Энергетика мышцы в системе организма

В качестве источника энергии во всех процессах организма используется АТФ (аденозинтрифосфорная кислота). Запас АТФ в мышцах очень мал. Его хватает на 1-2 секунды мышечной работы. Для дальнейшей деятельности происходит ресинтез АТФ из энергетических субстратов, которые либо хранятся в мышцах, либо доставляются в них.

АТФ может синтезироваться организмом из самых разных веществ – глюкоза (C₆H₁₂O₆), гликоген (C₆H₁₀O₅)n (запасен в мышцах и в печени), креатинфосфат (запасен в мышцах), жирные кислоты (жир), аминокислоты (белки), молочная кислота и др. Также существует несколько алгоритмов ресинтеза, которые имеют свои особенности. Мышечные клетки могут самостоятельно синтезировать АТФ всех вышеперечисленных веществ.

Существует два принципиально разных механизма ресинтеза АТФ – анаэробный (бескислородный) и аэробный (требующий кислород). В анаэробном механизме в качестве исходных материалов (энергетических субстратов) используются креатинфосфат и гликоген (глюкоза). Результатом анаэробного синтеза является АТФ и молочная кислота (лактат). В аэробном режиме в качестве субстрата могут использоваться любые из перечисленных веществ. Отходами аэробного ресинтеза являются СО₂ и вода.

По вырабатываемой мощности, наиболее эффективный режим – креатинфосфатный (900-1100кал/мин*кг), менее мощный – анаэробный гликолитический (750-850кал/мин*кг). Наименьшей мощность обладает аэробный режим (350-450 кал/мин*кг).

В процессе работы мышцы энергетические режимы активизируются последовательно.

Сначала используется креатинфосфат. Его запасов хватает на 8-10 секунд в режиме максимальной мощности, к 30-й секунде мощность снижается в 2 раза.

Следующий режим – анаэробный, лактатный (гликолитический). В качестве энергетического субстрата используется гликоген мышц в течение 3-5 минут мышечной работы и гликоген печени - до 20 минут.

Затем включатся аэробный режим. В качестве «топлива» используется все. Длительность – до момента полного израсходования запасов. Теоретически можно бежать столько, что будут разобраны на топливо даже и мышцы, которые не участвуют в движении.

Более точно можно сказать, что все эти режимы включены постоянно, но с разной интенсивностью. А в процессе мышечной работы сдвигается акцент на какой-либо режим.

Композиция мышцы (гликолитические и аэробные волокна):

В мышцах наблюдается специализация миоцитов по сырью для ресинтеза АТФ.

Это:

- гликолитические МВ (ГМВ), которые ресинтезируют АТФ только из гликогена и глюкозы (работают в анаэробном режиме).

- окислительные МВ (ОМВ), которые используют для ресинтеза лактат, жирные кислоты, кетоновые тела и пр. (работают при наличии кислорода – в аэробном режиме).

В нетренированных мышцах содержится 10-20% ОМВ и 80-90% ГМВ. Это позволяет организму обеспечивать энергией короткие (до нескольких минут) нагрузки, которые предъявляет жизнь современного городского жителя (передвинуть шкаф, перенести любимую через лужу, догнать автобус…). Важно, что ОМВ, в качестве сырья для ресинтеза АТФ, могут использовать молочную кислоту, которую вырабатываю ГМВ этой же мышцы. Т.е. при небольшой нагрузке молочная кислота не выбрасывается в кровь, а утилизируется внутри мышцы (при наличии кислорода).

Однако при большой, либо долговременной средней нагрузке такая композиция мышц оказывается неэффективной. Это связано с возникающим дисбалансом между продукцией лактата в ГМВ и его утилизацией в ОМВ. Происходит закисление организма, значительное повышение ЧСС (реакция ЧСС на повышение концентрациии лактата в крови), угнетение сократительной способности мышц (лактат замедляет биохимические реакции в клетке). Кроме этого молочная кислота изменяет психическое состояние организма. Возникает нежелание продолжать мышечную работу.

Различие в специализации мышечных волокон определяется наличием и количеством в них митохондрий. Митохондрии участвуют в окислительных процессах клетки. При наличии кислорода именно в них происходит образование АТФ из различных субстратов. Кроме того митохондрии поглощают ионы водорода, которые угнетают биохимические процессы клетки. В ГМВ практически нет митохондрий, поэтому ресинтез АТФ идет по анаэробному пути. В ОМВ напротив, митохондрий много они хорошо развиты, и группируются вокруг миофибрилл, что минимизирует расходы на транспорт АТФ внутри клетки.

Методика оптимизации структуры мышц описана в п. 4.2.1.

Дата добавления: 2015-08-10