Энергетика мышечного сокращения. Сокращение мышцы - это движения мостиков, которым требуется энергия. Запас энергии в мышце ограничен, поэтому при работе мышцы требуется постоянное ее восполнение. Основным источником энергии в организме служат молекулы АТФ, с помощью них происходят все энергетические процессы в клетке. При взаимодействии с нитью актина, головки миозиновых мостиков расщепляют молекулу АТФ, получая тем самым энергию для сокращения. Но запаса молекул АТФ в цитоплазме мышечной клетки (саркоплазма) хватает лишь на непродолжительную мышечную работу, примерно 8 одиночных сокращений. Под действием фермента АТФазы АТФ гидролизуется, отсоединяя фосфатную группу в виде ортофосфорной кислоты (Н3РО4), и превращается в АДФ, при этом высвобождается энергия. АТФ + H2O = АДФ + H3PO4 + энергия. Но откуда тогда берется энергия на длительные сокращения ? Это возможно благодаря механизмам ресинтеза (пересоздания) АТФ. Мышца имеет три источника воспроизводства энергии: Расщепление креатинфосфата. В ходе такой реакции, молекула креатинфосфата отдает свою фосфатную группу молекуле аденезиндифосфата (АДФ), в следствие чего АДФ снова превращается в АТФ, а креатинфосфат – в креатин. АДФ + креатинфосфат = АТФ + креатин. Важная особенность заключается в том, что на восстановление запасов креатинфосфата нужно несколько минут и то, что эта реакция может осуществляться только после прекращения работы. Если бы креатинфосфат мог восстанавливаться во время работы, мы бы могли долго работать тяжелыми весами в очень большом количестве повторений. Поэтому подобная подпитка длится весьма ограниченное время, поддерживая энергетический баланс мышц лишь в самом начале их работы. Связано это с малым запасом креатинфосфата в мышечных клетках. Далее в работу включаются аэробный и анаэробный гликолизы. Анаэробный гликолиз. Гликолиз - процесс распада одной молекулы глюкозы (C6H12O6) на две молекулы молочной кислоты (C3H6O3) с выделением энергии, достаточной для "зарядки" двух молекул АТФ, протекает в саркоплазме ( цитоплазма мышечной клетки ) под воздействием 10 специальных ферментов. C6H12O6(глюкоза) + 2 H3PO4 + 2 АДФ = 2 C3H6O3 (молочная кислота)+ 2 АТФ + 2 H2O (вода) Распад одной молекулы глюкозы способен пополнить энергетические запасы двух молекул АТФ. Гликолиз может протекать без потребления кислорода (такие процессы называются анаэробными) и с потреблением кислорода (аэробный гликолиз) способен быстро восстанавливать запасы АТФ в мышце. При занятиях бодибилдингом и высокоинтенсивных упражнениях происходит анаэробный гликолиз. Соответственно анаэробный гликолиз протекает очень быстро, т.к. клетке не нужно дожидаться поступления кислорода. В мышечной ткани основной источник для гликолиза – гликоген (C6H10O5)n. Гликоген — это сложный углевод, который состоит из соединенных в цепочку молекул глюкозы. После приема пищи в кровь начинает поступать большое количество глюкозы и организм человека запасает излишки этой глюкозы в виде гликогена, сосредоточенного в скелетной мускулатуре и печени. Запасы гликогена во многом определяют объемы нашей мускулатуры и энергетический потенциал мышц. Аэробный гликолиз. Окисление протекает в митохондриях под воздействием специальных ферментов и требует затрат кислорода, а соответственно и времени на его доставку. Такие процессы называются аэробными. Окисление происходит в несколько этапов, сначала идет гликолиз , но образовавшиеся в ходе промежуточного этапа этой реакции две молекулы пирувата ( Пировиноградная кислота СН3СОСООН ) не преобразуются в молекулы молочной кислоты, а проникают в митохондрии, где окисляются в цикле Кребса ( клеточное дыхание ) до углекислого газа СО2 и воды Н2О и дают энергию для производства еще 36 молекул АТФ. Суммарное уравнение реакции окисления глюкозы выглядит так: C6H12O6 + 6O2 + 38АДФ + 38H3PO4 = 6CO2 + 44H(2)О + 38АТФ Итого аэробный гликолиз дает энергию для восстановления 38 молекул АТФ. То есть окисление в 19 раз эффективнее анаэробного гликолиза. Видео:
