Atf aeroobne süntees. ATP resünteesi anaeroobsed rajad Hüdrolüüs ja ATP resüntees

ATP resünteesiradade kvantitatiivsed kriteeriumid. ATP resünteesi aeroobne rada. ATP resünteesi anaeroobsed rajad. Seosed erinevate ATP resünteesi radade vahel lihastöö ajal.

Kui see töö teile ei sobi, on lehe allosas nimekiri sarnastest töödest. Võite kasutada ka otsingunuppu

Loeng 8. Teema: ENERGIAT ANDV LIHASKONTRAKTSIOONI.

Küsimused:

1. ATP resünteesi radade kvantitatiivsed kriteeriumid.

4. Seosed erinevate ATP resünteesi radade vahel lihastöö ajal. Lihaste töö suhtelise jõu tsoonid.

Teema : BIOKEEMILINE NIHE LIHASTÖÖ AJAL.

Küsimused:

1. Lihaste aktiivsuse neurohumoraalse regulatsiooni põhimehhanismid.

2. Biokeemilised muutused skeletilihastes.

3. Biokeemilised muutused ajus ja müokardis.

4. Biokeemilised muutused maksas.

5. Biokeemilised muutused veres.

6. Biokeemilised muutused uriinis.

1. ATP resünteesiradade kvantitatiivsed kriteeriumid.

Lihaste kokkutõmbumine ja lõdvestumine nõuavad energiat, mis tekib siis, kuiATP molekulide hüdrolüüs.

ATP varud lihases on aga ebaolulised, neist piisab 2 sekundiks lihase opereerimiseks. ATP tootmist lihastes nimetatakse ATP resüntees.

Seega toimub lihastes kaks paralleelset protsessi: ATP hüdrolüüs ja ATP resüntees.

ATP resüntees, erinevalt hüdrolüüsist, võib toimuda erineval viisil ning kokku jagunevad need sõltuvalt energiaallikast kolmeks: aeroobne (aluseline), kreatiinfosfaat ja laktaat.

Sest erinevate ATP resünteesiradade kvantitatiivsed omadusedTavaliselt kasutatakse mitut kriteeriumi.

1. Maksimaalne võimsus või maksimaalne kiirussee on suurim ATP kogus, mis antud resünteesiraja tõttu ajaühikus moodustub. Maksimaalset võimsust mõõdetakse kalorites või džaulides, võttes aluseks asjaolu, et üks mmol ATP-d vastab füsioloogilistele tingimustele ligikaudu 12 cal või 50 J. Seetõttu on selle kriteeriumi mõõde cal/min-kg lihaskoe või J/min-kg lihaskoe.

2. Kasutuselevõtu aegsee on minimaalne aeg, mis kulub ATP resünteesi saavutamiseks suurima kiiruse saavutamiseks, st maksimaalse võimsuse saavutamiseks. Seda kriteeriumi mõõdetakse ajaühikutes.

3. Aeg maksimaalse võimsuse säästmiseks või säilitamisekssee on pikim aeg antud ATP resünteesiraja toimimiseks maksimaalse võimsusega.

4. Ainevahetusvõimesee on ATP koguhulk, mis võib tekkida lihastöö käigus antud ATP resünteesi raja tõttu.

Olenevalt hapniku tarbimisest resünteesirajad jagunevad aeroobne ja anaeroobne.

2. ATP resünteesi aeroobne rada.

ATP resünteesi aeroobne radateisiti kutsutaksekudede hingaminesee on peamine ATP moodustumise meetod, mis toimub mitokondrites lihasrakud. Kudede hingamise käigus eemaldatakse oksüdeerunud ainest kaks vesinikuaatomit ja kantakse hingamisahela kaudu verega lihastesse tarnitavasse molekulaarsesse hapnikku, mille tulemusena tekib vesi. Vee moodustumisel vabaneva energia tõttu sünteesitakse ATP molekulid ADP-st ja fosforhappest. Tavaliselt sünteesitakse iga moodustunud veemolekuli kohta kolm ATP molekuli.

Kõige sagedamini võetakse vesinik ära trikarboksüülhappe tsükli (TCA tsükli) vaheproduktidest. TCA tsükkel on katabolismi viimane etapp, mille käigus atsetüülkoensüüm A oksüdeeritakse süsinikdioksiidiks ja veeks. Selle protsessi käigus eemaldatakse ülalloetletud hapetest neli paari vesinikuaatomeid ja seetõttu moodustub atsetüülkoensüümi A ühe molekuli oksüdeerimisel 12 ATP molekuli.

Atsetüülkoensüüm A saab omakorda moodustuda süsivesikutest, rasvadest, aminohapetest, st selle ühendi kaudu osalevad TCA tsüklis süsivesikud, rasvad ja aminohapped.

Aeroobse ATP metabolismi kiirust kontrollib lihasrakkude sisaldus A DF, mis on kudede hingamise ensüümide aktivaator. Lihasetöö ajal toimub kogunemine DF. Liigne A DF kiirendab kudede hingamist ja see võib saavutada maksimaalse intensiivsuse.

Teine ATP resünteesi aktivaator on süsinikdioksiid. Selle gaasi liig veres aktiveerib aju hingamiskeskuse, mis lõppkokkuvõttes toob kaasa vereringe ja lihaste hapnikuvarustuse paranemise.

Maksimaalne võimsusaeroobne rada on 350-450 cal/min-kg. Võrreldes ATP resünteesi anaeroobsete radadega on kudede hingamine madalam, mida piirab hapniku lihastesse tarnimise kiirus. Seetõttu saab ATP resünteesi aeroobse raja tõttu teostada ainult mõõdukat füüsilist aktiivsust.

Kasutuselevõtu aegon 3 4 minutit, kuid hästi treenitud sportlastel võib see olla 1 minut. See on tingitud asjaolust, et hapniku tarnimine mitokondritesse nõuab peaaegu kõigi kehasüsteemide ümberstruktureerimist.

Tööaeg maksimaalsel võimsuselon kümneid minuteid. See võimaldab seda rada kasutada pikaajalise lihastöö ajal.

Võrreldes teiste lihasrakkudes toimuvate ATP resünteesi protsessidega, on aeroobsel rajal mitmeid eeliseid.

1. Ökonoomne: ühest glükogeeni molekulist moodustub 39 ATP molekuli, anaeroobse glükolüüsiga ainult 3 molekuli.

2. Mitmekülgsus: siin toimivad algsubstraatidena erinevad ained: süsivesikud, rasvhape, ketoonkehad, aminohapped.

3. Väga pikk tööaeg. Puhkeseisundis võib ATP aeroobse resünteesi kiirus olla madal, kuid kehalise aktiivsuse ajal võib see muutuda maksimaalseks.

Siiski on ka puudusi.

1. Kohustuslik hapnikutarbimine, mida piirab hapniku kohaletoimetamise kiirus lihastesse ja hapniku läbitungimise kiirus läbi mitokondriaalse membraani.

2. Pikk kasutuselevõtu aeg.

3. Väike maksimaalne väärtus võimsus.

Seetõttu ei saa enamikule spordialadele iseloomulikku lihasaktiivsust selle ATP resünteesi teel täielikult saavutada.

Spordipraktikas kasutatakse aeroobse resünteesi hindamiseks järgmisi näitajaid:maksimaalne hapnikutarbimine (MOC), aeroobne metaboolne lävi (AMT), anaeroobne metaboolne lävi (ANT) ja hapnikuga varustamine.

IPC See on maksimaalne võimalik hapnikutarbimise kiirus keha poolt esinemise ajal füüsiline töö. Mida kõrgem on MIC, seda suurem on kudede hingamise kiirus. Mida rohkem treenitud on inimene, seda suurem on VO2 max. MOC arvutatakse tavaliselt 1 kg kehakaalu kohta. Inimestel, kes ei tegele spordiga, on MIC 50 ml/min-kg ja treenitud inimestel ulatub 90 ml/min-kg.

Spordipraktikas kasutatakse MOC-d ka aeroobse töö suhtelise võimsuse iseloomustamiseks, mida väljendatakse protsendina MOC-st. Näiteks 6 l/min VO2 max -ga sportlase töö suhteline võimsus hapnikutarbimisega 3 l/min on 50% VO2 max tasemest.

PJSC see on suurim suhteline töö võimsus, mõõdetuna hapnikutarbimise protsendina MOC suhtes. Suured PAO väärtused näitavad parem areng aeroobne resüntees.

PANO see on töö minimaalne suhteline võimsus, mõõdetuna ka hapnikutarbimisena protsendina VO2 max-st. Kõrge PANO näitab, et aeroobne resüntees on suurem ajaühiku kohta, seega lülitatakse glükolüüs sisse palju suurematel koormustel.

Hapniku saabuminesee on hapniku hulk (üle tööeelse taseme), mida kasutatakse antud koormuse ajal ATP aeroobse resünteesi tagamiseks. Hapnikuvarustus iseloomustab kudede hingamise panust kogu tehtud töö energiavarustusse. Hapniku juurdekasvu kasutatakse sageli kogu tehtud aeroobse töö hindamiseks.

Süstemaatilise treeningu mõjul suureneb mitokondrite arv lihasrakkudes, paraneb organismi hapnikutranspordi funktsioon ning suureneb müoglobiini hulk lihastes ja hemoglobiini hulk veres.

3. ATP resünteesi anaeroobsed rajad.

ATP resünteesi anaeroobsed rajadneed on lisateed. Selliseid teid on kaks: kreatiinfosfaadi rada ja laktaadi rada.

Kreatiinfosfaadi radaainega seotudkreatiinfosfaat. Kreatiinfosfaat koosneb ainest kreatiin, mis seondub fosfaatrühmaga suure energiaga sideme kaudu. Kreatiinfosfaati sisaldub lihasrakkudes puhkeolekus 15 20 mmol/kg.

Kreatiinfosfaadil on suur energiavaru ja kõrge afiinsus ADP suhtes. Seetõttu interakteerub kergesti ADP molekulidega, mis tekivad lihasrakkudes füüsilise töö käigus ATP hüdrolüüsireaktsiooni tulemusena. Selle reaktsiooni käigus kantakse energiavaruga fosforhappe jääk kreatiinfosfaadilt ADP molekuli koos kreatiini ja ATP moodustumisega.

Kreatiinfosfaat + ADP → kreatiin + ATP.

Seda reaktsiooni katalüüsib ensüüm kreatiinkinaas . Seda ATP resünteesi rada nimetatakse mõnikord kreatikinaasiks.

Kreatiinkinaasi reaktsioon on pöörduv, kuid kaldub ATP tootmisele. Seetõttu hakkab see toimuma kohe, kui lihastesse ilmuvad esimesed ADP molekulid.

Kreatiinfosfaat on habras aine. Kreatiini moodustumine sellest toimub ilma ensüümide osaluseta. Kreatiin, mida organism ei kasuta, eritub organismist uriiniga. Meestel eritub uriiniga kreatiniini 18-32 mg päevas. kg kehakaalu ja naistele 10-25 mg/päevas. kg (see on kreatiniini koefitsient). Kreatiinfosfaadi süntees toimub puhkeajal liigsest ATP-st. Mõõduka lihastöö käigus saab kreatiinfosfaadi varusid osaliselt taastada. Nimetatakse ka ATP ja kreatiinfosfaadi varusid lihastes fosfageenid.

Maksimaalne võimsusSee tee on 900-1100 cal/min-kg, mis on kolm korda kõrgem kui aeroobse tee vastav näitaja.

Kasutuselevõtu aeg ainult 12 sek.

Tööaeg maksimaalsel kiiruselainult 8 10 sek.

Kreatiinfosfaadi raja peamine eelis ATP moodustumisel on

• lühike kasutusaeg (1-2 sek);
• suur jõud.

See reaktsioon on peamine energiaallikas maksimaalse jõuharjutuste jaoks: sprint, hüpete viskamine, kangi tõstmine. Seda reaktsiooni võib käivitamise ajal korduvalt käivitada füüsiline harjutus, mis võimaldab kiiresti suurendada tehtud töö võimsust.

Selle ATP resünteesi raja seisundi biokeemiline hindamine toimub tavaliselt kahe näitaja järgi: kreatiini suhe ja alaktiline võlg.

Kreatiini suheSee on kreatiini vabanemine päevas. See näitaja iseloomustab kreatiinfosfaadi varusid kehas.

Alaktaadi hapnikuvõlg see hapnikutarbimise suurenemine järgmise 4 5 minuti jooksul pärast lühiajalist maksimaalse võimsusega treeningut.See liigne hapnik on vajalik kudede kõrge hingamise tagamiseks kohe pärast koormuse lõppu, et tekitada lihasrakkudes suurenenud ATP kontsentratsioon. Kõrge kvalifikatsiooniga sportlastel on alaktilise võla väärtus pärast maksimaalsete võimsuskoormuste sooritamist 8 10 liitrit.

Glükolüütiline rada ATP resüntees , nagu kreatiinfosfaat on anaeroobne rada. ATP resünteesiks vajalik energiaallikas on sel juhul lihasglükogeen. Glükogeeni anaeroobsel lagunemisel lõhustatakse ensüümi fosforülaasi toimel selle molekulist vaheldumisi terminaalsed glükoosijäägid glükoos-1-fosfaadi kujul. Järgmisena muudetakse glükoos-1-fosfaadi molekulid pärast mitmeid järjestikuseid reaktsioonepiimhape.Seda protsessi nimetatakse glükolüüs Glükolüüsi tulemusena tekivad vaheproduktid, mis sisaldavad suure energiaga sidemetega ühendatud fosfaatrühmi. See side kandub kergesti üle ADP-le, moodustades ATP. Puhkeseisundis kulgevad glükolüüsireaktsioonid aeglaselt, kuid lihastöö korral võib selle kiirus tõusta 2000 korda ja seda juba stardieelses olekus.

Maksimaalne võimsus750 850 cal/min-kg, mis on kaks korda suurem kui kudede hingamisel. Sellist suurt võimsust seletatakse suure glükogeenivaru sisaldusega rakkudes ja võtmeensüümide aktiveerimise mehhanismi olemasoluga.

Kasutuselevõtu aeg 20-30 sekundit.

Tööaeg maksimaalsel võimsusel 2-3 minutit.

ATP moodustumise glükolüütiline meetod on mitmeid eeliseid enne aeroobset rada:

• saavutab maksimaalse võimsuse kiiremini,
• on suurema maksimaalse võimsusega,
• ei nõua mitokondrite ja hapniku osalemist.

Ent ka sellel teel on oma vead:

• protsess on ebaökonoomne,
• piimhappe kogunemine lihastesse häirib oluliselt nende normaalset talitlust ja aitab kaasa lihaste väsimusele.

Glükolüüsi üldist tulemust saab esitada järgmiste võrrandite kujul:

C 6 H 12 O 6 + ADP + 2 H 3 PO 4 C 3 H 6 O 3 + 2 ATP + 2 H 2 O;

Glükoos Piim

Hape

[ C 6 H 10 O 5 ] n + 3 ADP + 3 H 3 PO 4 C 3 H 6 O 3 + [ C 6 H 10 O 5 ] n_ 1 + 3 ATP + 2 H 2 O

Glükogeen piimatooted

Hape

Anaeroobse ja aeroobse glükolüüsi skeem

Glükolüüsi hindamiseks kasutatakse kahte biokeemilist tehnikat – laktaadi kontsentratsiooni mõõtmine veres, vere vesinikuindeksi mõõtmine ja vere aluselise varu määramine.

Samuti määratakse laktaadisisaldus uriinis. See annab teavet glükolüüsi kogupanuse kohta treeningu ajal tehtavate harjutuste jaoks energia andmisel.

Teine oluline näitaja onlaktaadi hapnikuvõlg.Laktaadi hapnikuvõlg on suurenenud hapnikutarbimine järgmise 1 1,5 tunni jooksul pärast lihastöö lõppu. See liigne hapnik on vajalik lihastöö käigus tekkinud piimhappe eemaldamiseks. Hästi treenitud sportlastel on hapnikuvõlg 20 22 liitrit. Piimhappevõla suurust kasutatakse selleks, et hinnata antud sportlase võimeid submaksimaalsete võimsuskoormuste korral.

4. ATP resünteesi erinevate radade seos lihastöö ajal. Lihaste töö suhtelise jõu tsoonid.

Mis tahes lihastöö ajal toimivad kõik kolm ATP resünteesi rada, kuid need lülitatakse sisse järjestikku.Töö esimestel sekunditel toimub kreatiinfosfaadi reaktsiooni tõttu ATP resüntees, seejärel lülitub sisse glükolüüs ja lõpuks, töö jätkudes, asendab glükolüüsi kudede hingamine.

Iga ATP moodustumise mehhanismi konkreetne panus lihasliigutuste energiavarustusse sõltub kehalise aktiivsuse intensiivsusest ja kestusest.

Lühiajalise, kuid väga intensiivse töö ajal (näiteks 100 m jooksmine) on ATP peamiseks allikaks kreatiinkinaasi reaktsioon. Pikema intensiivse töö käigus (näiteks keskmistel vahemaadel) moodustub suurem osa ATP-st glükolüüsi teel. Pikaajaliste, kuid mõõduka võimsusega harjutuste sooritamisel toimub lihaste energiavarustus peamiselt aeroobse oksüdatsiooni tõttu.

Praegu on kasutusele võetud erinevad lihaste tööjõu klassifikatsioonid. Spordibiokeemias põhineb kõige sagedamini kasutatav klassifikatsioon asjaolul, et võimsuse määrab ATP resünteesi kolme peamise raja seos. Selle klassifikatsiooni järgi on olemas neli lihaste töö suhtelise võimsuse tsoonid:maksimaalne, submaksimaalne, suur ja mõõdukas.

Maksimaalne võimsusvõib areneda 15 20 sekundit kestva töö käigus. Peamine ATP allikas selle töö käigus on kreatiinfosfaat. Alles kõige lõpus asendub kreatiinkinaasi reaktsioon glükolüüsiga. Maksimaalse jõutsoonis sooritatavatest füüsilistest harjutustest on näiteks sprint, kaugus- ja kõrgushüpped, mõned võimlemisharjutused, kangi tõstmine ja mõned teised. Maksimaalne võimsus nende harjutuste ajal on tähistatud kuimaksimaalne anaeroobne võimsus.

Töö tsoonis submaksimaalne aeroobne võimsuskestab kuni 5 minutit. ATP resünteesi juhtiv mehhanism on glükolüüs. Esialgu kuni glükolüütiliste reaktsioonide saavutamiseni maksimaalne kiirus, ATP moodustumine toimub tänu kreatiinfosfaadile ja lõpus on protsessi kaasatud kudede hingamine. Tööd selles tsoonis iseloomustab suur hapnikuvõlg 20-22 liitrit. Füüsilise tegevuse näiteks selles jõutsoonis on keskmaajooks, keskmaa ujumine, rajarattasõit, sprindi kiiruisutamine jne. Selliseid koormusi nimetatakse nn. laktaat.

Töö tsoonis suur jõud selle maksimaalne kestus on kuni 30 minutit. Tööd selles tsoonis iseloomustab samasugune glükolüüsi ja kudede hingamise panus. Kreatiinfosfaadi rada on kaasatud alles päris töö alguses.Selle tsooni harjutusteks on näiteks 5000 m jooks, uisutamine pikki vahemaid, suusavõistlus, keskmaa ujumine jne Siin eristatakse ka koormusiaeroobne-anaeroobne või anaeroobne-aeroobne.

Töötage parasvöötmes kestusega üle 30 minuti toimub valdavalt aeroobselt. See sisaldab maratoni jooksmine, kergejõustik murdmaa, maanteerattasõit, võidusõidu kõndimine, pikamaa murdmaasuusatamine, matkamine jne.

Atsüklilistel ja situatsioonilistel spordialadel (võitluskunstid, võimlemisharjutused, spordimängud) tehtud töö võimsus muutub mitu korda. Näiteks jalgpallurid jooksevad vaheldumisi mõõduka kiirusega (suure võimsusega tsoon) lühikeste distantside jooksmisega sprindikiirusel (maksimaalne või submaksimaalne võimsustsoon). Samal ajal on jalgpalluritel mänguperioode, mil tööjõud väheneb mõõdukaks.

Sportlaste ettevalmistamisel on vaja kasutada treeningkoormusi, mis arendavad ATP resünteesi rada, mis on juhtival kohal energiavarustuses tööks antud spordialale omases suhtelises jõutsoonis.

Teema: BIOKEEMILINE NIHE LIHASTÖÖ AJAL.

1. Lihaste aktiivsuse neurohumoraalse reguleerimise põhimehhanismid.

Igasuguse füüsilise tööga kaasnevad muutused ainevahetusprotsesside kiiruses. Vajalik ainevahetuse ümberstruktureerimine lihaste aktiivsuse ajal toimub neurohumoraalse regulatsiooni mõjul.

Eristada saab järgmisi lihasaktiivsuse neurohumoraalse reguleerimise mehhanisme:

1. Lihasetöö ajal tõuseb autonoomse süsteemi sümpaatilise jaotuse toonus närvisüsteem kes vastutab töö eest siseorganid ja lihaseid.

Kopsudes sümpaatiliste impulsside mõjul hingamissagedus kiireneb ja bronhid laienevad. Selle tulemusena suureneb kopsude ventilatsioon, mis viib keha hapnikuvarustuse paranemiseni.

Sümpaatilise närvisüsteemi mõjul kiireneb ka pulss, mille tulemusena kiireneb verevool ning paraneb elundite, eelkõige lihaste varustamine hapniku ja toitainetega.

Sümpaatiline süsteem suurendab higistamist, parandades seeläbi termoregulatsiooni.

Sellel on neerude ja soolte tööd aeglustav toime. Sümpaatilise närvisüsteemi mõjul mobiliseeritakse rasv.

1. Hormoonid mängivad lihastöö ajal keha ümberstruktureerimisel sama olulist rolli. Neerupealiste hormoonid mängivad biokeemilistes muutustes suurimat rolli.

Neerupealise medulla toodabkatehhoolamiinid adrenaliin ja norepinefriin.Medulla hormoonide vabanemine verre toimub erinevate emotsioonide ja stressi ajal. Nende hormoonide bioloogiline roll on luua optimaalsed tingimused suure võimsusega ja kestva lihastöö tegemiseks, mõjutades füsioloogilisi funktsioone ja ainevahetust.

Verre sattudes dubleerivad katehhoolamiinid sümpaatiliste impulsside toimet. Need põhjustavad hingamissageduse suurenemist ja bronhide laienemist. Adrenaliini mõjul südame löögisagedus ja jõud kiirenevad. Adrenaliini mõjul kehas jaotub veri veresoontes ümber.

Maksas põhjustavad need hormoonid glükogeeni kiirendatud lagunemist. Rasvkoes aktiveerivad katehhoolamiinid lipaase, kiirendades seeläbi rasvade lagunemist. Lihastes aktiveerivad nad glükogeeni lagunemist.

Ka ajukoore kihi hormoonid osalevad aktiivselt lihaste töö aktiveerimisel. Nende toime seisneb selles, et nad pärsivad ensüümi heksokinaasi toimet, mis aitab kaasa glükoosi kuhjumisele veres. Kuna need hormoonid ei toimi närvirakkudele, võimaldab see närvirakke toita, kuna glükoos on nende jaoks praktiliselt ainus energiaallikas. Hormoonid glükokortikoidid pärsivad anaboolseid protsesse ja ennekõike valkude biosünteesi. See võimaldab vabanenud ATP molekule kasutada lihaste tööks. Lisaks stimuleerivad nad glükoosi sünteesi mittesüsivesikutest substraatidest.

2. Biokeemilised muutused skeletilihastes.

Füüsilise töö tegemisellihastes toimuvad põhjalikud muutused eelkõige ATP resünteesi protsesside intensiivsuse tõttu.

Kreatiinfosfaadi kasutamine energiaallikana viib selle kontsentratsiooni vähenemiseni lihasrakkudes ja kreatiini kogunemiseni neisse.

Peaaegu iga treeningu puhul kasutatakse ATP tootmiseks lihaste glükogeeni. Seetõttu väheneb selle kontsentratsioon lihastes sõltumata töö iseloomust. Tehes intensiivsed koormused lihastes toimub kiire glükogeenivarude vähenemine ning samaaegne piimhappe moodustumine ja kuhjumine. Piimhappe kuhjumise tõttu suureneb happesus lihasrakkude sees. Laktaadisisalduse suurenemine lihasrakkudes põhjustab ka osmootse rõhu tõusu neis. Osmootse rõhu tõus toob kaasa vee sisenemise lihasrakku kapillaaridest ja rakkudevahelisest ruumist ning lihased paisuvad või, nagu sportlased ütlevad, "ummistuvad".

Pikaajaline väikese võimsusega lihastöö põhjustab glükogeeni kontsentratsiooni järkjärgulist vähenemist lihastes. Sel juhul toimub lagunemine aeroobselt, hapniku tarbimisega. Selle lagunemise lõpp-produktid, süsihappegaas ja vesi, eemaldatakse lihasrakkudest verre. Seetõttu tuvastatakse pärast mõõduka võimsusega tööd lihastes glükogeenisisalduse vähenemine ilma laktaadi kogunemiseta.

Teine oluline muutus, mis toimub töötavates lihastes, on valkude lagunemise kiiruse tõus. Eriti kiireneb valkude lagunemine esinemisel jõuharjutused ja see mõjutab peamiselt müofibrillide kontraktiilseid valke. Seoses valkude lagunemisega lihasrakkudes suureneb vabade aminohapete ja nende laguproduktide – ketohapete ja ammoniaagi – sisaldus.

Teine iseloomulik lihasaktiivsusest tingitud muutus on lihasrakkude ensüümide aktiivsuse vähenemine. Üks ensümaatilise aktiivsuse vähenemise põhjusi võib olla piimhappe ilmumisest lihastesse põhjustatud happesuse suurenemine.

Lõpuks võib lihaste aktiivsus kahjustada rakusiseseid struktuure, nagu müofibrillid, mitokondrid ja muud biomembraanid. Seega põhjustab sarkoplasmaatilise ahela membraanide katkemine närviimpulsside juhtivuse häireid kaltsiumioone sisaldavatesse tsisternidesse. Sarkolemma terviklikkuse rikkumisega kaasneb paljude oluliste ainete kadu lihastest, mis lahkuvad kahjustatud rakust lümfi ja verre. Samuti on häiritud membraanidesse ehitatud ensüümide töö. Mitokondriaalsete membraanide sisepinnal paiknevate kaltsiumipumba ja kudede hingamise ensüümide talitlus on häiritud.

3. Biokeemilised muutused ajus ja müokardis.

Aju. Lihaste tegevuse ajalAjukoore motoorsetes neuronites toimub motoorse närviimpulsi moodustumine ja sellele järgnev ülekanne. Mõlemad protsessid (närviimpulsside moodustumine ja edastamine) viiakse läbi energiatarbimisega ATP molekulide kujul. ATP moodustumine närvirakkudes toimub aeroobselt. Seetõttu suureneb lihastöö ajal aju hapnikutarbimine voolavast verest. Teine neuronite energiavahetuse tunnusjoon on see, et oksüdatsiooni peamiseks substraadiks on glükoos, mis tuleb koos vereringega.

Tänu sellele närvirakkude spetsiifilisele energiavarustusele põhjustab igasugune häire aju hapniku või glükoosiga varustamisel paratamatult selle funktsionaalse aktiivsuse langust, mis sportlastel võib väljenduda pearingluse või minestamisena.

Müokard. Lihaste tegevuse ajal pulss kiireneb ja kiireneb, mis nõuab puhkeseisundiga võrreldes palju energiat. Südamelihase energiavarustus toimub aga peamiselt ATP aeroobse resünteesi kaudu. Ainult pulsisagedusel üle 200 löögi/min lülitub anaeroobne ATP süntees sisse.

Müokardi aeroobse energiavarustuse suur potentsiaal tuleneb selle lihase struktuurilistest iseärasustest. Erinevalt skeletilihastest on müokardil arenenum ja tihedam kapillaaride võrgustik, mis võimaldab tal eraldada verest rohkem hapnikku ja oksüdatsioonisubstraate. Lisaks sisaldavad südamelihase rakud rohkem kudede hingamisensüüme sisaldavaid mitokondreid. Südamelihasrakud kasutavad energiaallikatena glükoosi, rasvhappeid, ketoonkehasid ja glütserooli. Müokard talletab glükogeeni "vihmaseks päevaks", kui muud energiaallikad on ammendunud.

Intensiivsel tööl, millega kaasneb laktaadi kontsentratsiooni tõus veres, eraldab müokard verest laktaadi ja oksüdeerib selle süsihappegaasiks ja veeks.

Ühe piimhappemolekuli oksüdeerimisel sünteesitakse kuni 18 ATP molekuli. Müokardi võime laktaati oksüdeerida on suure bioloogilise tähtsusega. See võimaldab organismil kauem säilitada vajalikku glükoosi kontsentratsiooni veres, mis on väga oluline närvirakkude bioenergeetika jaoks, mille jaoks glükoos on peaaegu ainuke oksüdatsiooni substraat. Laktaadi oksüdatsioon müokardis aitab normaliseerida ka happe-aluse tasakaalu, kuna selle happe kontsentratsioon veres väheneb.

4. Biokeemilised muutused maksas.

Lihastegevuse käigus aktiveeruvad maksafunktsioonid, mille eesmärk on eelkõige parandada töötavate lihaste varustamist lihasteväliste energiaallikatega, mida veri kannab. Kõige olulisemad on kirjeldatud allpoolbiokeemilised protsessid, mis toimuvad maksas töötamise ajal.

1. Adrenaliini mõjul suureneb glükogeeni lagunemise kiirus koos vaba glükoosi moodustumisega. Saadud glükoos jätab maksarakud verre, mis põhjustab selle kontsentratsiooni suurenemist veres. Samal ajal väheneb glükogeeni sisaldus. Suurimat glükogeeni lagunemise kiirust täheldatakse maksas töö alguses, kui glükogeenivarud on veel suured.

2. Füüsilise koormuse ajal eraldavad maksarakud aktiivselt verest rasvu ja rasvhappeid, mille sisaldus veres suureneb tänu rasvade mobilisatsioonile rasvaladudest. Maksarakkudesse sisenev rasv hüdrolüüsitakse koheselt ja muundatakse glütserooliks ja rasvhapeteks. Seejärel lagundatakse rasvhapped β-oksüdatsiooni teel atsetüülkoensüümiks A, millest moodustuvad seejärel ketoonkehad. Ketoonkehad on oluline energiaallikas. Verevooluga kanduvad nad maksast tööorganitesse – müokardisse ja skeletilihastesse. Nendes elundites muudetakse ketokehad taas atsetüülkoensüümiks A, mis trikarboksüülhappe tsüklis kohe aeroobselt oksüdeerub süsinikdioksiidiks ja veeks, vabastades suure hulga energiat.

3. Teine biokeemiline protsess, mis lihastöö ajal maksas toimub, on glükoosi moodustumine glütseroolist, aminohapetest ja laktaadist. See protsess hõlmab ATP molekulide energia kulutamist. Tavaliselt toimub selline glükoosi süntees pikaajalise töö ajal, mis viib glükoosi kontsentratsiooni vähenemiseni vereringes. Tänu sellele protsessile õnnestub kehal säilitada vajalik glükoosisisaldus veres.

4. Füüsilise töö käigus suureneb lihasvalkude lagunemine, mille tulemusel tekivad vabad aminohapped, mida edasi deamineeritakse, vabastades ammoniaagi. Ammoniaak on rakkude mürk, selle neutraliseerimine toimub maksas, kus see muundatakse karbamiidiks. Karbamiidi süntees nõuab märkimisväärsel hulgal energiat. Keha funktsionaalsele seisundile mittevastavate kurnavate koormuste korral ei pruugi maks hakkama saada ammoniaagi neutraliseerimisega, mille puhul organism joobtub sellest mürgist, mis viib töövõime languseni.

5. Biokeemilised muutused veres.

Vere keemilise koostise muutused peegeldavad biokeemilisi muutusi, mis toimuvad lihastegevuse käigus erinevates siseorganites, skeletilihastes ja müokardis.

Veres esinevad biokeemilised muutused sõltuvad suuresti töö iseloomust, seetõttu tuleks nende analüüsimisel arvestada füüsilise koormuse võimsust ja kestust.

Lihastöö tegemisel leitakse veres kõige sagedamini järgmisi muutusi.

1. Muutused valkude kontsentratsioonis vereplasmas. Sellel on kaks põhjust. Esiteks põhjustab suurenenud higistamine vereplasma veesisalduse vähenemist ja sellest tulenevalt selle paksenemist. See põhjustab plasmas sisalduvate ainete kontsentratsiooni tõusu. Teiseks, rakumembraanide kahjustuse tõttu vabanevad rakusisesed valgud vereplasmasse. Sel juhul läheb osa vereringes olevatest valkudest uriini ja teine ​​osa kasutatakse energiaallikatena.

2. Vere glükoosikontsentratsiooni muutus töö ajal läbib mitmeid faase. Töö alguses suureneb glükoosi tase. Glükoos lahkub maksast, kus see moodustub glükogeenist. Lisaks ei vaja glükogeenivarusid omavad lihased selles etapis kiiresti verest glükoosi. Siis aga saabub etapp, kus glükogeen saab maksas ja lihastes otsa. Siis tuleb järgmine faas, mil veresuhkrut kasutatakse energia ammutamiseks. Noh, töö lõpus algab kurnatuse faas ja selle tulemusena väheneb glükoosi kontsentratsioon veres hüpoglükeemiaga.

3. Laktaadi kontsentratsiooni tõusu veres täheldatakse peaaegu igal sportlikud tegevused, kuid laktaadi akumulatsiooni määr sõltub suuresti tehtava töö iseloomust ja sportlase treenitusest. Suurimat piimhappe taseme tõusu veres täheldatakse kehalise tegevuse sooritamisel submaksimaalses jõutsoonis. Kuna sel juhul on töötavate lihaste peamine energiaallikas anaeroobne glükolüüs, mis viib laktaadi moodustumiseni ja akumuleerumiseni.

Tuleb meeles pidada, et laktaadi kogunemine ei toimu kohe, vaid mitu minutit pärast töö lõpetamist. Seetõttu tuleks laktaaditaset mõõta 5–7 minutit pärast töö lõpetamist. Kui laktaadi tase rahuolekus ei ületa 1 2 mmol/l, siis kõrgelt treenitud sportlastel võib see pärast treeningut ulatuda 20 30 mmol/l-ni.

4. Vesiniku indeks (pH). Submaksimaalse võimsusega harjutuste sooritamisel võib pH tase üsna oluliselt langeda (0,5 ühiku võrra)

5. Füüsilise treeninguga kaasneb vabade rasvhapete ja ketoonkehade kontsentratsiooni tõus veres. See on tingitud rasva mobiliseerumisest maksas ja selle protsessi toodete vabanemisest verre.

6. Uurea. Lühiajalise töö ajal muutub karbamiidi kontsentratsioon veres veidi, pikaajalisel tööl tõuseb uurea tase mitu korda. Selle põhjuseks on suurenenud valkude metabolism treeningu ajal.

6. Biokeemilised muutused uriinis.

Füüsiline koormus mõjutab uriini füüsikalis-keemilisi omadusi, mille muutusi seletatakse oluliste muutustega uriini keemilises koostises.

Ained, mis tavaliselt puuduvad, ilmnevad uriinis. Neid aineid nimetataksepatoloogilised komponendid.Pärast rasket tööd kogevad sportlased järgmisi patoloogilisi komponente.

1. Valk. Tavaliselt ei ole uriinis rohkem kui 100 mg valku. Pärast treeningut eritub uriiniga märkimisväärne kogus valku. Seda nähtust nimetatakse proteinuuria. Mida suurem on koormus, seda suurem on valgusisaldus. Selle nähtuse põhjuseks võib olla neerumembraanide kahjustus.Koormuse vähendamine taastab aga täielikult uriini normaalse koostise.

2. Glükoos. Puhkeolekus ei ole uriinis glükoosi. Pärast treeningu lõpetamist leitakse sageli uriinist glükoosi. Selle põhjuseks on kaks peamist põhjust. Esiteks liigne glükoosisisaldus veres füüsilise tegevuse ajal. Teiseks põhjustab neerumembraanide katkemine reabsorptsiooniprotsessi häireid.

3. Ketoonkehad. Enne töötamist ketokehade uriinis ei tuvastata. Pärast treeningut võivad ketokehad suurtes kogustes uriiniga erituda. Seda nähtust nimetatakse ketonuuria. Seda seostatakse ketoonkehade kontsentratsiooni suurenemisega veres ja nende reabsorptsiooni suurenemisega neerude kaudu.

4. Laktaat. Piimhappe ilmumist uriinis täheldatakse tavaliselt pärast treeningut, mis hõlmab submaksimaalset jõuharjutust. Laktaadi vabanemise järgi uriinis saab hinnata glükolüüsi üldist panust sportlase treeningu ajal tehtava töö energiavarustusse.

Lisaks mõjule uriini keemilisele koostisele muudab füüsiline aktiivsus ka uriini füüsikalis-keemilisi omadusi.

Tihedus. Uriini kogus kipub pärast treeningut väiksemaks jääma, kuna suurem osa veest läheb higiga kaotsi. See mõjutab uriini tihedust, mis suureneb. Uriini tiheduse suurenemist seostatakse ka selles sisalduvate ainete ilmnemisega, mis tavaliselt uriinis puuduvad.

Happelisus. Uriiniga erituvad ketoonkehad ja piimhape muudavad selle happesust. Tavaliselt on uriini pH 5 6 ühikut. Pärast tööd võib see langeda 4 4,5 ühikuni.

Mida intensiivsem füüsiline aktiivsus, seda rohkemuriini ja vere koostises täheldatud muutused on olulisemad.

ATP resünteesi aeroobne rada

ATP resünteesi aeroobne rada on peamine, põhiline ATP moodustumise meetod, mis toimub lihasrakkude mitokondrites. Kudede hingamise käigus eemaldatakse oksüdeerunud ainest kaks vesinikuaatomit ja kantakse läbi hingamisahela molekulaarsesse hapnikku - 02, mis toimetatakse verega õhust lihastesse, mille tulemusena tekib vesi. Vee moodustumisel vabaneva energia tõttu sünteesitakse ATP-d ADP-st ja fosforhappest. Tavaliselt sünteesitakse iga moodustunud veemolekuli kohta kolm ATP molekuli.

Lihtsustatud kujul võib aeroobset ATP resünteesi kujutada järgmise diagrammiga:

Kõige sagedamini võetakse vesinik ära trikarboksüülhappe tsükli vaheproduktidest - Krebsi tsüklist. Krebsi tsükkel on katabolismi viimane etapp, mille käigus atsetüülkoensüüm A oksüdeeritakse CO2-ks ja H20-ks. Selle protsessi käigus eemaldatakse ülalloetletud hapetest 4 paari vesinikuaatomeid ja seetõttu moodustub atsetüülkoensüümi A ühe molekuli oksüdatsiooni käigus 12 ATP molekuli.

Atsetüül-CoA saab omakorda moodustuda süsivesikutest, rasvadest ja aminohapetest, st. Atsetüül-CoA kaudu osalevad Krebsi tsüklis süsivesikud, rasvad ja aminohapped:

ATP resünteesi aeroobse raja kiirust kontrollib ADP sisaldus lihasrakkudes, mis on kudede hingamisensüümide aktivaator. Puhkeolekus, kui rakkudes ADP-d peaaegu pole, toimub kudede hingamine väga madala kiirusega. Lihasetöö käigus toimub ATP intensiivse kasutamise tõttu ADP teke ja kuhjumine. Sellest tulenev liigne ADP kiirendab kudede hingamist ja see võib saavutada maksimaalse intensiivsuse.

Teine ATP resünteesi aeroobse raja aktivaator on CO2. Füüsilise töö käigus liialdatud süsihappegaas aktiveerib aju hingamiskeskuse, mis lõppkokkuvõttes toob kaasa vereringe kiirenemise ja lihaste hapnikuvarustuse paranemise.

ATP moodustumise aeroobset rada iseloomustavad järgmised kriteeriumid.

Maksimaalne võimsus on 350-450 cal/min-kg. Võrreldes ATP resünteesi anaeroobsete radadega, on kudede hingamisel väikseim maksimaalne võimsus. See on tingitud asjaolust, et aeroobse protsessi võimalusi piirab hapniku kohaletoimetamine mitokondritesse ja nende kogus lihasrakkudes. Seetõttu on ATP resünteesi aeroobse raja tõttu võimalik teostada vaid mõõduka intensiivsusega füüsilist tegevust.

Kasutusaeg - 3-4 minutit. Nii pikk kasutuselevõtuaeg on seletatav asjaoluga, et kudede hingamise maksimaalse kiiruse tagamiseks on vajalik kõigi kehasüsteemide ümberstruktureerimine, mis on seotud hapniku kohaletoimetamisega lihaste mitokondritesse.

Tööaeg maksimaalsel võimsusel on kümneid minuteid. Nagu juba märgitud, on ATP aeroobse resünteesi energiaallikateks süsivesikud, rasvad ja aminohapped, mille lagunemise lõpetab Krebsi tsükkel. Veelgi enam, selleks ei kasutata mitte ainult nende ainete intramuskulaarseid varusid, vaid ka süsivesikuid, rasvu, ketoonkehi ja aminohappeid, mis verega füüsilise töö käigus lihastesse toimetatakse. Sellega seoses toimib see ATP taassünteesi rada nii pikka aega maksimaalse võimsusega.

Võrreldes teiste lihasrakkudes toimuvate ATP resünteesi protsessidega, on aeroobsel resünteesil mitmeid eeliseid. See on väga ökonoomne: selle protsessi käigus toimub oksüdeeritud ainete sügav lagunemine lõpptoodeteks - CO2 ja H20 ning seetõttu vabaneb suur hulk energiat. Näiteks lihasglükogeeni aeroobsel oksüdatsioonil moodustub iga glükogeenist eraldatud glükoosimolekuli kohta 39 ATP molekuli, samas kui selle süsivesiku anaeroobsel lagunemisel sünteesitakse ühe glükoosimolekuli kohta vaid 3 ATP molekuli. Selle resünteesitee teine ​​eelis on selle mitmekülgsus substraatide kasutamisel. ATP aeroobse resünteesi käigus oksüdeeritakse kõik keha peamised orgaanilised ained: aminohapped, süsivesikud, rasvhapped, ketoonkehad jne. Selle ATP moodustumise meetodi teine ​​eelis on selle väga pikk tööaeg: see toimib praktiliselt. pidevalt kogu elu. Puhkeseisundis on ATP aeroobse resünteesi kiirus madal, füüsilise koormuse ajal võib selle võimsus jõuda maksimumini.

Kuid ATP moodustamise aeroobsel meetodil on ka mitmeid puudusi. Seega on selle meetodi mõju seotud hapniku kohustusliku tarbimisega, mille lihastesse viimise tagavad hingamis- ja kardiovaskulaarsüsteemid. Kardiorespiratoorse süsteemi funktsionaalne seisund on piirav tegur, mis piirab ATP resünteesi aeroobse raja toimimise kestust maksimaalse võimsusega ja maksimaalse võimsuse väärtust.

Aeroobse raja võimalusi piirab ka asjaolu, et kõik kudede hingamise ensüümid on mitokondrite sisemembraani sisse ehitatud hingamiskoosluste kujul ja toimivad terve membraani olemasolul ainult ffPH-na. Kõik membraanide olekut ja omadusi mõjutavad tegurid häirivad ATP moodustumist aeroobsel viisil. Näiteks täheldatakse oksüdatiivse fosforüülimise häireid atsidoosi, mitokondrite turse ja mitokondriaalsete membraanide osaks olevate lipiidide vabade radikaalide oksüdeerumise ajal lihasrakkudes.

Aeroobse ATP moodustumise teiseks puuduseks võib pidada pikka kasutuselevõtuaega ja väikest maksimaalset võimsust absoluutväärtuses. Seetõttu ei saa see ATP resünteesi viis täielikult tagada enamikule spordialadele omast lihasaktiivsust ning lihased on sunnitud lisaks kasutama anaeroobseid ATP moodustumise meetodeid, millel on lühem kasutusaeg ja suurem maksimaalne võimsus.

Spordipraktikas kasutatakse aeroobse fosforüülimise hindamiseks sageli kolme näitajat: maksimaalne hapnikutarbimine, anaeroobse ainevahetuse lävi ja hapnikuga varustatus.

MOC on maksimaalne võimalik hapnikutarbimise kiirus keha poolt füüsilise töö tegemisel. See indikaator iseloomustab ATP resünteesi aeroobse raja maksimaalset võimsust: mida kõrgem on MIC väärtus, seda suurem on kudede hingamise maksimaalse kiiruse väärtus, see on tingitud asjaolust, et selles kasutatakse ära peaaegu kogu kehasse sisenev hapnik. protsessi. MIC on lahutamatu näitaja, mis sõltub paljudest teguritest: kardiorespiratoorse süsteemi funktsionaalsest seisundist, hemoglobiini sisaldusest veres ja müoglobiini sisaldusest lihastes, mitokondrite arvust ja suurusest. Treenimata noortel on MOC tavaliselt 3-4 l/min, sportlastel Kõrgklass esinemine aeroobne treening, MPC - 6-7 l/min. Praktikas, et välistada kehakaalu mõju sellele väärtusele, arvutatakse MIC kehakaalu kg kohta. Sel juhul on noortel, kes ei tegele spordiga, MOC 40-50 ml/min-kg ja hästi treenitud sportlastel 80-90 ml/min-kg.

Spordipraktikas kasutatakse MOC-d ka aeroobse töö suhtelise võimsuse iseloomustamiseks, mida väljendatakse hapnikutarbimisena protsendina MOC-st. Näiteks 6 l/min VO2 max -ga sportlase töö suhteline võimsus hapnikutarbimisega 3 l/min on 50% VO2 max tasemest. PANO on töö minimaalne suhteline võimsus, mõõdetuna hapnikutarbimise protsendina MIC suhtes, mille juures ATP resünteesi glükolüütiline rada hakkab sisse lülituma. treenimata inimestel on PANO 40-50% MOC-st ja sportlastel võib PANO ulatuda 70% -ni MOC-st. PANO kõrgemad väärtused treenitud inimestel on seletatavad asjaoluga, et aeroobne fosforüülimine neis toodab rohkem ATP-d ajaühikus ja seetõttu lülitub suurel koormusel sisse ATP moodustumise anaeroobne rada - glükolüüs. Hapnikutarbimine on hapniku hulk, mida kasutatakse antud koormuse ajal ATP aeroobse resünteesi tagamiseks. Hapnikuvarustus iseloomustab kudede hingamise panust tehtud töö energiaga varustamisse.

Aeroobse jõudluse arendamisele suunatud süstemaatilise treeningu mõjul suureneb müotsüütides mitokondrite arv, suureneb nende suurus ja need sisaldavad rohkem kudede hingamise ensüüme. Samal ajal paraneb hapniku transpordi funktsioon: suureneb müoglobiini sisaldus lihasrakkudes ja hemoglobiini sisaldus veres, suureneb organismi hingamis- ja kardiovaskulaarsüsteemi jõudlus.

ATP resünteesi anaeroobsed rajad

ATP resünteesi anaeroobsed rajad on täiendavad viisid ATP tootmiseks juhtudel, kui ATP tootmise peamine rada – aeroobne – ei suuda tagada lihaste aktiivsust vajaliku energiahulgaga. See juhtub mis tahes töö esimestel minutitel, kui kudede hingamine pole veel täielikult välja kujunenud, samuti suure võimsusega kehalise tegevuse ajal.

Kreatiinfosfaadi rada ATP taassünteesiks (ofeatiinkinaas, alataat)

Lihasrakud sisaldavad alati kreatiinfosfaati, ühendit, mis sisaldab fosfaatrühma, mis on seotud kreatiinijäägiga makroenergeetilise sideme kaudu. Kreatiinfosfaadi sisaldus rahuolekus lihastes on 15-20 mmol/kg. Kreatiinfosfaadil on suur energiavaru ja kõrge afiinsus ADP suhtes. Seetõttu interakteerub kergesti ADP molekulidega, mis tekivad lihasrakkudes füüsilise töö käigus ATP hüdrolüüsi tulemusena. Selle reaktsiooni käigus kantakse energiavaruga fosforhappe jääk kreatiinfosfaadilt ADP molekuli, mille käigus moodustuvad kreatiin ja ATP:

Seda reaktsiooni katalüüsib ensüüm kreatiinkinaas. Sellega seoses nimetatakse seda ATP resünteesi rada ka kreatiinkinaasiks.

Kreatiinfosfaadi reaktsioon on pöörduv, kuid selle tasakaal nihkub ATP moodustumise suunas ja seetõttu hakkab see toimuma niipea, kui esimesed ADP osad ilmuvad müotsüütidesse.

Lihasetöö ajal suureneb oluliselt kreatiinkinaasi aktiivsus tänu sellele aktiveerivale toimele kaltsiumiioonidele, mille kontsentratsioon sarkoplasmas närviimpulsi mõjul suureneb ligi 1000 korda. Teine kreatiinfosfaadi reaktsiooni reguleerimise mehhanism on seotud selle reaktsiooni käigus tekkiva kreatiini aktiveeriva toimega kreatiinkinaasile. Tänu nendele mehhanismidele suureneb kreatiinkinaasi aktiivsus lihastöö alguses järsult ja kreatiinfosfaadi reaktsioon saavutab väga kiiresti oma maksimumkiiruse.

Kreatiinfosfaat, millel on palju keemilist energiat, on habras aine. Fosforhapet saab sellest kergesti eraldada, mille tulemuseks on kreatiinijääkide tsüklistumine, mis viib kreatiniini moodustumiseni:

Kreatiniini moodustumine toimub spontaanselt, ilma ensüümide osaluseta. See reaktsioon on pöördumatu. Saadud kreatiniini kehas ei kasutata ja see eritub uriiniga. Seetõttu saab kreakiniini eritumisel uriiniga hinnata kreatiinfosfaadi sisaldust lihastes, kuna need sisaldavad selle ühendi peamisi varusid.

Kreatiinfosfaadi süntees lihasrakkudes toimub puhkuse ajal kreatiini koostoimel liigse ATP-ga:

Kreatiinfosfaadi varusid saab osaliselt taastada mõõduka võimsusega lihastööl, mille käigus sünteesitakse koehingamise tõttu ATP-d sellises koguses, mis on piisav müotsüütide kontraktiilse funktsiooni tagamiseks ja kreatiinfosfaadi varude täiendamiseks. Seetõttu saab füüsilise töö ajal kreatiinfosfaadi reaktsiooni mitu korda sisse lülitada.

ATP ja kreatiinfosfaadi koguvarusid nimetatakse sageli fosfageenideks.

Kreatiin moodustub maksas, kasutades kolme aminohapet: glütsiini, metioniini ja arginiini. Spordipraktikas kasutatakse glütsiini ja metioniini preparaate toidulisanditena kreatiinfosfaadi kontsentratsiooni tõstmiseks lihastes.

ATP resünteesi kreatiinfosfaadi rada iseloomustavad järgmised aktsepteeritud kvantitatiivsete kriteeriumide väärtused:

Maksimaalne võimsus on 900-1100 cal/min-kg, mis on kolm korda suurem kui aeroobse resünteesi vastav näitaja. See suur väärtus on tingitud kreatiinkinaasi ensüümi kõrgest aktiivsusest ja seega ka kreatiinfosfaadi reaktsiooni väga suurest kiirusest.

Kasutusaeg on vaid 1-2 s. Nagu juba mainitud, on lihasrakkudes olevad ATP algsed varud piisavad, et tagada lihaste aktiivsus vaid 1-2 sekundiks ning nende ammendumise ajaks toimib kreatiinfosfaadi rada ATP tekkeks juba maksimaalsel kiirusel. Seda lühikest kasutuselevõtuaega seletatakse ülalkirjeldatud kreatiinkinaasi aktiivsuse reguleerimise mehhanismide toimega, mis võimaldavad selle reaktsiooni kiirust järsult suurendada.

Tööaeg maksimaalsel kiirusel on vaid 8-10 s, mis on tingitud väikestest kreatiinfosfaadi algvarudest lihastes.

Kreatiinfosfaadi raja peamised eelised ATP moodustumisel on väga lühike kasutusaeg ja suur võimsus, mis on kiirus-jõuspordi puhul ülimalt oluline. Selle ATP sünteesimeetodi peamine puudus, mis oluliselt piirab selle võimalusi, on selle lühike tööaeg. Maksimaalse kiiruse säilitamise aeg on vaid 8-10 s, 30. sekundi lõpuks väheneb kiirus poole võrra. Ja intensiivse töö 3. minuti lõpuks lakkab kreatiinfosfaadi reaktsioon lihastes praktiliselt.

ATP resünteesi jaoks kasutatava kreatiinfosfaadi raja selle omaduse põhjal tuleks eeldada, et see reaktsioon on peamine energiaallikas lühiajaliste maksimaalse võimsusega harjutuste tegemiseks: sprint, hüppamine, viskamine, raskuste tõstmine jne. Kreatiinfosfaadi reaktsiooni saab kehalise aktiivsuse ajal korduvalt sisse lülitada, mis võimaldab kiiresti tõsta tehtud töö võimsust, arendada kiirendust distantsil ja viimistlustõmblust.

Kreatiinfosfaadi raja seisundi biokeemiline hindamine ATP resünteesi jaoks viiakse tavaliselt läbi kahe näitaja abil: kreatiniini koefitsient ja alakthapniku võlg.

Kreatiniini suhe on kreatiniini eritumine uriiniga päevas 1 kg kehakaalu kohta. Meestel on kreatiniini eritumine vahemikus 18-32 mg/päevas-kg ja naistel 10-25 mg/päevas-kg. Kreatiniini koefitsient iseloomustab kreatiinfosfaadi varusid lihastes, kuna kreatiinfosfaadi sisalduse ja sellest kreatiniini moodustumise vahel on lineaarne seos, kuna see muundamine toimub mitteensümaatiliselt ja on pöördumatu. Seetõttu on kreatiniini koefitsiendi abil võimalik hinnata selle ATP tootmisraja potentsiaali, sealhulgas selle metaboolset võimekust.

Alaktaadi hapnikuvõlg on suurenenud hapnikutarbimine järgmise 4-5 minuti jooksul pärast lühiajalist maksimaalse võimsusega treeningut. See liigne hapnik on vajalik kudede kõrge hingamise tagamiseks kohe pärast koormuse lõppu, et tekitada lihasrakkudes suurenenud ATP kontsentratsioon. Nendel tingimustel fosforüülitakse kreatiin kreatiinfosfaadiks:

Seega põhjustab kreatiinfosfaadi kasutamine töö ajal kreatiini kuhjumist, mille muutmine tagasi kreatiinfosfaadiks nõuab teatud kogust hapnikku. Sellest järeldub, et alaktilise hapniku võlg iseloomustab ATP resünteesi kreatiinfosfaadi raja panust tehtud töö energiavarustusse. kehaline aktiivsus ja annab hinnangu selle metaboolsele võimele. Selle ATP moodustumise meetodi võimsusest annab aimu indikaator, mis saadakse alaktilise võla summa jagamisel koormuse sooritamise ajaga.

Kvalifitseeritud sportlastel on alaktilise hapniku võla väärtus pärast maksimaalseid võimsuskoormusi tavaliselt 8-10 liitrit.

Kiirus-jõuomaduste arendamisele suunatud süstemaatilise treeningu tulemusena suureneb kreatiinfosfaadi kontsentratsioon lihastes ja kreatiinkinaasi aktiivsus, mis väljendub alkaktilise hapniku võla suurenemises ja igapäevases kreatiniini eritumises.

ATP resünteesi glükolüütiline rada

See resünteesirada, nagu ka kreatiinfosfaat, kuulub ATP moodustumise anaeroobsete meetodite hulka. ATP resünteesiks vajalik energiaallikas on sel juhul lihasglükogeen, mille kontsentratsioon sarkoplasmas jääb vahemikku 0,2-3%. Glükogeeni anaeroobsel lagunemisel lõhustatakse selle molekulist ensüümi fosforülaasi toimel vaheldumisi terminaalsed glükoosijäägid glükoos-1-fosfaadi kujul. Järgmisena muundatakse glükoos-1-fosfaadi molekulid mitmete järjestikuste etappide kaudu piimhappeks, mis oma keemilise koostise poolest on nagu pool glükoosi molekulist. Glükogeeni anaeroobsel lagundamisel piimhappeks, mida nimetatakse glükolüüsiks, moodustuvad vaheproduktid, mis sisaldavad suure energiaga sidemega fosfaatrühma, mis kandub kergesti üle ADP-le, moodustades ATP.

Glükogeeni anaeroobse lagunemise lõppvõrrand on järgmine:

Kõik glükolüütilised ensüümid asuvad lihasrakkude sarkoplasmas.

Verest lihastesse sisenev glükoos võib samuti läbida glükolüüsi. Glükoosi anaeroobne lagunemine toimub vastavalt võrrandile:

Glükolüüsi kiirust reguleeritakse kahe ensüümi: fosforülaasi ja fosfofruktokinaasi aktiivsuse muutmisega. Fosforülaas katalüüsib glükogeeni lagunemise esimest reaktsiooni - glükoos-1-fosfaadi lõhustumist sellest. Seda ensüümi aktiveerivad adrenaliin, AMP ja kaltsiumiioonid ning inhibeerivad glükoos-6-fosfaat ja liigne ATP. Glükolüüsi teist reguleerivat ensüümi, fosfofruktokinaasi, aktiveerib ADP ja eriti AMP ning inhibeerib ATP ja sidrunhappe liig. Selliste regulatiivsete mehhanismide olemasolu toob kaasa asjaolu, et puhkeolekus kulgeb glükolüüs väga aeglaselt; intensiivse lihastöö korral suureneb selle kiirus järsult ja võib puhketasemega võrreldes tõusta peaaegu 2000 korda ning glükolüüsi kiirust võib suurendada. täheldatud juba stardieelses seisundis tänu adrenaliini vabanemisele.

ATP resünteesi glükolüütilise raja kvantitatiivsed kriteeriumid:

Maksimaalne võimsus on 750-850 cal/min-kg, mis on ligikaudu kaks korda suurem kui vastav kudede hingamise kiirus. Glükolüüsi maksimaalse võimsuse kõrge väärtus on seletatav suure glükogeenivaru sisaldusega lihasrakkudes, võtmeensüümide aktiveerimise mehhanismide olemasoluga, mis viib glükolüüsi kiiruse olulise tõusuni, ja hapnikuvajaduse puudumisega. .

Kasutusaeg - 20-30 s. See on tingitud asjaolust, et kõik glükolüüsis osalejad asuvad müotsüütide sarkoplasmas, samuti glükolüütiliste ensüümide aktiveerimise võimalus. Nagu juba märgitud, aktiveeritakse fosforülaas, glükolüüsi käivitav ensüüm, adrenaliin, mis vabaneb verre vahetult enne töö algust. Kaltsiumioonid, mille kontsentratsioon sarkoplasmas suureneb motoorse närviimpulsi mõjul ligikaudu 1000 korda, on samuti võimsad fosforülaasi aktivaatorid.

Tööaeg maksimaalsel võimsusel on 2-3 minutit. Selle kriteeriumi nii väikesel väärtusel on kaks peamist põhjust. Esiteks toimub glükolüüs suure kiirusega, mis viib kiiresti glükogeeni kontsentratsiooni vähenemiseni lihastes ja sellest tulenevalt selle lagunemise kiiruse vähenemiseni. Teiseks tekib glükolüüsi käigus piimhapet, mille akumuleerumine toob kaasa happesuse suurenemise lihasrakkudes. Suurenenud happesuse tingimustes ensüümide, sealhulgas glükolüütiliste ensüümide katalüütiline aktiivsus väheneb, mis toob kaasa ka selle ATP resünteesiraja kiiruse vähenemise.

ATP moodustumise glükolüütilisel meetodil on aeroobse meetodiga võrreldes mitmeid eeliseid. See saavutab maksimaalse võimsuse kiiremini, on suurema maksimaalse võimsusega ja ei vaja mitokondrite ja hapniku osalust.

Sellel teel on aga ka olulisi puudusi. See protsess ei ole ökonoomne. Ühe glükogeenist lõhustatud glükoosijäägi lagunemisel laktaadiks tekib ainult 3 ATP molekuli, samal ajal kui glükogeeni aeroobsel oksüdatsioonil veeks ja süsinikdioksiidiks tekib 39 ATP molekuli glükoosijäägi kohta. See ebaefektiivsus koos suure kiirusega viib kiiresti glükogeenivarude ammendumiseni.

ATP resünteesi glükolüütilise raja teine ​​tõsine puudus on laktaadi moodustumine ja akumuleerumine, mis on selle protsessi lõppsaadus. Suurenenud laktaadi kontsentratsioon lihaskiud põhjustab pH nihke happelisele poolele, samal ajal kui lihasvalkudes toimuvad konformatsioonilised muutused, mis viib nende funktsionaalse aktiivsuse vähenemiseni. Seega häirib piimhappe kogunemine lihasrakkudesse oluliselt nende normaalset talitlust ja viib väsimuse tekkeni.

Füüsilise töö intensiivsuse vähenemisel, aga ka treeningu puhkeperioodidel võib tekkiv laktaat lihasrakud osaliselt lümfi või verre lahkuda, mis võimaldab glükolüüsi taaskäivitada.

Praegu teadaolevad biokeemilised meetodid ATP resünteesi glükolüütilise raja kasutamise hindamiseks füüsilisel tööl põhinevad piimhappe kuhjumisest organismis toimuvate biokeemiliste muutuste hindamisel. See on eelkõige laktaadi kontsentratsiooni määramine veres pärast füüsilist koormust. Puhkeolekus, s.o. enne tööle asumist on laktaadi kontsentratsioon veres tavaliselt 1-2 mmol/l. Pärast intensiivset lühiajalist treeningut suureneb piimhappe kontsentratsioon veres järsult ja võib ulatuda 18-20 mmol/l ning sportlastel. kõrgelt kvalifitseeritud veelgi suuremaid väärtusi. Teine piimhappe kogunemist vereringesse peegeldav näitaja on vere pH väärtus. Puhkeseisundis on see näitaja 7,36–7,40, pärast intensiivset tööd väheneb see 7,2–7,0-ni ja kirjanduses märgitakse veelgi olulisemat pH langust - 6,8-ni. Glükolüüsi metaboolset võimekust iseloomustavad suurimad muutused laktaadi kontsentratsioonis ja vere pH-s, mida täheldati pärast treeningut “kuni ebaõnnestumiseni” submaksimaalse võimsuse tsoonis. ATP glükolüütilise resünteesi maksimaalset võimsust saab hinnata laktaadi kontsentratsiooni suurenemise kiirusega veres või pH languse kiirusega.

Teine meetod glükolüüsi kiiruse hindamiseks, mis fikseerib piimhappe moodustumise ja akumuleerumise tagajärjed, on vere leeliselise reservi määramine. Aluseline verereserv on kõigi verepuhvrisüsteemide leeliselised komponendid. Kui piimhape satub lihastöö käigus verre, neutraliseeritakse see esmalt verepuhversüsteemidega suheldes ja seetõttu väheneb vere leelisereserv.

Glükolüüsi panust tehtava füüsilise töö energiaga varustamisse saab hinnata ka laktaadi määramisega uriinis. Puhkeolekus laktaati uriinis praktiliselt ei ole. Pärast treeningut, eriti intensiivset treeningut, eritub uriiniga suur hulk piimhapet. Arvestada tuleb sellega, et treeningu ajal lülitatakse glükolüüs mitu korda sisse ja seetõttu annab uriinianalüüs teavet glükolüütilise resünteesi raja kogupanuse kohta energia tagamisel kõikide treeningu ajal sooritatavate koormuste jaoks.

Koos vere ja uriini uurimisega saab resünteesi glükolüütilise raja hindamiseks kasutada ka laktaadi hapniku võla määramist. Laktaadi hapnikuvõlg on suurenenud hapnikutarbimine järgmise 1-1,5 tunni jooksul pärast lihastöö lõppu. See liigne hapnik on vajalik töö käigus tekkinud piimhappe eemaldamiseks. Laktaathapniku võla suurimad väärtused määratakse pärast 2-3 minutit kestvat füüsilist aktiivsust, mis on sooritatud maksimaalse intensiivsusega. Hästi treenitud sportlastel võib laktaadi hapnikuvõlg ulatuda 20 liitrini.

Laktaadi hapniku võla suurust saab kasutada selleks, et hinnata ATP resünteesi glükolüütilise raja võimeid. Seega näitab laktaadivõla väärtus glükolüüsi metaboolset võimekust ja selle maksimaalset võimsust saab hinnata laktaadivõla väärtuse ja submaksimaalse võimsuse maksimaalse koormuse sooritamise aja suhte järgi.

Süstemaatilise treeningu tulemusena submaksimaalsete koormustega suureneb glükogeeni kontsentratsioon lihasrakkudes ja suureneb glükolüütiliste ensüümide aktiivsus. Kõrgelt treenitud sportlastel tekib kudede ja vere resistentsus pH languse suhtes ning seetõttu taluvad nad suhteliselt kergesti vere pH nihkumist 70-ni ja alla selle.

Adenülaadi kinaasi reaktsioon

Adenülaatkinaasi reaktsioon toimub lihasrakkudes ADP olulise akumuleerumise tingimustes, mida tavaliselt täheldatakse väsimuse tekkimisel. Adenülaatkinaasi reaktsiooni kiirendab ensüüm adenülaatkinaas, mis asub müotsüütide sarkoplasmas. Selle reaktsiooni käigus kannab üks ADP molekul oma fosfaatrühma teisele ADP-le, mille tulemusena moodustuvad ATP ja AMP:

Pikka aega peeti seda ATP moodustumise rada hädaolukorra mehhanismiks, mis tagab ATP sünteesi tingimustes, kui muud ATP tootmise meetodid muutuvad ebaefektiivseks. Lisaks arvati, et adenülaatkinaasi reaktsioon viib adenüülnukleotiidide koguhulga vähenemiseni müotsüütides, kuna selles reaktsioonis moodustunud AMP saab deamineerida ja muundada inosiinhappeks:

Kuid praegu ei ole sellele reaktsioonile määratud mitte energeetiline, vaid reguleeriv roll. Selle põhjuseks on asjaolu, et AMP on võimas süsivesikute lagundamise ensüümide – fosforülaasi ja fosfofruktokinaasi – aktivaator, mis osalevad nii glükogeeni ja glükoosi anaeroobses lagundamises piimhappeks kui ka nende aeroobses oksüdatsioonis veeks ja süsinikdioksiidiks. Samuti selgus, et AMP muundumisel inosiinhappeks on positiivne mõju lihaste aktiivsusele. Deamineerimise tulemusena tekkinud ammoniaak võib piimhapet neutraliseerida ja seeläbi takistada selle akumuleerumisega seotud muutuste teket müotsüütides. Samal ajal ei muutu adenüülnukleotiidide kogusisaldus rakkudes, kuna inosiinhape muundatakse koos ühe aminohappega - asparagiinhappega - uuesti AMP-ks.

Tabelis Eespool kirjeldatud ATP resünteesi radade kriteeriumide väärtused on toodud. ATP resünteesi peamiste radade kvantitatiivsed kriteeriumid:

Seos erinevate ATP resünteesi radade vahel lihastöö ajal

Mis tahes lihastöö ajal toimivad kõik kolm ATP resünteesi rada, kuid need lülitatakse sisse järjestikku. Töö esimestel sekunditel toimub kreatiinfosfaadi reaktsiooni tõttu ATP resüntees, seejärel lülitub sisse glükolüüs ja lõpuks, töö jätkudes, asendab glükolüüsi kudede hingamine.

ATP resünteesi radade kaasamine füüsilise töö ajal

Jooniselt on näha, et energiavarustuse üleminek lihaste aktiivsusele anaeroobsetelt radadelt aeroobsetele radadele viib ATP kogutoodangu vähenemiseni ajaühikus, mis väljendub tehtud töö võimsuse vähenemises.

Iga ATP moodustumise mehhanismi konkreetne panus lihasliigutuste energiavarustusse sõltub kehalise aktiivsuse intensiivsusest ja kestusest.

Lühiajalise, kuid väga intensiivse töö puhul on ATP peamiseks allikaks kreatiinkinaasi reaktsioon, pikema intensiivse töö puhul moodustub suurem osa ATP-st glükolüütilise raja kaudu. Pikaajaliste, kuid mõõduka võimsusega harjutuste sooritamisel toimub lihaste energiavarustus peamiselt aeroobse oksüdatsiooni tõttu.

Lihaste töö suhtelise jõu tsoonid

Praegu on kasutusele võetud erinevad lihaste aktiivsuse klassifikatsioonid. Üks neist on B.C. klassifikatsioon. Farfel, lähtudes seisukohast, et sooritatava kehalise aktiivsuse võimsuse määrab suhe kolme peamise ATP resünteesi raja vahel, mis lihastes töö ajal toimivad. Selle klassifikatsiooni järgi eristatakse nelja lihastöö suhtelise võimsuse tsooni: maksimaalne, submaksimaalne, suur ja mõõdukas võimsus.

Maksimaalse võimsuse tsoonis võib tööd jätkata 15-20 s. Nendes tingimustes on ATP peamine allikas kreatiinfosfaat. Alles töö lõpus asendatakse kreatiinfosfaadi reaktsioon glükolüüsiga. Maksimaalses jõutsoonis sooritatavatest füüsilistest harjutustest on näiteks sprint, kaugus- ja kõrgushüpped, mõned võimlemisharjutused, kangi tõstmine jne.

Töö submaksimaalses võimsustsoonis kestab kuni 5 minutit. ATP resünteesi juhtiv mehhanism on glükolüütiline. Töö alguses, kuni glükolüüs on saavutanud maksimumkiiruse, toimub kreatiinfosfaadi toimel ATP moodustumine ning töö lõpus hakkab glükolüüs asenduma kudede hingamisega. Tööd submaksimaalses võimsustsoonis iseloomustab suurim hapnikuvõlg - Kuni 20 liitrit. Füüsiliste tegevuste näideteks selles jõutsoonis on keskmaajooks, lühimaa ujumine, jalgrattasõit ja uisutamine. sprindidistantsid ja jne.

Suure võimsusega tsoonis töötamise maksimaalne kestus on kuni 30 minutit. Tööd selles tsoonis iseloomustab ligikaudu võrdne glükolüüsi ja kudede hingamise panus. ATP resünteesi kreatiinfosfaadi rada toimib alles päris töö alguses ja seetõttu on selle osatähtsus kogu selle töö energiavarustuses väike. Selle jõutsooni harjutuste näideteks on jooksmine 5000 sentimeetri kõrgusel, uisutamine püsidistantsidel, murdmaasuusatamine, kesk- ja pikamaaujumine jne.

Töö mõõduka võimsusega tsoonis kestab üle 30 minuti. Lihastegevuse energiavarustus toimub valdavalt aeroobselt. Sellise võimsuse näiteks on maratonijooks, kergejõustikukross, võistluskõnd, maanteerattasõit, pikamaa murdmaasuusatamine, matkamine jne.

Atsüklilistel ja situatsioonilistel spordialadel muutub tehtud töö jõud mitu korda. Niisiis, jalgpallur jookseb vaheldumisi mõõduka kiirusega ja jookseb lühikesi distantse sprindikiirusel; Võite leida ka mängulõike, kui tööjõud on oluliselt vähenenud. Selliseid näiteid võib tuua paljude teiste spordialade kohta.

ATP resünteesi aeroobne rada on peamine, põhiline ATP moodustumise meetod, mis toimub lihasrakkude mitokondrites. Kudede hingamise käigus eemaldatakse oksüdeerunud ainest kaks vesinikuaatomit ja kantakse läbi hingamisahela molekulaarsesse hapnikku - 02, mis toimetatakse verega õhust lihastesse, mille tulemusena tekib vesi. Vee moodustumisel vabaneva energia tõttu sünteesitakse ATP-d ADP-st ja fosforhappest. Tavaliselt sünteesitakse iga moodustunud veemolekuli kohta kolm ATP molekuli.

Lihtsustatud kujul võib aeroobset ATP resünteesi kujutada järgmise diagrammiga:

Kõige sagedamini võetakse vesinik ära trikarboksüülhappe tsükli vaheproduktidest - Krebsi tsüklist. Krebsi tsükkel on katabolismi viimane etapp, mille käigus atsetüülkoensüüm A oksüdeeritakse CO2-ks ja H20-ks. Selle protsessi käigus eemaldatakse ülalloetletud hapetest 4 paari vesinikuaatomeid ja seetõttu moodustub atsetüülkoensüümi A ühe molekuli oksüdatsiooni käigus 12 ATP molekuli.

Atsetüül-CoA saab omakorda moodustuda süsivesikutest, rasvadest ja aminohapetest, st. Atsetüül-CoA kaudu osalevad Krebsi tsüklis süsivesikud, rasvad ja aminohapped:

ATP resünteesi aeroobse raja kiirust kontrollib ADP sisaldus lihasrakkudes, mis on kudede hingamisensüümide aktivaator. Puhkeolekus, kui rakkudes ADP-d peaaegu pole, toimub kudede hingamine väga madala kiirusega. Lihasetöö käigus toimub ATP intensiivse kasutamise tõttu ADP teke ja kuhjumine. Sellest tulenev liigne ADP kiirendab kudede hingamist ja see võib saavutada maksimaalse intensiivsuse.

Teine ATP resünteesi aeroobse raja aktivaator on CO2. Füüsilise töö käigus liialdatud süsihappegaas aktiveerib aju hingamiskeskuse, mis lõppkokkuvõttes toob kaasa vereringe kiirenemise ja lihaste hapnikuvarustuse paranemise.

ATP moodustumise aeroobset rada iseloomustavad järgmised kriteeriumid.

Maksimaalne võimsus on 350-450 cal/min-kg. Võrreldes ATP resünteesi anaeroobsete radadega, on kudede hingamisel väikseim maksimaalne võimsus. See on tingitud asjaolust, et aeroobse protsessi võimalusi piirab hapniku kohaletoimetamine mitokondritesse ja nende kogus lihasrakkudes. Seetõttu on ATP resünteesi aeroobse raja tõttu võimalik teostada vaid mõõduka intensiivsusega füüsilist tegevust.

Kasutusaeg - 3-4 minutit. Nii pikk kasutuselevõtuaeg on seletatav asjaoluga, et kudede hingamise maksimaalse kiiruse tagamiseks on vajalik kõigi kehasüsteemide ümberstruktureerimine, mis on seotud hapniku kohaletoimetamisega lihaste mitokondritesse.

Tööaeg maksimaalsel võimsusel on kümneid minuteid. Nagu juba märgitud, on ATP aeroobse resünteesi energiaallikateks süsivesikud, rasvad ja aminohapped, mille lagunemise lõpetab Krebsi tsükkel. Veelgi enam, selleks ei kasutata mitte ainult nende ainete intramuskulaarseid varusid, vaid ka süsivesikuid, rasvu, ketoonkehi ja aminohappeid, mis verega füüsilise töö käigus lihastesse toimetatakse. Sellega seoses toimib see ATP taassünteesi rada nii pikka aega maksimaalse võimsusega.

Võrreldes teiste lihasrakkudes toimuvate ATP resünteesi protsessidega, on aeroobsel resünteesil mitmeid eeliseid. See on väga ökonoomne: selle protsessi käigus toimub oksüdeeritud ainete sügav lagunemine lõpptoodeteks - CO2 ja H20 ning seetõttu vabaneb suur hulk energiat. Näiteks lihasglükogeeni aeroobsel oksüdatsioonil moodustub iga glükogeenist eraldatud glükoosimolekuli kohta 39 ATP molekuli, samas kui selle süsivesiku anaeroobsel lagunemisel sünteesitakse ühe glükoosimolekuli kohta vaid 3 ATP molekuli. Selle resünteesitee teine ​​eelis on selle mitmekülgsus substraatide kasutamisel. ATP aeroobse resünteesi käigus oksüdeeritakse kõik keha peamised orgaanilised ained: aminohapped, süsivesikud, rasvhapped, ketoonkehad jne. Selle ATP moodustumise meetodi teine ​​eelis on selle väga pikk tööaeg: see toimib praktiliselt. pidevalt kogu elu. Puhkeseisundis on ATP aeroobse resünteesi kiirus madal, füüsilise koormuse ajal võib selle võimsus jõuda maksimumini.

Kuid ATP moodustamise aeroobsel meetodil on ka mitmeid puudusi. Seega on selle meetodi mõju seotud hapniku kohustusliku tarbimisega, mille lihastesse viimise tagavad hingamis- ja kardiovaskulaarsüsteemid. Kardiorespiratoorse süsteemi funktsionaalne seisund on piirav tegur, mis piirab ATP resünteesi aeroobse raja toimimise kestust maksimaalse võimsusega ja maksimaalse võimsuse väärtust.

Aeroobse raja võimalusi piirab ka asjaolu, et kõik kudede hingamise ensüümid on mitokondrite sisemembraani sisse ehitatud hingamiskoosluste kujul ja toimivad terve membraani olemasolul ainult ffPH-na. Kõik membraanide olekut ja omadusi mõjutavad tegurid häirivad ATP moodustumist aeroobsel viisil. Näiteks täheldatakse oksüdatiivse fosforüülimise häireid atsidoosi, mitokondrite turse ja mitokondriaalsete membraanide osaks olevate lipiidide vabade radikaalide oksüdeerumise ajal lihasrakkudes.

Aeroobse ATP moodustumise teiseks puuduseks võib pidada pikka kasutuselevõtuaega ja väikest maksimaalset võimsust absoluutväärtuses. Seetõttu ei saa see ATP resünteesi viis täielikult tagada enamikule spordialadele omast lihasaktiivsust ning lihased on sunnitud lisaks kasutama anaeroobseid ATP moodustumise meetodeid, millel on lühem kasutusaeg ja suurem maksimaalne võimsus.

Spordipraktikas kasutatakse aeroobse fosforüülimise hindamiseks sageli kolme näitajat: maksimaalne hapnikutarbimine, anaeroobse ainevahetuse lävi ja hapnikuga varustatus.

MOC on maksimaalne võimalik hapnikutarbimise kiirus keha poolt füüsilise töö tegemisel. See indikaator iseloomustab ATP resünteesi aeroobse raja maksimaalset võimsust: mida kõrgem on MIC väärtus, seda suurem on kudede hingamise maksimaalse kiiruse väärtus, see on tingitud asjaolust, et selles kasutatakse ära peaaegu kogu kehasse sisenev hapnik. protsessi. MIC on lahutamatu näitaja, mis sõltub paljudest teguritest: kardiorespiratoorse süsteemi funktsionaalsest seisundist, hemoglobiini sisaldusest veres ja müoglobiini sisaldusest lihastes, mitokondrite arvust ja suurusest. Treenimata noortel on VO2 max tavaliselt 3-4 l/min, aeroobset treeningut sooritavatel kõrgklassi sportlastel on VO2 max 6-7 l/min. Praktikas, et välistada kehakaalu mõju sellele väärtusele, arvutatakse MIC kehakaalu kg kohta. Sel juhul on noortel, kes ei tegele spordiga, MOC 40-50 ml/min-kg ja hästi treenitud sportlastel 80-90 ml/min-kg.

Spordipraktikas kasutatakse MOC-d ka aeroobse töö suhtelise võimsuse iseloomustamiseks, mida väljendatakse hapnikutarbimisena protsendina MOC-st. Näiteks 6 l/min VO2 max -ga sportlase töö suhteline võimsus hapnikutarbimisega 3 l/min on 50% VO2 max tasemest. PANO on töö minimaalne suhteline võimsus, mõõdetuna hapnikutarbimise protsendina MIC suhtes, mille juures ATP resünteesi glükolüütiline rada hakkab sisse lülituma. treenimata inimestel on PANO 40-50% MOC-st ja sportlastel võib PANO ulatuda 70% -ni MOC-st. PANO kõrgemad väärtused treenitud inimestel on seletatavad asjaoluga, et aeroobne fosforüülimine neis toodab rohkem ATP-d ajaühikus ja seetõttu lülitub suurel koormusel sisse ATP moodustumise anaeroobne rada - glükolüüs. Hapnikutarbimine on hapniku hulk, mida kasutatakse antud koormuse ajal ATP aeroobse resünteesi tagamiseks. Hapnikuvarustus iseloomustab kudede hingamise panust tehtud töö energiaga varustamisse.

Aeroobse jõudluse arendamisele suunatud süstemaatilise treeningu mõjul suureneb müotsüütides mitokondrite arv, suureneb nende suurus ja need sisaldavad rohkem kudede hingamise ensüüme. Samal ajal paraneb hapniku transpordi funktsioon: suureneb müoglobiini sisaldus lihasrakkudes ja hemoglobiini sisaldus veres, suureneb organismi hingamis- ja kardiovaskulaarsüsteemi jõudlus.

Inimene, et pidevalt säilitada lihaskoe jõudlust ja elutähtsat aktiivsust.

Vajalike elementide ja hapete vabanemine resünteesi käigus võimaldab näiteks sportlastel hoida lihaskude pikka aega pinges.

Puhkeolekus vajavad lihased oma seisundi ja jooksvate ainevahetusprotsesside säilitamiseks pidevat ATP resünteesi ja vastavate tootmist.

Adenosiintrifosfaadi moodustumise mehhanism on protsess, mis peab inimkehas pidevalt toimuma, et tagada lihaste jõudlus puhkeolekus. Samal ajal suureneb nende adenofosfaatide tarbimine lihaste kokkutõmbumise hetkel.

ATP resüntees varustab kudesid jõudluseks vajaliku energia ja elementide aktomüosiini kompleksiga ning varustab neid aktiivses olekus vajaliku koguse kaltsiumiioonidega.

Selle saavutamiseks taastatakse pidevalt adenositrofosfori kogust lihaskoes. Sel juhul on taastamise efektiivsus võrdne tarbimise ajaga, see protsess toimub teatud biokeemiliste resünteesi mehhanismide tõttu.

Elemendid, mis toimivad kehas käimasoleva APT resünteesi allikana, võivad olla "selgroo" lihased ja mõned muud koed. Just need energiaallikad on rikkad fosfaate sisaldavate elementide poolest:

• Kreatiinfosfaat
• Adenosiinfosfaat

Lisaks moodustuvad katabolismi protsessis järgmised:

• Glükogeen
• Energiakomponendid

Aeroobses keskkonnas toimuva oksüdatsiooniprotsessi tulemusena tekivad kehasse gradientelemendid. Ligikaudu 0,20% ATP-st paikneb lihastes, samal ajal suureneb kontsentratsiooni väärtus “%” ja pärsitakse müosiini massi, mille tulemusena on tagatud lihaste adhesioonide teke.

Kuid ATP kontsentratsioon lihastes ei tohiks langeda, alla 0,1%, vastasel juhul tõmbuvad lihased kokku, kuni nad on täielikult kurnatud. See on tagatud tänu sellele, et sel hetkel lakkab sarkoplasmaatilises retikulumis olev kaltsium töötamast.

Kui lihas on kurnatud, hakkab arenema rigora, st süsteemne, püsiv kontraktsioon.

Anaeroobsed ja aeroobsed resünteesi protsessid lihastes

ATP resüntees on reaktsioon aeroobsete ja anaeroobsete mehhanismide tingimustes.

Reaktsiooni kulg aktiivsel perioodil võib toimuda reaktsiooni tulemusena anaeroobsete tingimuste juuresolekul.

Anaeroobsed resünteesiprotsessid toimuvad ilma hapniku osaluseta, sõltudes hapniku olemasolust - reaktsiooni nimetatakse aeroobseks.

Konstantse kiirusega toimub ATP resüntees hapniku osalusel, seetõttu täheldatakse aeroobset protsessi.

Intensiivse füüsilise töö tõttu ATP resünteesi protsessi ei toimu, kuna hapniku juurdepääs lihastele on välistatud. "Selgroo" lihastes täheldatakse ainult kolme anaeroobset ja ühte aeroobset - adenosiintrifosfaadi vähenemist.

Selline protsess hõlmab selliseid mehhanisme nagu:

• Kreatiinfosfokinaas
• Alaktaat
• Lakteeritud
• Müokinaas

Aeroobne protsess ise hõlmab oksüdatiivse fosfaadi kulgu ja mitokondrite arv suureneb oluliselt. Aeroobse oksüdatsiooni käigus täheldatakse energiasubstraadi tootmist:

• Glükoos
• Rasvhape
• Mõned aminohapped
• Piimhape
• Ketoonkehad

Aeroobne mehhanism või nagu seda nimetatakse ka happemehhanismiks, on sportlaste jaoks oluline protsess, kuna see annab kiirust ja vastupidavust. See on aeroobne reaktsioon, mis suudab säilitada pidevat pinget pika aja jooksul.

Lihastes toimuvad hapnikureaktsioonid annavad nende tööks energiat, peamiselt toitainete, näiteks rasvade ja süsivesikute keemilise koostoime tõttu hapnikuga. Kõik vajalikud komponendid sisenevad sportlase kehasse koos toiduga ja kogunevad laos, kuni neid vajatakse.

Näiteks suhkur ja tärklis, mis toimivad süsivesikutena, moodustavad elemendi glükogeeni. Keskmiselt võib glükogeen inimkehas pakkuda submaksimaalset jõudlust kuni 70-80 minutiks. Kuid samal ajal ei ole rasva tase kehas kunagi ammendatud.

Nimelt on süsivesikud võrreldes rasvadega kehale kõige energiavarustajad.

See on tingitud asjaolust, et sama tarbimise korral on nende oksüdeerimiseks vaja 10% vähem hapnikku. See asjaolu on väga oluline hapnikupuuduse olukordades raske füüsilise koormuse ajal.

Seoses sellega, et süsivesikute varud organismis kipuvad aja jooksul ammenduma, langevad sportlaste vastupidavus ja saavutused (võimed). Pärast kõigi reservide ammendamist liituvad rasvad hooldusprotsessiga ja soodustavad katkematut jõudlust.

Tegelikult sõltub selliste komponentide nagu rasvad ja süsivesikud panus lihaste energiaga varustamisel otseselt sooritusvõimest ja kulutatud energia tasemest.

Kuid sama intensiivsusega treeningu korral tarbib keha aeroobse reaktsiooni tingimustes vähem süsivesikuid ja suuremat rasvasisaldust. See reegel kehtib peamiselt sportlaste kohta, kuna nende lihased on treenimata inimestega võrreldes süstemaatiliselt stressi all.

Seega võime järeldada, et treenitud lihastega inimene kulutab palju vähem energiat, kuna tema kehas on palju süsivesikuid.

Hapnikusüsteem suudab toota nii palju hapnikku, kui organism suudab ära tarbida ning mida kõrgem on hapnikutarbimise tase pingelise töö tegemisel, seda rohkem tõuseb efektiivsus. Võrreldes toimuvate analoogreaktsioonidega, ATP resünteesi protsessidega, on aeroobsel mehhanismil suured eelised:

• Kõrge efektiivsuse tase, kuna ühest molekulist toodetakse 30 ATP molekuli, võrreldes anaeroobse protsessiga, mille käigus moodustub ainult 3 molekuli.
• Multifunktsionaalsus, kuna aminohapped, süsivesikud, ketoonkehad jne toimivad energiakomponentidena.
• Protsessi kestus on oluliselt pikem, kuna puhkehetkel on AT resüntees suhteliselt väike, kuid koormuste suurenemisel kasvab see hetkega maksimaalse väärtuseni.

Kuid hoolimata ilmsetest eelistest iseloomustavad aeroobset protsessi ka mõned puudused:

• Hapnikumolekulide pidev tarbimine piirab oluliselt selle lihastesse liikumise kiirust ja läbi mitokondriaalse membraani imendumise protsessi.
• Suur kasutuselevõtu määr aja jooksul.
• Minimaalne maksimaalne võimsus.

APT resünteesi ajal toimuvad lihastes teatud protsessid. Kõige olulisem ja kiireim on kreatiinkinaasi reaktsioon, mis tekitab ATP ammendumisel fosforüülelemente.

Madala happesusega keskkonnas aktiveeruvad peamiselt hingamiselemendid ning samal ajal toimub lihaskoe ja ATP resünteesireaktsioonide eest vastutavate ensüümide pärssimine. Protsessi alguses kantakse ATP sisemembraani abil membraanidevahelisse ruumi.

Sel hetkel on ATP resüntees lüli kraana kinaasist siseneva kreatiini vahel. Just see interaktsioon soodustab metokondriaalset kreatiinkinaasi, mis paikneb mitokondriaalses membraanis ja toodab seeläbi kreatinosfaati.

Seega siseneb tekkiv element uuesti sarkoplasmasse, kus ta lükkab ülejäänud fosforielemendid ATP-st sarkoplasmaatiliseks ADP-ks.

Protsessi maksimaalne kestus ei ületa 30 sekundit ja maksimaalne võimsus saavutatakse 2 minutiga.
Seda meetodit iseloomustavad analoogidega võrreldes eelised:

• Maksimaalne võimsus saavutatakse palju kiiremini
• Maksimaalse võimsuse indikaator on palju suurem kui aeroobse meetodi puhul
• Tekib ilma vajaduseta kasutada hapnikku ja mitokondreid

Kuigi isegi glükolüütilisel meetodil on mitmeid puudusi:

• Mehhanismil on madal efektiivsusnäitaja
• Suur happe kogunemine lihastesse võib häirida nende normaalset talitlust ja isegi stimuleerida lihaste väsimust.

Müokinaasi mehhanism tekib siis, kui sarkoplasmas on palju ADP-d ja see ilmneb abimeetodina tingimustes, kus muud võimalused on end juba ammendanud ja Sel hetkel on juba sellele näitajale lähedal.

Müokinaas kudedes esineb kõige sagedamini koos ADP taseme olulise tõusuga.

Põhimõtteliselt võib see olukord tekkida tugeva lihaste väsimuse korral.

Selle sõnaga võime öelda, et toimuvad aeroobsed ja anaeroobsed reaktsioonid tagavad vajaliku kõrge energiataseme.

Käimasolevate reaktsioonide üldnäitajad ja energiavõimed

ATP resüntees jätkub ja sissetulevat mehhanismi ennast iseloomustavad üksteisest erinevad energiavarustuse indikaatorid, mis toimivad järgmiste kriteeriumide alusel:

• "Max" võimsus
• Voolukiirus
• Mahutavus matemaatika näitaja järgi
• "Max" efektiivsus

“Max” on ATP elementide esinemiskiiruse kõrgeim väärtus ühes metaboolses reaktsioonis, mis piirab reaktsioonimehhanismi rakendatavate omaduste tõttu sooritatavate toimingute intensiivsuse piiri. vool määrab maksimaalse aja, mille jooksul kõrgeim tase adenosiintrifosfaadi resünteesi võime.

Ainevahetusvõime on ATP tervikliku väärtuse indikaator, mis võib tekkida ATP resünteesi käimasolevate protsesside ahela kasutamisel, võttes arvesse konstantse arvu elementide väärtust, mis tagavad lihaste energiavarustuse.

Kogu võimsus piirab teostatava toimingu ulatust. Seega saavutatakse selline efektiivsus piiratud energiahulgaga, mis koguneb adenositrifosfaadi makroergilistesse sidemetesse.

Nimelt iseloomustab see antud hetkel tehtava töö efektiivsust ning antud juhul on kriteeriumiks kasuliku tegevuse üldine näitaja.

Tõhususe koefitsiendi väärtus on sel juhul kogu kulutatud kasuliku energia suhe selle koguhulgasse, mis tekib ülaltoodud protsessi käigus. PD üldine koefitsient energia metamorfooside ajal ainevahetusprotsesside ajal sõltub peamiselt:

• Fosfoliatsiooni tase
• Keemmehaaniliste protsesside indikaator

Selliste kemomehaaniliste sidemete "maksimaalne" efektiivsus kulgeb peaaegu identselt ja moodustab 1/2 kogu reaktsioonist.

Fosforüülimise taseme "maksimaalne" efektiivsus on kõrgeim väärtus anaeroobses alaktilises protsessis ja on 80% ja minimaalne indikaator on 40%, kui glükolüüsi reaktsioon toimub, tõuseb see 42% -ni. Statsionaarses aeroobses protsessis on see näitaja 58%.

Seega võime järeldada, et anaeroobsetes tingimustes toimuvaid protsesse iseloomustab oluliselt suurenenud ATP genereerimise maksimaalne võimsus, kuid samal ajal on neil praktiliselt minimaalne akumuleeritud komponentide säilivusaeg.

Mida ATP süntees endast kujutab, näete videost::

Kudede hingamine on peamine ATP tootmise meetod, mida kasutavad kõik keharakud (välja arvatud punased verelibled).

Kudede hingamise käigus eemaldatakse oksüdeerunud ainest kaks vesinikuaatomit (kaks prootonit ja kaks elektroni) ja kantakse läbi ensüümidest ja koensüümidest koosneva hingamisahela molekulaarsesse vesinikku - O 2, mille veri tarnib õhust. kõigile keha kudedele. Vesinikuaatomite hapnikule lisamise tulemusena tekib vesi. Tänu energiale, mis vabaneb elektronide liikumisel mööda hingamisahelat, sünteesitakse ATP mitokondrites ADP-st ja fosforhappest. Tavaliselt kaasneb ühe veemolekuli moodustumisega kolme ATP molekuli süntees.

Lihtsustatud kujul saab kudede hingamist kujutada järgmise diagrammiga.

Kudede hingamisel kasutatakse oksüdatsioonisubstraatidena (s.o ainetena, millest eemaldatakse vesinik) mitmesuguseid valkude, süsivesikute ja rasvade lagunemise vaheprodukte. Kuid trikarboksüülhappe tsükli (TCA tsükkel) vaheproduktid - Krebsi tsükkel (isotsitr-, ketoglutaar-, merevaik- ja õunhape) alluvad kõige sagedamini oksüdatsioonile. Krebsi tsükkel on katabolismi viimane etapp, mille käigus toimub atsetüülkoensüümi A sisalduva äädikhappe jäägi oksüdatsioon - see on keha universaalne metaboliit, mille lagunemise käigus muutuvad peamised orgaanilised ained - valgud, süsivesikud ja rasvad - muundatakse.

Mõnel juhul toimub vesinikuaatomite eemaldamine oksüdeerunud ainetest tsütoplasmas ja siin ei liitu eraldunud vesinik mitte hapnikuga (nagu kudede hingamise puhul), vaid mõne muu ainega. Kõige tavalisem vesiniku aktseptor on püroviinamarihape, mis tekib süsivesikute ja aminohapete lagunemisel. Vesinikuaatomite lisamise tulemusena muudetakse püroviinamarihape piimhappeks (laktaadiks). Seega tekib seda tüüpi oksüdeerimisel lõppsaaduse – vee – asemel teine ​​lõpptoode – piimhape ja see toimub ilma hapnikku kulutamata, s.t. anaeroobne. Tsütoplasmas vabaneva energia tõttu sünteesitakse ATP, mida nimetatakse anaeroobseks ehk substraadi fosforüülimiseks ehk anaeroobseks ATP sünteesiks. Seda tüüpi oksüdatsiooni bioloogiline eesmärk on ATP tootmine ilma kudede hingamise ja hapniku osaluseta.

Lihaste kokkutõmbumine on keerukas mehaaniline keemiline protsess, mille käigus ATP hüdrolüütilise lagunemise keemiline energia muundatakse lihaste mehaaniliseks tööks.

Lihaste lõdvestamise ehk lõdvestamise protsess, samuti lihaste kokkutõmbumise protsess viiakse läbi ATP hüdrolüsaadi energia abil. Lihaste aktiivsuse mõlemad faasid – kokkutõmbumine ja lõdvestus – toimuvad kohustusliku energia kasutamisega, mis vabaneb ATP hüdrolüüsimisel.

Lihasrakkudes on ATP varud aga ebaolulised (puhkuseasendis on ATP kontsentratsioon lihastes ca 5 mmol/l) ja piisavad lihaste tööks 1-2 s. Seetõttu tuleb lihaste pikema aktiivsuse tagamiseks ATP varusid lihastes täiendada. ATP teket lihasrakkudes vahetult füüsilise töö käigus nimetatakse ATP resünteesiks ja sellega kaasneb energiakulu. Sõltuvalt energiaallikast on ATP resünteesiks mitu teed.

Erinevate ATP resünteesi radade kvantitatiivseks iseloomustamiseks kasutatakse tavaliselt järgmisi kriteeriume:

Maksimaalne võimsus ehk maksimaalne kiirus on suurim ATP kogus, mis antud resünteesiraja tõttu ajaühikus moodustub. Maksimaalset võimsust mõõdetakse kalorites või džaulides, võttes aluseks asjaolu, et 1 mmol ATP-d (506 mg) vastab füsioloogilistes tingimustes ligikaudu 12 cal või 50 J (1 cal = 4,18 J). Seetõttu on selle kriteeriumi mõõtmed cal/min kg lihaskoe või vastavalt J/min kg lihaskoe;

Kasutuselevõtuaeg on minimaalne aeg, mis kulub ATP resünteesile suurima kiiruse saavutamiseks, st. maksimaalse võimsuse saavutamiseks. Seda kriteeriumi mõõdetakse ajaühikutes (s, min);

Maksimaalse võimsuse säilimise või säilitamise aeg on antud ATP resünteesiraja pikim toimimisaeg maksimaalse võimsusega. Mõõtühikud - s, min, h;

Ainevahetusvõime on ATP koguhulk, mida antud ATP resünteesirada võib lihastöö käigus toota.

Sõltuvalt hapnikutarbimisest jagunevad resünteesirajad aeroobseteks ja anaeroobseteks /24/.

ATP resünteesi aeroobne rada

(sünonüümid: kudede hingamine, aeroobne või oksüdatiivne fosforüülimine) on peamine, põhiline ATP moodustumise meetod, mis toimub lihasrakkude mitokondrites. Kudede hingamise käigus eemaldatakse oksüdeerunud ainest kaks vesinikuaatomit (kaks prootonit ja kaks elektroni), mis kantakse läbi hingamisahela molekulaarsesse hapnikku - O 2 , mis toimetatakse verega õhust lihastesse, mille tulemusena moodustub vesi. . Vee moodustumisel vabaneva energia tõttu sünteesitakse ATP-d ADP-st ja fosforhappest. Tavaliselt sünteesitakse iga moodustunud veemolekuli kohta kolm ATP molekuli. Atsetüül-CoA saab omakorda moodustuda süsivesikutest, rasvadest ja aminohapetest, st. Atsetüül-CoA kaudu osalevad Krebsi tsüklis süsivesikud, rasvad ja aminohapped.

ATP resünteesi aeroobse raja kiirust kontrollib ADP sisaldus lihasrakkudes, mis on kudede hingamise ensüümi aktivaator. Puhkeolekus, kui rakkudes ADP-d peaaegu pole, toimub kudede hingamine väga madala kiirusega. Lihasetöö käigus toimub ATP intensiivse kasutamise tõttu ADP teke ja kuhjumine. Sellest tulenev liigne ADP kiirendab kudede hingamist ja see võib saavutada maksimaalse intensiivsuse.

Teine ATP resünteesi aeroobse raja aktivaator on CO. Füüsilise töö käigus liialdatud süsihappegaas aktiveerib aju hingamiskeskuse, mis lõppkokkuvõttes toob kaasa vereringe kiirenemise ja lihaste hapnikuvarustuse paranemise.

ATP moodustumise aeroobset rada iseloomustavad järgmised kriteeriumid:

Maksimaalne võimsus (350-450 cal/min kg);

Kasutusaeg (3-4 minutit, hästi treenitud sportlastel võib see olla umbes 1 minut);

Tööaeg maksimaalsel võimsusel (kümneid minuteid).

Nagu juba märgitud, on ATP aeroobse resünteesi energiaallikateks süsivesikud, rasvad ja aminohapped, mille lagunemise lõpetab Krebsi tsükkel. Veelgi enam, selleks ei kasutata mitte ainult nende ainete intramuskulaarseid varusid, vaid ka süsivesikuid, rasvu, ketoonkehi ja aminohappeid, mis verega füüsilise töö käigus lihastesse toimetatakse. Sellega seoses toimib see ATP taassünteesi rada nii pikka aega maksimaalse võimsusega.

Võrreldes teiste lihasrakkudes toimuvate ATP resünteesi protsessidega, on aeroobsel resünteesil mitmeid eeliseid. See on väga ökonoomne: selle protsessi käigus toimub oksüdeeritud ainete sügav lagunemine lõpptoodeteks - CO ja HO ning seetõttu vabaneb suur hulk energiat. Selle resünteesitee teine ​​eelis on selle mitmekülgsus substraatide kasutamisel. ATP aeroobse resünteesi käigus oksüdeeritakse kõik keha peamised orgaanilised ained: aminohapped (valgud), süsivesikud, rasvhapped, ketokehad jne. Selle ATP moodustumise meetodi teine ​​eelis on selle väga pikk tööaeg: praktiliselt toimib see pidevalt kogu elu.

ATP moodustumise aeroobsel meetodil on aga ka mitmeid puudusi.Kardiorespiratoorse süsteemi funktsionaalne seisund on piirav tegur, mis piirab maksimaalse võimsusega ATP resünteesi aeroobse raja toimimise kestust ja maksimaalse võimsuse väärtust. Aeroobse raja võimekust piirab ka asjaolu, et kõik kudede hingamise ensüümid on mitokondrite sisemembraani sisse ehitatud hingamiskoosluste kujul ja toimivad ainult terve membraani olemasolul. Kõik membraanide olekut ja omadusi mõjutavad tegurid häirivad ATP aeroobset moodustumist. Näiteks täheldatakse oksüdatiivse fosforüülimise häireid atsidoosi (happesuse suurenemise), mitokondrite turse ja mitokondriaalseid membraane moodustavate lipiidide vabade radikaalide oksüdeerumise ajal lihasrakkudes.

Teiseks aeroobse ATP moodustumise puuduseks võib pidada pikka kasutuselevõtuaega (3-4 minutit) ja väikest maksimaalset võimsust absoluutväärtuses /24/.

ATP resünteesi anaeroobsed rajad

ATP resünteesi anaeroobsed rajad (kreatiinfosfaat, glükolüütiin) on ATP moodustumise lisameetodid juhtudel, kui ATP tootmise peamine rada – aeroobne – ei suuda tagada lihaste aktiivsust vajaliku energiahulgaga. See juhtub mis tahes töö esimestel minutitel, kui kudede hingamine pole veel täielikult välja kujunenud, samuti suure võimsusega kehalise tegevuse ajal.

Kreatiinfosfaadi rada ATP resünteesiks

(kreatiinkinaas, alataat)

Lihasrakud sisaldavad alati kreatiinfosfaati, ühendit, mis sisaldab fosfaatrühma, mis on kreatiinijäägiga seotud kõrge energiaga sidemega. Kreatiinfosfaadi sisaldus rahuolekus lihastes on 15-20 mmol/kg.

Kreatiinfosfaadil on suur energiavaru ja kõrge afiinsus ADP suhtes. Seetõttu interakteerub kergesti ADP molekulidega, mis tekivad lihasrakkudes füüsilise töö käigus ATP hüdrolüüsi tulemusena.

Kreatiinfosfaadi reaktsioon on pöörduv, kuid selle tasakaal nihkub ATP moodustumise suunas ja seetõttu hakkab see toimuma niipea, kui ADP esimesed osad ilmuvad müotsaasi. Seda reaktsiooni katalüüsib ensüüm kreatiinkinaas. Lihasetöö ajal suureneb kreakinaasi aktiivsus märkimisväärselt selle reaktsiooni käigus tekkivate kaltsiumiioonide ja kreatiini aktiveeriva toime tõttu. Tänu nendele mehhanismidele tõuseb kreatiinkinaasi aktiivsus lihastöö alguses järsult ning keatiinfosfaadi reaktsioon saavutab väga kiiresti oma maksimumkiiruse.

Kreatiinfosfaat, millel on palju keemilist energiat, on habras aine. Fosforhapet saab sellest kergesti eraldada, mille tulemuseks on kreatiinijääkide tsüklistumine, mis viib kreatiini moodustumiseni.

Kreatiini moodustumine toimub spontaanselt, ilma ensüümide osaluseta.See reaktsioon on pöördumatu. Saadud kreatiniini kehas ei kasutata ja see eritub uriiniga.

Kreatiinfosfaadi süntees lihasrakkudes toimub puhkuse ajal, pannes kreatiini reageerima liigse ATP-ga. Kreatiinfosfaadi varusid saab osaliselt taastada mõõduka võimsusega lihastööl, mille käigus sünteesitakse koehingamise tõttu ATP-d sellises koguses, mis on piisav müotsüütide kontraktiilse funktsiooni tagamiseks ja kreatiinfosfaatbarjääri täiendamiseks. Seetõttu saab füüsilise töö ajal kreatiinfosfaadi reaktsiooni mitu korda sisse lülitada. Kreatiin moodustub maksas aminohapete glütsiini, metioniini ja arginiini abil.

ATP sünteesi kreatiinfosfaadi rada iseloomustavad järgmised aktsepteeritud kvantitatiivsete kriteeriumide väärtused:

Maksimaalne võimsus (900-1100 cal/min kg);

kasutuselevõtu aeg (ainult 1-2 s);

Tööaeg maksimaalsel kiirusel (ainult 8-10 s).

Kreatiinfosfaadi raja peamised eelised ATP moodustumisel on selle väga lühike kasutuselevõtuaeg ja suur võimsus, mis on kiirus-jõuspordi puhul ülimalt oluline. Selle ATP sünteesimeetodi peamine puudus, mis oluliselt piirab selle võimalusi, on selle lühike tööaeg. Maksimaalse kiiruse hoidmise aeg on vaid 8-10 s, lõpuks väheneb selle kiirus poole võrra ning 3. minuti lõpuks intensiivse tööga kreatiinfosfaadi reaktsioon lihastes praktiliselt seiskub.

Kreatiinfosfaadi raja seisundi biokeemiline hindamine ATP resünteesi jaoks viiakse tavaliselt läbi kahe näitaja abil: kreatiniini koefitsient ja alakthapniku võlg.

Kreatiniini koefitsient iseloomustab kreatiinfosfaadi varusid lihastes, kuna kreatiinfosfaadi sisalduse ja selle kreatiniinist moodustumise vahel on lineaarne seos, kuna see muundamine toimub mitteensümaatiliselt ja on pöördumatu.

Alaktiline hapnikuvõlg on hapnikutarbimise suurenemine (üle puhketaseme) järgmise 4-5 minuti jooksul pärast lühiajalist maksimaalse jõuharjutuse sooritamist. See liigne hapnik on vajalik kudede kõrge hingamise tagamiseks kohe pärast koormuse lõppu, et tekitada lihasrakkudes suurenenud ATP kontsentratsioon. Seega põhjustab kreatiinfosfaadi kasutamine töö ajal kreatiini kuhjumist, mille muutmine tagasi kreatiinfosfaadiks nõuab teatud kogust hapnikku.

ATP resünteesi glükolüütiline rada (glükolüüs)

Glükolüüs on ka anaeroobne viis ATP tootmiseks. ATP resünteesiks vajalik energiaallikas on lihaste glükogeen. Anaeroobse lagunemise käigus muundatakse glükogeen piimhappeks läbi järjestikuste etappide jada fosforülaasi ensüümi toimel. Glükolüüsi käigus moodustuvad vaheproduktid, mis sisaldavad suure energiaga sidemega fosfaatrühma, mis kandub kergesti üle ADP-le, moodustades ATP.

Kõik glükolüütilised ensüümid asuvad lihasrakkude sarkoplasmas. Verest lihastesse sisenev glükoos võib samuti läbida glükolüüsi.

Glükolüüsi kiirust reguleerivad ensüümid fosforülaas ja fosfofruktokinaas. Veelgi enam, rahuolekus kulgeb glükolüüs väga aeglaselt; intensiivse lihastöö korral suureneb selle kiirus järsult ja võib puhketasemega võrreldes tõusta peaaegu 2000 korda ning glükolüüsi kiiruse tõusu võib täheldada juba stardieelses olekus. adrenaliini vabanemise tõttu.

Maksimaalne võimsus - 750-850 cal/min kg.

Kasutusaeg - 20-30 s.

Tööaeg maksimaalsel võimsusel on 2-3 minutit.

Glükolüüsi eelised ATP moodustumise aeroobse raja ees: see saavutab kiiremini maksimaalse võimsuse, kulgeb suurel kiirusel, on suurema maksimaalse võimsusega ning ei nõua protsessis mitokondrite ja hapniku osalemist.

Glükolüüsi puudused: protsessi suur kiirus viib kiiresti glükogeeni kontsentratsiooni vähenemiseni lihastes ja piimhappe kogunemine glükolüüsi ajal põhjustab happesuse suurenemist lihasrakkudes, mis vähendab glükolüütiliste ensüümide katalüütilist aktiivsust. ; Glükolüüs on ebaökonoomne. Laktaadi kontsentratsiooni suurenemine lihaskiududes põhjustab pH nihke happelisele poolele, lihasvalkudes aga toimuvad konformatsioonilised muutused, mis viib nende funktsionaalse aktiivsuse vähenemiseni, s.o. viib väsimuse tekkeni.

Füüsilise töö intensiivsuse vähenemisel, aga ka treeningu puhkeperioodidel võib tekkiv laktaat lihasrakud osaliselt lümfi ja verre jätta, mis võimaldab glükolüüsi taaskäivitada.

Lihaste töö suhtelise jõu tsoonid

Praegu on kasutusele võetud erinevad lihaste aktiivsuse klassifikatsioonid. Üks neist on klassifikatsioon V. S. Farfeli järgi, mis põhineb seisukohal, et sooritatava kehalise aktiivsuse võimsuse määrab seos kolme peamise ATP resünteesi raja vahel, mis töö ajal lihastes funktsioneerivad. Selle klassifikatsiooni järgi eristatakse nelja suhtelise lihase tööjõu tsooni: maksimaalne, submaksimaalne, suur ja mõõdukas.

Maksimaalse võimsuse tsoonis võib tööd jätkata 15-20 s. Nendes tingimustes on ATP peamine allikas kreatiinfosfaat. Alles töö lõpus asendatakse kreatiinfosfaadi reaktsioon glükolüüsiga.

Töö submaksimaalses võimsustsoonis kestab kuni 5 minutit. ATP resünteesi juhtiv mehhanism on glükolüütiline. Töö alguses, kuni glükolüüs on saavutanud maksimumkiiruse, toimub kreatiinfosfaadi toimel ATP moodustumine ning töö lõpus hakkab glükolüüs asenduma kudede hingamisega. Tööd submaksimaalses võimsustsoonis iseloomustab suurim hapnikuvõlg.

Töö suure võimsusega tsoonis kestab kuni 30 minutit. Tööd selles tsoonis iseloomustab ligikaudu võrdne glükolüüsi ja kudede hingamise panus. Kreatiinfosfaadi rada ATP taassünteesiks toimib alles päris alguses.

Töö mõõduka võimsusega tsoonis kestab üle 30 minuti. Lihastegevuse energiaga varustamine toimub valdavalt aeroobselt /24/.