Энергообеспечение мышечной деятельности

Здравствуйте, уважаемые посетители блога о здоровом образе жизни, сегодня в рубрике «Человеку о человеке» мы продолжаем тему о мышечной активности человека и в очень простой форме рассмотрим вопрос, который интересен, наверное, каждому поклоннику физических упражнений. Это вопрос об энергетических ресурсах организма и способах их восполнения. Рассмотрим энергообеспечение мышечной деятельности в двух режимах – в анаэробном режиме, когда восполнение энергии идет при дефиците кислорода, и в аэробном режиме – когда запросы организма в кислороде полностью удовлетворяются.

Энергообеспечение мышечной деятельности

Физические упражнения и спорт. возможно, единственное доступное всем и эффективное средство самостоятельного оздоровления. Однако с этим убеждением приходит и желание побольше узнать о себе. Например, становятся интересны вопросы энергетики организма. Конечно, можно попытаться почитать о биохимии мышечной деятельности в каком-нибудь толстенном научном труде, но больно уж это сложно и скучно. Давайте попробуем изложить материал простым и понятным языком. И поможет нам в этом главврач лечебно-физкультурного диспансера Л. Марков.

Итак, энергетика, энергообеспечение мышечной деятельности… Непреложная истина: жизнь – движение. Это бесконечный процесс выделения и накопления энергии, растянувшийся на долгие годы – от самого рождения человека и до его смерти.

То есть любая мышечная деятельность (абсолютно любая!) – сопряжена с использованием энергии, непосредственным источником которой является аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). Именно при ее расщеплении и происходит освобождение энергии.

Однако вот что здесь интересно: запас АТФ в мышце весьма не велик. Его хватило бы всего на несколько мощных сокращений. Но ведь человек может выполнять работу долго, подчас очень долго. Все дело в том, что АТФ во время мышечной деятельности восстанавливается с такой же скоростью, как и расщепляется.

Процесс восстановления АТФ и есть один из основополагающих моментов в нашем разговоре. Причем, восстановление АТФ может осуществляться в ходе реакций без кислорода (анаэробный режим), а также и с различным уровнем его потребления (аэробный режим).

Креатинфосфат

Скажем, бегун рванул со старта стометровки. Это какие-то секунды работы. Но чтобы обеспечить эти секунды мощной работы, необходимо восстановление (или, как говорят, ресинтез АТФ). Причем этот  ресинтез, это энергообеспечение мышечной деятельности происходит при отсутствии кислорода (в т.н. анаэробном режиме) – ведь «транспортная система» просто-напросто не успела еще доставить его к работающим мышцам. За счет чего он происходит?

Оказывается, за счет специального энергетического вещества креатинфосфата, химическая формула которого приведена ниже. Беда в одном – его очень мало, хватает на 10 – 15 секунд мощной мышечной деятельности. Собственно, здесь и ответ на вопрос, почему нельзя в спринтерском темпе пробежать, скажем, два километра.

Креатинфосфата - вещество, за счет которого происходит синтез АТФ

Повторим, эта работа – тоже очень высокой интенсивности – происходит в так называемом анаэробном режиме. когда тот самый ресинтез АТФ идет при условии острого дефицита кислорода.

Гликолиз

Давайте продолжим рассказ на примере бегуна. Теперь он бежит двухкилометровую дистанцию. Здесь уже организм для энергообеспечения мышечной деятельности добывает АТФ, используя процесс гликолиза – превращения углеводов, в результате которого, опять-таки, происходит ресинтез АТФ, и образуются конечные кислые продукты – молочная кислота (лактат) и пировиноградная кислота.

Молочная и пировиноградная кислоты

Гликоген

 Аэробный режим энергообеспечения мышечной деятельности

Если при гликолизе исходным продуктом выработки энергии служат исключительно углеводы, то при аэробном режиме энергообеспечения мышечной деятельности организм использует все компоненты питания – углеводы, белки, жиры. Именно при аэробном процессе организм добывает энергии почти в двадцать раз больше, нежели при гликолизе. Причем конечные продукты реакций здесь практически нейтральны – вода и углекислый газ, который выводится из организма при дыхании.

На этот счет образное сравнение сделал всемирно известный биохимик А. Ленинджер. Если первые два пути ресинтеза АТФ (анаэробные режимы) он сравнил с работой поршневого двигателя, то третий путь – аэробный, – он  приравнял к тяге двигателя ракетного.

Итак, существуют как бы три уровня энергообеспечения мышечной деятельности. Но помните, как сказано выше, использования креатинфосфата хватает на 10 – 15 секунд работы, гликолиза на 2 – 4 минуты… Способность человека к ресинтезу АТФ в данных случаях совершенно индивидуальны. Точно так же индивидуальны они и при аэробном механизме. С одной стороны, мощность и емкость (есть такие термины) каждого уровня обусловлены природой, с другой – диапазон каждого из них может быть расширен за счет тренировки .

Все это хорошо, скажет читатель recipehealth.ru. но каким образом, где претерпевают все превращения на пути к ресинтезу АТФ белки, жиры и углеводы. Представьте, для этого в каждой клетке  есть своего рода  энергетические подстанции. Название им – митохондрии. В недрах митохондрий и происходит беспрерывный процесс восстановления АТФ. И этот процесс идет в аэробном режиме.

В обычных условиях «работает» лишь часть митохондрий. Но по мере потребности мышц в энергии в процесс ресинтеза АТФ включается все больше и больше подстанций. Наконец, за дело берутся все! Но энергии для обеспечения мышечной деятельности нужно еще больше…

Вот так выглядит митохондрия (компьютерная инсталяция)

Митохондрии, как и все клетки организма, живут и отмирают. Идет постоянный процесс их обновления. Но вот в чем хитрость. Когда запросы организма в АТФ для энергообеспечения мышечной деятельности все возрастают, в  клетках увеличивается и число митохондрий. Когда же и это число уже перестает удовлетворять запросы, убыстряется темп обновления.… Именно этот процесс имелся в виду, когда говорилось о том, что диапазон каждого энергетического уровня можно расширить за счет тренировки .

Вот, пожалуй, очень короткий и, конечно, весьма упрощенный взгляд на проблему энергообеспечения мышечной деятельности организма. Надеюсь, что понимание этого процесса, даже на изложенном уровне, поможет вам в выборе пути укрепления здоровья, расширив диапазон знаний о самом себе. Это был намек, а теперь, дорогие друзья, я призываю открытым текстом: увеличивайте количество своих митохондрий и скорость их обновления, используя информацию из рубрики «Спортзал»!

А вот что рассказывает о биохимических основах мышечной деятельности химик: