,5⋅10 −6 г молочной кислоты.

  • Взаимодействие с подкисленным серной кислотой раствором перманганата калия

Выполнение реакции: В пробирку прилить 1 мл молочной кислоты, а затем немного подкисленного серной кислотой раствора перманганата калия. Нагревать в течение 2 минут на слабом огне. Ощущается запах уксусной кислоты. С3Н6О3 + [O] = C3Н4O3 + H2O↑ Продуктом данной реакции может быть пировиноградная кислота С3Н4О3, которая тоже имеет запах уксусной кислоты. С3Н6О3 + [O] = C3Н4O3 + H2O↑ Однако пировиноградная кислота при обычных условиях неустойчива и быстро окисляется до уксусной кислоты, поэтому реакция протекает согласно суммарному уравнению: С3Н6О3 + 2[O] = CH3COOH + CO2↑ + H2O

  • Взаимодействие с фенолятом железа

Описание реакции: Эта реакция называется реакцией Уффельмана и используется, например, в клинической медицине для определения присутствия молочной кислоты в желудочном соке, открыта Юлиусом Уффельманом [de] в 1880-х гг. Для проведения реакции нужно растворить одну каплю хлорида железа и 0,4 грамма фенола в 50 см 3 воды. Затем добавить тестируемую жидкость, если в ней есть молочная кислота, то синий цвет раствора сменится жёлтым [10] [11] , поскольку образуется лактат железа.

Применение [ править | править код ]

Молочная кислота используется преимущественно в трёх сферах: пищевой промышленности, производстве полимеров и других промышленных целях [12] .

В пищевой промышленности молочная кислота используется как консервант и подкислитель. Благодаря тому, что её соли хорошо растворимы в воде, их также можно использовать в тех продуктах, где важно значение pH. Молочная кислота и её соли используются в напитках, конфетах, мясных изделиях и соусах. Лактат кальция добавляется в продукты как источник кальция. [12]

В полимерной промышленности из молочной кислоты получают полилактид. Производится он из лактида полимеризацией с раскрытием цикла. Сам же лактид получают конденсацией молочной кислоты [12] .

Также молочная кислота используется в покрытии металлов, косметике, текстильной и кожевенной промышленности. Её эфиры находят применение в производстве красок и чернил, электроники и чистке металлов [12] .

Безопасность [ править | править код ]

Молочная кислота — это органическая карбоновая кислота, которая присутствует во многих организмах и является безопасной для окружающей среды. Увеличение производства молочной кислоты и, соответственно, полилактида оказывает положительное влияние тем, что вытесняет использование полимеров, производимых из нефти, снижает выбросы углекислого газа и предоставляет более широкие возможности по утилизации отходов [13] .

Молочная кислота также используется в пищевой промышленности и не является токсичной. Тем не менее при попадании в глаза или на повреждённую кожу она вызывает раздражение. Полулетальная доза для крыс при оральном приёме составляет 3,73 г/кг [13] .

О молочной кислоте слышал каждый, кто хоть какое-то время серьезно занимался спортом или просто фитнес тренировками. Это вещество в организме человека является продуктом распада глюкозы и содержится в клетках большинства органов человека, включая мышечную ткань. Еще недавно считалось, что вырабатываемая во время физических нагрузок молочная кислота вредит организму, вызывая его закисление. А это негативно сказывается на всех органах.

– Это в корне неверно, – говорит преподаватель медицинского колледжа США Томас Фэйхи. По его словам, современные научные данные говорят совсем о другом. Для выполнения биохимических функций нашим мышцам необходимо определенное количество кислорода, который, обновляя аденозинтрифосфорную кислоту (АТФ), пополняет запасы энергии. Когда человек занимается физическими упражнениями, для его мышц необходимо намного больше кислорода. Но структура организма такова, что, чем чаще сокращаются мышечные волокна, тем сильнее блокируется его поступление в организм. Однако нагрузка продолжается. И тогда мышцы начинают искать дополнительный источник энергии.

Его помогает выработать накопившаяся в быстро сокращающихся мышечных волокна молочная кислота. Она переходит в мышечные волокна, не задействованные в столь стремительном сокращении, в сердце, дыхательные мышцы, где используется как энергетическое топливо. Таким образом топливом становятся 75 процентов накопившейся молочной кислоты, а 25 процентов по кровяным потокам направляются в печень, почки, где преобразуются в глюкозу.

Однако в это же время происходит и обратный процесс. Когда идет тренировка, к примеру, мышц рук, мышечная ткань, не задействованная в тренировках, из накопившихся в ней запасов гликогена, выделяет молочную кислоту. Последняя с помощью кровеносной системы поступает в печень, где преобразуется в глюкозу. По кровотоку глюкоза направляется к активно работающим мышцам, снабжая их энергией. То есть, молочная кислота помогает неработающим мышцам восстанавливать интенсивно тренируемые.

В целом же молочная кислота, или лактат, давно уже не побочный продукт (как считалось ранее), который вырабатывается в мышцах в ходе физических нагрузок из-за недостатка кислорода. Согласно исследованиям таких ученых, как Мэтью Рогатски или Джордж Брукс, формирование лактата происходит в организме постоянно, даже во время покоя. Эти же ученые доказали, что без молочной кислоты ацидоз (смещение кислотно-щелочного баланса организма в сторону увеличения кислотности) и его следствие – мышечная усталость наступали бы намного быстрее. Лактат помогает контролировать уровень кисло-щелочного баланса и замедляет наступление ацидоза.

Профессор Кингстонского университета (Великобритания) Ханна Мор в результате ряда исследований, проводимых в учебном заведении, пришла к выводу, что прослеживается четкая взаимосвязь между высоким уровнем молочной кислоты в крови во время тренировки и высоким уровнем секреции соматотропина. Дело в том, что во время тренировок молочная кислота, находящаяся в мышцах, проявляет себя в виде жжения, но в это же время она вырабатывает гормоны роста мышечной массы и сжигания жировой, основным из которых является гормон соматотропин. Таким образом, молочная кислота не только снабжает мышцы энергией, но и способствует росту мышечной массы и сжиганию жиров.

Читайте также:  Мкб ишемический инфаркт головного мозга

Профессор кафедры общей биологии калифорнийского университета в Беркли доктор Джорд Брукс в своей работе «Теория оборота лактата» подробно описал процесс производства и использования молочной кислоты. Согласно его научным трудам, лактат играет основную роль в метаболизме углеводов и является основой одного из видов топлива. Зависимое от молочной кислоты производство АТФ очень незначительно, но сам процесс происходит с невиданной скоростью. Это и делает лактат идеальным топливом при нагрузке, превышающей пятьдесят процентов от максимальной. Когда организм отдыхает или нагрузка умеренная, для получения энергии в нем происходит процесс расщепления жиров. Но когда порог тренировок превышает названный максимум, организм начинает задействовать для топлива углеводы. А чем больше расходуется углеводов, тем больше вырабатывается лактата. «Молочная кислота была обвинена во всех грехах, но если бы атлеты научились использовать ее, то смогли бы тренироваться тяжелее и дольше. Грамотное управление молочной кислотой – это ключ к успеху в высокоинтенсивных видах спорта!» – утверждает Джордж Брукс.

Томас Фейхи, д-р пед. наук, профессор спортивной физиологии Университета штата Калифорния в Чико

Молочная кислота имеет плохую репутацию. Многие винят ее в усталости, судорогах и боли в мышцах. Люди думают, что молочная кислота это побочный продукт, выработку которого следует избегать любой ценой. Знаете что? Ученые обнаружили, что молочная кислота играет важную роль в выработке энергии во время физических упражнений. В отличие от распространенного мнения, молочная кислота не является врагом метаболизма. Наоборот, она обеспечивает топливом многие ткани, помогает использовать пищевые углеводы, и служит топливом для печени при производстве глюкозы и гликогена. На самом деле, выработка молочной кислоты является естественным способом помочь вам пережить стрессовые ситуации.

Молочная кислота имеет свою темную сторону. Когда ваше тело производит молочную кислоту, она распадается на ион лактата (лактат) и ион водорода. Ион водорода является кислотой в молочной кислоте. Он мешает передавать электрические сигналы в мышцах и нервах, замедляет энергетические реакции и ослабляет мышечные сокращения. Жжение, которое вы чувствуете во время интенсивных упражнений, вызвано накоплением ионов водорода. Итак, когда вы чувствуете сильную усталость, не обвиняйте в этом молочную кислоту. Лучше попеняйте на настоящего виновника — ионы водорода.

Многие винят лактат из-за ложных ассоциаций. Лактат является далеко не изгоем в процессе обмена веществ, напротив – он очень полезен организму. Это очень быстрое топливо, которое предпочитают сердце и мышцы во время физических упражнений. Лактат очень важен для обеспечения вашего организма постоянным притоком углеводов, даже во время тренировки, которая длится несколько часов. Лактат является настолько ценным, что если вы будете принимать его в качестве напитка для возмещения потери жидкости во время или после физических нагрузок, вы сможете повысить работоспособность и ускорить восстановление.

Лактат необычайно полезен для триатлонистов, бегунов на длинные дистанции, пловцов и велосипедистов. Когда вы узнаете многие факты о молочной кислоте, она предстанет перед вами в совершенно новом свете. Если вы сможете управлять молочной кислотой в своем организме, вы сможете повысить уровень энергии и предотвратить усталость.

Вот десять вещей, которые вы должны знать о молочной кислоте.

1. Молочная кислота образуется при распаде глюкозы.

В ходе этого процесса клетки производят АТФ (аденозинтрифосфат), который обеспечивает энергией большинство химических реакций в организме. При образовании молочной кислоты не используется кислород, поэтому этот процесс часто называют анаэробным метаболизмом. Связанное с лактатом производство АТФ является небольшим, но очень быстрым. Это делает его идеальным для удовлетворения потребности в энергии в любое время, когда интенсивность упражнений превышает 50% от максимума.

2. Молочная кислота не вызывает боль и судороги в мышцах.

Болезненные ощущения в мышцах на следующий день после интенсивной тренировки вызваны повреждением мышц и воспалением тканей, которые происходят после выполнения упражнений. Большинство мышечных судорог вызвано нервными рецепторами мышц, которые перевозбуждаются с появлением усталости в мышцах.

Многие атлеты используют массаж, горячие ванны, а также различные методы релаксации, чтобы избавиться от молочной кислоты в мышцах и тем самым облегчить боль и прекратить судороги. Эти методы, вероятно, имеют свои преимущества, но избавление от молочной кислоты не является одним из них. Лактат быстро расходуется в качестве топлива во время тренировок и восстановления, а не остается в мышцах, как моторное масло.

3. Организм вырабатывает молочную кислоту всякий раз, когда он расщепляет углеводы для получения энергии.

Чем быстрее будет происходить расщепление глюкозы и гликогена, тем больше будет образовываться молочной кислоты. Во время отдыха и при субмаксимальных нагрузках организм опирается в основном на жиры в качестве топлива. Тем не менее, когда вы достигаете 50% от максимальных физических возможностей, порога интенсивности для большинства оздоровительных и восстановительных программ, организм как бы переходит невидимую черту и начинает использовать все больше и больше углеводов в качестве топлива. Чем больше углеводов вы используете в качестве топлива, тем больше молочной кислоты вы производите.

4. Молочная кислота может быть образована в мышцах, получающих достаточно кислорода.

По мере увеличения интенсивности упражнений, вы больше и больше полагаетесь на быстро сокращающиеся мышечные волокна. Для сокращения этих волокон в основном используются углеводы. Как уже говорилось, при расщеплении углеводов для получения энергии, ваши мышцы производят молочную кислоту. Чем быстрее вы идете, тем больше сокращающихся мышц вы используете. Следовательно, вы используете больше углеводов в качестве топлива и производите больше молочной кислоты. Увеличение молочной кислоты в крови означает лишь, что скорость попадания молочной кислоты в кровь превышает скорость ее удаления. Кислород никак не влияет на этот процесс.

5. Многие ткани, особенно скелетные мышцы, постоянно производят и используют молочную кислоту.

Уровни молочной кислоты в крови отражает баланс между производством молочной кислоты и ее использованием. Увеличение концентрации молочной кислоты не обязательно означает, что производство молочной кислоты увеличилось. Молочная кислота может увеличиться из-за снижения скорости ее удаления из крови или тканей.

Производство молочной кислоты пропорционально количеству углеводов, расщепленных для получения энергии в тканях. Всякий раз, когда вы используете углеводы, значительная их часть превращается в лактат. Этот лактат затем используется в тех же тканях в качестве топлива, или перемещается в другие ткани посредством крови и используется для выработки энергии. Быстрое использование углеводов в качестве топлива, например, во время интенсивных физических упражнений, ускоряет производство молочной кислоты. В течение некоторого времени молочная кислота накапливается в мышцах и крови, поскольку она не может быть достаточно быстро использована в качестве топлива. Однако если вы замедлите темп упражнений или прекратите тренировку, скорость использования лактата для выработки энергии быстро сравняется со скоростью его производства.
Доктор Джордж Брукс, профессор кафедры интегративной биологии Калифорнийского университета в Беркли, описал динамику производства и использования молочной кислоты в обмене веществ в своей «Теории оборота лактата». Эта теория описывает центральную роль молочной кислоты в углеводном обмене, и ее значение в качестве топлива для метаболизма.

6. Организм использует молочную кислоту в качестве биохимического «посредника» для метаболизма углеводов.

Углеводы, содержащиеся в продуктах питания, перевариваются и поступают через кровообращение из кишечника в печень в основном в виде глюкозы (сахара крови). Однако, вместо того чтобы попадать в печень в виде глюкозы и превращаться непосредственно в гликоген, большая часть глюкозы из пищевых углеводов, минуя печень, поступает в общее кровообращение, достигает мышц и превращается в молочную кислоту. Молочная кислота затем возвращается в кровь и перемещается обратно в печень, где она используются в качестве строительного материала для образования гликогена в печени. Организм производит большую часть гликогена в печени скорее косвенно из молочной кислоты, а не напрямую из глюкозы.
Ученые называют процесс превращения гликогена в печени из молочной кислоты «парадоксом глюкозы». Эта теория была сформулирована известным биохимиком доктором Дж.Д. МакГарри и его соратниками. Это показывает важность роли молочной кислоты в углеводном обмене.

Читайте также:  Когда принимать варфарин до еды или после

7. Во время соревнований на выносливость, таких как марафон и триатлон, уровень молочной кислоты в крови стабилизируется, несмотря на то, что производство молочной кислоты увеличивается.

Это происходит потому, что способность организма производить молочную кислоту сопровождается возможностью использования ее в качестве топлива. Во время гонки существенно увеличивается скорость потребления и использования глюкозы мышцами, а также расщепления гликогена. Увеличение скорости углеводного обмена способствует увеличению производства молочной кислоты в мышцах, что также приводит к увеличению содержания молочной кислоты в крови.
Поскольку организм направляет кровь к работающим мышцам, он может перемещать лактат в другие ткани и использовать его в качестве топлива. Это снижает уровень молочной кислоты в мышцах и крови, даже если вы будете продолжать производить большое количество молочной кислоты. Тем не менее, вы часто можете почувствовать, что бежать или делать физические упражнения стало легче. Этот обычно называется «вторым дыханием».

Ученые используют радиоактивные индикаторы, чтобы проследить модели использования топлива в крови и мышцах. Их исследования показывают, что во время тренировки производство и удаление молочной кислоты возрастает на 300-500 процентов по сравнению с показателями, когда тело находится в покое, даже если потребление кислорода стабилизировалось на субмаксимальном уровне.

8. Сердце, медленно сокращающиеся мышечные волокна и дыхательные мышцы предпочитают использовать лактат в качестве топлива во время упражнений.

Например, в сердце поглощение лактата увеличивается во много раз при увеличении интенсивности упражнений, при этом уровень усвоения глюкозы остается неизменным. Ткани поглощают лактат быстрыми темпами, чтобы удовлетворить свою потребность в энергии.

9. Молочная кислота является очень быстрым топливом, которое может увеличить работоспособность спортсменов во время тренировок.

После приема богатой углеводами пищи концентрация глюкозы и молочной кислоты в крови увеличивается. Однако концентрация молочной кислоты в крови увеличивается незначительно, так как она очень быстро удаляется. Организм преобразует глюкозу, вещество, удаляющееся из крови очень медленно, в лактат, вещество, которое и потребляется и выводится очень быстро. Использование молочной кислоты в качестве «посредника» для переработки углевода помогает избавиться от углеводов без увеличения уровня инсулина или стимулирования синтеза жиров. Во время выполнения упражнений вы не хотите, чтобы уровень инсулина увеличивался, поскольку он снижает доступность углеводов, которые являются жизненно важными для обмена веществ во время интенсивных тренировок.
Почему молочная кислота так важна для регулирования обмена веществ? Точный ответ неизвестен, тем не менее, существует несколько физиологических причин. Молекулы молочной кислоты, в отличие от глюкозы и других видов топлива, имеют меньший размер, что обеспечивает лучший обмен между тканями. Они движутся через клеточные мембраны с помощью процесса, называемого «облегченный транспорт». Другим видам топлива нужны переносчики с меньшей скоростью движения, такие как инсулин. Кроме того, лактат производится в мышцах быстро и в больших количествах, а затем выбрасывается в общее кровообращение. Мышечные клетки с большими запасами гликогена не могут высвободить значительные количества такого потенциального источника энергии, как глюкоза, потому что мышцам не хватает ключевых ферментов, необходимых для создания свободной глюкозы, которая может быть выпущена в кровь.

Используя лактат для возмещения потери жидкости, напиток предоставляет быстрое топливо, которое обеспечивает организм энергией во время выполнения интенсивных физических упражнений. Причины для включения лактата в состав спортивных напитков достаточно просты. Организм и так преобразует основное количество углеводов в лактат, так почему бы не ввести сразу лактат, минуя процесс расщепления? Лактат, содержащийся в напитке, может быть быстро использован большинством тканей организма и служит готовым строительным материалом для образования гликогена в печени во время восстановления.

10. Правильно организованный тренировочный процесс может ускорить удаление молочной кислоты из мышц.

Это может быть достигнуто за счет высокой интенсивности упражнений, правильно рассчитанных перерывов между тренировками и градации нагрузок. Спортсмены и тренеры должны научиться эффективно использовать молочную кислоту. К счастью, большинство программ обучения включает упражнения, необходимые для ускорения удаления лактата. Тренировочные программы должны развить в вашем организме способность выводить молочную кислоту во время соревнований.

Скорость образования и удаления молочной кислоты увеличивается, если вы ускоряетесь во время бега, езды на велосипеде или заплыва. Чтобы улучшить способность использовать лактат в качестве топлива при выполнении физических упражнений, необходимо увеличить выработку молочной кислоты во время тренировки. Большое количество молочной кислоты в вашем организме во время выполнения упражнений стимулирует организм вырабатывать ферменты, которые ускоряют использование молочной кислоты в качестве топлива.
Высокоинтенсивные тренировки с правильно рассчитанными интервалами помогут сердечнососудистой системе приспособиться к нагрузкам, что будет способствовать увеличению доставки кислорода к мышцам и тканям. Следовательно, у вашего организма меньше необходимости расщеплять углеводы на молочную кислоту. Кроме того, улучшенное кровообращение помогает ускорить перенос молочной кислоты в ткани, которые могут удалить ее из крови.

Правильная градация нагрузок вызывает мышечную адаптацию, которая ускоряет удаление лактата. Тренировки на преодоление дистанции (бег, езда на велосипеде, плавание) увеличивают кровоснабжение мышц и митохондриальный потенциал. Митохондрии — это структуры внутри клеток, которые перерабатывают топливо, потребляют кислород и производят большое количество АТФ. Большой энергетический потенциал мышц увеличивает использование жирных кислот в качестве топлива, что снижает образование лактата и ускоряет его удаление.

Также важную роль играет питание. Напряженные тренировки истощают запасы гликогена в мышцах и печени. Пища с высоким содержанием углеводов необходима всем спортсменам. Углеводы являются непосредственным источником глюкозы, поэтому спортсмен чувствует себя свежим и полным энергии. Кроме того, глюкоза используется для восстановления мышечного гликогена после тренировки. Когда запасы глюкозы в крови и гликогена в мышцах обновляются, глюкоза служит источником лактата, который помогает пополнить печень гликогеном.

Резюме

Молочная кислота является важным топливом для тела во время отдыха и физических упражнений. Она используется для синтеза гликогена в печени и является одним из важнейших источников энергии. Лактат является предпочтительным источником топлива в тканях, в которых протекают высоко окислительные процессы, таких как сердечная мышца и медленно сокращающиеся волокна скелетных мышц. Он быстро используется организмом и является ценным компонентом возмещения потери жидкости в спортивных напитках.
Молочная кислота также является сильной органической кислотой, и ее накопление может привести к переутомлению во время тренировки. Спортсмены нуждаются как в высокоинтенсивных тренировках, так и в тренировках на преодоление дистанции в целях расширения возможностей использования молочной кислоты в качестве топлива во время тренировок и восстановительного процесса. Высокоинтенсивные тренировки развивают способность сердечнососудистой системы снижать поставки молочной кислоты в ткани, которые можно использовать в качестве топлива. Тренировки на преодоление дистанции вызывают адаптацию тканевых ферментов, которые увеличивают использование жирных кислот для производства энергии. Это помогает замедлить производство молочной кислоты из углеводов и повысить способность тканей использовать молочную кислоту в качестве топлива.

Комментировать
0 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
Adblock detector