Нужна помощь по биохимии клетки. Кальций и ионы водорода.

[Антониодис]

Доброго времени суток уважаемые химики! 

 

Я сам тренер, и в химии мягко сказать не очень. На данный момент возник  спор вокруг одной теории работы мышц, где ключевую роль в разрушении основных органел в мышце является ионы водорода, так же они блокируют  работу  мостиков. Хотелось бы  ваше мнение и проверить вот эту логику - 

 

вкратце 

 

Цитата:

Сообщение от NAFL 

3 При длительной анаэробной работе (12 сек идет расход КРФ далее начинается анаэробный гликолиз) выделяется много ионов водорода. Они садятся на миозиновые мостики вытесняя оттуда Са2 = сила падает,

Химики поставили бы Николаичу памятник после этих фраз... .



У Ca2+ φ0=2,868 В, а у Н =0 В.
Кальций стоит в ряду электро-химической активности шестым... слева!

При взаимодействия кальция с водой, водными растворами кислот, кислотами (а дистиллированная вода у нас имеет рН=7,0, на всякий случай, в клетке/крови рН~ 7.35-7.25/7.36-7.44! и только при СИЛЬНОЙ закиси он становится меньше 7.0, да и то у высококвалифицированных атлетов, т.е. мы в основе своей - вода) он проявляет щелочные свойства и отбирает связь на себя, образуя слабо растворимый гидроксид кальция (Ca(OН)2), с выделением водорода и тепла в окружающую среду.

уравнение:
Ca + 2H2O -> Ca(OH)2 +H2+Q

пруф:

(обратите внимание на соотношение кальция к воде по объему)

Кальций водород не то что из воды, он его из любой кислоты вытеснит с диким бурлением раствора... .
А тут оп-па... миозин проявляет чудеса химической активности, и у нас все происходит наоборот..., водород замещает кальций, вытесняя его с нитей.

Каким образом ВДРУГ в клетке тот же самый водород начнет перетягивать связи у кальция, вытесняя кальций с "мостиков" - мне лично не понятно. У внутриклеточного водорода электрохимическая активность другая или кальций не такой "заряженный"??

Два вопроса:
1) где ошиблись химики 18-19 веков, составляя ряды активности металлов?
2) Почему в состоянии относительного покоя или при выполнении работы средней интенсивности водород не блокирует мостики, ведь он присутствует в саркоплазме!?


P.S.Следуя логике профессора о том, что "где-то в реакциях образуется водород" можно понять, что он вынужден допускать этот сценарий в клетке... но позвольте, куда девать осадок!??
После каждого гребка кальций вяжется в гидроксид и выпадает ровным слоем на дно клетки... ?
Так никаких кальциевых запасов не хватит, а клетка через 30 секунд такой биохимии превратится в накаченный водородом кальциевый пузырь и мы взлетим как дирижабли.
(Что такое кальциевый налет и что он может сделать с клеткой мы все прекрасно помним из рекламы Калгона.  )
 

Цитата:

Сообщение от NAFL 

мышечная клетка от кальция может быть уничтожена. Также ионы водорода приводят к уничтожению митохондрий, энергетических центров клетки - это эмпирически вычислено в физиологии.

Этот факт надо ДОКАЗАТЬ. И указать концентрации и длительность воздействия до "гибели".
У С. этих цифр нет, а приводимый им пример с гребцом противоречит практике спорта (бег на 400-800 метров по системе "выбывания" тому примером).

[qerik]

Брр, что за мракобесие?

Кальций и водород существует в клетке исключительно в виде ионов Ca++ и H+. Не знаю такой реакции, при которой внутри организма выделялся бы чистый H2, да впрочем и Ca тоже.

На самом деле при изолировании мышцы и раздражении её током (классический физиологический опыт) экспериментатор замучается ждать пока мышца перестанет работать, а если поливать её раствором глюкозы - то сокращаться может практически бесконечно, до тех пор, пока не начнет загнивать.

Действительно, образуется большое количество лактата, но если к мышце поступает кровь, (а при работе сосуды сильно расширяются, если я не ошибаюсь, пропускная способность сосудов может увеличиваться до 50 раз) то под большим градиентом концентрации лактат вымывается из мышцы и идет в печень (если интересно - смотрите цикл Кори).

Ввиду этого, а ещё и буферных систем, сколько либо большого изменения pH у нормально кровоснабжаемой мышцы не происходит.

На самом деле мышечного утомления у здорового человека добиться нереально. Первым делом утомляются нервные центры, и именно их тренируют на выносливость.

[Антониодис]

 цикл кори  читал, 

у человека есть несколько типов мышечных волокон,  быстрые МВ(качков)  и медленные МВ - (стаеров)  ( есть и промежуточные)...   Отличный пример, спасибо!  а есть ссылка прочитать  поподробнее. ТО что вы описали подходит к медленным волокнам. Они работают в кислородном режиме благодаря развитой  капиллярной сети.

Быстрые волокна работают  на бескислородном режиме, в них практически нет капиляров. Простой наглядный пример - мясо курицы -  грудки (БМВ) и  ножки (ММВ). У людей в разных пропорциях в зависимости от генетики есть  и бмв и ммв в каждой мышце. Если нагрузка небольшая - то работают ММВ.  чем выше, тем больше подключаются  быстрые волокна... (вот как раз  мы и стараемся их хоть как то  капилляризировать )), митохондрии им создаем, гемоглабин  все дела..  но и  нервную систему тоже готовим, здесь  нет сомнений в её важности

 

 

 

Действительно, образуется большое количество лактата, но если к мышце поступает кровь, (а при работе сосуды сильно расширяются, если я не ошибаюсь, пропускная способность сосудов может увеличиваться до 50 раз) то под большим градиентом концентрации лактат вымывается из мышцы и идет в печень (если интересно - смотрите цикл Кори).

 

 

Вот а теперь представим что нет  крови.. с более высокой интенсивностью  работают преимущественно БМВ, и там как раз кровь к мышцам не поступает, анаэробный режим.   из пирувата образуется  лактат и ионы водорода. Вымыть их почти не получается, кровоснабжения практически нет,. В итоге ионы водорода по современной теории  вытесняют  Са++  в мостиках и блокируют работу  мышц  ( как раз и работу нервной системы... 

 

Т.е. если подтягиваться, то руки забухают так что огого..  хотя если повисеть немножко на одной руке, и растрясти поочередно руки, порасслаблять.., запустить кровь,, хоть  что то да вымыется от туда и можно будет еще несколько  раз подтянуться... 

 

Вот как раз и вопрос

 

 

У Ca2+ φ0=2,868 В, а у Н =0 В.
Кальций стоит в ряду электро-химической активности шестым... слева!

При взаимодействия кальция с водой, водными растворами кислот, кислотами (а дистиллированная вода у нас имеет рН=7,0, на всякий случай, в клетке/крови рН~ 7.35-7.25/7.36-7.44! и только при СИЛЬНОЙ закиси он становится меньше 7.0, да и то у высококвалифицированных атлетов, т.е. мы в основе своей - вода) он проявляет щелочные свойства и отбирает связь на себя, образуя слабо растворимый гидроксид кальция (Ca(OН)2), с выделением водорода и тепла в окружающую среду.

уравнение:
Ca + 2H2O -> Ca(OH)2 +H2+Q

пруф:

 

(обратите внимание на соотношение кальция к воде по объему)

Кальций водород не то что из воды, он его из любой кислоты вытеснит с диким бурлением раствора... .
А тут оп-па... миозин проявляет чудеса химической активности, и у нас все происходит наоборот..., водород замещает кальций, вытесняя его с нитей.

 

 

человек опровергает способность иона водорода вытеснить   Са++, и приводит пример  не с Са++  а с Са.. что типа он сам может  кого хочет вытеснить, и тем более ионы водорода.  В этом его ошибка, я правильно понимаю, что H+ в больших  концентрациях  способен вытеснить Са++    или неа? ... помогите пожалуйста, вроде неплохо все  упростили.. что  может  а что не может быть  при   их взаимодействии.. 

Изменено 12 Августа, 2014 в 02:27 пользователем Антониодис

[qerik]

Тут дело в чем - энергия в мышце тратится не на само сокращение (сейчас физиологи меня закидают помидорами), а на разрыв связей между актином и миозином, верно? Поэтому что мы ожидаем в случае нехватки энергии? Мышца входит в состояние постоянного сокращения и из него не выходит, классический пример - трупное окоченение, связан с тем, что Ca++ выходит из саркоплазматического ретикулума и связывается с тропонином, а обратно закачать его энергии не хватает.

Теперь представим "Мышцу в вакууме", к которой не поступает кровь во время выполнения физической работы.

Первые 2-3с она работает на запасах АТФ, которые обеспечивают и разрыв актиномиозиновых связей, следующие 8-10 (у хорошо тренированных спортсменов) - на креатинфосфате. Дальше начинается анаэробный гликолиз - образуются восстановленные формы коферментов, 2 молекулы АТФ. Но так не может продолжаться вечно - что клетке НАДН2, если нет АТФ, а конечные продукты девать некуда?

Допустим, резервы у клетки исчерпаны, что происходит дальше? Концентрация Ca++ в цитоплазме повышается, все больше волокон входят в состояние сокращения, все труднее разорвать связи. Таким образом происходит не уменьшение сократительной активности отдельных волокон, а ограничение "хода" актиновой молекулы вдоль миозина.

Теперь по поводу ингибирования тропонина и тропомиозина ионами водорода. Конечно, белки работают только в своем оптимуме pH, но у каждого белка он обычно +- 1. Таким образом сколь либо значительного изменения конформация белка под воздействием лактата (заметьте - именно лактата, в форме молочной кислоты не может существовать) произойти не может.

У белка есть активный центр и аллостерический центр. Аллостерический центр регулирует деятельность белка, в данном случае он подходит только к кальцию. Думаю, нет нужды объяснять в чем разница между формой иона кальция и иона водорода - они совершенно не похожи друг на друга, и белку на водород до фени - ему только дай концентрацию кальция.

[Антониодис]

А если с точки зрения  химии отлучиться от того что мы разбираем  мышечную клетку, высокое количество  H+  может вытеснить Ca++ ? этот вопрос сейчас самый главный для меня,  возможно или не возможно? правильно ли  логика  что

 Кальций водород не то что из воды, он его из любой кислоты вытеснит с диким бурлением раствора... .

А тут оп-па... миозин проявляет чудеса химической активности, и у нас все происходит наоборот..., водород замещает кальций, вытесняя его с нитей.

 

особенно с учетом того что  речь о ионах

Изменено 12 Августа, 2014 в 09:40 пользователем Антониодис

[qerik]

Здесь надо немного поговорить о лиганд-белковом взаимодействии. Тропонин - несомненно белок. Кальций в данном случае лиганд.

Лиганд соединяется с белком, тот его радушно принимает в свои объятия, в результате чего меняется форма белка (конформация). Бывают белки абсолютно специфические к лиганду (например, церулоплазмин переносит только медь и ничего кроме), а бывают относительно специфические (например, алкогольдегидрогеназа - окисляет что этанол, что метанол, что пропанол).

Тем не менее форма лигандов должна быть очень похожа. (спирты имеют общее строение R-CH2-OH).

Кальций же с водородом не похожи совсем. Тропонин работает только от концентрации кальция в цитоплазме.

[mypucm]

Брр, что за мракобесие?..

.

На самом деле мышечного утомления у здорового человека добиться нереально. Первым делом утомляются нервные центры, и именно их тренируют на выносливость.

Черт там его знает... Чисто свой опыт. В молодом возрасте был человеком здоровым, не то что сейчас. И регулярно в годы перестройки ездил на электричке за грибами в Новую Малуксу. Ну, там дело такое... Ходил на 12 км в одну сторону, там были грибные места, в которые мало кто вообще заходил. Или слишком далеко, для большинства, или слишком мало, для крутых профи. Те бегом бежали мимо меня на старые хутора за белыми. В общем, ничейная территория. Набрать можно было много... но потом с этим обратно те же 12 км пилить. 

 

И вот, на счет мышечного утомления. Не особо тренированный человек, хорошо походив в лесу, вполне нормально дойдет до станции. Сядет в электричку. Доедет до города... и тут вдруг обнаружит, что у него ноги просто отказываются идти. Ну, минут на 15 такой эффект, потом проходит. Вроде это связано с накоплением в мышцах мочевой кислоты, и это именно мышечное утомление.

[Korenev]

Черт там его знает... Чисто свой опыт. В молодом возрасте был человеком здоровым, не то что сейчас. И регулярно в годы перестройки ездил на электричке за грибами в Новую Малуксу. Ну, там дело такое... Ходил на 12 км в одну сторону, там были грибные места, в которые мало кто вообще заходил. Или слишком далеко, для большинства, или слишком мало, для крутых профи. Те бегом бежали мимо меня на старые хутора за белыми. В общем, ничейная территория. Набрать можно было много... но потом с этим обратно те же 12 км пилить. 

 

И вот, на счет мышечного утомления. Не особо тренированный человек, хорошо походив в лесу, вполне нормально дойдет до станции. Сядет в электричку. Доедет до города... и тут вдруг обнаружит, что у него ноги просто отказываются идти. Ну, минут на 15 такой эффект, потом проходит. Вроде это связано с накоплением в мышцах мочевой кислоты, и это именно мышечное утомление.

Сеченов как то говорил «Источник ощущения усталости помещают обыкновенно в работающие мышцы: я же помещаю его исключительно в центральную нервную систему». И хотя было это в начале прошлого столетия, когда биохимия и физиология мышечного сокращения еще не были должным образом изучены, последующие исследования подтвердили слова выдающегося физиолога. 

Мочевой кислоты, кстати, в мышцах нет, нечего ей там делать. Хотя при той же подагре присутствует в больших количествах, но это уже патология.

[Антониодис]

Сеченов как то говорил «Источник ощущения усталости помещают обыкновенно в работающие мышцы: я же помещаю его исключительно в центральную нервную систему». И хотя было это в начале прошлого столетия, когда биохимия и физиология мышечного сокращения еще не были должным образом изучены, последующие исследования подтвердили слова выдающегося физиолога. 

 

в случае быстрых мышечных волокон где нет кислорода нет доказанных исследований. Однозначно лимитирует там  кислород, гликогена вроде как полно  и однозначно в клетке  вырабатывается большое количество кислоты, , в первую очередь  ионов  водорода..  Биохимического механизма прекращения работы  БМВ из за ЦНС, как главной первопричины нет. И исследования доказывающего именно этот факт тоже нет, скорее это следствие. Зато есть вот такой пример,  увеличение капиляров в быстрых мышечных волокнах и митохондрий способных перерабатывать ионы водорода дает  возможность увеличивать  количество повторов в упражнениях. 

Изменено 13 Августа, 2014 в 21:53 пользователем Антониодис

[Korenev]

в случае быстрых мышечных волокон где нет кислорода нет доказанных исследований. Однозначно лимитирует там  кислород, гликогена вроде как полно  и однозначно в клетке  вырабатывается большое количество кислоты, , в первую очередь  ионов  водорода..  Биохимического механизма прекращения работы  БМВ из за ЦНС, как главной первопричины нет. И исследования доказывающего именно этот факт тоже нет, скорее это следствие. Зато есть вот такой пример,  увеличение капиляров в быстрых мышечных волокнах и митохондрий способных перерабатывать ионы водорода дает  возможность увеличивать  количество повторов в упражнениях. 

Молочная кислота рассматривалась когда-то как возможная биохимическая причина усталости мышц, однако не верно. Боль в мышцах после тренировки - это следствие накопления в ней молочной кислоты, однако усталость тут совершенно не при чем. 

Конкретно для мышц утомление развивается в следствие так называемого "охранительного торможения" со стороны ЦНС из-за нарушения соотношения концентраций АТФ / АДФ и угнетения активности миозиновой АТФазы по сравнению с состоянием покоя.