Μυϊκή ενέργεια ATP. Ο ρόλος του ATP στους μηχανισμούς συστολής των μυών. Ενέργεια της μυϊκής συστολής Πόσο διαρκεί το ATP;

ATP(τριφωσφορική αδενοσίνη) είναι μια παγκόσμια πηγή ενέργειας που τροφοδοτεί τους εργαζόμενους μύες με ενέργεια.

ATP (τριφωσφορική αδενοσίνη) -> ADP (φωσφορική αδενοσίνη) + ενέργεια

ADF(φωσφορική αδενοσίνη) - μια ουσία στην οποία διασπάται το ATP ως αποτέλεσμα μυϊκή εργασία. Μαζί με το ADP, απελευθερώνεται η ενέργεια που χρησιμοποιούν οι μύες.

Το ATP καταναλώνεται εντός 2 δευτερόλεπταέντονος μυϊκή δραστηριότητα. Το ATP αποκαθίσταται από το ADP. Ας εξετάσουμε τα κύρια συστήματα για την ανάκτηση (επανασύνθεση) του ATP.

Σύστημα φωσφορικών για επανασύνθεση ATP

Η επανασύνθεση ATP λαμβάνει χώρα ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης της υψηλής ενέργειας ουσίας φωσφορική κρεατίνη (CrP) και ADP.

CrP (φωσφορική κρεατίνη) + ADP (φωσφορική αδενοσίνη) -> ATP (τριφωσφορική αδενοσίνη) + κρεατίνη

Τα αποθέματα KrF εξαντλούνται μετά 6-8 δευτερόλεπταέντονη μυϊκή εργασία.

Ολόκληρο το σύστημα φωσφορικών αλάτων καταναλώνεται μέσα 10 δευτερόλεπτα(πρώτα ATP, σε περίπου δύο δευτερόλεπτα, μετά KrF, σε περίπου οκτώ δευτερόλεπτα).

Η CrP και η ATP αποκαθίστανται μετά τη διακοπή σωματική δραστηριότηταπίσω 3-5 λεπτά.

Στην εκπαίδευση του συστήματος φωσφορικών, χρησιμοποιούνται σύντομα χρονικά διαστήματα. δυνατές ασκήσειςμε στόχο την αύξηση των δεικτών αντοχής που δεν διαρκούν περισσότερο από 10 δευτερόλεπτα. Η αποκατάσταση μεταξύ των ασκήσεων θα πρέπει να είναι επαρκής για να Ανασύνθεση ATPκαι KrF ( 3-5 λεπτά). Η εργασία για την αύξηση των αποθεμάτων ATP και CR ανταμείβεται από την ικανότητα του αθλητή να δείχνει αξιοπρεπή αποτελέσματα σε ασκήσεις διάρκειας έως και 10 δευτερολέπτων.

Σύστημα επανασύνθεσης ATP οξυγόνου

Ανάβει κατά τη διάρκεια της εργασίας αντοχής, τροφοδοτώντας τους μύες με ενέργεια για μεγάλο χρονικό διάστημα.

Η μυϊκή δραστηριότητα τροφοδοτείται με ενέργεια λόγω των χημικών διεργασιών αλληλεπίδρασης των θρεπτικών ουσιών (κυρίως υδατανθράκων και λιπών, σε μικρότερο βαθμό πρωτεϊνών) με το οξυγόνο. Οι υδατάνθρακες στο σώμα αποθηκεύονται με τη μορφή γλυκογόνου (στο ήπαρ και τους μύες) και είναι σε θέση να παρέχουν στους μύες ενέργεια για 60-90 λεπτάεργάζονται με ένταση κοντά στη μέγιστη. Η παροχή ενέργειας στους μύες από το λίπος μπορεί να φτάσει 120 ώρες.

Λόγω της χαμηλότερης απαίτησής τους σε οξυγόνο (η οξείδωση των υδατανθράκων απαιτεί 12% λιγότερο οξυγόνο σε σύγκριση με την οξείδωση του λίπους με ίση κατανάλωση ενέργειας), οι υδατάνθρακες είναι το προτιμότερο «καύσιμο» κατά την αναερόβια προπόνηση.

Η οξείδωση του λίπους κατά την αερόβια προπόνηση γίνεται σύμφωνα με το ακόλουθο σχήμα:

Λίπη + οξυγόνο + ADP (φωσφορική αδενοσίνη) ->

Η οξείδωση των υδατανθράκων γίνεται σε δύο στάδια:

-> Γαλακτικό οξύ + ATP (τριφωσφορική αδενοσίνη)

Γαλακτικό οξύ + οξυγόνο + ADP (φωσφορική αδενοσίνη) – > διοξείδιο του άνθρακα + ATP (τριφωσφορική αδενοσίνη) + νερό

Η πρώτη φάση της οξείδωσης των υδατανθράκων συμβαίνει χωρίς τη συμμετοχή οξυγόνου, η δεύτερη - με τη συμμετοχή οξυγόνου.

Με μέτριο φορτίο (εφόσον το οξυγόνο που καταναλώνεται επαρκεί για την οξείδωση των λιπών και των υδατανθράκων), όταν το γαλακτικό οξύ δεν συσσωρεύεται στους μύες, η διάσπαση των υδατανθράκων θα μοιάζει με αυτό:

Γλυκόζη + οξυγόνο + ADP (φωσφορική αδενοσίνη) -> διοξείδιο του άνθρακα + ATP (τριφωσφορική αδενοσίνη) + νερό

Σύστημα επανασύνθεσης γαλακτικού ATP

Τη στιγμή που η ένταση του φορτίου φτάνει στο κατώφλι, όταν το αερόβιο σύστημα, λόγω έλλειψης οξυγόνου, δεν μπορεί να αντεπεξέλθει στην παροχή ενέργειας στους μυς, ενεργοποιείται το γαλακτικό σύστημα επανασύνθεσης ATP. Ένα υποπροϊόν του γαλακτικού συστήματος είναι το γαλακτικό οξύ (γαλακτικό), το οποίο συσσωρεύεται στους εργαζόμενους μύες κατά τη διάρκεια μιας αερόβιας αντίδρασης.

Γλυκόζη + ADP (φωσφορική αδενοσίνη) -> γαλακτικό + ATP (τριφωσφορική αδενοσίνη)

Η συσσώρευση γαλακτικού εκδηλώνεται ως πόνος ή κάψιμο στους μύες και επηρεάζει αρνητικά την απόδοση του αθλητή. Τα υψηλά επίπεδα γαλακτικού οξέος διαταράσσουν τις συντονιστικές ικανότητες, τη λειτουργία του μηχανισμού συστολής στο εσωτερικό του μυός και, ως εκ τούτου, επηρεάζουν τις συντονιστικές ικανότητες σε αθλήματα που απαιτούν υψηλή τεχνική ικανότητα, γεγονός που μειώνει την απόδοση του αθλητή και αυξάνει τον κίνδυνο τραυματισμού.

Ένα αυξημένο επίπεδο γαλακτικού στον μυϊκό ιστό οδηγεί σε μικροδάκρυα στους μύες και μπορεί να προκαλέσει τραυματισμό (αν ο αθλητής δεν αναρρώσει επαρκώς), και επίσης προκαλεί επιβράδυνση στο σχηματισμό CR και μείωση της χρήσης λίπους.

Βασισμένο σε υλικά του βιβλίου.

1. Αναερόβια γλυκόλυση. Ανασύνθεση ATP κατά τη διάρκεια της γλυκόλυσης. Παράγοντες που επηρεάζουν την πορεία της γλυκόλυσης.

2. Αερόβια οδός για επανασύνθεση ATP. Χαρακτηριστικά ρύθμισης.

3. Επανασύνθεση του ATP στον κύκλο του Krebs.

4. Το γαλακτικό οξύ, ο ρόλος του στον οργανισμό, τρόποι αποβολής του.

5. Βιολογική οξείδωση. Σύνθεση ATP κατά τη μεταφορά ηλεκτρονίων κατά μήκος της αλυσίδας των αναπνευστικών ενζύμων.

1η ερώτηση

Η γλυκόζη μπορεί να διασπαστεί με δύο τρόπους. Ένα από αυτά είναι η διάσπαση ενός μορίου γλυκόζης έξι άνθρακα σε δύο μορίου τριών άνθρακα. Αυτή η οδός ονομάζεται διχοτομική διάσπαση γλυκόζης. Όταν εφαρμόζεται η δεύτερη οδός, το μόριο γλυκόζης χάνει ένα άτομο άνθρακα, το οποίο οδηγεί στο σχηματισμό πεντόζης. αυτή η διαδρομή ονομάζεται αποτομική.

Η διχοτομική διάσπαση της γλυκόζης (γλυκόλυση) μπορεί να συμβεί τόσο σε αναερόβιες όσο και σε αερόβιες συνθήκες. Όταν η γλυκόζη διασπάται υπό αναερόβιες συνθήκες, το γαλακτικό οξύ σχηματίζεται ως αποτέλεσμα της διαδικασίας ζύμωσης του γαλακτικού οξέος. Οι επιμέρους αντιδράσεις της γλυκόλυσης καταλύονται από 11 ένζυμα που σχηματίζουν μια αλυσίδα στην οποία το προϊόν της αντίδρασης που επιταχύνεται από το προηγούμενο ένζυμο είναι το υπόστρωμα για το επόμενο. Η γλυκόλυση μπορεί χονδρικά να χωριστεί σε δύο στάδια. Στο πρώτο, καταναλώνεται ενέργεια, το δεύτερο χαρακτηρίζεται από τη συσσώρευση ενέργειας με τη μορφή μορίων ATP.

Η χημεία της διαδικασίας παρουσιάζεται στο θέμα «Αποσύνθεση υδατανθράκων» και τελειώνει με τη μετάβαση του PVC στο γαλακτικό οξύ.

Το μεγαλύτερο μέρος του γαλακτικού οξέος που παράγεται στους μυς ξεπλένεται στην κυκλοφορία του αίματος. Το σύστημα ρυθμιστικού διαλύματος διττανθρακικών αποτρέπει τις αλλαγές στο pH του αίματος: οι αθλητές έχουν αυξημένη ικανότητα ρυθμιστικού διαλύματος αίματος σε σύγκριση με μη εκπαιδευμένους ανθρώπους, ώστε να μπορούν να ανεχθούν υψηλότερα επίπεδα γαλακτικού οξέος. Στη συνέχεια, το γαλακτικό οξύ μεταφέρεται στο ήπαρ και τα νεφρά, όπου μετατρέπεται σχεδόν πλήρως σε γλυκόζη και γλυκογόνο. Ένα μικρό μέρος του γαλακτικού οξέος μετατρέπεται ξανά σε πυροσταφυλικό οξύ, το οποίο οξειδώνεται υπό αερόβιες συνθήκες στο τελικό προϊόν.

2η ερώτηση

Η αερόβια διάσπαση της γλυκόζης ονομάζεται αλλιώς κύκλος φωσφορικής πεντόζης. Ως αποτέλεσμα αυτής της οδού, από 6 μόρια 6-φωσφορικής γλυκόζης, ένα διασπάται. Η αποτομική διάσπαση της γλυκόζης μπορεί να χωριστεί σε δύο φάσεις: την οξειδωτική και την αναερόβια.

Η οξειδωτική φάση όπου η 6-φωσφορική γλυκόζη μετατρέπεται σε ριβουλόζη-5-φωσφορική παρουσιάζεται στην ερώτηση «Αποσύνθεση υδατανθράκων. Αερόβια διάσπαση της γλυκόζης"

Αναερόβια φάση αποτομικής διάσπασης γλυκόζης.

Ο περαιτέρω μεταβολισμός της 5-φωσφορικής ριβουλόζης είναι πολύ περίπλοκος ο μετασχηματισμός των φωσφοπεντόζης - ο κύκλος της φωσφορικής πεντόζης. Ως αποτέλεσμα, από τα έξι μόρια 6-φωσφορικής γλυκόζης που εισέρχονται στην αερόβια οδό διάσπασης των υδατανθράκων, ένα μόριο 6-φωσφορικής γλυκόζης διασπάται πλήρως για να σχηματίσει μόρια CO 2, H 2 O και 36 μόρια ATP. Είναι η μεγαλύτερη ενεργειακή επίδραση της διάσπασης της 6-φωσφορικής γλυκόζης, σε σύγκριση με τη γλυκόλυση (2 μόρια ATP), που είναι σημαντική για την παροχή ενέργειας στον εγκέφαλο και τους μύες κατά τη διάρκεια της φυσικής δραστηριότητας.

3η ερώτηση

Ο κύκλος των δι- και τρικαρβοξυλικών οξέων (κύκλος Krebs) κατέχει σημαντική θέση στις μεταβολικές διεργασίες: εδώ η εξουδετέρωση του ακετυλο-CoA (και PVA) συμβαίνει στα τελικά προϊόντα: διοξείδιο του άνθρακα και νερό. συντίθεται 12 μόρια ATP; σχηματίζεται ένας αριθμός ενδιάμεσων προϊόντων που χρησιμοποιούνται για τη σύνθεση σημαντικών ενώσεων. Για παράδειγμα, το οξαλοξικό και το κετογλουταρικό οξύ μπορούν να σχηματίσουν ασπαρτικό και γλουταμικό οξύ. Το Acetyl-CoA χρησιμεύει ως πρώτη ύλη για τη σύνθεση λιπαρών οξέων, χοληστερόλης, χολικών οξέων και ορμονών. Ο κύκλος των δι- και τρικαρβοξυλικών οξέων είναι ο επόμενος κρίκος στους κύριους τύπους μεταβολισμού: μεταβολισμός υδατανθράκων, πρωτεϊνών, λιπών. Δείτε το θέμα «Ανάλυση Υδατάνθρακες» για περισσότερες λεπτομέρειες.

4η ερώτηση

Η αύξηση της ποσότητας του γαλακτικού οξέος στον σαρκοπλασμικό χώρο των μυών συνοδεύεται από αλλαγή της ωσμωτικής πίεσης του νερού από το μεσοκυττάριο περιβάλλον, με αποτέλεσμα να διογκώνονται και να γίνονται άκαμπτα. Σημαντικές αλλαγές στην οσμωτική πίεση στους μύες μπορεί να προκαλέσουν πόνο.

Το γαλακτικό οξύ διαχέεται εύκολα μέσω των κυτταρικών μεμβρανών κατά μήκος μιας βαθμίδας συγκέντρωσης στο αίμα, όπου αλληλεπιδρά με το διττανθρακικό σύστημα, το οποίο οδηγεί στην απελευθέρωση «μη μεταβολικής» περίσσειας CO 2:

NaHCO 3 + CH 3 – CH – COOH CH 3 – CH – COONa + H 2 O + CO 2

Έτσι, η αύξηση της οξύτητας, η αύξηση του CO 2, χρησιμεύει ως σήμα για το αναπνευστικό κέντρο με την απελευθέρωση γαλακτικού οξέος, ο πνευμονικός αερισμός και η παροχή οξυγόνου στον εργαζόμενο μυ.

5η ερώτηση

Βιολογική οξείδωσηείναι ένα σύνολο οξειδωτικών αντιδράσεων που συμβαίνουν σε βιολογικά αντικείμενα (ιστούς) και παρέχουν στον οργανισμό ενέργεια και μεταβολίτες για ζωτικές διεργασίες. Κατά τη βιολογική οξείδωση καταστρέφονται επίσης τα επιβλαβή μεταβολικά προϊόντα και τα απόβλητα του σώματος.

Οι επιστήμονες συμμετείχαν στην ανάπτυξη της θεωρίας της βιολογικής οξείδωσης: 1868 - Schönbein (Γερμανός επιστήμονας), 1897 - A.N. Bach, 1912 V.I. Palladin, G. Wieland. Οι απόψεις αυτών των επιστημόνων αποτελούν τη βάση της σύγχρονης θεωρίας της βιολογικής οξείδωσης. Η ουσία του.

Πολλά συστήματα ενζύμων (αναπνευστική αλυσίδα ενζύμων) εμπλέκονται στη μεταφορά του H 2 σε O 2 διακρίνονται τρία κύρια συστατικά: αφυδρογονάσες (NAD, NADP). φλαβίνες (FAD, FMN); κυτοχρώματα (αίμη Fe 2+). Ως αποτέλεσμα, σχηματίζεται το τελικό προϊόν της βιολογικής οξείδωσης - H 2 O. Μια αλυσίδα αναπνευστικών ενζύμων εμπλέκεται στη βιολογική οξείδωση.

Ο πρώτος δέκτης Η2 είναι η αφυδρογονάση, ένα συνένζυμο - είτε NAD (στα μιτοχόνδρια) είτε NADP (στο κυτταρόπλασμα).

H(H + ē)

2ē

2ē

2ē

2ē

2H + +O 2- → H 2 O Υποστρώματα: γαλακτικό, κιτρικό, μηλικό, ηλεκτρικό, γλυκεροφωσφορικό και άλλοι μεταβολίτες. Ανάλογα με τη φύση του οργανισμού και του υποστρώματος που οξειδώνεται, η οξείδωση στα κύτταρα μπορεί να συμβεί κυρίως σε μία από τις 3 οδούς. 1. Με πλήρες σετ αναπνευστικών ενζύμων, όταν υπάρχει προκαταρκτική ενεργοποίηση του Ο σε Ο 2-. N (H + e -) N + e - 2e - 2e - 2e - 2e - 2e - S NAD FAD b c a 1 a 3 1/2O 2 H 2 O N (N + e -) N + e - 2. Χωρίς κυτοχρώματα: S OVER FAD O 2 H 2 O 2 . 3.Χωρίς NAD και χωρίς κυτοχρώματα: S FAD O 2 H 2 O 2 . Οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι όταν το υδρογόνο μεταφέρεται στο οξυγόνο με τη συμμετοχή όλων των φορέων, σχηματίζονται τρία μόρια ATP. Η αποκατάσταση της μορφής NAD H 2 και NADP H 2 κατά τη μεταφορά H 2 σε O 2 δίνει 3 ATP και το FAD H 2 δίνει 2 ATP. Κατά τη βιολογική οξείδωση, σχηματίζεται H 2 O ή H 2 O 2, το οποίο με τη σειρά του διασπάται σε H 2 O και O 2 υπό τη δράση της καταλάσης. Το νερό που σχηματίζεται κατά τη βιολογική οξείδωση χρησιμοποιείται για τις ανάγκες του κυττάρου (αντίδραση υδρόλυσης) ή αποβάλλεται ως τελικό προϊόν από τον οργανισμό. Κατά τη βιολογική οξείδωση, απελευθερώνεται ενέργεια, η οποία είτε μετατρέπεται σε θερμότητα και διαχέεται, είτε συσσωρεύεται σε ~ ATP και στη συνέχεια χρησιμοποιείται για όλες τις διαδικασίες της ζωής. Η διαδικασία κατά την οποία η ενέργεια που απελευθερώνεται κατά τη βιολογική οξείδωση συσσωρεύεται στους δεσμούς ~ της ATP - οξειδωτικής φωσφορυλίωσης, δηλαδή στη σύνθεση του ATP από το ADP και το P(n) λόγω της ενέργειας οξείδωσης των οργανικών ουσιών: ADP + F(n) ATP + H 2 O. Το 40% της ενέργειας της βιολογικής οξείδωσης συσσωρεύεται σε δεσμούς υψηλής ενέργειας ATP. Για πρώτη φορά, η σύζευξη της βιολογικής οξείδωσης με τη φωσφορυλίωση της ADP επισημάνθηκε από τον V.A. Αργότερα ο V.A Belitser και ο E.T. Ο Tsybakov έδειξε ότι η σύνθεση του ATP από το ADP και το P(n) συμβαίνει στα μιτοχόνδρια κατά τη μετανάστευση του e - από το υπόστρωμα στο O 2 μέσω μιας αλυσίδας αναπνευστικών ενζύμων. Αυτοί οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι για κάθε απορροφούμενο άτομο Ο, σχηματίζονται 3 μόρια ATP, δηλαδή στην αναπνευστική αλυσίδα των ενζύμων υπάρχουν 3 σημεία σύζευξης μεταξύ οξείδωσης και φωσφορυλίωσης του ADP:

ATP- η ενεργειακή βάση των ανθρώπινων κινήσεων. Το ATP διασπάται κατά την κίνηση και συντίθεται κατά την ανάπαυση. Στο bodybuilding χρησιμοποιούνται 3 τρόποι αναπαραγωγής του ATP: αερόβιος μηχανισμός, γλυκογόνο και γαλακτικό οξύ, μηχανισμός φωσφάγου. Εκτός από την αναπαραγωγή του ATP από τον άνθρωπο, υπάρχουν τρόποι λήψης ATP από το εξωτερικό, για παράδειγμα, μια μέθοδος λήψης ATP ενδομυϊκά.

ATP στους μύες

Η τριφωσφορική αδενοσίνη (ATP, επίσης γνωστή ως αδενίνη) είναι ένα μόριο που χρησιμεύει ως η ενεργειακή βάση για όλες τις βιολογικές διεργασίες στο ανθρώπινο σώμα. ATP στους μύεςχρησιμοποιείται για την εκτέλεση κινήσεων. Η μυϊκή ίνα συστέλλεται υπό την επίδραση της διάσπασης της αδενίνης, μετά την οποία απελευθερώνεται μια ορισμένη ποσότητα ενέργειας, η οποία χρησιμοποιείται για τη συστολή των μυών. Στο ανθρώπινο σώμα, η τριφωσφορική αδενοσίνη λαμβάνεται από την ινοσίνη (εμπορική ονομασία: , ινοσίνη, ριβονοσίνη κ.λπ.).

Εάν το ATP διασπάται κατά τη συστολή των μυών, τότε σε στιγμές ανάπαυσης, αντίθετα, συντίθεται. Σε γενικές γραμμές, το ATP στους μύες δεν είναι τίποτα άλλο από μια βιολογική μπαταρία που αποθηκεύει ενέργεια όταν δεν χρειάζεται. Από την άλλη, απελευθερώνοντάς το εάν προκύψει ανάγκη για ενέργεια.

Ο ρόλος του ATP στον ενεργειακό μεταβολισμό είναι πολύ μεγάλος. Χωρίς το ATP, το ανθρώπινο σώμα δεν θα μπορούσε να πραγματοποιήσει τη διαδικασία της ζωής Ένα άτομο χρειάζεται παροχή ενέργειας για το μεταβολισμό, τη μεταφορά διαφόρων μορίων κ.λπ. Η συστολή των μυών δεν είναι δυνατή χωρίς την ενέργεια που λαμβάνεται από το ATP.

Δομή ATP

Περιλαμβάνονται τρία εξαρτήματα Δομή ATP:

1.Τριφωσφορικό

Αν λάβουμε υπόψη το μόριο ATP, τότε στο κέντρο του υπάρχει ένα μόριο ριβόζης, το τέλος του είναι η αρχή για την αδενίνη, η οποία φαίνεται ξεκάθαρα στο παραπάνω σχήμα. Το τριφωσφορικό βρίσκεται στην αντίθετη πλευρά της ριβόζης. Το ATP γεμίζει μια ίνα που περιέχει πρωτεΐνη που ονομάζεται μυοσίνη. Αυτή είναι μια ινώδης πρωτεΐνη, η οποία είναι ένα από τα κύρια συστατικά των συσταλτικών μυϊκών ινών. Η μυοσίνη είναι υπεύθυνη για το σχηματισμό όλων των μυϊκών κυττάρων.Μία από τις κύριες ιδιότητες της μυοσίνης είναι η ικανότητα διάσπασης του ATP.

Αναπαραγωγή ATP

Το ποσό του ATP δεν είναι απεριόριστο. Κατά μέσο όρο, μετά από λίγα δευτερόλεπτα κίνησης, η ποσότητα του εξαντλείται. Αυτό σημαίνει ότι πρέπει να αναπληρωθεί. Οι άνθρωποι έχουν ειδικούς μηχανισμούς που αναπαράγουν δομές ATP:

• Αερόβια αναπνοή
• Γλυκογόνο και γαλακτικό οξύ
• Σύστημα φωσφαγόνων

Αυτοί οι μηχανισμοί ανταλλαγής ενέργειας τίθενται σε λειτουργία σε αυστηρά καθορισμένο χρόνο. Στο bodybuilding, όπου ασκούνται συχνότερα υψηλές επαναλήψεις, χρησιμοποιούνται και τα 3 συστήματα. Όμως στα αθλήματα ταχύτητας-δύναμης κυριαρχούν το δεύτερο και το τρίτο.

Το bodybuilding περιλαμβάνει εξαιρετικά έντονους φόρτους εργασίας. Δεδομένου ότι η πιο ισχυρή πηγή επανασύνθεσης ATF στο bodybuilding- αυτή είναι η φωσφορική κρεατίνη (ο τρίτος μηχανισμός σύνθεσης ATP), τότε η αύξηση της ποσότητας του θα οδηγήσει στο γεγονός ότι ένα άτομο θα μπορεί να προπονείται εντατικά για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα.

Η κίνηση οποιασδήποτε άρθρωσης πραγματοποιείται λόγω συσπάσεων των σκελετικών μυών. Το παρακάτω διάγραμμα δείχνει τον ενεργειακό μεταβολισμό στους μυς.

Η συσταλτική λειτουργία όλων των τύπων μυών οφείλεται στη μετατροπή σε μυϊκές ίνεςχημική ενέργεια ορισμένων βιοχημικών διεργασιών σε μηχανικό έργο. Η υδρόλυση της τριφωσφορικής αδενοσίνης (ATP) παρέχει στον μυ αυτή την ενέργεια.

Από την παροχή των μυών ATPμικρό, είναι απαραίτητο να ενεργοποιηθούν οι μεταβολικές οδοί για την επανασύνθεση ATPώστε το επίπεδο σύνθεσης να αντιστοιχεί στο κόστος της μυϊκής συστολής. Η παραγωγή ενέργειας για τη διασφάλιση της μυϊκής εργασίας μπορεί να πραγματοποιηθεί αναερόβια (χωρίς τη χρήση οξυγόνου) και αερόβια. ATPσυντίθεται από διφωσφορική αδενοσίνη ( ADF) μέσω ενέργειας φωσφορικής κρεατίνης, αναερόβιας γλυκόλυσης ή οξειδωτικού μεταβολισμού. Αποθεματικά ATPστους μύες είναι σχετικά ασήμαντες και μπορούν να επαρκούν μόνο για 2-3 δευτερόλεπτα έντονης εργασίας.

Φωσφορική κρεατίνη

Αποθέματα φωσφορικής κρεατίνης ( KrF) υπάρχουν περισσότερα αποθέματα στον μυ ATPκαι είναι αναερόβιες και μπορούν γρήγορα να μετατραπούν σε ATP. KrF– η «γρηγορότερη» ενέργεια στους μύες (παρέχει ενέργεια στα πρώτα 5-10 δευτερόλεπτα πολύ ισχυρής, εκρηκτικής δύναμης, για παράδειγμα, όταν σηκώνετε μια μπάρα). Αφού εξαντληθούν τα αποθέματα KrFτο σώμα αρχίζει να διασπά το μυϊκό γλυκογόνο, το οποίο παρέχει μεγαλύτερη (έως 2-3 λεπτά) αλλά λιγότερο έντονη (τρεις φορές) εργασία.

Γλυκόλυση

Η γλυκόλυση είναι μια μορφή αναερόβιου μεταβολισμού που παρέχει επανασύνθεση ATPΚαι KrFλόγω αντιδράσεων αναερόβιας διάσπασης του γλυκογόνου ή της γλυκόζης σε γαλακτικό οξύ.

KrFθεωρείται καύσιμο ταχείας πώλησης που αναγεννάται ATP, από τα οποία υπάρχει μικρή ποσότητα στους μύες και επομένως KrFείναι ο κύριος ενισχυτής ενέργειας για λίγα δευτερόλεπτα. Η γλυκόλυση είναι ένα πιο περίπλοκο σύστημα που μπορεί να λειτουργήσει για μεγάλο χρονικό διάστημα, επομένως η σημασία της είναι απαραίτητη για πιο μακροπρόθεσμες ενεργές δράσεις. KrFπεριορίζεται από τη μικρή του ποσότητα. Η γλυκόλυση, από την άλλη πλευρά, έχει την ικανότητα να παρέχει σχετικά μακροπρόθεσμη παροχή ενέργειας, αλλά παράγοντας γαλακτικό οξύ, γεμίζει τα κινητικά κύτταρα με αυτό και επομένως περιορίζει τη μυϊκή δραστηριότητα.

Οξειδωτικός μεταβολισμός

Συνδέεται με την ικανότητα εκτέλεσης εργασιών λόγω της οξείδωσης των ενεργειακών υποστρωμάτων, που μπορεί να είναι υδατάνθρακες, λίπη και πρωτεΐνες, ενώ ταυτόχρονα αυξάνει την παροχή και τη χρήση οξυγόνου στους εργαζόμενους μύες.

Για την αναπλήρωση των άμεσων και βραχυπρόθεσμων ενεργειακών αποθεμάτων και την εκτέλεση μακροπρόθεσμων εργασιών, το μυϊκό κύτταρο χρησιμοποιεί τις λεγόμενες μακροπρόθεσμες πηγές ενέργειας. Αυτά περιλαμβάνουν τη γλυκόζη και άλλους μονοσακχαρίτες, αμινοξέα, λιπαρά οξέα και συστατικά γλυκερίνης των προϊόντων διατροφής που παρέχονται στο μυϊκό κύτταρο μέσω του τριχοειδούς δικτύου και εμπλέκονται στον οξειδωτικό μεταβολισμό. Αυτές οι πηγές ενέργειας δημιουργούν τον σχηματισμό ATPμε συνδυασμό της αξιοποίησης του οξυγόνου με την οξείδωση των φορέων υδρογόνου στο σύστημα μεταφοράς ηλεκτρονίων των μιτοχονδρίων.

Στη διαδικασία πλήρους οξείδωσης ενός μορίου γλυκόζης, συντίθενται 38 μόρια ATP. Όταν συγκρίνετε την αναερόβια γλυκόλυση με την αερόβια διάσπαση των υδατανθράκων, μπορείτε να δείτε ότι η αερόβια διαδικασία είναι 19 φορές πιο αποτελεσματική.

Κατά τη διάρκεια βραχυπρόθεσμης έντονης άσκησης σωματική δραστηριότηταχρησιμοποιούνται ως κύριες πηγές ενέργειας KrF, γλυκογόνο και γλυκόζη στους σκελετικούς μύες. Υπό αυτές τις συνθήκες, ο κύριος παράγοντας που περιορίζει την εκπαίδευση ATP, μπορεί να θεωρηθεί η απουσία απαιτούμενη ποσότηταοξυγόνο. Η έντονη γλυκόλυση οδηγεί στη συσσώρευση μεγάλων ποσοτήτων γαλακτικού οξέος στους σκελετικούς μύες, το οποίο σταδιακά διαχέεται στο αίμα και μεταφέρεται στο ήπαρ. Οι υψηλές συγκεντρώσεις γαλακτικού οξέος γίνονται σημαντικός παράγοντας στον ρυθμιστικό μηχανισμό που αναστέλλει τον μεταβολισμό των ελεύθερων λιπαρών οξέων κατά τη διάρκεια σωματικής δραστηριότητας διάρκειας 30-40 δευτερολέπτων.

Καθώς αυξάνεται η διάρκεια της σωματικής δραστηριότητας, η συγκέντρωση της ινσουλίνης στο αίμα σταδιακά μειώνεται. Αυτή η ορμόνη συμμετέχει ενεργά στη ρύθμιση του μεταβολισμού του λίπους και, σε υψηλές συγκεντρώσεις, αναστέλλει τη δραστηριότητα των λιπασών. Η μείωση της συγκέντρωσης ινσουλίνης κατά τη διάρκεια παρατεταμένης φυσικής δραστηριότητας οδηγεί σε αύξηση της δραστηριότητας των ινσουλινοεξαρτώμενων ενζυμικών συστημάτων, η οποία εκδηλώνεται με αύξηση της διαδικασίας λιπόλυσης και αύξηση της απελευθέρωσης λιπαρών οξέων από την αποθήκη.

Η σημασία αυτού του ρυθμιστικού μηχανισμού γίνεται εμφανής όταν οι αθλητές κάνουν το πιο συνηθισμένο λάθος. Συχνά, προσπαθώντας να παράσχουν στον οργανισμό εύκολα εύπεπτες πηγές ενέργειας, μια ώρα πριν την έναρξη των αγώνων ή της προπόνησης, παίρνουν μια τροφή πλούσια σε υδατάνθρακες ή ένα συμπυκνωμένο ρόφημα που περιέχει γλυκόζη. Αυτός ο κορεσμός του σώματος με εύπεπτους υδατάνθρακες οδηγεί μετά από 15-20 λεπτά σε αύξηση των επιπέδων γλυκόζης στο αίμα και αυτό, με τη σειρά του, προκαλεί αυξημένη απελευθέρωση ινσουλίνης από τα παγκρεατικά κύτταρα. Η αύξηση της συγκέντρωσης αυτής της ορμόνης στο αίμα οδηγεί σε αυξημένη κατανάλωση γλυκόζης ως πηγή ενέργειας για τη μυϊκή δραστηριότητα. Τελικά, αντί για ενεργειακά πιο ωφέλιμα λιπαρά οξέα, το σώμα χρησιμοποιεί υδατάνθρακες. Έτσι, η λήψη γλυκόζης μία ώρα πριν την έναρξη μπορεί να επηρεάσει σημαντικά την αθλητική απόδοση και να μειώσει την αντοχή σε μακροχρόνια άσκηση.

Η ενεργή συμμετοχή των ελεύθερων λιπαρών οξέων στην ενεργειακή παροχή της μυϊκής δραστηριότητας σας επιτρέπει να εκτελείτε πιο οικονομικά μακροχρόνια σωματική δραστηριότητα. Η αυξημένη λιπόλυση κατά τη διάρκεια της άσκησης απελευθερώνει λιπαρά οξέα από τις αποθήκες λίπους στο αίμα και μπορούν να παραδοθούν στους σκελετικούς μύες ή να χρησιμοποιηθούν για το σχηματισμό λιποπρωτεϊνών του αίματος. Στους σκελετικούς μύες, τα ελεύθερα λιπαρά οξέα διεισδύουν στα μιτοχόνδρια, όπου υφίστανται διαδοχική οξείδωση που σχετίζεται με τη φωσφορυλίωση και τη σύνθεση ATP.

Κάθε ένα από τα αναφερόμενα βιοενεργειακά συστατικά της φυσικής απόδοσης χαρακτηρίζεται από τα κριτήρια ισχύος, χωρητικότητας και απόδοσης (Πίνακας 1).

Πίνακας 1. Βασικά βιοενεργειακά χαρακτηριστικά μεταβολικών διεργασιών - πηγές ενέργειας κατά τη μυϊκή δραστηριότητα

	Κριτήρια ισχύος			Μέγιστη ενεργειακή χωρητικότητα, kJ/kg
Μεταβολική διαδικασία	Μέγιστη ισχύς, kJ/kGmin	Ώρα να φτάσετε στο μέγ. εξουσία. σωματική εργασία, με	Χρόνος λειτουργίας στο μέγ. εξουσία, s
Αλακτικό αναερόβιο	3770
Γλυκολυτικό - αναερόβιο	2500	15-20	90-250	1050
Αερόβια	1250	90-180	340-600	Μη περιορισμένο

Το κριτήριο ισχύος το αξιολογεί μέγιστο ποσόενέργεια ανά μονάδα χρόνου που μπορεί να παρασχεθεί από καθένα από τα μεταβολικά συστήματα.

Το κριτήριο χωρητικότητας αξιολογεί τα συνολικά αποθέματα ενεργειακών ουσιών στο σώμα που είναι διαθέσιμα προς χρήση ή τη συνολική ποσότητα εργασίας που εκτελείται λόγω ενός δεδομένου συστατικού.

Το κριτήριο απόδοσης δείχνει πόση εξωτερική (μηχανική) εργασία μπορεί να εκτελεστεί για κάθε μονάδα ενέργειας που δαπανάται.

Η αναλογία αερόβιας και αναερόβιας παραγωγής ενέργειας κατά την εκτέλεση εργασιών ποικίλης έντασης είναι σημαντική. Χρησιμοποιώντας το παράδειγμα των αποστάσεων τρεξίματος από αθλητισμόςμπορείτε να φανταστείτε αυτή την αναλογία (Πίνακας 2)

Πίνακας 2. Σχετική συμβολή των μηχανισμών αερόβιας και αναερόβιας παραγωγής ενέργειας κατά την εκτέλεση μεμονωμένης εργασίας διαφόρων διαρκειών με μέγιστη ένταση

Ζώνες παροχής ενέργειας	Διάρκεια εργασίας		Μερίδιο ενεργειακών προϊόντων (V %)
	χρόνος, min	Απόσταση, m	Αερόβια	Αναερόβιος
Αναερόβιος	10-13"
	20-25"
	45-60"
	1,5-2,0"
Μικτή αερόβια-αναερόβια	2,5-3"	1000
	4,0-6,0"	1500
	8,0-13,0"	3000-5000
Αερόβια	12,0-20,0"	5000
	24,0-45,0"	10000
	Πάνω από 1,5 ώρα	30000-42195

Κατά τη διαδικασία συστολής, το ATP παρέχει την απαραίτητη ενέργεια για το σχηματισμό του συμπλέγματος ακτομυοσίνης και κατά τη διαδικασία μυϊκής χαλάρωσης παρέχει ενέργεια για την ενεργό μεταφορά ιόντων ασβεστίου στο δίκτυο. Για να διατηρηθεί η συσταλτική λειτουργία ενός μυός, η συγκέντρωση του ATP σε αυτόν πρέπει να είναι σε σταθερό επίπεδο 2 έως 5 mmol/kg.

Επομένως, κατά τη διάρκεια της μυϊκής δραστηριότητας, το αδενοσινοτριφωσφορικό οξύ πρέπει να αποκαθίσταται με τον ίδιο ρυθμό που διασπάται κατά τη συστολή, η οποία πραγματοποιείται με ξεχωριστούς βιοχημικούς μηχανισμούς επανασύνθεσής του.

Οι πηγές ενέργειας για την επανασύνθεση ATP στους σκελετικούς μύες και σε άλλους ιστούς είναι ουσίες που περιέχουν φωσφορικά άλατα πλούσιες σε ενέργεια. Υπάρχουν στους ιστούς (φωσφορική κρεατίνη, διφωσφορική αδενοσίνη) ή σχηματίζονται κατά τον καταβολισμό του γλυκογόνου, των λιπαρών οξέων και άλλων ενεργειακών υποστρωμάτων. Επιπλέον, ως αποτέλεσμα της αερόβιας οξείδωσης διαφόρων ουσιών, προκύπτουν ενέργειες βαθμίδωσης πρωτονίων στη μιτοχονδριακή μεμβράνη.

Επανασύνθεση τριφωσφορική αδενοσίνημπορεί να πραγματοποιηθεί σε αντιδράσεις χωρίς τη συμμετοχή οξυγόνου ( αναερόβιοι μηχανισμοί ) ή με τη συμμετοχή του ( αερόβιο μηχανισμό ). Υπό κανονικές συνθήκες, η επανασύνθεση ATP στους μύες λαμβάνει χώρα κυρίως αερόβια. Κατά τη διάρκεια έντονης σωματικής εργασίας, όταν η παροχή οξυγόνου στους μύες είναι δύσκολη, ενεργοποιούνται και αναερόβιοι μηχανισμοί επανασύνθεσης ΑΤΡ. Στους ανθρώπινους σκελετικούς μύες, έχουν εντοπιστεί τρεις τύποι αναερόβιας και μία αερόβιας οδού για τη μείωση της τριφωσφορικής αδενοσίνης.

ΠΡΟΣ ΤΗΝ αναερόβιοι μηχανισμοίπεριλαμβάνουν μηχανισμούς κρεατινοφωσφοκινάσης (φωσφογενής ή γαλακτικός), γλυκολυτικού (γαλακτικού) και μυοκινάσης.

Αερόβιος μηχανισμός επανασύνθεσης ATPαποτελείται από οξειδωτική φωσφορυλίωση που συμβαίνει στα μιτοχόνδρια, η ποσότητα της οποίας στους σκελετικούς μύες αερόβια προπόνησηαυξάνεται σημαντικά. Τα ενεργειακά υποστρώματα της αερόβιας οξείδωσης είναι: γλυκόζη, λιπαρά οξέα, μερικώς αμινοξέα, καθώς και ενδιάμεσοι μεταβολίτες της γλυκόλυσης (γαλακτικό οξύ) και της οξείδωσης των λιπαρών οξέων (κετονοσώματα).

Κάθε μηχανισμός έχει διαφορετικές ενεργειακές δυνατότητες, οι οποίες αξιολογούνται σύμφωνα με τα ακόλουθα κριτήρια: μέγιστη ισχύς, ταχύτητα ανάπτυξης, μεταβολική ικανότητα και αποτελεσματικότητα.

Μέγιστη ισχύς- αυτός είναι ο υψηλότερος ρυθμός σχηματισμού ATP σε μια δεδομένη μεταβολική διαδικασία. Περιορίζει τη μέγιστη ένταση της εργασίας που εκτελείται από τον μηχανισμό που χρησιμοποιείται.

Ταχύτητα ανάπτυξης- χρόνος για να επιτευχθεί η μέγιστη ισχύς μιας δεδομένης οδού επανασύνθεσης τριφωσφορικής αδενοσίνης από την έναρξη της λειτουργίας.

Μεταβολική ικανότητα- η συνολική ποσότητα ATP που μπορεί να ληφθεί στον μηχανισμό επανασύνθεσης ATP που χρησιμοποιείται λόγω της ποσότητας των ενεργειακών αποθεμάτων του υποστρώματος. Η χωρητικότητα περιορίζει τον όγκο της εργασίας που εκτελείται. Η μεταβολική απόδοση είναι εκείνο το μέρος της ενέργειας που συσσωρεύεται στους μακροεργικούς δεσμούς της τριφωσφορικής αδενοσίνης. Καθορίζει την αποτελεσματικότητα της εργασίας που εκτελείται και εκτιμάται από τη συνολική τιμή του συντελεστή απόδοσης, ο οποίος αντιπροσωπεύει την αναλογία όλης της ωφέλιμα δαπανημένης ενέργειας προς τη συνολική ποσότητα που απελευθερώνεται κατά την τρέχουσα μεταβολική διαδικασία.

Συνολική αποτελεσματικότητακατά τη μετατροπή της ενέργειας των μεταβολικών διεργασιών σε μηχανικό έργο, εξαρτάται από δύο δείκτες:

• αποτελεσματικότητα της φωσφορυλίωσης.
• αποδοτικότητα χημειομηχανικής σύζευξης (αποτελεσματικότητα μετατροπής του ATP σε μηχανικό έργο).

Αποτελεσματικότητα χημειομηχανικής σύζευξηςστις διεργασίες αερόβιου και αναερόβιου μεταβολισμού είναι περίπου ο ίδιος και ανέρχεται στο 50%.

Αποτελεσματικότητα φωσφορυλίωσηςτο υψηλότερο στην αλκτική αναερόβια διαδικασία - περίπου 80%, και το χαμηλότερο στην αναερόβια γλυκόλυση - κατά μέσο όρο 44%. Στην αερόβια διαδικασία είναι περίπου 60%.

Ετσι, αναερόβιοι μηχανισμοίέχουν μεγαλύτερη μέγιστη χωρητικότητα και αποτελεσματικότητα σχηματισμού ATP, αλλά για λίγοσυγκράτηση και χαμηλή χωρητικότητα, λόγω μικρών αποθεμάτων ενεργειακών υποστρωμάτων. Για παράδειγμα, η μέγιστη ισχύς της αντίδρασης της κρεατινοφωσφοκινάσης αναπτύσσεται ήδη στα 0,5-0,7 δευτερόλεπτα έντονης εργασίας και διατηρείται για 10-15 δευτερόλεπτα σε μη προπονημένους αθλητές και 25-30 δευτερόλεπτα σε αθλητές υψηλής προπόνησης και είναι 3,8 kJ/kg ανά λεπτό.

Γλυκολυτικός μηχανισμός επανασύνθεσης ΑΤΡχαρακτηρίζεται από χαμηλή απόδοση. Το μεγαλύτερο μέρος της ενέργειας παραμένει στα μόρια του γαλακτικού οξέος που προκύπτει. Η συγκέντρωση του τελευταίου εξαρτάται άμεσα από την ισχύ και τη διάρκεια λειτουργίας και μπορεί να απελευθερωθεί μόνο με αερόβια οξείδωση.

Γλυκόλυση- αυτός είναι ο κύριος δρόμος παραγωγής ενέργειας σε ασκήσεις υπομέγιστης ισχύος, η μέγιστη διάρκεια των οποίων είναι από 30 δευτερόλεπτα έως 2,5 λεπτά (τρέξιμο μεσαίας απόστασης, κολύμβηση 100 και 200 ​​m κ.λπ.).

Ο γλυκολυτικός μηχανισμός παραγωγής ενέργειας χρησιμεύει ως βιοχημική βάση για την ειδική αντοχή στην ταχύτητα του σώματος.

Η αντίδραση μυοκινάσης εμφανίζεται σε μύες με σημαντική αύξηση της συγκέντρωσης της ADP στο σαρκόπλασμα. Αυτή η κατάσταση εμφανίζεται όταν υπάρχει μια έντονη μυϊκή κόπωση, όταν άλλες οδοί επανασύνθεσης δεν είναι πλέον δυνατές.

Ετσι, Οι αναερόβιοι μηχανισμοί είναι οι κύριοι στην παροχή ενέργειας της βραχυπρόθεσμης, υψηλής έντασης άσκησης .

Κατά την προσαρμογή σε εντατικά φορτίαη δραστηριότητα των ενζύμων των αναερόβιων μηχανισμών και των αποθεμάτων των μηχανισμών ενέργειας αυξάνεται: η περιεκτικότητα σε φωσφορική κρεατίνη στους σκελετικούς μύες μπορεί να αυξηθεί κατά 1,5-2 φορές και η περιεκτικότητα σε γλυκογόνο σχεδόν 3 φορές.

Ενημερώθηκε: 20 Ιουνίου 2013 Προβολές: 83818