Биоэнергетика мышечной деятельности

условиях сильного значительного утомления, рассматривается как аварийный механизм синтеза АТФ.
Пути

ресинтеза АТФ

связи.
Присутствуют во всех живых клетках и участвуют в накоплении и

превращении энергии.
Разрыв макроэргических связей сопровождается выделением энергии, используемой для биосинтеза и транспорта веществ, мышечного сокращения, пищеварения и других процессов жизнедеятельности организма.

Макроэргические соединения

нуклеозиддифосфаты(АТФ, АДФ и их аналоги)

2. Тиоэфирная связь. ΔG — 34

кДж/моль. Представители: ацетил-КоА, сукцинил-КоА.

3. Гуанидинфосфатная связь. ΔG — 42 кДж/моль. Представители: креатинфосфат.

4. Ацилфосфатная связь(ацил — остаток жирной кислоты). ΔG — 46 кДж/моль. Представители: 1,3-дифосфоглицерат.

5. Енолфосфатная связь. ΔG — 54 кДж/моль. Представители: фосфоенолпируват.

Представители

них происходят все энергетические процессы в клетке. При взаимодействии с

нитью актина, головки миозиновых мостиков расщепляют молекулу АТФ, получая тем самым энергию для сокращения. Но запаса молекул АТФ в цитоплазме мышечной клетки (саркоплазма) хватает лишь на непродолжительную мышечную работу, примерно 8 одиночных сокращений. Под действием фермента АТФазы АТФ гидролизуется, отсоединяя фосфатную группу в виде ортофосфорной кислоты (Н3РО4), и превращается в АДФ, при этом высвобождается энергия. АТФ + H2O = АДФ + H3PO4 + энергия.

группу молекуле аденезиндифосфата (АДФ), в следствие чего АДФ снова превращается

в АТФ, а креатинфосфат – в креатин. АДФ + креатинфосфат = АТФ + креатин. Важная особенность заключается в том, что на восстановление запасов креатинфосфата нужно несколько минут и то, что эта реакция может осуществляться только после прекращения работы. Поэтому подобная подпитка длится весьма ограниченное время, поддерживая энергетический баланс мышц лишь в самом начале их работы. Связано это с малым запасом креатинфосфата в мышечных клетках. Далее в работу включаются гликолиз и аэробный путь.

молекулы молочной кислоты (C3H6O3) с выделением энергии, достаточной для "зарядки"

двух молекул АТФ, протекает в саркоплазме ( цитоплазма мышечной клетки ) под воздействием 10 специальных ферментов. C6H12O6(глюкоза) + 2 H3PO4 + 2 АДФ = 2 C3H6O3 (молочная кислота)+ 2 АТФ + 2 H2O (вода)  

протекает в митохондриях под воздействием специальных ферментов и требует затрат

кислорода, а соответственно и времени на его доставку. Такие процессы называются аэробными. Окисление происходит в несколько этапов, сначала идет гликолиз , но образовавшиеся в ходе промежуточного этапа этой реакции две молекулы пирувата ( Пировиноградная кислота СН3СОСООН ) не преобразуются в молекулы молочной кислоты, а проникают в митохондрии, где окисляются в цикле Кребса ( клеточное дыхание ) до углекислого газа СО2 и воды Н2О и дают энергию для производства еще 36 молекул АТФ. Суммарное уравнение реакции окисления глюкозы выглядит так: C6H12O6 + 6O2 + 38АДФ + 38H3PO4 = 6CO2 + 44H(2)О + 38АТФ

которое может образоваться в единицу времени за счет данного пути

ресинтеза. Имеет размерность – кал/мин *кг мышечной ткани, Дж/мин*кг мышечной ткани.

Время равертывания – минимальное время, необходимое для выхода ресинтеза АТФ на наибольшую скорость, т.е. для достижения максимальной мощности. (Мин, с)

Соотношение между различными путями ресинтеза АТФ

ресинтеза с максимальной мощностью. (с, мин, ч)

Метаболическая емкость – общее

количество АТФ, которое может образоваться во время мышечной работы за счет данного пути.

креатинфосфатной реакции.
Время развертывания: 1-2 с. После исчерпания запасов АТФ.
Время сохранения

максимальной мощности: 8-10 с

Очень малое время развертывания и высокая мощность.
Обеспечение кратковременных упражнений максимальной мощности: бег на короткие дистанции, прыжки, подъем штанги, обеспечивает развитие ускорения на дистанции и финишный рывок.
В результате систематических тренировок, направленных на развитие скоростно-силовых качеств, в мышцах увеличивается концентрация креатинфосфата и повышается активность креатинкиназы

Креатинфосфатный путь

наличие факторов, приводящих к значительному росту скорости гликолиза в 2000

раз, отсутствием потребности в кислороде.

Время развертывания: 20-30 с. Т.к. все участники гликолиза находятся в саркоплазме миоцитов, возможна быстрая активация ферментов гликолиза.

Время работы с максимальной мощностью: 2-3 мин. Гликолиз проходит с высокой скоростью – быстрое уменьшение в мышцах концентрации гликогена. В процессе образуется молочная кислота, что приводит к увеличению кислотности в мышечных клетках, снижению, каталитической активности ферментов, что ведет к снижению скорости гликолиза.

Гликолитический путь ресинтеза

не требует участия митохондрий и кислорода.
Процесс малоэкономичен (мало АТФ).
Накопление молочной

кислоты ведет к сдвигу ph в кислую сторону, конформационным изменениям мышечных белков, приводящие к снижению их функциональной активности, и ведет к развитию утомления.
При снижении интенсивности физической работы, в промежутках отдыха образовавшийся лактат может частично выходить в кровь и лимфу, что делает возможным повторное включение гликолиза.

Гликолитический путь ресинтеза

нагрузки:
В покое 1-2 ммоль/л
Интенсивные непродолжительные нагрузки (2-3 мин)

18-20 ммоль/л и более у спортсменов высокой квалификации.
Определение лактата в моче:
В покое практически отсутствует.
После тренировки выделяется большое кол-во молочной кислоты.
Ph крови:
В покое 7,36 – 7,40
Интенсивная работа 7,2 – 7,0 – 6,8
Наибольшее изменение концентрации лактата и ph крови – при работе «до отказа» в зоне субмаксимальной мощности.

Гликолитический путь ресинтеза

клетках повышается концентрация гликогена и увеличивается активность ферментов гликолиза.
Развитие резистентности

тканей и крови к сдвигу ph.
Участвует в интенсивной мышечной работе на средних дистанциях.

Гликолитический путь ресинтеза

тренированных – около 1 мин). Объясняется тем, что необходима перестройка

всех систем организма, участвующих в доставке кислорода в МХ мышц.
Время работы с максимальной мощностью: десятки минут.
Кардиореспираторная система является лимитирующим фактором тканевого дыхания.

Самая низкая величина максимальной мощности. Возможности аэробного процесса ограничены доставкой кислорода в митохондрии и их количеством в мышечных клетках.
Большое время равертывания.
Высокая экономичность. Большое количество энергии.
Окисляются основные органические вещества.
Большая продолжительность работы

Аэробный путь ресинтеза(тканевое дыхание, окислительное фосфорилирование)

обмена (ПАНО)
Кислородный приход
Аэробный путь ресинтеза

но включаются они последовательно. В первые секунды работы ресинтез АТФ

идет за счет креатинфосфатной реакции, затем включается гликолиз и, наконец, по мере продолжения работы на смену гликолизу приходит тканевое дыхание.

мощности мышечной работы (классификация по В.С. Фарфелю)

в длину и высоту, некоторые гимнастические упражнения, подъем штанги.
Нагрузки называют

алактатными.
В конце работы замещается гликолитическим путем.

Зона максимальной мощности

гликолиз не достиг максимальной мощности, образование АТФ идет за счет

креатинфосфата, в конце работы сменяется тканевым дыханием.
Бег на средние дистанции, плавание на короткие дистанции, велогонки на треке, бег на коньках на спринтерские дистанции.
Нагрузки называют гликолитическими или лактатыми.

Зона субмаксимальной мощности

путь только в начале работы.
Бег на 5000 м, бег на

коньках на стайерские дистанции, плавание на средние и длинные дистанции.
Нагрузки называют анаэробно-аэробные или же аэробно-анаэробные в зависимости от преобладания одного из них.

Зона большой мощности

ходьба, шоссейные велогонки, лыжные гонки на длинные дистанции, турпоходы.
Зона умеренной

мощности

игры) мощность выполняемой работы многократно меняется.
Например, у футболистов бег

с умеренной скоростью (зона большой мощности) чередуется с бегом на короткие дистанции со спринтерской скоростью (зона максимальной или субмаксимальной мощности). В то же время у футболистов бывают такие отрезки игры, когда мощность работы снижается до умеренной.
При подготовке спортсменов необходимо применять тренировочные нагрузки, развивающие путь ресинтеза АТФ, являющийся ведущим в энергообеспечении работы в зоне относительной мощности характерной для данного вида спорта