Меню

Мышцы человека химические реакции

Что дает мышцам энергию для работы и роста?

Перед тем как начать интенсивную работу, необходимо обеспечить организм “правильным топливом”. Все клетки в организме получают энергию от макроэргического соединения – аденозинтрифосфат(АТФ). Оно позволяет мышцам сокращаться, участвует в передаче нервных импульсов и других процессах на клеточном уровне. Мышцы производят АТФ, соединяя кислород с питательными веществами, в основном с углеводами.

Как источник энергии мышцами может использоваться жир, но его расщепление происходит только при участии кислорода. Клетки мышц сжигают углеводы для получения энергии, жир откладывать на “черный день”, а белок использовать для построения мышечной ткани и восстановления структур.

Организм синтезирует АТФ с помощью одной из трех энергосистем: фосфагенной, гликолитической, окислительной.

Фосфагенная система

Фосфагенная система ресинтезирует АТФ с помощью макроэргического соединения “креатинфосфат”(КФ). При опустошении запасов АТФ, их необходимо восстановить за счет пищи и кислорода. Во время короткой, взрывной нагрузки (работа с отягощениями, спринтерский забег) мышцы истощают весь запас кислорода.

Сразу же в работу включается КФ – становящийся на короткий промежуток времени источником энергии. КФ помогает восстановить запасы АТФ. Любая взрывная работа от 3-15 секунд истощает запасы АТФ и КФ в мышцах, после чего их нужно восстановить, с чем справляются другие энергетические системы.

Гликолитическая система

Гликолитическая система дает мышцам усвоить глюкозу через расщепление углеводов из пищи, либо мышечного и печеночного гликогена – особой формы хранения углеводов. В процессе гликолиза гликоген через множество химических реакций преобразуется в АТФ.

Запасы гликогена позволяют обеспечить энергией мышцы на 2-3 минуты интенсивной нагрузки. При наличии кислорода большая часть АТФ синтезируется из глюкозы. В состоянии “кислородного долга” в мышцах образуется молочная кислота, вызывающая состояние жжения и утомление мышцы с последующим отказом от сокращения. Молочная кислота выводится при устранении “кислородного долга”. Достаточно сделать короткий отдых и организм будет готов к дальнейшей работе.

Окислительная система

Окислительная система отвечает за обеспечение организма энергией при занятиях, требующих выносливости.

Принцип работы окислительной системы следующий: кислород получаемый при вдохе из легких попадает в кровь. Сердце по артериям перекачивает обогащенную им кровь к тканям. Гемоглобин – белок, содержащий железо, – поставляет кислород в клетки, что позволяет осуществлять процесс выработки энергии. Доставляет кислород преимущественно в мышечные клетки еще один железосодержащий белок – миоглобин. Внутри клеток углеводы и жир преобразуются в энергию.

Энергетические системы организма поддаются улучшению при грамотных тренировках и режиме питании. И как итог мы получим обмен веществ, сжигающий жир и наращивающий мышцы.

Какие бывают процессы в мышцах?

Процессы в мышцах. Какие бывают? Что такое кислородная задолженность? Что такое АТФ? На эти вопросы вы найдете ответ в этой статье.

Энергетический обмен – совокупность сложных химических процессов, протекающих в тканях.

Метаболизм при этом может развиваться по катаболическому или анаболическими пути.

В целом процесс отражает то, как именно разрушаются клетки жиров, углеводов и белков. С целью получения энергии, направленной на рост или восстановление.

Понимание процессов в мышцах позволяет создавать условия для их роста и быстрого восстановления после нагрузок.

Общие сведения о процессах в мышцах

Мышечная ткань имеет способность к сокращению. При этом выделяется три типа ткани:

Наибольший общей энергии требуют именно скелетные мышцы .

Используется он для мышечного сокращения, что достигается за счет взаимодействия молекул актина и миозина.

Для расслабления мышечной ткани необходим кальций, содержащийся в саркоплазме.

Одновременно с этим в клетках поддерживается определенная концентрация ионов натрия и калия.

Все перечисленные процессы требуют определенного объема энергии.

Основным топливом выступает АТФ . Но сложность в том, что фосфатного соединения хватит только на пару секунд.

Для регенерации аденозинтрифосфата необходим КФ, но и его запасов хватит на 6-8 секунд.

Поэтому организм черпает энергию из других источников, а именно глюкозы и жирных кислот .

В данном процессе немаловажную роль играет вес человека, степень физической подготовки и доступность кислорода.

Чем больше потребность мышц в энергии, тем быстрее протекает процесс образования АТФ в ходе гликолиза и окисления жиров .

Если же потребности продолжают расти, но источники уже иссякли, запускается анаэробный процесс выработки АТФ. Это сопровождается выработкой молочной кислоты.

По сравнению со скелетной сердечная мышца может использовать и другие источники энергии, а гладкая требует в целом меньше АТФ. Поэтому наибольшее значение уровень аденозинтрифосфата имеет именно для скелетной мускулатуры.

Уникальность энергетического обмена в мышечной ткани заключается в том, что ферменты способны на кратковременную анаэробную активность.

При этом качество содержания АТФ меняется практически в сто раз.

Количество затраченного аденозинтрифосфата сказывается на дыхательной и сердечной деятельности.

Если в состоянии покоя мышцы используют в среднем 15% минутного объема крови на сто грамм ткани, то при максимальных нагрузках она вырастает до 88%.

Потребление кислорода рабочей мышцей также возрастает примерно в сто раз.

Но даже этот показатель нельзя назвать большим.

К примеру, у животных при нагрузке потребление кислородом мышц возрастает в тысячи раз.

Участники энергетических процессов в мышцах

Итак, для того чтобы мышечная ткань сокращалась, необходима энергия .

В качестве источника могут выступать различные вещества.

Процесс использования этих источников имеет определенную последовательность и каждый имеет свою конктерную роль.

Процессы в мышцах: АТФ

Аденозинтрифосфат можно назвать универсальным источником энергии, для тканей живого организма.

Образуется вещество в цикле трикарбоновых кислот.

Фермент АТФ заставляется молекулу взаимодействовать с водой, выделяя при этом фосфатную группу.

В ее состав входит ортофосфорная кислота . В результате этого аденозинтрифосфат переходит в АДФ.

Процесс сопровождается выраженным выделением энергии.

Мышечная ткань состоит из толстых и тонких белковых нитей.

Первые носят название миозин . Тонкие нити или актины при сокращении втягиваются между нитями миозина.

Эффект достигается за счет способности головки миозиновой белковой структуры расщеплять аденозинтрифосфат , получая при этом необходимую энергию.

Ее объема будет достаточно для того, чтобы мышца сокращалась в течение первых 3-5 секунд. Далее в качестве источника энергии используются уже другие вещества.

Процессы в мышцах: креатинфосфат

Так как содержание аденозинтрифосфата минимальное, хватает его только на запуск сократительной способности мышечной ткани. Восполнить уровень АТФ удается за счет креатинфосфата .

Вещество также отсоединяет фосфатную группу с образованием креатина .

Впоследствии первая присоединяется к АДФ. Это соединение переходит в АТФ. Цепочка этих изменений носит название реакции Ломана .

Способность вещества стимулировать выработку АТФ активно используется в бодибилдинге .

Но наиболее важным является то, что активность креатина отмечается только в ходе выполнения анаэробных упражнений.

Запаса креатинфосфата тоже немного и хватает его только на две минуты.

Впоследствии запускаются иные процессы получения энергии.

Это объясняет низкую эффективность приема креатина в составе добавок при выполнении атлетических упражнений.

Низкий запас креатинфосфата, как и АТФ, используется только для запуска работы мышечной ткани.

После этого активируются иные источники, в том числе и гликолиз .

В ходе сокращения мышечной ткани расходуется КФ. Как только мышцы перестают сокращаться и отмечается расслабление, запускается процесс восстановление уровня креатинфосфата.

Иными словами, реакция Ломана протекает в обратном направлении.

Для восстановления первоначального уровня КФ достаточно нескольких минут.

Когда мышечная ткань находится в покое, то есть нет необходимости в потреблении энергии с целью сокращения, протекают процессы восстановления КФ.

При этом вещества образуется в пять раз больше, чем АТФ.

Как только мышца начинает сокращаться, через пару секунд запас аденозинтрифосфата иссякает, возрастает уровень АДФ, запускается процесс формирования АТФ из креатинфосфата .

Безусловно, синтез аденозинтрифосфата и креатинфосфата требует минимум времени и всего одной реакции.

Но в любом случае конечный объем АТФ зависит от того, сколько было КФ.

Максимально этот комплекс может обеспечить энергией мышечные ткани на 8-10 секунд.

Другими словами, данная энергия важна при краткосрочных нагрузках, например, при подъеме штанги , беге на короткие дистанции, метании копья .

Процессы в мышцах: гликолиз

Химические реакции, протекающие по гликолитическому пути, способствуют выработке малого объема аденозинтрифосфата из одной единицы глюкозы.

В то же время, если будет достаточное количество ферментов и субстрата, тогда синтез протекает существенно быстрее. Это положительно сказывается на количестве АТФ .

Примечательно, что данные химические реакции с успехом протекают и при отсутствии кислорода.

Для осуществления гликолиза используется глюкоза . Она получается из крови либо из запасов гликогена.

В последнем случае в ходе фосфоролитического гликогенолиза формируется целых три молекулы аденозинтрифосфата.

Стоит учесть и тот факт, что чем выше активность, тем быстрее возрастает потребность в энергии у мышечной ткани.

Вместе этим возрастает потребность в АТФ для расщепления гликогена при отсутствии кислорода.

В результате этого возрастает выработка молочной кислоты в тканях мышц.

Она уже является причиной изменения кислотно-щелочного баланса в волокнах, провоцируя снижение pH.

В таких условиях ферменты действуют уже намного медленнее. Такое изменение кислотно-щелочного баланса в сторону снижения становится причиной появления болей в мышцах .

Особенно выражен болевой синдром в том случае, если выработка молочной кислоты происходит существенно быстрее, чем ее удаление из тканей.

Окислительное фосфорилирование

Реакция подразумевает метаболический путь, в результате которого энергия в виде АТФ накапливается в митохондриях.

Образуется она в ходе окисления питательных веществ .

При этом из глюкозы удается получить значительно больше энергии по сравнению с процессами, протекающими в анаэробных условиях.

Запускается этот механизм при умеренной нагрузке, например, при беге на длинные дистанции.

В этом случае больший объем аденозинтрифосфата получается именно путем окислительного фосфорилирования.

Важно отметить тот факт, что жировые клетки распадаются только в ходе окислительных процессов. В результате катаболизирования жиров также выделяется энергия.

Таким образом, при умеренных нагрузках первые семь минут в качестве топлива для тела используется собственный гликоген , содержащийся в мышечной ткани.

Далее на протяжении тридцати минут основным источником становятся вещества, содержащиеся в крови.

При этом в равном количестве используется и глюкоза в крови , и жирные кислоты .

Далее с ростом нагрузки использование жирных кислот в качестве источника энергии начинает преобладать над использованием глюкозы.

Поэтому значение имеют и аэробные процессы, и анаэробные .

При этом при низких нагрузках используется первый вариант метаболизма.

Краткосрочные повышенные нагрузки нуждаются в анаэробном метаболизме.

Процессы в мышцах: восстановление и кислородная задолженность

Даже с окончанием нагрузки потребность мышечной ткани в кислороде не снижается.

Данное состояние носит название кислородной задолженности .

На протяжении времени, необходимого для восстановления АТФ и КФ, потребность в кислороде не снижается.

Далее, в течение 60 минут, также расходуется кислород для выведения молочной кислоты.

При этом выделяется две фазы:

  • ранняя или алактатная
  • последняя или лактатная

Увеличение скорости метаболизма и повышение потребности в кислороде может сопровождаться повышением температуры тела.

Продолжительность периода восстановления напрямую зависит от интенсивности нагрузки.

Если будет израсходован весь гликоген , потребуется несколько дней для устранения истощения.

Отчасти это объясняется тем, что при избыточных нагрузках возникают микротравмы мышечных волокон , что также требует времени на восстановление.

Знание энергетических процессов в мышцах позволяет подобрать оптимальный режим нагрузки и восстановления после спортивных занятий.

Если статья была вам полезна, не забудьте поставить лайк.

Adblock
detector