Приход и уход калорий, циклы субстрата и дизельные двигатели.

Calories-in-calories-out, substrate cycles and diesel engines

Dr. Richard David Feinman — Профессор клеточной биологии (биохимии) в Медицинском центре штата Нью-Йорка (SUNY), Нью-Йорк.

Posted: April 1, 2017 in energy metabolism, TAG-fatty acid cycle, thermodynamics, triglycerides

https://feinmantheother.com/2017/04/01/calories-in-calories-out-substrate-cycles-and-diesel-engines/

обсуждение на ФБ здесь:

https://www.facebook.com/groups/929672117082695/?multi_permalinks=3943890075660869&notif_id=1623532224108614&notif_t=feedback_reaction_generic&ref=notif

Обсуждения диет, построенных на идее негативного энергетического баланса с годами не улучшились. Большинство социальных сетей и даже медицинская литература в значительной степени соответствуют тому, что в коммуникации называется полудуплексом, и имеет тенденцию генерировать, как говорится, больше тепла, чем света. Однако,  что в этой теме остается интересным, так это научные аспекты, связанные с метаболической неэффективностью.

Дуплексная система связи — это система точка-точка, состоящая из двух или более подключенных сторон или устройств, которые могут обмениваться данными друг с другом в обоих направлениях.

В полудуплексной или полудуплексной системе обе стороны могут связываться друг с другом, но не одновременно; общение идет в одном направлении. Примером полудуплексного устройства является рация, двусторонняя радиостанция с кнопкой «нажми и говори».

 

Субстрат-циклы

 

Многие биологические реакции функционируют в постоянном цикле синтеза и распада. Например, в адипоцитах (жировых клетках) существует непрерывный  цикл синтеза жира (триацилглицерин, TAG) и липолиза (распада), который продолжается все время. Общая обратимая реакция: 3 жирных кислоты + глицерин ⇌ триацилглицерин + 3 H2O. Жирная кислота в результате гидролиза TAG (или жирная кислота из кровотока) перерабатывается в энергию (генерируется АТФ).

BLOG_TAG-FA_CYCLE_OxidationFA

 

Этап липолиза (распада жира) проходит сам по себе, но повторный синтез TAG представляет собой трудоемкую реакцию (требует затрат энергии) — легко сломать материал. Если вы хотите что-то делать, это вам стоит усилий. Итак, чтобы собрать молекулу жира вместе, вам нужно преобразовать молекулы жирной кислоты и глицерина, чтобы сделать их более реактивными. Фактические субстраты — это глицерин-3-фосфат и жирный ацил-КоА, которые являются более химически активными, но вам нужно откуда-то получать энергию, поэтому для синтеза этих соединений требуется АТФ. Так жир накапливается из жирных кислот, попадающих в адипоцит. Глицерин-3-фосфат может быть получен в печени из глицерина после предыдущего цикла липолиза, но в жировой ткани глицерин-3-фосфат косвенно образуется в результате ряда реакций. В настоящее время считается, что основным из них является глицеронеогенез, усеченная форма глюконеогенеза, хотя некоторые из них могут происходить в результате гликолиза.

«Глицерин» (разные источники молекулы глицерина) + АТФ → глицерин-3-Ф + АДФ + 3 H2O.

жирная кислота + CoA-SH + ATP → жирный ацил-CoA + AMP + 2 фосфат + H2O.

BLOG_FA-TAG_TAG_Synth

Таким образом, существует устойчивое состояние, которое постоянно регулирует уровни жира и жирных кислот. Процесс будет дрейфовать в направлении окисления, когда накопленный жир обеспечивает энергией другие клетки, и будет иметь тенденцию в противоположном направлении — к синтезу — когда жир накапливается. Важным моментом является то, что установившееся состояние, как и состояние равновесия, не означает, что все остановилось. Это означает, что форвардная скорость расщепления равна скорости ресинтеза. Однако, каждый раз, когда есть цикл TAG → ФА → TAG, энергия тратится впустую — для синтеза TAG требуется АТФ, липолиз является спонтанным, и АТФ не ресинтезируется. Почему это положение вещей могло развиться в результате эволюции? Обычное название этого процесса — цикл субстрата, но поскольку каждый цикл тратит впустую АТФ и ничего не дает — вы получаете субстрат, с которого начали, — это называли «бесполезным циклом». Почему адипоциты тратят энергию таким образом?

Энергия в цикле TAG-жирные кислоты на самом деле не тратится впустую, даже если это так выглядит на бумаге. Это повышает общую эффективность. Цикл регулирует доступность энергии для тела. Таким образом, этот цикл должен быть в состоянии быстро реагировать на различные условия. Регулирование легче, когда конкурирующие реакции поддерживаются в устойчивом циклическом режиме, а затем смещаются в том или ином направлении. В конце концов, это оказывается более эффективным, чем запуск и остановка в зависимости от различных условий. Цикл TAG-ФА выглядит так:

BLOG_TAG-FA_LOOPДизельные двигатели

 

Я обычно описываю в качестве аналогии, что, когда вы проходите мимо автобусной остановки, можно видеть, что автобусы припаркованы с включенными двигателями, работающими на холостом ходу. Вероятно, сейчас это встречается реже, чем раньше, объяснение состоит в том, что дизельный двигатель трудно запустить, и более эффективно дать ему поработать на холостом ходу, а затем включить передачу. Стоимость топлива и конструкция двигателя изменились с тех пор, как эта аналогия впервые пришла мне в голову, поэтому я проверил на интернете. Сейчас есть некоторые разногласия с моей аналогией, но все же верно, что дизельные двигатели обычно оставляют на холостом ходу, когда они припаркованы в течение разумных периодов времени. Дизельные двигатели не имеют свечей зажигания, зависят от сильного сжатия горючей смеси и создают при работе высокие температуры. Многократный запуск и остановка двигателя обходятся дорого. Аналогия заключается в том, что более эффективно запустить цикл метаболических реакций, а затем изменить направление, в котором вы хотите, чтобы он шел, чем запускать и останавливать цикл.

Soybeanbus.

Дело в том, что вы будете накапливать разное количество жира в зависимости от того, сколько циклов вы выполняете за определенный промежуток времени. Для похудения, конечно, вы надеетесь функционировать как можно более неэффективно (по сравнению с накоплением жира. Однако «потраченная впустую энергия» меньше, чем когда у вас было много стартов и остановок).

Чтобы определить, что происходит липолиз жировой ткани, вы можете измерить количество жирных кислот в крови. Если процесс простой, то есть если происходит только липолиз, то стехиометрия (баланс реагентов и продуктов) должна быть 3: 1, три молекулы жирных кислот на каждый высвобождаемый глицерин. Однако, если жирная кислота подвергается повторной переработке, в крови будет появляться больше или меньше жирной кислоты по сравнению с количеством производимого глицерина. Затем вы можете рассчитать скорость цикла = 3x (скорость появления глицерина) — (скорость появления FA).

Скорость цикла увеличивается при употреблении пищи, включается адренергической стимуляцией (норэпинефрин), включается глюкагоном и выключается инсулином.

 

Вопрос о том, влияет ли это на метаболическую эффективность и CICO, и в какой степени. Во всяком случае, вот изображение основных входов и выходов:

BLOG_FA-TAG-FINAL

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

* Copy This Password *

* Type Or Paste Password Here *

25 063 Spam Comments Blocked so far by Spam Free Wordpress

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>