ATP lihasenergiaa. ATP:n rooli lihasten supistumismekanismeissa. Lihasten supistumisen energia Kuinka kauan ATP kestää?

ATP(adenosiinitrifosfaatti) - universaali energialähde, joka toimittaa energiaa työskenteleville lihaksille.

ATP (adenosiinitrifosfaatti) -> ADP (adenosiinifosfaatti) + energia

ADP(adenosiinifosfaatti) - aine, johon ATP hajoaa lihastyön seurauksena. Yhdessä ADP:n kanssa vapautuu lihasten käyttämää energiaa.

ATP:tä kulutetaan aikana 2 sekuntia intensiivistä lihastoimintaa. ATP saadaan talteen ADP:stä. Harkitse ATP:n talteenoton (uudelleensynteesin) pääjärjestelmiä.

Fosfaattijärjestelmä ATP-resynteesiin

ATP:n uudelleensynteesi tapahtuu korkeaenergisen aineen kreatiinifosfaatin (CrP) ja ADP:n vuorovaikutuksen seurauksena.

CrF (kreatiinifosfaatti) + ADP (adenosiinifosfaatti) -> ATP (adenosiinitrifosfaatti) + kreatiini

KrF:n osakkeet loppuvat sen jälkeen 6-8 sekuntia intensiivistä lihastyötä.

Koko fosfaattijärjestelmä kuluu aikana 10 sekuntia(ensin ATP, noin kahdessa sekunnissa, sitten CRF noin kahdeksassa sekunnissa).

CrF ja ATP palautuvat fyysisen toiminnan lopettamisen jälkeen 3-5 minuuttia.

Fosfaattijärjestelmän harjoittelussa käytetään lyhyitä tehokkaita harjoituksia, joiden tarkoituksena on lisätä vahvuusindikaattoreita, jotka kestävät enintään 10 sekuntia. Harjoitusten välisen palautumisen pitäisi olla riittävä ATP:n ja CrF:n uudelleensynteesiin ( 3-5 minuuttia). Työ ATP- ja CRF-varantojen lisäämiseksi palkitaan urheilijan kyvyllä osoittaa kunnollisia tuloksia jopa 10 sekuntia kestävissä harjoituksissa.

Happijärjestelmä ATP-resynteesiin

Se syttyy kestävyystyön aikana ja antaa lihaksille energiaa pitkäksi aikaa.

Lihastoiminta saa energiaa ravinteiden (suuremmalta osin hiilihydraattien ja rasvojen, vähäisemmässä määrin proteiinien) ja hapen vuorovaikutuksen kemiallisista prosesseista. Hiilihydraatit kerääntyvät kehossa glykogeenin muodossa (maksaan ja lihaksiin) ja pystyvät toimittamaan lihaksia energiaa 60-90 minuuttia työskennellä intensiteetillä, joka on lähellä maksimia. Lihasten energian saanti rasvasta voi saavuttaa 120 tuntia.

Hiilihydraatit ovat alhaisempien happitarpeidensa vuoksi (hiilihydraattien hapetus kuluttaa 12 % vähemmän happea verrattuna rasvan hapetukseen samassa energiansaannissa), joten hiilihydraatit ovat ensisijainen polttoaine anaerobiseen harjoitteluun.

Rasvan hapettuminen aerobisen harjoittelun aikana tapahtuu seuraavan kaavion mukaisesti:

Rasvat + happi + ADP (adenosiinifosfaatti) ->

Hiilihydraattien hapettuminen tapahtuu kahdessa vaiheessa:

-> Maitohappo + ATP (adenosiinitrifosfaatti)

Maitohappo + happi + ADP (adenosiinifosfaatti) –> hiilidioksidi + ATP (adenosiinitrifosfaatti) + vesi

Hiilihydraattien hapettumisen ensimmäinen vaihe etenee ilman hapen osallistumista, toinen - hapen mukana.

Kohtuullisella kuormituksella (niin kauan kuin kulutettu happi riittää rasvojen ja hiilihydraattien hapettumiseen), kun maitohappoa ei kerry lihaksiin, hiilihydraattien hajoaminen näyttää tältä:

Glukoosi + happi + ADP (adenosiinifosfaatti) -> hiilidioksidi + ATP (adenosiinitrifosfaatti) + vesi

Laktaattijärjestelmä ATP-resynteesiin

Sillä hetkellä, kun kuormituksen intensiteetti saavuttaa kynnyksen, kun aerobinen järjestelmä ei hapen puutteen vuoksi pysty toimittamaan lihaksia energialla, ATP-resynteesin laktaattijärjestelmä on kytketty. Laktaattijärjestelmän sivutuote on maitohappo (laktaatti), joka kertyy toimiviin lihaksiin aerobisen vasteen aikana.

Glukoosi + ADP (adenosiinifosfaatti) -> laktaatti + ATP (adenosiinitrifosfaatti)

Laktaatin kerääntyminen ilmenee lihaskipuna tai polttajana ja vaikuttaa negatiivisesti urheilijan suorituskykyyn. Korkea maitohappotaso häiritsee koordinaatiokykyä, lihasten sisällä olevan supistumismekanismin toimintaa ja vaikuttaa sen seurauksena koordinaatiokykyyn korkeaa teknistä taitoa vaativissa lajeissa, mikä heikentää urheilijan suorituskykyä ja lisää loukkaantumisriskiä.

Lisääntynyt laktaattipitoisuus lihaskudoksessa johtaa mikrorepeämiin lihaksissa ja voi aiheuttaa vammoja (jos urheilija ei toivu tarpeeksi), ja myös hidastaa CrF:n muodostumista ja vähentää rasvan käyttöä.

Kirjan perusteella.

1. Anaerobinen glykolyysi. ATP:n uudelleensynteesi glykolyysin aikana. Glykolyysin kulkuun vaikuttavat tekijät.

2. Aerobinen ATP-resynteesin tapa. Sääntelyn ominaisuudet.

3. ATP:n uudelleensynteesi Krebsin syklissä.

4. Maitohappo, sen rooli elimistössä, tapoja poistaa se.

5. Biologinen hapetus. ATP:n synteesi elektronien siirron aikana hengitysentsyymien ketjua pitkin.

1. kysymys

Glukoosin hajoaminen on mahdollista kahdella tavalla. Yksi niistä on kuusihiilisen glukoosimolekyylin hajoaminen kahdeksi kolmihiiliseksi. Tätä reittiä kutsutaan glukoosin kaksijakoiseksi hajoamiseksi. Kun toinen reitti toteutetaan, glukoosimolekyyli menettää yhden hiiliatomin, mikä johtaa pentoosin muodostumiseen; tätä polkua kutsutaan apotomiaksi.

Glukoosin dikotominen hajoaminen (glykolyysi) voi tapahtua sekä anaerobisissa että aerobisissa olosuhteissa. Glukoosin hajoamisen aikana anaerobisissa olosuhteissa maitohappoa muodostuu maitohapon käymisprosessin seurauksena. Yksittäisiä glykolyysin reaktioita katalysoi 11 entsyymiä, jotka muodostavat ketjun, jossa edellisen entsyymin kiihdyttämä reaktion tuote on seuraavan entsyymin substraatti. Glykolyysi voidaan jakaa ehdollisesti kahteen vaiheeseen. Ensimmäisessä vapautuu energiaa, toiselle on ominaista energian kertyminen ATP-molekyylien muodossa.

Prosessin kemia esitetään aiheessa "Hiilihydraattien hajoaminen" ja päättyy PVC:n siirtymiseen maitohapoksi.

Suurin osa lihaksessa syntyvästä maitohaposta huuhtoutuu verenkiertoon. Veren pH:n muutoksia estää bikarbonaattipuskurijärjestelmä: urheilijoilla veren puskurointikyky on kasvanut harjoittelemattomiin verrattuna, joten he sietävät korkeampia maitohappomääriä. Lisäksi maitohappo kuljetetaan maksaan ja munuaisiin, joissa se prosessoidaan lähes kokonaan glukoosiksi ja glykogeeniksi. Pieni osa maitohaposta muuttuu jälleen palorypälehapoksi, joka aerobisissa olosuhteissa hapettuu lopputuotteeksi.

2. kysymys

Glukoosin aerobinen hajoaminen tunnetaan muuten pentoosifosfaattisyklinä. Tämän reitin seurauksena yksi kuudesta glukoosi-6-fosfaatin molekyylistä hajoaa. Glukoosin apotominen hajoaminen voidaan jakaa kahteen vaiheeseen: oksidatiiviseen ja anaerobiseen.

Hapettumisfaasi, jossa glukoosi-6-fosfaatti muuttuu ribuloosi-5-fosfaatiksi, esitetään kysymyksessä "Hiilihydraattien hajoaminen. Glukoosin aerobinen hajoaminen

Glukoosin apotomisen hajoamisen anaerobinen vaihe.

Ribuloosi-5-fosfaatin jatkovaihto etenee erittäin vaikeasti, fosfopentoosi-pentoosifosfaattisykli muuttuu. Tämän seurauksena kuudesta glukoosi-6-fosfaattimolekyylistä, jotka tulevat hiilihydraattien hajoamisreitille, yksi glukoosi-6-fosfaattimolekyyli lohkeaa kokonaan muodostaen CO 2-, H20- ja 36 ATP-molekyyliä. Se on glukoosi-6-fosfaatin hajoamisen suurin energiavaikutus verrattuna glykolyysiin (2 ATP-molekyyliä), joka on tärkeä energian tuottamisessa aivoille ja lihaksille fyysisen rasituksen aikana.

3. kysymys

Di- ja trikarboksyylihappojen kierto (Krebsin sykli) on tärkeässä asemassa aineenvaihduntaprosesseissa: tässä asetyyli-CoA (ja PVA) neutraloituu lopputuotteiksi: hiilidioksidiksi ja vedeksi; syntetisoitu 12 molekyyliä ATP; muodostuu useita välituotteita, joita käytetään tärkeiden yhdisteiden synteesiin. Esimerkiksi oksaloetikka- ja ketoglutaarihapot voivat muodostaa asparagiini- ja glutamiinihappoja; asetyyli-CoA toimii lähtöaineena rasvahappojen, kolesterolin, koolihappojen ja hormonien synteesille. Di- ja trikarboksyylihappojen kierto on seuraava linkki aineenvaihdunnan päätyypeissä: hiilihydraattien, proteiinien, rasvojen aineenvaihdunnassa. Katso lisätietoja aiheesta "Hiilihydraattien jakautuminen".

4. kysymys

Maitohapon määrän lisääntymiseen lihasten sarkoplasmisessa tilassa liittyy osmoottisen paineen muutos, kun taas solujenvälisestä väliaineesta tuleva vesi pääsee lihaskuituihin, jolloin ne turpoavat ja jäykistyvät. Merkittävät muutokset osmoottisessa paineessa lihaksissa voivat aiheuttaa kipua.

Maitohappo diffundoituu helposti solukalvojen läpi pitoisuusgradienttia pitkin vereen, missä se on vuorovaikutuksessa bikarbonaattijärjestelmän kanssa, mikä johtaa "ei-metabolisen" CO 2 -ylimäärän vapautumiseen:

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

Siten happamuuden lisääntyminen, CO 2 -pitoisuuden lisääntyminen, toimii signaalina hengityskeskukselle, kun maitohappoa vapautuu, keuhkojen ventilaatio ja hapen saanti työskenteleville lihaksille lisääntyvät.

5. kysymys

biologinen hapetus- Tämä on joukko oksidatiivisia reaktioita, jotka tapahtuvat biologisissa esineissä (kudoksissa) ja tarjoavat keholle energiaa ja aineenvaihduntatuotteita elintärkeiden prosessien toteuttamiseen. Biologinen hapetus tuhoaa myös haitallisia aineenvaihduntatuotteita, elimistön kuonatuotteita.

Tiedemiehet osallistuivat biologisen hapettumisen teorian kehittämiseen: 1868 - Schönbein (saksalainen tiedemies), 1897 - A.N. Bach, 1912 V.I. Palladin, G. Wieland. Näiden tiedemiesten näkemykset muodostavat perustan nykyaikaiselle biologisen hapettumisen teorialle. Sen olemus.

Useat entsyymijärjestelmät (entsyymien hengitysketju) osallistuvat H2:n siirtoon 02:ksi, kolme pääkomponenttia erotetaan: dehydrogenaasit (NAD, NADP); flaviini (FAD, FMN); sytokromit (hemi Fe 2+). Tämän seurauksena muodostuu biologisen hapettumisen lopputuote H 2 O. Biologisessa hapetuksessa on mukana hengitysentsyymien ketju.

Ensimmäinen H2-akseptori on dehydrogenaasi, koentsyymi on joko NAD (mitokondrioissa) tai NADP (sytoplasmassa).

H(H + e)

2e

2e

2e

2e

2H + +O 2- → H20 Substraatit: laktaatti, sitraatti, malaatti, sukkinaatti, glyserofosfaatti ja muut metaboliitit. Riippuen organismin luonteesta ja hapettuneesta substraatista, hapetus soluissa voidaan suorittaa pääasiassa yhtä kolmesta reitistä. 1. Täydellä hengitysentsyymien sarjalla, kun O 2-:ssa on alustava O:n aktivaatio. H (H + e -) H + e - 2e - 2e - 2e - 2e - 2e - S OVER FAD b c a 1 a 3 1/2O 2 H 2 O H (H + e -) H + e - 2. Ilman sytokromeja: S OVER FAD O 2 H 2 O 2 . 3. Ilman NAD:ta ja ilman sytokromeja: S FAD O 2 H 2 O 2. Tutkijat ovat havainneet, että kun vety siirretään hapeksi kaikkien kantajien osallistuessa, muodostuu kolme ATP-molekyyliä. NAD·H2:n ja NADP·H2:n muodon palautuminen H2:n siirtyessä 02:ksi antaa 3 ATP:tä ja FAD·H2 2 ATP:tä. Biologisen hapettumisen aikana muodostuu H 2 O tai H 2 O 2, joka puolestaan ​​hajoaa H 2 O:ksi ja O 2:ksi katalaasin vaikutuksesta. Biologisen hapettumisen aikana muodostunut vesi kuluu solun tarpeisiin (hydrolyysireaktiot) tai erittyy lopputuotteena elimistöstä. Biologisen hapettumisen aikana vapautuu energiaa, joka joko muuttuu lämmöksi ja haihtuu tai kerääntyy ~ATP:hen ja käytetään sitten kaikkiin elämänprosesseihin. Prosessi, jossa biologisen hapettumisen aikana vapautuva energia kertyy ~ ATP-sidoksiin, on oksidatiivinen fosforylaatio, eli ATP:n synteesi ADP:stä ja F(n) orgaanisten aineiden hapetusenergiasta: ADP + F (n) ATP + H 2 O. ATP:n makroergisiin sidoksiin kertyy 40 % biologisen hapettumisen energiasta. Ensimmäistä kertaa V.A. Engelgardt (1930) huomautti biologisen hapettumisen konjugaatiosta ADP-fosforylaation kanssa. Myöhemmin V.A.Belitser ja E.T. Tsybakov osoitti, että ATP:n synteesi ADP:stä ja P(n):stä tapahtuu mitokondrioissa e:n siirtyessä substraatista O 2:een hengitysentsyymien ketjun kautta. Nämä tutkijat havaitsivat, että jokaista absorboitunutta O-atomia kohti muodostuu 3 ATP-molekyyliä, eli entsyymien hengitysketjussa on 3 hapettumisen konjugaatiopistettä ADP-fosforylaation kanssa:

ATP- ihmisen liikkeiden energiaperusta. ATP hajoaa liikkeen aikana ja syntetisoituu levossa. Kehonrakennuksessa käytetään kolmea ATP:n lisääntymismuotoa: aerobinen mekanismi, glykogeeni ja maitohappo, fosfageenimekanismi. ATP:n lisääntymisen lisäksi ihmisillä on tapoja saada ATP:tä ulkopuolelta, esimerkiksi tapa saada ATP lihakseen.

ATP lihaksissa

Adenosiinitrifosfaatti (ATP, adeniini) on molekyyli, joka toimii energiaperustana kaikille ihmiskehon biologisille prosesseille. ATP lihaksissa käytetään liikkumiseen. Lihaskuitu supistuu adeniinin halkeamisen vaikutuksesta, minkä jälkeen vapautuu tietty määrä energiaa, joka menee lihasten supistumiseen. Ihmiskehossa adenosiinitrifosfaattia saadaan inosiinista (kauppanimi: , inosiini, ribonosiini jne.).

Jos lihasten supistumisen aikana ATP jakautuu, niin lepohetkellä se päinvastoin syntetisoituu. Yleisesti ottaen ATP lihaksissa ei ole muuta kuin biologinen akku, joka varastoi energiaa, kun sitä ei tarvita. Toisaalta sen vapauttaminen, jos energiaa tarvitaan.

ATP:n rooli energia-aineenvaihdunnassa on erittäin tärkeä. Ilman ATP:tä ihmiskeho ei pystyisi suorittamaan elintärkeää toimintaa.Ihminen tarvitsee energiaa aineenvaihduntaan, erilaisten molekyylien kuljettamiseen jne. Lihasten supistaminen ei ole mahdollista ilman ATP:n tarjoamaa energiaa.

ATP:n rakenne

Sisältää kolme komponenttia ATP:n rakenne:

1. Trifosfaatti

Jos tarkastelemme ATP-molekyyliä, riboosimolekyyli sijaitsee sen keskustassa, sen loppu on adeniinin alku, mikä näkyy hyvin yllä olevassa kuvassa. Trifosfaatti on riboosin vastakkaisella puolella. ATP täyttää proteiinia sisältävän kuidun, jota kutsutaan nimellä myosiini. Se on fibrillaarinen proteiini, joka on yksi supistuvien lihaskuitujen pääkomponenteista. Myosiini on vastuussa kaikkien lihassolujen muodostumisesta. Yksi myosiinin pääominaisuuksista on kyky hajottaa ATP:tä.

ATP:n lisääntyminen

ATP:n määrä ei ole rajoittamaton. Keskimäärin muutaman sekunnin liikkeen jälkeen sen määrä on lopussa. Se on siis täydennettävä. Henkilöllä on erityisiä mekanismeja, jotka osallistuvat ATP-rakenteiden lisääntymiseen:

• Aerobinen hengitys
• glykogeeni ja maitohappo
• Fosfageenijärjestelmä

Nämä energianvaihdon mekanismit sisällytetään työhön tiukasti määriteltynä aikana. Kehonrakennuksessa, jossa "monitoistoja" harjoitetaan useimmiten, käytetään kaikkia kolmea järjestelmää. Mutta nopeus-voimalajeissa toinen ja kolmas hallitsevat.

Kehonrakennuksessa erittäin intensiiviset kuormitukset. Koska tehokkain uudelleensynteesin lähde atf kehonrakennuksessa- tämä on kreatiinifosfaatti (kolmas ATP-synteesin mekanismi), niin sen määrän lisääntyminen johtaa siihen, että henkilö voi harjoitella intensiivisesti pidempään.

Minkä tahansa nivelen liike tapahtuu luurankolihasten supistumisen vuoksi. Seuraava kaavio esittää energian aineenvaihduntaa lihaksessa.

Kaikentyyppisten lihasten supistumistoiminto johtuu tiettyjen biokemiallisten prosessien kemiallisen energian muuntamisesta lihaskuitujen mekaaniseksi työksi. Adenosiinitrifosfaatin (ATP) hydrolyysi antaa lihakselle tätä energiaa.

Koska tarjonnan lihaksia ATP pieni, on välttämätöntä aktivoida metaboliset reitit uudelleensynteesiä varten ATP niin, että synteesin taso vastaa lihasten supistumisen kustannuksia. Energiantuotanto lihastyöhön voidaan suorittaa anaerobisesti (ilman happea) ja aerobisesti. ATP syntetisoitu adenosiinidifosfaatista ( ADP) kreatiinifosfaatin energian, anaerobisen glykolyysin tai oksidatiivisen aineenvaihdunnan kautta. Osakkeet ATP lihaksissa ovat suhteellisen vähäisiä ja ne voivat riittää vain 2-3 sekuntiin intensiiviseen työhön.

Kreatiinifosfaatti

kreatiinifosfaattivarastot ( KrF) lihaksessa on enemmän varauksia ATP ja ne voidaan muuntaa anaerobisesti nopeasti ATP. KrF- "nopein" energia lihaksissa (se antaa energiaa ensimmäisten 5-10 sekunnin aikana erittäin voimakkaasta, räjähtävästä voimatyöstä, esimerkiksi nostettaessa tankoa). Varaston loppumisen jälkeen KrF keho etenee lihasglykogeenin hajoamiseen, mikä tarjoaa pidemmän (jopa 2-3 minuuttia), mutta vähemmän intensiivisen (kolme kertaa) työn.

glykolyysi

Glykolyysi on anaerobisen aineenvaihdunnan muoto, joka mahdollistaa uudelleensynteesin ATP ja KrF johtuen glykogeenin tai glukoosin anaerobisen hajoamisen reaktioista maitohapoksi.

KrF pidetään nopeasti vapautuvana polttoaineena, joka regeneroituu ATP, joka lihaksissa on merkityksetön määrä ja siksi KrF on tärkein energiajuoma muutaman sekunnin ajan. Glykolyysi on monimutkaisempi järjestelmä, joka voi toimia pitkään, joten sen merkitys on olennainen pidempien aktiivisten toimien kannalta. KrF rajoitettu sen pieneen määrään. Glykolyysillä taas on mahdollisuus suhteellisen pitkäkestoiseen energian saantiin, mutta tuottamalla maitohappoa se täyttää moottorisolut sillä ja rajoittaa tämän vuoksi lihasten toimintaa.

Oksidatiivinen aineenvaihdunta

Se liittyy mahdollisuuteen työskennellä energiasubstraattien hapettumisen vuoksi, joita voidaan käyttää hiilihydraatteina, rasvoina, proteiineina, samalla kun ne lisäävät hapen toimitusta ja käyttöä työskentelylihaksissa.

Kiireellisten ja lyhytaikaisten energiavarastojen täydentämiseen ja pitkäaikaisen työn suorittamiseen lihassolu käyttää ns. pitkän aikavälin energialähteitä. Näitä ovat glukoosi ja muut monosakkaridit, aminohapot, rasvahapot, glyseroliruokakomponentit, jotka kulkeutuvat lihassoluun kapillaariverkoston kautta ja osallistuvat oksidatiiviseen aineenvaihduntaan. Nämä energialähteet synnyttävät muodostumisen ATP yhdistämällä hapen hyödyntäminen mitokondrioiden elektronien kuljetusjärjestelmän vetykantajien hapettumiseen.

Yhden glukoosimolekyylin täydellisen hapettumisen prosessissa syntetisoidaan 38 molekyyliä ATP. Kun vertaat anaerobista glykolyysiä hiilihydraattien aerobiseen hajoamiseen, voit nähdä, että aerobinen prosessi on 19 kertaa tehokkaampi.

Lyhytaikaisen intensiivisen fyysisen toiminnan aikana tärkeimmät energianlähteet ovat KrF, glykogeeni ja luustolihasten glukoosi. Näissä olosuhteissa tärkein koulutusta rajoittava tekijä ATP, voimme olettaa, että tarvittava määrä happea puuttuu. Intensiivinen glykolyysi johtaa suurien määrien maitohapon kertymiseen luurankolihaksiin, joka vähitellen diffundoituu vereen ja siirtyy maksaan. Suurista maitohappopitoisuuksista tulee tärkeä tekijä säätelymekanismissa, joka estää vapaiden rasvahappojen vaihtoa 30-40 sekuntia kestävän harjoituksen aikana.

Kun fyysinen aktiivisuus pitenee, veren insuliinipitoisuus laskee asteittain. Tämä hormoni osallistuu aktiivisesti rasva-aineenvaihdunnan säätelyyn ja korkeina pitoisuuksina estää lipaasien toimintaa. Insuliinipitoisuuden lasku pitkäaikaisen fyysisen rasituksen aikana johtaa insuliinista riippuvaisten entsyymijärjestelmien toiminnan lisääntymiseen, mikä ilmenee lipolyysiprosessin lisääntymisenä ja rasvahappojen vapautumisen lisääntymisenä varastosta.

Tämän säätelymekanismin merkitys käy ilmi, kun urheilijat tekevät yleisimmän virheen. Usein yrittäessään tarjota elimistölle helposti sulavia energialähteitä, he nauttivat tunti ennen kilpailun tai harjoituksen alkua hiilihydraattipitoisen aterian tai glukoosia sisältävän tiivistetyn juoman. Tällainen kehon kyllästyminen helposti sulavilla hiilihydraateilla johtaa 15-20 minuutin kuluttua veren glukoositason nousuun, mikä puolestaan ​​​​aiheuttaa haiman solujen lisääntynyttä insuliinin vapautumista. Tämän hormonin pitoisuuden nousu veressä johtaa glukoosin kulutuksen lisääntymiseen lihastoiminnan energialähteenä. Lopulta kehossa kuluu energiarikkaiden rasvahappojen sijaan hiilihydraatteja. Joten glukoosin ottaminen tuntia ennen alkua voi vaikuttaa merkittävästi urheilusuoritukseen ja vähentää kestävyyttä pitkäkestoiseen harjoitteluun.

Vapaiden rasvahappojen aktiivinen osallistuminen lihastoiminnan energiahuoltoon mahdollistaa pitkäaikaisen fyysisen toiminnan taloudellisemman suorittamisen. Lisääntynyt lipolyysi harjoituksen aikana johtaa rasvahappojen vapautumiseen rasvavarastoista vereen, ja niitä voidaan kuljettaa luustolihaksiin tai käyttää veren lipoproteiinien muodostamiseen. Luurankolihaksissa vapaat rasvahapot kulkeutuvat mitokondrioihin, joissa ne käyvät läpi peräkkäisen hapettumisen, joka liittyy fosforylaatioon ja synteesiin ATP.

Jokaiselle luetelluista fyysisen suorituskyvyn bioenergiakomponenteista on tunnusomaista teho-, kapasiteetti- ja hyötysuhdekriteerit (taulukko 1).

Taulukko 1. Aineenvaihduntaprosessien tärkeimmät bioenergeettiset ominaisuudet - energianlähteet lihastoiminnan aikana

	Tehon kriteerit			Suurin energiakapasiteetti, kJ/kg
aineenvaihduntaprosessi	Suurin teho, kJ/kGmin	Aika saavuttaa max. jäänteitä. fyysinen työ, kanssa	Odotusaika max. voimakas, kanssa
Anaerobinen alaktaatti	3770
Glykolyyttinen - anaerobinen	2500	15-20	90-250	1050
Aerobinen	1250	90-180	340-600	Ei rajoitettu

Tehokriteeri arvioi energian enimmäismäärän aikayksikköä kohti, jonka kukin aineenvaihduntajärjestelmä voi tarjota.

Kapasiteettikriteerissä arvioidaan kehon käytettävissä olevien energia-aineiden kokonaisvarastoja tai tämän komponentin aiheuttaman työn kokonaismäärää.

Tehokkuuskriteeri osoittaa, kuinka paljon ulkoista (mekaanista) työtä voidaan tehdä kullekin käytetylle energiayksikölle.

Suuri merkitys on aerobisen ja anaerobisen energiantuotannon suhde eri intensiteetin työssä. Esimerkiksi juoksumatkoista yleisurheilu voit edustaa tätä suhdetta (taulukko 2)

Taulukko 2. Aerobisen ja anaerobisen energiantuotannon mekanismien suhteellinen osuus suoritettaessa yksittäistä työtä eripituisella maksimiintensiteetillä

Energiansyöttöalueet	Työaika		Osuus energiantuotannosta (sisään %)
	aika, min	Etäisyys, m	Aerobinen	Anaerobinen
Anaerobinen	10-13"
	20-25"
	45-60"
	1,5-2,0"
Sekoitettu aerobinen-anaerobinen	2,5-3"	1000
	4,0-6,0"	1500
	8,0-13,0"	3000-5000
Aerobinen	12,0-20,0"	5000
	24,0-45,0"	10000
	Yli 1,5 tuntia	30000-42195

ATP supistumisprosessissa toimittaa tarvittavan energian aktomyosiinikompleksin muodostumiseen, ja lihasten rentoutumisprosessissa se tarjoaa energiaa kalsiumionien aktiiviseen kuljetukseen verkkokalvoon. Lihaksen supistumistoiminnan ylläpitämiseksi ATP:n pitoisuuden siinä tulee olla vakiotasolla 2-5 mmol/kg.

Siksi lihastoiminnan aikana adenosiinitrifosforihappoa on palautettava samalla nopeudella kuin se jakautuu supistumisen aikana, mikä tapahtuu sen uudelleensynteesin erillisillä biokemiallisilla mekanismeilla.

ATP-resynteesin energialähteet luurankolihaksissa ja muissa kudoksissa ovat runsaasti energiaa sisältäviä fosfaattia sisältäviä aineita. Niitä esiintyy kudoksissa (kreatiinifosfaatti, adenosiinidifosfaatti) tai muodostuu glykogeenin, rasvahappojen ja muiden energiasubstraattien katabolian aikana. Lisäksi eri aineiden aerobisen hapettumisen seurauksena mitokondriokalvolle syntyy protonigradienttienergiaa.

Uudelleensynteesi adenosiinitrifosfaatti voidaan suorittaa reaktioissa ilman hapen osallistumista ( anaerobisia mekanismeja ) tai hänen osallistumisellaan ( aerobinen mekanismi ). Normaaleissa olosuhteissa ATP:n uudelleensynteesi lihaksissa tapahtuu pääasiassa aerobisesti. Rasittavan fyysisen työn aikana, kun hapen pääsy lihaksiin on vaikeaa, aktivoituvat myös ATP:n uudelleensynteesin anaerobiset mekanismit. Ihmisen luustolihaksissa on tunnistettu kolme tyyppiä anaerobista ja yksi aerobinen adenosiinitrifosfaatin pelkistys.

Vastaanottaja anaerobisia mekanismeja kreatiinifosfokinaasi (fosfogeeninen tai alaktaatti), glykolyyttinen (laktaatti) ja myokinaasimekanismi.

ATP:n uudelleensynteesin aerobinen mekanismi koostuu mitokondrioissa tapahtuvasta oksidatiivisesta fosforylaatiosta, jonka määrä luurankolihaksissa kasvaa merkittävästi aerobisen harjoittelun aikana. Aerobisen hapettumisen energiasubstraatteja ovat: glukoosi, rasvahapot, osittain aminohapot sekä glykolyysin (maitohappo) ja rasvahappohapetuksen (ketonikappaleet) välituotemetaboliitit.

Jokaisella mekanismilla on erilaiset energiaominaisuudet, jotka arvioidaan seuraavien kriteerien mukaan: suurin teho, käyttönopeus, aineenvaihduntakapasiteetti ja tehokkuus.

Maksimi voima- Tämä on suurin ATP:n muodostumisnopeus tässä aineenvaihduntaprosessissa. Se rajoittaa käytetyn mekanismin suorittaman työn enimmäisintensiteettiä.

Käyttöönoton nopeus- aika saavuttaa tämän adenosiinitrifosfaatin uudelleensynteesin reitin maksimiteho työn alusta alkaen.

metabolinen kapasiteetti- ATP:n kokonaismäärä, joka voidaan saada käytetyssä ATP:n uudelleensynteesin mekanismissa energiasubstraattivarantojen määrästä johtuen. Kapasiteetti rajoittaa suoritettavan työn määrää. Aineenvaihduntatehokkuus on se osa energiasta, joka kerääntyy adenosiinirifosfaatin korkeaenergisiin sidoksiin. Se määrittää suoritetun työn tehokkuuden ja se arvioidaan hyötysuhdekertoimen kokonaisarvolla, joka on kaiken käytetyn hyödyllisen energian suhde sen nykyisen aineenvaihduntaprosessin aikana vapautuneeseen kokonaismäärään.

Kokonaistehokkuus kun aineenvaihduntaprosessien energia muunnetaan mekaaniseksi työksi, se riippuu kahdesta indikaattorista:

• fosforylaation tehokkuus;
• kemomekaanisen konjugaation tehokkuus (ATP:n muuntamisen tehokkuus mekaaniseksi työksi).

Kemomekaanisen kytkennän tehokkuus aerobisen ja anaerobisen aineenvaihdunnan prosesseissa on suunnilleen sama ja on 50%.

Fosforyloinnin tehokkuus korkein alaktisessa anaerobisessa prosessissa - noin 80%, ja alhaisin anaerobisessa glykolyysissä - keskimäärin 44%. Aerobisessa prosessissa se on noin 60 %.

Tällä tavalla, anaerobisia mekanismeja niillä on korkea maksimiteho ja ATP-muodostuksen hyötysuhde, mutta lyhyt retentioaika ja pieni kapasiteetti johtuen pienistä energiasubstraattivarastoista. Esimerkiksi kreatiinifosfokinaasireaktion maksimiteho kehittyy jo 0,5-0,7 s intensiivisessä työssä ja se säilyy 10-15 s harjoittamattomilla ihmisillä ja 25-30 su:a korkeasti koulutetuilla urheilijoilla ja on 3,8 kJ / kg / kg. minuutti.

ATP-resynteesin glykolyyttinen mekanismi on alhainen hyötysuhde. Suurin osa energiasta jää syntyvän maitohapon molekyyleihin. Jälkimmäisen pitoisuus riippuu suoraan työn tehosta ja kestosta, ja se voidaan vapauttaa vain aerobisella hapetuksella.

glykolyysi- tämä on pääasiallinen energiantuotantotapa submaksimaalisissa voimaharjoituksissa, joiden maksimikesto on 30 s - 2,5 min (keskimatkajuoksu, 100 ja 200 m uinti jne.).

Energiantuotannon glykolyyttinen mekanismi toimii biokemiallisena perustana organismin erityisen nopealle kestävyydelle.

Myokinaasireaktio tapahtuu lihaksissa, jolloin ADP:n pitoisuus sarkoplasmassa lisääntyy merkittävästi. Tämä tilanne ilmenee vakavan lihasväsymyksen yhteydessä, kun muut uudelleensynteesitavat eivät ole enää mahdollisia.

Tällä tavalla, anaerobiset mekanismit ovat perustavanlaatuisia lyhytaikaisen korkean intensiteetin harjoituksen energian saannissa .

Sopeutuessaan intensiivisiin kuormituksiin anaerobisten mekanismien entsyymien aktiivisuus ja energiamekanismien varannot lisääntyvät: luurankolihasten kreatiinifosfaatin pitoisuus voi nousta 1,5-2 kertaa ja glykogeenipitoisuus lähes 3 kertaa.

Päivitetty: 20. kesäkuuta 2013 Katselukerrat: 83818