ATP svalová energia. Úloha ATP v mechanizmoch svalovej kontrakcie. Energia svalovej kontrakcie Ako dlho trvá ATP?

ATP(adenozíntrifosfát) je univerzálny zdroj energie, ktorý dodáva energiu pracujúcim svalom.

ATP (adenozíntrifosfát) -> ADP (adenozínfosfát) + energia

ADF(adenozín fosfát) - látka, na ktorú sa ATP rozkladá v dôsledku svalová práca. Spolu s ADP sa uvoľňuje energia, ktorú svaly využívajú.

ATP sa spotrebúva vo vnútri 2 sekundy intenzívne svalová aktivita. ATP sa obnoví z ADP. Uvažujme o hlavných systémoch obnovy (resyntézy) ATP.

Fosfátový systém na resyntézu ATP

K resyntéze ATP dochádza v dôsledku interakcie vysokoenergetickej látky kreatínfosfátu (CrP) a ADP.

CrP (kreatínfosfát) + ADP (adenozínfosfát) -> ATP (adenozíntrifosfát) + kreatín

Zásoby KrF sa minú po 6-8 sekúnd intenzívna svalová práca.

Vnútri sa spotrebuje celý fosfátový systém 10 sekúnd(najprv ATP, približne za dve sekundy, potom KrF, približne za osem sekúnd).

CrP a ATP sa po vysadení obnovia fyzická aktivita pre 3-5 minút.

Pri tréningu fosfátového systému sa využívajú krátke časové úseky. silné cvičenia zamerané na zvýšenie indikátorov sily trvajúcich nie dlhšie ako 10 sekúnd. Zotavenie medzi cvičeniami by malo byť dostatočné na resyntézu ATP a CrP ( 3-5 minút). Práca na zvýšení zásob ATP a CR je odmenená schopnosťou športovca vykazovať slušné výsledky v cvičeniach trvajúcich až 10 sekúnd.

Systém resyntézy ATP kyslíka

Zapína sa pri vytrvalostnej práci a dodáva svalom energiu na dlhú dobu.

Svalová činnosť je zásobovaná energiou vďaka chemickým procesom interakcie živín (väčšinou sacharidov a tukov, v menšej miere bielkovín) s kyslíkom. Sacharidy sa v tele ukladajú vo forme glykogénu (v pečeni a svaloch) a sú schopné zásobovať svaly energiou na 60-90 minút pracovať s intenzitou blízkou maximu. Prísun energie do svalov z tuku môže dosiahnuť 120 hodín.

Pre ich nižšiu potrebu kyslíka (oxidácia sacharidov vyžaduje o 12% menej kyslíka v porovnaní s oxidáciou tukov pri rovnakej spotrebe energie) sú sacharidy preferovanejším „palivom“ počas anaeróbneho tréningu.

Oxidácia tuku počas aeróbneho tréningu prebieha podľa nasledujúcej schémy:

Tuky + kyslík + ADP (adenozín fosfát) ->

Oxidácia uhľohydrátov prebieha v dvoch fázach:

-> Kyselina mliečna + ATP (adenozíntrifosfát)

Kyselina mliečna + kyslík + ADP (adenozín fosfát) – > oxid uhličitý + ATP (adenozíntrifosfát) + voda

Prvá fáza oxidácie uhľohydrátov nastáva bez účasti kyslíka, druhá - za účasti kyslíka.

Pri miernej záťaži (pokiaľ spotrebovaný kyslík postačuje na oxidáciu tukov a sacharidov), keď sa kyselina mliečna nehromadí vo svaloch, bude štiepenie sacharidov vyzerať takto:

Glukóza + kyslík + ADP (adenozín fosfát) -> oxid uhličitý + ATP (adenozíntrifosfát) + voda

Systém resyntézy laktátu ATP

V momente, keď intenzita záťaže dosiahne prah, keď aeróbny systém pre nedostatok kyslíka nezvláda zásobovanie svalov energiou, aktivuje sa laktátový systém resyntézy ATP. Vedľajším produktom laktátového systému je kyselina mliečna (laktát), ktorá sa hromadí v pracujúcich svaloch pri aeróbnej reakcii.

Glukóza + ADP (adenozín fosfát) -> laktát + ATP (adenozíntrifosfát)

Hromadenie laktátu sa prejavuje ako bolesť alebo pálenie vo svaloch a negatívne ovplyvňuje výkon športovca. Vysoká hladina kyseliny mliečnej narúša koordinačné schopnosti, fungovanie kontraktilného mechanizmu vo vnútri svalu a v dôsledku toho ovplyvňuje koordinačné schopnosti v športoch vyžadujúcich vysokú technickú zručnosť, čo znižuje výkon športovca a zvyšuje riziko zranenia.

Zvýšená hladina laktátu vo svalovom tkanive vedie k mikrotrhlám vo svaloch a môže spôsobiť zranenie (ak sa športovec dostatočne nezotaví) a tiež spôsobí spomalenie tvorby CR a zníženie využitia tuku.

Na základe materiálov z knihy.

1. Anaeróbna glykolýza. Resyntéza ATP počas glykolýzy. Faktory ovplyvňujúce priebeh glykolýzy.

2. Aeróbna dráha resyntézy ATP. Vlastnosti regulácie.

3. Resyntéza ATP v Krebsovom cykle.

4. Kyselina mliečna, jej úloha v organizme, spôsoby jej eliminácie.

5. Biologická oxidácia. Syntéza ATP počas prenosu elektrónov pozdĺž reťazca respiračných enzýmov.

1. otázka

Glukóza sa môže štiepiť dvoma spôsobmi. Jedným z nich je rozpad šesťuhlíkovej molekuly glukózy na dve trojuhlíkové. Táto cesta sa nazýva dichotomické štiepenie glukózy. Keď je implementovaná druhá dráha, molekula glukózy stratí jeden atóm uhlíka, čo vedie k tvorbe pentózy; táto cesta sa nazýva apotomická.

Dichotomické štiepenie glukózy (glykolýza) môže nastať za anaeróbnych aj aeróbnych podmienok. Keď sa glukóza rozkladá v anaeróbnych podmienkach, vzniká kyselina mliečna ako výsledok procesu fermentácie kyseliny mliečnej. Jednotlivé reakcie glykolýzy sú katalyzované 11 enzýmami, ktoré tvoria reťazec, v ktorom je produkt reakcie urýchlenej predchádzajúcim enzýmom substrátom pre nasledujúci. Glykolýzu možno rozdeliť zhruba do dvoch stupňov. V prvom sa spotrebúva energia, druhý je charakterizovaný akumuláciou energie vo forme molekúl ATP.

Chémia procesu je uvedená v téme „Rozklad sacharidov“ a končí prechodom PVC na kyselinu mliečnu.

Väčšina kyseliny mliečnej produkovanej vo svale sa vyplaví do krvného obehu. Systém bikarbonátového pufra zabraňuje zmenám pH krvi: športovci majú v porovnaní s netrénovanými ľuďmi zvýšenú kapacitu krvného pufra, takže znesú vyššie hladiny kyseliny mliečnej. Ďalej sa kyselina mliečna transportuje do pečene a obličiek, kde sa takmer úplne spracuje na glukózu a glykogén. Malá časť kyseliny mliečnej sa premení späť na kyselinu pyrohroznovú, ktorá sa za aeróbnych podmienok oxiduje na konečný produkt.

2. otázka

Aeróbne štiepenie glukózy sa inak nazýva pentózofosfátový cyklus. V dôsledku tejto dráhy sa zo 6 molekúl glukóza-6-fosfátu rozpadne jedna. Apotomické štiepenie glukózy možno rozdeliť na dve fázy: oxidačnú a anaeróbnu.

Oxidačná fáza, kde sa glukóza-6-fosfát premieňa na ribulóza-5-fosfát, je prezentovaná v otázke „Rozklad sacharidov. Aeróbne štiepenie glukózy"

Anaeróbna fáza apotomického rozkladu glukózy.

Ďalší metabolizmus ribulóza-5-fosfátu je veľmi zložitý; prebieha transformácia fosfopentóz - pentózofosfátový cyklus. Výsledkom je, že zo šiestich molekúl glukóza-6-fosfátu vstupujúcich do aeróbnej dráhy rozkladu sacharidov sa jedna molekula glukóza-6-fosfátu úplne rozloží na CO 2 , H 2 O a 36 molekúl ATP. Práve najväčší energetický efekt rozkladu glukóza-6-fosfátu v porovnaní s glykolýzou (2 molekuly ATP) je dôležitý pri poskytovaní energie mozgu a svalom počas fyzickej aktivity.

3. otázka

Cyklus di- a trikarboxylových kyselín (Krebsov cyklus) zaujíma dôležité miesto v metabolických procesoch: tu dochádza k neutralizácii acetyl-CoA (a PVA) na konečné produkty: oxid uhličitý a vodu; syntetizované 12 molekúl ATP; vzniká množstvo medziproduktov, ktoré sa využívajú na syntézu dôležitých zlúčenín. Napríklad kyselina oxaloctová a ketoglutarová môžu tvoriť kyselinu asparágovú a kyselinu glutámovú; Acetyl-CoA slúži ako východiskový materiál pre syntézu mastných kyselín, cholesterolu, cholových kyselín a hormónov. Cyklus di- a trikarboxylových kyselín je ďalším článkom v hlavných typoch metabolizmu: metabolizmus sacharidov, bielkovín, tukov. Viac podrobností nájdete v téme „Rozdelenie sacharidov“.

4. otázka

Zvýšenie množstva kyseliny mliečnej v sarkoplazmatickom priestore svalov je sprevádzané zmenou osmotického tlaku voda z medzibunkového prostredia vstupuje do svalových vlákien, čo spôsobuje ich opuch a stuhnutie. Výrazné zmeny osmotického tlaku vo svaloch môžu spôsobiť bolesť.

Kyselina mliečna ľahko difunduje cez bunkové membrány pozdĺž koncentračného gradientu do krvi, kde interaguje s bikarbonátovým systémom, čo vedie k uvoľneniu „nemetabolického“ prebytku CO2:

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

Zvýšenie kyslosti, zvýšenie CO 2, slúži ako signál pre dýchacie centrum s uvoľňovaním kyseliny mliečnej, zvyšuje sa pľúcna ventilácia a prívod kyslíka do pracujúceho svalu.

5. otázka

Biologická oxidácia je súbor oxidačných reakcií, ktoré prebiehajú v biologických objektoch (tkanivách) a poskytujú telu energiu a metabolity pre životne dôležité procesy. Biologická oxidácia zahŕňa aj ničenie škodlivých produktov látkovej premeny a odpadových produktov organizmu.

Na vývoji teórie biologickej oxidácie sa podieľali vedci: 1868 - Schönbein (nemecký vedec), 1897 - A.N. Bach, 1912 V.I. Palladin, G. Wieland. Názory týchto vedcov tvoria základ modernej teórie biologickej oxidácie. Jeho podstata.

Na prenose H 2 na O 2 sa podieľa viacero enzýmových systémov (respiračný reťazec enzýmov) rozlišujú sa tri hlavné zložky: dehydrogenázy (NAD, NADP); flavíny (FAD, FMN); cytochrómy (hém Fe 2+). V dôsledku toho vzniká konečný produkt biologickej oxidácie – H 2 O. Na biologickej oxidácii sa podieľa reťazec respiračných enzýmov.

Prvým H2 akceptorom je dehydrogenáza, koenzým – buď NAD (v mitochondriách) alebo NADP (v cytoplazme).

H(H + ē)

2ē

2ē

2ē

2ē

2H++02- -> H20 Substráty: laktát, citrát, malát, sukcinát, glycerofosfát a iné metabolity. V závislosti od povahy organizmu a oxidovaného substrátu môže oxidácia v bunkách prebiehať hlavne jednou z 3 ciest. 1. S plnou sadou respiračných enzýmov, keď dôjde k predbežnej aktivácii O na O 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. Bez cytochrómov: S OVER FAD O 2 H 2 O 2 . 3. Bez NAD a bez cytochrómov: S FAD O2H202. Vedci zistili, že pri premene vodíka na kyslík za účasti všetkých nosičov vznikajú tri molekuly ATP. Obnova formy NAD H2 a NADP H2 pri prenose H2 na O2 dáva 3 ATP a FAD H2 dáva 2 ATP. Počas biologickej oxidácie sa tvorí H 2 O alebo H 2 O 2, ktoré sa zase pôsobením katalázy rozkladajú na H 2 O a O 2. Voda vznikajúca pri biologickej oxidácii sa využíva pre potreby bunky (hydrolytická reakcia) alebo sa vylučuje ako finálny produkt z tela. Pri biologickej oxidácii sa uvoľňuje energia, ktorá sa buď premení na teplo a rozptýli sa, alebo sa hromadí v ~ ATP a následne sa využíva na všetky životné procesy. Proces, pri ktorom sa energia uvoľnená pri biologickej oxidácii akumuluje v ~ väzbách ATP - oxidačná fosforylácia, čiže syntéza ATP z ADP a P(n) v dôsledku energie oxidácie organických látok: ADP + F(n) ATP + H20. 40% energie biologickej oxidácie sa akumuluje vo vysokoenergetických väzbách ATP. Prvýkrát na spojenie biologickej oxidácie s fosforyláciou ADP poukázal V. A. Engelhardt (1930). Neskôr V.A Belitser a E.T. Tsybakov ukázal, že k syntéze ATP z ADP a P(n) dochádza v mitochondriách počas migrácie e - zo substrátu do O 2 cez reťazec respiračných enzýmov. Títo vedci zistili, že na každý absorbovaný atóm O sa vytvoria 3 molekuly ATP, to znamená, že v dýchacom reťazci enzýmov existujú 3 body spojenia medzi oxidáciou a fosforyláciou ADP:

ATP- energetický základ ľudských pohybov. ATP sa rozkladá počas pohybu a syntetizuje počas odpočinku. V kulturistike sa využívajú 3 spôsoby reprodukcie ATP: aeróbny mechanizmus, glykogén a kyselina mliečna, fosfagénový mechanizmus. Okrem reprodukcie ATP ľuďmi existujú spôsoby, ako získať ATP zvonku, napríklad spôsob získavania ATP intramuskulárne.

ATP vo svaloch

Adenozíntrifosfát (ATP, tiež známy ako adenín) je molekula, ktorá slúži ako energetický základ pre všetky biologické procesy v ľudskom tele. ATP vo svaloch používané na vykonávanie pohybov. Svalové vlákno sa vplyvom rozkladu adenínu stiahne, po čom sa uvoľní určité množstvo energie, ktorá sa využije na svalovú kontrakciu. V ľudskom tele sa adenozíntrifosfát získava z inozínu (značka: , inozín, ribonozín atď.).

Ak sa ATP odbúrava počas svalovej kontrakcie, tak počas chvíľ odpočinku sa naopak syntetizuje. Celkovo vzaté, ATP vo svaloch nie je nič iné ako biologická batéria, ktorá uchováva energiu, keď nie je potrebná. Na druhej strane jej uvoľnenie, ak vznikne potreba energie.

Úloha ATP v energetickom metabolizme je veľmi veľká. Bez ATP by ľudské telo nebolo schopné uskutočniť životný proces. Človek potrebuje prísun energie na metabolizmus, transport rôznych molekúl atď. Svalová kontrakcia nie je možná bez energie získanej z ATP.

Štruktúra ATP

Súčasťou sú tri komponenty Štruktúra ATP:

1.Trifosfát

Ak vezmeme do úvahy molekulu ATP, potom v jej strede je molekula ribózy, jej koniec je začiatkom adenínu, čo je jasne znázornené na obrázku vyššie. Trifosfát je na opačnej strane ribózy. ATP vypĺňa bielkovinu obsahujúcu vlákninu tzv myozín. Ide o fibrilárny proteín, ktorý je jednou z hlavných zložiek kontraktilných svalových vlákien. Myozín je zodpovedný za tvorbu všetkých svalových buniek. Jednou z hlavných vlastností myozínu je schopnosť rozkladať ATP.

Reprodukcia ATP

Množstvo ATP nie je neobmedzené. V priemere po niekoľkých sekundách pohybu sa jeho množstvo vyčerpá. To znamená, že je potrebné ho doplniť. Ľudia majú špeciálne mechanizmy, ktoré reprodukujú štruktúry ATP:

• Aeróbne dýchanie
• Glykogén a kyselina mliečna
• Fosfagénový systém

Tieto mechanizmy výmeny energie vstupujú do činnosti v presne stanovenom čase. V kulturistike, kde sa najčastejšie cvičia „vysoké opakovania“, sa využívajú všetky 3 systémy. Ale v rýchlostno-silových športoch prevláda druhý a tretí.

Kulturistika zahŕňa mimoriadne intenzívne pracovné zaťaženie. Keďže najsilnejší zdroj resyntézy ATF v kulturistike- ide o kreatínfosfát (tretí mechanizmus syntézy ATP), potom zvýšenie jeho množstva povedie k tomu, že človek bude môcť intenzívne trénovať dlhší čas.

Pohyb akéhokoľvek kĺbu sa uskutočňuje v dôsledku kontrakcií kostrových svalov. Nasledujúci diagram znázorňuje energetický metabolizmus vo svaloch.

Kontraktilná funkcia všetkých typov svalov je spôsobená premenou na svalové vlákna chemická energia určitých biochemických procesov na mechanickú prácu. Hydrolýza adenozíntrifosfátu (ATP) poskytuje svalom túto energiu.

Od zásobovania svalov ATP malé, je potrebné aktivovať metabolické dráhy pre resyntézu ATP aby úroveň syntézy zodpovedala nákladom na svalovú kontrakciu. Generovanie energie na zabezpečenie svalovej práce môže prebiehať anaeróbne (bez použitia kyslíka) a aeróbne. ATP syntetizovaný z adenozíndifosfátu ( ADF) prostredníctvom energie kreatínfosfátu, anaeróbnej glykolýzy alebo oxidačného metabolizmu. Rezervy ATP vo svaloch sú relatívne nevýznamné a môžu stačiť len na 2-3 sekundy intenzívnej práce.

Kreatínfosfát

Zásoby kreatínfosfátu ( KrF) vo svale je viac rezerv ATP a sú anaeróbne a dajú sa rýchlo premeniť na ATP. KrF– „najrýchlejšia“ energia vo svaloch (dodá energiu v prvých 5-10 sekundách veľmi výkonnej, výbušnej silovej práce, napr. pri zdvíhaní činky). Po vyčerpaní zásob KrF telo začne odbúravať svalový glykogén, čo poskytuje dlhšiu (až 2-3 minúty), ale menej intenzívnu (trikrát) prácu.

Glykolýza

Glykolýza je forma anaeróbneho metabolizmu, ktorý zabezpečuje resyntézu ATP A KrF v dôsledku reakcií anaeróbneho rozkladu glykogénu alebo glukózy na kyselinu mliečnu.

KrF považované za rýchlo sa predávajúce palivo, ktoré sa regeneruje ATP, ktorého je malé množstvo vo svaloch a preto KrF je hlavným posilňovačom energie na niekoľko sekúnd. Glykolýza je komplexnejší systém, ktorý môže fungovať dlhodobo, preto je jeho význam nevyhnutný pre dlhodobejšie aktívne pôsobenie. KrF obmedzený jeho malým množstvom. Glykolýza má naopak schopnosť zabezpečiť relatívne dlhodobý prísun energie, ale tým, že produkuje kyselinu mliečnu, napĺňa ňou motorické bunky a tým obmedzuje činnosť svalov.

Oxidačný metabolizmus

Súvisí so schopnosťou vykonávať prácu vďaka oxidácii energetických substrátov, ktorými môžu byť uhľohydráty, tuky a bielkoviny, pri súčasnom zvýšení dodávky a využitia kyslíka v pracujúcich svaloch.

Na doplnenie okamžitých a krátkodobých energetických zásob a výkon dlhodobej práce využíva svalová bunka takzvané dlhodobé zdroje energie. Patria sem glukóza a iné monosacharidy, aminokyseliny, mastné kyseliny a glycerolové zložky potravinových produktov dodávaných do svalovej bunky cez kapilárnu sieť a podieľajúce sa na oxidačnom metabolizme. Tieto zdroje energie vytvárajú formáciu ATP spojením využitia kyslíka s oxidáciou nosičov vodíka v elektrónovom transportnom systéme mitochondrií.

V procese úplnej oxidácie jednej molekuly glukózy sa syntetizuje 38 molekúl ATP. Pri porovnaní anaeróbnej glykolýzy s aeróbnym rozkladom sacharidov môžete vidieť, že aeróbny proces je 19-krát efektívnejší.

Pri krátkodobom intenzívnom cvičení fyzická aktivita sa používajú ako hlavné zdroje energie KrF, glykogén a glukóza v kostrových svaloch. Za týchto podmienok je hlavným faktorom limitujúcim vzdelanie ATP, možno považovať za absenciu požadované množstvo kyslík. Intenzívna glykolýza vedie k akumulácii veľkého množstva kyseliny mliečnej v kostrových svaloch, ktorá postupne difunduje do krvi a prenáša sa do pečene. Vysoké koncentrácie kyseliny mliečnej sa stávajú dôležitým faktorom regulačného mechanizmu, ktorý inhibuje metabolizmus voľných mastných kyselín pri fyzickej aktivite trvajúcej 30-40 s.

So zvyšujúcou sa dĺžkou trvania fyzickej aktivity sa koncentrácia inzulínu v krvi postupne znižuje. Tento hormón sa aktívne podieľa na regulácii metabolizmu tukov a vo vysokých koncentráciách inhibuje aktivitu lipáz. Pokles koncentrácie inzulínu pri dlhšej fyzickej aktivite vedie k zvýšeniu aktivity inzulín-dependentných enzýmových systémov, čo sa prejavuje zvýšením procesu lipolýzy a zvýšením uvoľňovania mastných kyselín z depa.

Dôležitosť tohto regulačného mechanizmu sa ukáže, keď sa športovci dopustia najčastejšej chyby. V snahe poskytnúť telu ľahko stráviteľné zdroje energie si často hodinu pred začiatkom súťaže alebo tréningu dajú jedlo bohaté na sacharidy alebo koncentrovaný nápoj s obsahom glukózy. Toto nasýtenie tela ľahko stráviteľnými sacharidmi vedie po 15-20 minútach k zvýšeniu hladiny glukózy v krvi a to zase spôsobuje zvýšené uvoľňovanie inzulínu bunkami pankreasu. Zvýšenie koncentrácie tohto hormónu v krvi vedie k zvýšenej spotrebe glukózy ako zdroja energie pre svalovú činnosť. V konečnom dôsledku telo namiesto energeticky prospešnejších mastných kyselín využíva sacharidy. Užívanie glukózy hodinu pred štartom teda môže výrazne ovplyvniť športový výkon a znížiť výdrž pri dlhodobom cvičení.

Aktívna účasť voľných mastných kyselín na energetickom zásobovaní svalovej činnosti umožňuje hospodárnejšie vykonávať dlhodobú pohybovú aktivitu. Zvýšená lipolýza počas cvičenia uvoľňuje mastné kyseliny z tukových zásob do krvi a tie môžu byť dodané do kostrových svalov alebo použité na tvorbu krvných lipoproteínov. V kostrových svaloch voľné mastné kyseliny prenikajú do mitochondrií, kde podliehajú postupnej oxidácii spojenej s fosforyláciou a syntézou ATP.

Každá z uvedených bioenergetických zložiek fyzickej výkonnosti je charakterizovaná kritériami výkonu, kapacity a účinnosti (tabuľka 1).

Tabuľka 1. Základné bioenergetické charakteristiky metabolických procesov - zdroje energie pri svalovej činnosti

	Výkonové kritériá			Maximálna energetická kapacita, kJ/kg
Metabolický proces	Maximálny výkon, kJ/kGmin	Čas na dosiahnutie max. moc. fyzická práca, s	Prevádzková doba pri max. moc, s
Alaktát anaeróbne	3770
Glykolytický - anaeróbny	2500	15-20	90-250	1050
Aeróbne	1250	90-180	340-600	Neobmedzené

To hodnotí mocenské kritérium maximálne množstvo energie za jednotku času, ktorú môže poskytnúť každý z metabolických systémov.

Kapacitné kritérium hodnotí celkové zásoby energetických látok v tele, ktoré sú k dispozícii na použitie, alebo celkové množstvo práce vykonanej v dôsledku danej zložky.

Kritérium účinnosti ukazuje, koľko externej (mechanickej) práce možno vykonať na každú jednotku vynaloženej energie.

Dôležitý je pomer aeróbnej a anaeróbnej produkcie energie pri vykonávaní práce rôznej intenzity. Na príklade behu vzdialeností od atletika viete si predstaviť tento pomer (tabuľka 2)

Tabuľka 2. Relatívny prínos mechanizmov aeróbnej a anaeróbnej produkcie energie pri vykonávaní jednotlivej práce rôzneho trvania s maximálnou intenzitou

Zóny dodávky energie	Trvanie práce		Podiel energetických produktov (V %)
	čas, min	Vzdialenosť, m	Aeróbne	Anaeróbne
Anaeróbne	10-13"
	20-25"
	45-60"
	1,5-2,0"
Zmiešané aeróbno-anaeróbne	2,5-3"	1000
	4,0-6,0"	1500
	8,0-13,0"	3000-5000
Aeróbne	12,0-20,0"	5000
	24,0-45,0"	10000
	Viac ako 1,5 hodiny	30000-42195

ATP dodáva pri kontrakcii potrebnú energiu na tvorbu aktomyozínového komplexu a pri svalovej relaxácii energiu na aktívny transport vápenatých iónov do retikula. Na udržanie kontraktilnej funkcie svalu musí byť koncentrácia ATP v ňom na konštantnej úrovni 2 až 5 mmol/kg.

Preto sa musí kyselina adenozíntrifosforečná počas svalovej aktivity obnovovať rovnakou rýchlosťou, akou sa rozkladá pri kontrakcii, čo sa uskutočňuje samostatnými biochemickými mechanizmami jej resyntézy.

Zdrojom energie na resyntézu ATP v kostrových svaloch a iných tkanivách sú látky bohaté na energiu, ktoré obsahujú fosfáty. Sú prítomné v tkanivách (kreatínfosfát, adenozíndifosfát) alebo vznikajú pri katabolizme glykogénu, mastných kyselín a iných energetických substrátov. Navyše v dôsledku aeróbnej oxidácie rôznych látok vznikajú na mitochondriálnej membráne energie protónového gradientu.

Resyntéza adenozíntrifosfát môže prebiehať v reakciách bez účasti kyslíka ( anaeróbne mechanizmy ) alebo s jeho účasťou ( aeróbny mechanizmus ). Za normálnych podmienok prebieha resyntéza ATP vo svaloch prevažne aeróbne. Pri intenzívnej fyzickej práci, kedy je sťažený prísun kyslíka do svalov, sa aktivujú aj anaeróbne mechanizmy resyntézy ATP. V ľudskom kostrovom svalstve boli identifikované tri typy anaeróbnych a jedna aeróbna dráha na redukciu adenozíntrifosfátu.

TO anaeróbne mechanizmy zahŕňajú kreatínfosfokinázové (fosfogénne alebo alaktické), glykolytické (laktátové) a myokinázové mechanizmy.

Aeróbny mechanizmus resyntézy ATP pozostáva z oxidatívnej fosforylácie vyskytujúcej sa v mitochondriách, ktorej množstvo v kostrových svaloch pri aeróbny tréning výrazne zvyšuje. Energetickými substrátmi aeróbnej oxidácie sú: glukóza, mastné kyseliny, čiastočne aminokyseliny, ako aj intermediárne metabolity glykolýzy (kyselina mliečna) a oxidácie mastných kyselín (ketolátky).

Každý mechanizmus má iné energetické schopnosti, ktoré sa posudzujú podľa nasledujúcich kritérií: maximálny výkon, rýchlosť nasadenia, metabolickú kapacitu a účinnosť.

Maximálny výkon- ide o najvyššiu rýchlosť tvorby ATP v danom metabolickom procese. Obmedzuje maximálnu intenzitu práce vykonávanej použitým mechanizmom.

Rýchlosť nasadenia- čas na dosiahnutie maximálneho výkonu danej dráhy resyntézy adenozíntrifosfátu od začiatku operácie.

Metabolická kapacita- celkové množstvo ATP, ktoré je možné získať v použitom mechanizme resyntézy ATP vďaka množstvu zásob energetického substrátu. Kapacita obmedzuje množstvo vykonanej práce. Metabolická účinnosť je tá časť energie, ktorá sa akumuluje v makroergických väzbách adenozíntrifosfátu. Určuje efektivitu vykonanej práce a hodnotí sa celkovou hodnotou faktora účinnosti, ktorý predstavuje pomer všetkej užitočne vynaloženej energie k jej celkovému množstvu uvoľnenému počas aktuálneho metabolického procesu.

Celková účinnosť pri premene energie metabolických procesov na mechanickú prácu závisí od dvoch ukazovateľov:

• účinnosť fosforylácie;
• účinnosť chemomechanickej väzby (účinnosť premeny ATP na mechanickú prácu).

Účinnosť chemomechanickej väzby v procesoch aeróbneho a anaeróbneho metabolizmu je približne rovnaký a predstavuje 50 %.

Účinnosť fosforylácie najvyššia pri alaktickom anaeróbnom procese – asi 80 % a najnižšia pri anaeróbnej glykolýze – v priemere 44 %. V aeróbnom procese je to približne 60 %.

teda anaeróbne mechanizmy majú väčší maximálny výkon a účinnosť tvorby ATP, ale krátky čas retencia a nízka kapacita, kvôli malým zásobám energetických substrátov. Napríklad maximálny výkon kreatínfosfokinázovej reakcie sa vyvíja už pri 0,5-0,7 s intenzívnej práce a udržiava sa 10-15 s u netrénovaných ľudí a 25-30 s u vysoko trénovaných športovcov a je 3,8 kJ/kg za minútu.

Glykolytický mechanizmus resyntézy ATP sa vyznačuje nízkou účinnosťou. Väčšina energie zostáva v molekulách výslednej kyseliny mliečnej. Koncentrácia posledne menovaného je priamo závislá od výkonu a trvania prevádzky a môže sa uvoľniť len aeróbnou oxidáciou.

Glykolýza- toto je hlavná cesta tvorby energie pri cvičeniach submaximálnej sily, ktorých maximálna dĺžka je od 30 s do 2,5 minúty (beh na stredné trate, plávanie 100 a 200 m atď.).

Glylytický mechanizmus tvorby energie slúži ako biochemický základ špeciálnej rýchlostnej vytrvalosti tela.

Myokinázová reakcia sa vyskytuje vo svaloch s výrazným zvýšením koncentrácie ADP v sarkoplazme. Táto situácia nastane, keď dôjde k výraznému svalová únava, keď už nie sú možné iné cesty resyntézy.

teda anaeróbne mechanizmy sú hlavné v zásobovaní energiou krátkodobého cvičenia s vysokou intenzitou .

Pri prispôsobovaní sa intenzívne zaťaženie zvyšuje sa aktivita enzýmov anaeróbnych mechanizmov a zásoby energetických mechanizmov: obsah kreatínfosfátu v kostrových svaloch sa môže zvýšiť 1,5-2 krát a obsah glykogénu takmer 3 krát.

Aktualizované: 20. júna 2013 Počet zobrazení: 83818