Меню

Мышцы человека и синтез атф в них

Энергетические процессы в мышце

Содержание

Энергетические процессы в мышце [ править | править код ]

Естественно, что для совершения мышечного движения требуется энергия. В организме человека существуют разные источники энергии, которые последовательно включаются один за другим. Рассмотрим каждый из них.

АТФ [ править | править код ]

Универсальным источником энергии в живом организме является молекула АТФ, которая образуется в цитратном цикле Кребса. Под действием фермента АТФазы молекула АТФ гидролизуется, отсоединяя фосфатную группу в виде ортофосфорной кислоты (Н3РО4), и превращается в АДФ, при этом высвобождается энергия.

АТФ + H2O = АДФ+ H3PO4 + энергия

Головка миозинового мостика при контакте с актином обладает АТФазной активностью и соответственно возможностью расщеплять АТФ и получать энергию, необходимую для движения.

Количества АТФ, которое содержится в мышце, достаточно для выполнения движений в течение 2-5 первых секунд.

Креатинфосфат [ править | править код ]

Запас молекул АТФ в мышце ограничен, поэтому расход энергии при работе мышцы требует постоянного его восполнения, это происходит за счет креатинфосфата. Креатинфосфат обладает способностью отсоединять фосфатную группу и превращаться в креатин, присоединяя фосфатную группу к АДФ, которая превращается в АТФ.

АДФ + креатинфосфат = АТФ + креатин.

Эта реакция получила название – реакции Ломана. Именно поэтому креатин имеет большое значение в бодибилдинге.

Надо заметить, что креатин эффективен только при выполнении анаэробных (силовых) упражнений, так как креатинфосфата достаточно примерно на 2 минуты интенсивной работы, затем подключаются другие источники энергии. Соответственно, в лёгкой атлетике приём креатина как добавки для увеличения атлетических показателей малоэффективен.

Запасы креатинфосфата в волокне не велики, поэтому он используется в качестве источника энергии только на начальном этапе работы мышцы, до момента активизации других более мощных источников – анаэробного и затем аэробного гликолиза. По окончании работы мышцы реакция Ломана идет в обратном направлении, и запасы креатинфосфата в течение нескольких минут восстанавливаются.

Энергетический метаболизм скелетных мышц [ править | править код ]

Алактатные механизмы [ править | править код ]

КФ обеспечивает запас энергии фосфата для ресинтеза АТФ из АДФ при наступлении сократительной деятельности (рис. 3):

КФ + АДФ Креатинкиназа К + АТФ (1)

В состоянии покоя мышечные волокна наращивают концентрацию КФ до пяти раз больше, чем АТФ. В начале сокращения, когда концентрация АТФ начинает падать, а АДФ повышаться вследствие ускорения разложения АТФ, массовая активность способствует образованию АТФ из КФ.

Читайте также:  Гимнастика для всех групп мышц для мужчин

Хотя образование АТФ из КФ происходит быстро, требуя одной единственной ферментативной реакции (1), количество АТФ, которое может быть получено в результате этого процесса, ограничено начальной концентрацией КФ. Мышечные волокна также содержат миокиназу, которая катализирует образование одной молекулы АТФ и одной молекулы АМФ из двух молекул АДФ. АТФ и КФ, вместе взятые, могут обеспечить максимальную силу в течение 8—10 с. Таким образом, энергия, полученная от фосфагенной системы, используется для коротких всплесков максимальной мышечной активности, необходимых в легкой и тяжелой атлетике (забег на 100 м, толкание ядра или поднятие тяжестей).

Гликолиз [ править | править код ]

Хотя метаболизм по гликолитическому пути производит лишь небольшое количество АТФ из каждой усвоенной единицы глюкозы, он может обеспечить быстрый синтез большого количества АТФ при наличии достаточного количества ферментов и субстрата. Этот процесс может также происходить в отсутствие кислорода:

Глюкоза анаэробный быстрый гликолиз 2 АТФ + 2 лактата (2)

Глюкоза для гликолиза поступает либо из крови, либо из запасов гликогена. Когда исходным материалом выступает гликоген, из одной единицы потребленной глюкозы в результате фосфоролитического гликогенолиза образуется три молекулы АТФ. По мере того, как мышечная активность становится интенсивнее, для анаэробного расщепления гликогена мышц требуется все больше и больше АТФ, и, соответственно, увеличивается производство молочной кислоты. Анаэробный гликолиз может обеспечить энергию на 1,3-1,6 мин максимальной мышечной активности.

Образование молочной кислоты понижает уровень pH в мышечных волокнах. Это препятствует действию ферментов и вызывает боль, если удаление молочной кислоты происходит слишком медленно по сравнению с ее образованием.

Окислительное фосфорилирование [ править | править код ]

При умеренном уровне физической нагрузки, например, при беге на 5000 м или марафоне, большая часть АТФ, используемого для сокращения мышц, образуется путем окислительного фосфорилирования. Окислительное фосфорилирование позволяет высвободить из глюкозы гораздо больше энергии по сравнению с отдельно взятым анаэробным гликолизом:

Жиры катаболизируются только с помощью окислительных механизмов, при этом выделяется много энергии. Аминокислоты тоже могут быть метаболизированы подобным образом. Три метаболических пути образования АТФ для сокращения и расслабления мышц показаны на рис. 3.

В течение первых 5

10 мин умеренной физической нагрузки главным потребляемым «топливом» является собственный гликоген мышц. В течение следующих 30 мин доминирующими становятся переносимые кровью вещества; глюкоза крови и жирные кислоты вносят примерно одинаковый вклад в потребление мышцами кислорода. По истечении этого периода все более важную роль приобретают жирные кислоты. Важно подчеркнуть взаимодействие между анаэробными и аэробными механизмами в образовании АТФ во время физической нагрузки. Вклад анаэробного образования АТФ больше при краткосрочной нагрузке высокой интенсивности, в то время как при более продолжительных нагрузках низкой интенсивности преобладает аэробный метаболизм.

Читайте также:  Дневник для роста мышц

Восстановление и кислородная задолженность [ править | править код ]

После того как физическая нагрузка закончилась, поглощение кислорода все еще остается выше нормы (табл.). С недавнего времени для обозначения кислородной задолженности используется также термин «избыточное потребление кислорода после физической нагрузки». Сначала его уровень очень высок, пока тело восстанавливает запасы КФ и АТФ, возвращая тканям запасенный кислород, а затем в течение еще одного часа потребление идет на более низком уровне, пока удаляется молочная кислота. Поэтому ранние и последние фазы кислородной задолженности называют соответственно алактатной и лактатной кислородной задолженностью. Повышение температуры тела также говорит о более высокой скорости метаболизма и росте потребления кислорода.

Чем продолжительнее и интенсивнее физическая нагрузка, тем больше времени занимает восстановление. Например, на восстановление после полного истощения гликогена мышц зачастую требуется несколько дней, а не секунд, минут или часов, необходимых для восстановления запасов КФ и АТФ и удаления молочной кислоты. Физическая нагрузка большой интенсивности, вероятно, приводит к микротравмам мышечных волокон, и их восстановление занимает некоторое время.

Компоненты кислородной задолженности. После длительной, тяжелой физической нагрузки дыхание остается выше нормы для удовлетворения повышенной потребности в кислороде

Восстановление запасов кислорода в тканях(около 1 л)

Восстановление уровней креатинфосфата и других богатых энергией фосфатов (около 1-1,5 л)

Удаление молочной кислоты путем глюконеогенеза и другими путями (до 12 л)

Стимуляция метаболизма вследствие повышения уровня адреналина (около 1 л)

Дополнительное потребление кислорода в дыхательных мышцах и сердце (около 0,5 л)

Общее усиление метаболизма вследствие более высокой температуры тела*

Q10 – повышение температуры на 10 °С может удвоить скорость метаболизма, если клетки могут справляться с такими изменениями температуры

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.

Читайте также:  Что соединяет кости с мышцами

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.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector