Когда вы сокращаетесь под нагрузкой, мышца выполняет работу. Это означает, что энергия передается от мышцы к внешней нагрузке, чтобы поднять объект на большую высоту или преодолеть сопротивление движению.
Энергетические субстраты
Мышечная работа требует постоянного поступления АТФ для поддержания цикла образования поперечных связей. В этом процессе миозин действует как АТФаза и расщепляет АТФ на АДФ и неорганический фосфат (Р). Мышцы имеют очень ограниченные запасы АТФ (они могут хранить АТФ только в течение 4-6 секунд сократительной активности), но могут восстанавливать АТФ за очень короткое время, соединяя фосфатную группу с АДФ.
Процесс быстрого восстановления АТФ в мышцах происходит, когда фосфатная группа переносится с креатинфосфата на АДФ с образованием АТФ и креатинина (этот метод восстановления АТФ называется анаэробно-лактационным энергообеспечением). Поскольку доступный запас креатинфосфата в мышечной клетке невелик (его хватает на 6-10 секунд интенсивной работы), для поддержания работы мышц в течение более длительного времени необходимо синтезировать новый АТФ в процессе анаэробного гликолиза (анаэробно-гликолитического энергообеспечения), при котором 1 моль глюкозы расходуется на синтез 2 моль АТФ, или в процессе окислительного фосфорилирования в митохондриях (аэробное энергообеспечение), при котором синтезируется 34 моль АТФ при окислении 1 моль глюкозы. Помимо глюкозы, мышцы могут использовать триглицериды в качестве источника энергии в процессе бета-окисления жирных кислот.
Регенерация аденозинтрифосфата из креатинфосфата править | править код
Запасов креатинфосфата в мышцах достаточно для регенерации АТФ в течение 10 секунд. Продукт метаболизма креатина, креатинин, затем выделяется в кровь и выводится с мочой. Суточная выработка креатинина зависит от мышечной массы, поэтому уровень креатинина в плазме крови у мужчин выше, чем у женщин. На уровень креатинина плазмы также существенно влияет общая физическая работоспособность. Нормальное значение у нетренированных людей составляет 0,5-1,2 мг/дл для мужчин и 0,5-1 мг/дл для женщин. Креатинин выводится из организма через почки; повышение концентрации креатинина в плазме может указывать на нарушение функции почек, но значительное повышение креатинина наблюдается только при тяжелой почечной дисфункции.
Помните: АТФ — это энергетический субстрат мышечной ткани. Запасов АТФ в мышцах хватает только на 5-6 секунд, а запасы креатинфосфата могут восстанавливать АТФ еще 10-20 секунд (анаэробно-щелочное энергообеспечение). АТФ синтезируется как в процессе гликолиза (анаэробно-гликолитическое энергообеспечение), так и в процессе окислительного фосфорилирования (аэробное энергообеспечение).
Анаэробный синтез аденозинтрифосфата в процессе гликолиза править | править код
При отсутствии или недостатке кислорода (анаэробные условия) мышцы могут восстанавливать АТФ в процессе гликолиза. Такие состояния обычно возникают в начале циклических мышечных тренировок, и когда объем тренировок превышает выработку энергии аэробным энергетическим процессом. Метаболит пируват образуется из глюкозы в цитоплазме мышечной клетки, а конечным продуктом является молочная кислота. Мышцы получают глюкозу из крови или в результате распада мышечного гликогена. Молекула глюкозы — это 6-атомный спирт (т.е. скелет молекулы состоит из 6 атомов углерода). Когда атомы перестраиваются и расщепляются, молекула глюкозы распадается на 2 молекулы пирофосфата, каждая из которых имеет 3 атома углерода. Пировиноградная кислота является одним из типичных субстратов для функционирования митохондрий. Однако если она не транспортируется туда или если в клетке не хватает кислорода, в цитоплазме клетки из пировиноградной кислоты образуется молочная кислота, которая легко распадается на молочную и H+анион. Лактат, который выделяется в кровь по градиенту концентрации, вызывает местное закисление за счет увеличения концентрации катионов водорода. В результате этих биохимических превращений из 1 моль глюкозы образуется 2 моль АТФ.
Энергетический обмен в мышцах править | править код
С физической точки зрения энергия имеет то же измерение, что и работа, а работа — это сила, умноженная на расстояние. Количество работы, выполненной в единицу времени, называется мощностью. Энергообмен (преобразование энергии в организме) — это мощность термодинамических процессов, поскольку она выражает проделанную работу (или затраченную энергию) за единицу времени. Обмен энергии в организме выражается, прежде всего, в мышечной работе и выделении тепла. Человеческий организм подчиняется закону сохранения энергии, согласно которому количество поглощенной энергии (в различных формах) и количество произведенной энергии (в основном в виде тепла и механической работы) равны. Сбалансированный процесс поглощения и высвобождения энергии организмом называется энергетическим метаболизмом. Измерение энергетического метаболизма играет важную роль в оценке физической работоспособности (например, при изучении физиологии спорта и труда). На энергетический метаболизм влияет множество факторов (рис.).
Энергетический обмен при физической нагрузке править | править код
Энергетический метаболизм в 1,5-2 раза выше, чем в состоянии покоя, даже при минимальной физической активности. Чем больше увеличивается энергетический метаболизм во время физической активности, тем меньше времени человек может выполнять эту активность. Максимальное увеличение метаболизма человека может быть примерно в 30 раз (по сравнению с базальной скоростью метаболизма), но время, необходимое для того, чтобы
Единственным источником энергии, находящимся непосредственно в мышцах, является вещество с труднопроизносимым названием аденозинтрифосфат. Для простоты химики называют его тремя буквами — АТФ. При расщеплении АТФ высвобождается достаточно энергии для образования аденозиндифосфата. Или вкратце — да, точно, ADP.
АТФ и АДФ
Проблема, однако, заключается в том, что поступление АТФ в мышцы длится буквально долю секунды. Специальное вещество, креатининфосфат, контролирует уровень АТФ в мышцах. Он также известен как CPP. Он преобразует АДФ в АТФ и позволяет вам продолжать работу в течение некоторого времени. Это анаэробный процесс без доступа кислорода.
Но CrF также недолговечен, его продолжительность составляет всего 5-6 секунд. Процесс восполнения мышечной энергии через CrF является наиболее эффективным и быстрым. Этого достаточно для первого импульса, первого движения, прежде чем начнутся другие процессы энергообеспечения мышц. Чем больше мышечная масса, тем больше КрФ. Понятно, почему спортсмены так сильны — и почему они делают это в течение такого короткого времени.
Еще три буквы
Если нам приходится работать дольше 5-6 секунд (я знаю, что обычно я ленив, но мне приходится), срабатывает следующая система. Она называется гликолитической системой. Суть его заключается в том, что организм начинает расщеплять глюкозу и гликоген — запасные углеводы, хранящиеся в основном в печени. То есть углеводы.
Этот процесс происходит даже без дыхания. Но это занимает не более трех минут. Поэтому, если вы преследуете кого-то, постарайтесь поймать его за это время, иначе будет сложнее.
