Aerobni put za resintezu ATP-a

Aerobni put resinteze ATP-a je glavni, osnovni način stvaranja ATP-a koji se javlja u mitohondrijima mišićnih ćelija. Prilikom disanja tkiva, dva atoma vodika se oduzimaju od oksidirane tvari i kroz respiratorni lanac prenose do molekularnog kisika - 02, koji se krvlju isporučuje mišićima iz zraka, što rezultira vodom. Zbog energije koja se oslobađa prilikom stvaranja vode, ATP se sintetiše iz ADP-a i fosforne kiseline. Obično se za svaki formirani molekul vode sintetiziraju tri ATP molekula.

U pojednostavljenom obliku, aerobna ATP resinteza može se predstaviti shemom:

Najčešće se vodik oduzima iz međuproizvoda ciklusa trikarboksilne kiseline - Krebsovog ciklusa. Krebsov ciklus je završna faza katabolizma, tokom koje se acetil koenzim A oksidira u CO2 i H20. Tokom ovog procesa, 4 para atoma vodika oduzimaju se gore navedenim kiselinama i stoga se formira 12 ATP molekula tokom oksidacije jednog molekula acetil koenzima A.

Zauzvrat, acetil-CoA se može formirati iz ugljikohidrata, masti i aminokiselina, tj. preko acetil-CoA, ugljikohidrati, masti i aminokiseline su uključeni u Krebsov ciklus:

Brzina aerobnog puta resinteze ATP-a kontroliše se sadržajem ADP-a u mišićnim ćelijama, koji je aktivator enzima tkivnog disanja. U mirovanju, kada u ćelijama gotovo da nema ADP-a, disanje tkiva se odvija vrlo malo. Tokom mišićnog rada, zbog intenzivne upotrebe ATP-a, dolazi do stvaranja i akumulacije ADP-a. Nastali višak ADP-a ubrzava tkivno disanje i ono može dostići svoj maksimalni intenzitet.

CO2 je još jedan aktivator aerobnog puta resinteze ATP-a. Ugljični dioksid koji se javlja u višku tijekom fizičkog rada aktivira respiratorni centar mozga, što u konačnici dovodi do povećanja brzine cirkulacije krvi i poboljšanja opskrbe mišića kisikom.

Aerobni put stvaranja ATP-a karakteriziraju sljedeći kriteriji.

Maksimalna snaga je 350-450 cal/min-kg. U poređenju s anaerobnim putevima resinteze ATP-a, tkivno disanje ima najmanju maksimalnu snagu. To je zbog činjenice da su mogućnosti aerobni proces ograničeni su isporukom kisika do mitohondrija i njihovom količinom u mišićnim stanicama. Stoga je zbog aerobnog puta resinteze ATP-a moguće izvesti fizička aktivnost samo umjerene snage.

Vrijeme postavljanja - 3-4 min. Takve veliko vrijeme raspoređivanje se objašnjava činjenicom da u cilju osiguranja najveća brzina tkivno disanje zahtijeva restrukturiranje svih tjelesnih sistema koji su uključeni u isporuku kisika u mitohondrije mišića.

Vrijeme rada s maksimalnom snagom je desetine minuta. Kao što je već spomenuto, izvori energije za aerobnu resintezu ATP-a su ugljikohidrati, masti i aminokiseline, čija se razgradnja završava Krebsovim ciklusom. Štaviše, u tu svrhu ne koriste se samo intramuskularne rezerve ovih supstanci, već i ugljikohidrati, masti, ketonska tijela i aminokiseline koje se krvlju isporučuju u mišiće tokom fizički rad. S tim u vezi, ovaj put resinteze ATP-a funkcionira s maksimalnom snagom tako dugo.

Aerobna resinteza ima niz prednosti u odnosu na druge procese resinteze ATP-a u mišićnim ćelijama. Veoma je ekonomičan: tokom ovog procesa, oksidirajuće supstance se duboko razlažu do konačnih proizvoda - CO2 i H20, i stoga veliki broj energije. Tako se, na primjer, tokom aerobne oksidacije mišićnog glikogena formira 39 molekula ATP-a po svakom molekulu glukoze odvojene od glikogena, dok se prilikom anaerobne razgradnje ovog ugljikohidrata sintetiziraju samo 3 molekula ATP-a po jednom molekulu glukoze. Još jedna prednost ovog puta resinteze je svestranost upotrebe supstrata. Tokom aerobne resinteze ATP-a, sve glavne organska materija tijelo: aminokiseline, ugljikohidrati, masna kiselina, ketonska tijela itd. Još jedna prednost ove metode formiranja ATP-a je veoma dugo trajanje njenog rada: u praksi funkcionira konstantno tokom cijelog života. U mirovanju, brzina aerobne resinteze ATP-a je niska; tokom fizičkog napora, njegova snaga može postati maksimalna.

Međutim, aerobna metoda stvaranja ATP-a ima i niz nedostataka. Dakle, djelovanje ove metode povezano je s obaveznom potrošnjom kisika, čiju isporuku mišićima osiguravaju respiratorni i kardiovaskularni sistem. Funkcionalno stanje kardiorespiratornog sistema je ograničavajući faktor koji ograničava trajanje aerobnog puta resinteze ATP sa maksimalnom snagom i veličinom same maksimalne snage.

Mogućnosti aerobnog puta su ograničene i činjenicom da su svi enzimi tkivnog disanja ugrađeni u unutrašnju membranu mitohondrija u obliku respiratornih ansambala i funkcionišu samo u prisustvu intaktne membrane ffPH. Bilo koji faktor koji utiče na stanje i svojstva membrana remeti stvaranje ATP-a na aerobni način. Na primjer, poremećaji u oksidativnoj fosforilaciji uočeni su kod acidoze, oticanja mitohondrija i razvoja oksidacije lipida slobodnim radikalima koji čine mitohondrijalne membrane u mišićnim stanicama.

Još jedan nedostatak formiranja aerobnog ATP-a može se smatrati dugim i malim vremenom raspoređivanja apsolutna vrijednost maksimalna snaga. Stoga se mišićna aktivnost, karakteristična za većinu sportova, ne može u potpunosti obezbijediti ovim načinom resinteze ATP-a, te su mišići primorani da dodatno uključuju anaerobne metode stvaranja ATP-a, koje imaju više kratko vrijeme raspoređivanje i veća maksimalna snaga.

U sportskoj praksi, tri indikatora se često koriste za procjenu aerobne fosforilacije: maksimalna potrošnja kisika, prag anaerobnog metabolizma i prihod kisika.

MPC je maksimalna moguća stopa potrošnje kiseonika od strane organizma tokom fizičkog rada. Ovaj pokazatelj karakterizira maksimalnu snagu aerobnog puta resinteze ATP-a: što je viša vrijednost MIC, to je veća vrijednost maksimalne brzine disanja tkiva, to je zbog činjenice da se gotovo sav kisik koji ulazi u tijelo koristi u ovom proces. IPC je integralni indikator koji zavisi od mnogo faktora: od funkcionalno stanje kardiorespiratornog sistema, o sadržaju hemoglobina u krvi, i mioglobina u mišićima, o broju i veličini mitohondrija. Kod netreniranih mladih ljudi, MIC je obično 3-4 l/min, kod vrhunskih sportista koji izvode aerobne vježbe, MIC je 6-7 l/min. U praksi, da bi se isključio uticaj telesne težine na ovu vrednost, MIC se računa po kg telesne težine. U ovom slučaju, kod mladih ljudi koji se ne bave sportom, MIC je 40-50 ml/min-kg, a kod dobro obučenih sportista - 80-90 ml/min-kg.

U sportskoj praksi, MIC se takođe koristi za karakterizaciju relativne snage aerobnog rada, koja se izražava kao potrošnja kiseonika kao procenat MIC. Na primjer, relativna snaga rada obavljenog uz potrošnju kisika od 3 L/min od strane sportiste sa MIC od 6 L/min bila bi 50% MIC nivoa. TAN je minimalna relativna snaga rada, mjerena potrošnjom kisika kao postotkom MIC, pri kojoj se počinje uključivati ​​glikolitički put resinteze ATP-a. kod netreniranih PANO iznosi 40-50% IPC, a kod sportista, TANO može dostići 70% IPC. Više vrijednosti TANO-a kod obučenih ljudi objašnjavaju se činjenicom da aerobna fosforilacija u njima daje više ATP-a u jedinici vremena, pa se stoga pri velikim opterećenjima uključuje anaerobni put stvaranja ATP-a - glikoliza. Prihod kiseonika je količina kiseonika koja se koristi tokom izvođenja datog opterećenja kako bi se osigurala aerobna resinteza ATP-a. Opskrba kisikom karakterizira doprinos tkivnog disanja opskrbi energijom obavljenog posla.

Pod uticajem sistematskog treninga koji ima za cilj razvoj aerobnih performansi, povećava se broj mitohondrija u miocitima, povećava se njihova veličina, a u njima ima više enzima tkivnog disanja. Istovremeno se poboljšava funkcija transporta kiseonika: povećava se sadržaj mioglobina u mišićnim ćelijama i hemoglobina u krvi, povećava se efikasnost respiratornog i kardiovaskularnog sistema organizma.

Mišiću u mirovanju, kao i drugim tkivima, potrebna je stalna opskrba ATP-om kako bi se održao postojanost svog sastava i kontinuiran tok metaboličkih procesa. Istovremeno, mišić se veoma razlikuje od ostalih tkiva po tome što se njegova potreba za energijom u obliku ATP-a tokom mišićne kontrakcije može skoro trenutno povećati za 200 puta.

Sadržaj ATP-a u mišićima je relativno konstantan: oko 0,25% mišićne mase. Visoka koncentracija ATP-a dovodi do inhibicije miozinske ATPaze, koja sprječava stvaranje adhezija između miozina i aktina, a time i kontrakciju mišića. S druge strane, koncentracija ATP-a ne može biti niža od 0,1%, jer se time zaustavlja pumpa kalcijuma u vezikulama sarkoplazmatskog retikuluma, a mišić će se kontrahirati do potpunog iscrpljivanja rezervi ATP-a i razvoja. Rigara - uporne nestalne kontrakcije. Rezerve ATP-a u mišićima dovoljne su za 3-4 pojedinačne kontrakcije. Stoga je potrebno stalno i vrlo intenzivno nadopunjavanje ATP-a - njegova resinteza.

ATP resynthesis tokom mišićne aktivnosti, može se odvijati kako u toku reakcija koje se odvijaju u anaerobnim uslovima, tako i zbog oksidativnih transformacija u ćelijama povezanih sa potrošnjom kiseonika. AT skeletnih mišića Identifikovana su tri tipa anaerobnih procesa tokom kojih je moguća resinteza ATP-a i jedan aerobni.

Razmotrite sve procese resinteze ATP-a u mišićima i redoslijed njihovog uključivanja.

Reakcija kreatin kinaze. Prvi i najbrži proces resinteze ATP-a je reakcija kreatin kinaze. Kreatin fosfat (Kf) je makroergijska supstanca (poglavlje 5), koja, kada su rezerve ATP-a u mišićima koji rade, iscrpljene, daje fosforilnu grupu ADP-u:

Ovaj proces katalizira kreatin kinaza, koja pripada fosfotransferazama (proces koji se razmatra je nazvan po enzimu).

ATP i kreatin su blizu i blizu kontraktilnih elemenata mišićnog vlakna. Čim nivo ATP-a počne da se smanjuje, reakcija kreatin kinaze odmah počinje, obezbeđujući resintezu ATP-a. Brzina cijepanja Kf u radnom mišiću direktno je proporcionalna intenzitetu obavljenog rada i veličini mišićne napetosti.

U prvim sekundama nakon početka rada, dok je koncentracija Kf visoka, visoka je i aktivnost kreatin kinaze. Gotovo cjelokupna količina ADP-a koji nastaje prilikom razgradnje ATP-a je uključena u ovaj proces, čime se blokiraju drugi procesi resinteze ATP-a u mišićima. Nakon što se rezerve Kph u mišićima iscrpe za oko 1/3, brzina reakcije kreatin kinaze će se smanjiti; ovo će uzrokovati uključivanje drugih procesa resinteze ATP-a.

Reakcija kreatin kinaze je reverzibilna. Tokom mišićnog rada preovlađuje direktna reakcija, koja obnavlja rezerve ATP-a, tokom perioda odmora - backlash, vraćajući koncentraciju Kf u mišiću. Međutim, resinteza Kph je moguća iz dijela i u toku dugotrajnog mišićnog rada koji se izvodi u aerobnim uvjetima.

Reakcija kreatin kinaze igra glavnu ulogu u opskrbi energijom kratkotrajnih vježbi maksimalne snage – sprint, skakanje, bacanje, vježbe dizanja utega.

Glikoliza. Sljedeći put za resintezu ATP-a je glikoliza. Ovaj metabolički put je detaljno razmotren u Poglavlju 6. Enzimi koji kataliziraju reakcije glikolize lokalizirani su na membranama sarkoplazmatskog retikuluma i u sarkoplazmi mišićnih stanica. Glikogen fosforilaza i heksokinaza, enzimi glikogenolize i prve reakcije glikolize, aktiviraju se povećanjem sadržaja ADP i fosforne kiseline u sarkoplazmi.

Kao što je gore prikazano (poglavlje 9), energetski efekat glikolize je mali i iznosi samo 2 mola ATP-a po 1 molu glukoza-1-fosfata dobijenog fosforolizom glikogena. Osim toga, treba uzeti u obzir da se oko polovice sve energije oslobađa u ovaj proces pretvara se u toplinu i ne može se koristiti tokom rada mišića; dok temperatura mišića raste na 41 - 42°C.

Krajnji proizvod glikolize je mliječna kiselina. Akumulirajući se u mišićima, izaziva promjenu koncentracije vodikovih jona u unutarćelijskom okruženju, tj. dolazi do pomaka pH sredine u kiseli region. U blago kiseloj sredini dolazi do aktivacije enzima respiratornog lanca u mitohondrijima, s jedne strane, i inhibicije enzima koji regulišu kontrakciju mišića (ATPaza miofibrila) i brzinu resinteze ATP-a u anaerobnim uslovima, s druge strane. . Ali, prije nego što pređemo na razmatranje procesa resinteze ATP-a u aerobnim uvjetima, napominjemo da glikoliza igra važnu ulogu u opskrbi energijom vježbi, čije trajanje je od 30 do 150 s. To uključuje trčanje na srednjim udaljenostima, plivanje na 100 i 200 metara, vožnju biciklom na stazi itd. Zbog glikolize, dugotrajna ubrzanja se prave tokom vježbe i na finišu udaljenosti.

Resinteza ATP-a u aerobnim uslovima. Aerobni proces resinteze ATP-a je oksidacija glukoze u ugljični monoksid (IV) i vodu. U poglavlju 6 ovaj višestepeni proces je detaljno razmotren, au poglavlju 9 izračunat je njegov energetski efekat. Upoređujući energetske efekte glikolize i potpune razgradnje glukoze u aerobnim uslovima, možemo konstatovati da je drugi proces najefikasniji. Ukupna izlazna energija tokom aerobnog procesa je 19 puta veća od one tokom glikolize.

Obratimo pažnju na činjenicu da je ATP, koji nastaje u mitohondrijima tokom oksidativne fosforilacije, nedostupan ATPazama lokalizovanim u sarkoplazmi mišićnih ćelija, jer je unutrašnja mitohondrijalna membrana nepropusna za nabijene nukleotide. Dakle, postoji sistem aktivnog transporta ATP-a od mitohondrijalnog matriksa do sarkoplazme. Prvo, translokaza vrši prijenos ATP-a iz matriksa kroz unutrašnju membranu u intermembranski prostor, gdje ATP stupa u interakciju s kreatinom koji prodire iz sarkoplazme. Ovu interakciju katalizira mitohondrijalna kreatin kinaza, koja je lokalizirana u vanjskoj membrani mitohondrija. Nastali kreatin fosfat ponovo prelazi u sarkoplazmu, gdje prenosi ostatke fosforne kiseline uklonjene iz ATP-a u sarkoplazmatski ADP.

Efikasnost stvaranja ATP-a u procesu oksidativne fosforilacije ovisi o opskrbi mišića kisikom. U mišiću koji radi, rezerve kisika su male: mala količina kisika je otopljena u sarkoplazmi, dio kisika je u stanju povezanom s mišićnim mioglobinom. Glavna količina kiseonika potrebna mišiću za aerobnu resintezu ATP-a isporučuje se kroz sistem plućnog disanja i cirkulacije krvi. Za stvaranje 1 mol ATP-a u procesu oksidativne fosforilacije potrebno je 3,45 litara kisika; takva količina kiseonika se u mirovanju troši za 10-15 minuta, a tokom intenzivne mišićne aktivnosti - za 1 minut.

Reakcija miokinaze javlja se u mišiću uz značajno povećanje koncentracije ADP-a u sarkoplazmi, kada su mogućnosti drugih puteva skoro iscrpljene ili blizu tome. Suština ove reakcije je da kada 2 molekula ADP interaguju, nastaje 1 molekul ATP:

miokinaza

-----→

Uvjeti za aktivaciju miokinazne reakcije javljaju se uz izraženo utapanje mišića. Stoga, reakciju miokinaze treba smatrati mehanizmom "hitne situacije". Reakcija miokinaze nije vrlo efikasna, jer se od dva ADP molekula formira samo jedan ATP molekul. AMP nastao kao rezultat reakcije miokinaze može se deaminacijom pretvoriti u inozin monofosfat, koji nije sudionik u energetskom metabolizmu. Međutim, povećanje koncentracije AMP u sarkoplazmi ima aktivirajući učinak na niz enzima glikolize, što dovodi do povećanja brzine anaerobne resinteze ATP-a. U ovom slučaju, reakcija miokinaze igra ulogu svojevrsnog metaboličkog pojačivača koji potiče prijenos signala od ATPaze miofibrila u ćelijske sisteme koji sintetišu ATP.

Kvantitativni kriteriji za puteve resinteze ATP-a. Aerobni put za resintezu ATP-a. Anaerobni putevi za resintezu ATP-a. Odnosi između različitih puteva resinteze ATP-a tokom rada mišića.

Podijelite rad na društvenim mrežama

Ako vam ovaj rad ne odgovara, na dnu stranice nalazi se lista sličnih radova. Možete koristiti i dugme za pretragu

Predavanje 8. Tema: SNABDEVANJE ENERGIJOM KONTRAKCIJE MIŠIĆA.

pitanja:

1. Kvantitativni kriteriji za puteve resinteze ATP-a.

4. Odnosi između različitih puteva resinteze ATP-a tokom mišićnog rada. Zone relativne snage mišićnog rada.

Tema : BIOHEMIJSKI POMACI U RADU MIŠIĆA.

pitanja:

1. Osnovni mehanizmi neurohumoralna regulacija mišićna aktivnost.

2. Biohemijske promjene u skeletnim mišićima.

3. Biohemijske promjene u mozgu i miokardu.

4. Biohemijske promjene u jetri.

5. Biohemijske promjene u krvi.

6. Biohemijske promjene u urinu.

1. Kvantitativni kriteriji za puteve resinteze ATP-a.

Za kontrakciju i opuštanje mišića potrebna je energija koja se stvara tokomhidroliza ATP molekula.

Međutim, rezerve ATP-a u mišićima su neznatne, dovoljne su za rad mišića 2 sekunde. Proizvodnja ATP-a u mišićima se naziva resinteza ATP-a.

Dakle, u mišićima se odvijaju dva paralelna procesa: ATP hidroliza i ATP resinteza.

Resinteza ATP-a, za razliku od hidrolize, može se nastaviti Različiti putevi, a ukupno, ovisno o izvoru energije, razlikuju se po tri: aerobni (bazni), kreatin fosfat i laktat.

Za kvantitativna karakterizacija različitih puteva resinteze ATP-aobično se koristi nekoliko kriterijuma.

1. Maksimalna snaga ili maksimalna brzinaovo je najveća količina ATP-a koja se može formirati u jedinici vremena zahvaljujući ovom putu resinteze. Maksimalna snaga se meri u kalorijama ili džulima, na osnovu činjenice da jedan mmol ATP odgovara fiziološkim uslovima od približno 12 cal ili 50 J. Dakle, ovaj kriterijum ima dimenziju cal/min-kg mišićnog tkiva ili J/ min-kg mišićnog tkiva.

2. Vrijeme postavljanjaovo je minimalno vrijeme potrebno da resinteza ATP-a postigne najveću brzinu, odnosno da postigne maksimalnu snagu. Ovaj kriterij se mjeri u jedinicama vremena.

3. Vrijeme za održavanje ili održavanje maksimalne snageovo je najduže vrijeme funkcioniranje ovog puta resinteze ATP-a s maksimalnom snagom.

4. Metabolički kapacitetje ukupna količina ATP-a koja se može stvoriti tokom mišićnog rada iz datog puta resinteze ATP-a.

U zavisnosti od potrošnje kiseonika putevi resinteze se dijele na aerobni i anaerobni.

2. Aerobni način resinteze ATP-a.

Aerobni put za resintezu ATP-adrugačije nazivajutkivno disanjeovo je glavni način stvaranja ATP-a, koji se odvija u mitohondrijima mišićnih ćelija. Za vrijeme disanja tkiva, dva atoma vodika se oduzimaju od oksidirane tvari i prenose kroz respiratorni lanac do molekularnog kisika koji se isporučuje u mišiće putem krvi, što rezultira vodom. Zbog energije koja se oslobađa prilikom stvaranja vode, molekuli ATP se sintetiziraju iz ADP-a i fosforne kiseline. Obično se za svaki formirani molekul vode sintetiziraju tri ATP molekula.

Najčešće se vodik uklanja iz međuproizvoda ciklusa trikarboksilne kiseline (TCA). CTK je završna faza katabolizma tokom koje se acetil koenzim A oksidira u ugljični dioksid i vodu. Tokom ovog procesa, četiri para atoma vodika se oduzimaju gore navedenim kiselinama i stoga se 12 molekula ATP-a formira tokom oksidacije jednog molekula acetil koenzima A.

Zauzvrat, acetil koenzim A može se formirati od ugljikohidrata, masti, aminokiselina, odnosno preko ovog spoja u TCA su uključeni ugljikohidrati, masti i aminokiseline.

Brzina aerobnog metabolizma ATP-a kontrolira se sadržajem u mišićnim stanicama A DF, koji je aktivator enzima tkivnog disanja. Tokom mišićnog rada dolazi do nakupljanja A DF. Višak A DF ubrzava tkivno disanje i može dostići svoj maksimalni intenzitet.

Drugi aktivator resinteze ATP-a je ugljični dioksid. Višak ovog plina u krvi aktivira respiratorni centar mozga, što u konačnici dovodi do povećanja brzine cirkulacije krvi i poboljšanja opskrbe mišića kisikom.

Maksimalna snagaaerobni put je 350-450 cal/min-kg. U poređenju sa anaerobnim putevima resinteze ATP-a, tkivno disanje je više niske ocjene, što je ograničeno brzinom isporuke kiseonika mišićima. Zbog toga se zbog aerobnog puta resinteze ATP-a može izvoditi samo fizička aktivnost umjerene snage.

Vrijeme postavljanjaiznosi 3 4 minute, ali za dobro uvježbane sportiste može biti 1 minut. To je zbog činjenice da isporuka kisika u mitohondrije zahtijeva restrukturiranje gotovo svih tjelesnih sistema.

Vrijeme rada pri maksimalnoj snazije desetine minuta. Ovo omogućava korištenje ove staze tokom dužeg rada mišića.

U poređenju sa drugim procesima resinteze ATP-a u mišićnim ćelijama, aerobni put ima niz prednosti.

1. Isplativost: 39 ATP molekula se formira od jedne molekule glikogena, a anaerobnom glikolizom samo 3 molekula.

2. Univerzalnost Ovdje različite supstance djeluju kao početni supstrati: ugljikohidrati, masne kiseline, ketonska tijela, aminokiseline.

3. Veoma dugo vrijeme rada. U mirovanju, stopa aerobne resinteze ATP-a može biti niska, ali tokom fizičkog napora može postati maksimalna.

Međutim, postoje i nedostaci.

1. Obavezna potrošnja kiseonika, koja je ograničena brzinom isporuke kiseonika u mišiće i brzinom prodiranja kiseonika kroz mitohondrijalnu membranu.

2. Dugo vrijeme implementacije.

3. Mali u smislu maksimalne snage.

Stoga se mišićna aktivnost svojstvena većini sportova ne može u potpunosti postići ovim načinom resinteze ATP-a.

U sportskoj praksi za procjenu aerobne resinteze koriste se sljedeći pokazatelji:maksimalna potrošnja kiseonika (MOC), aerobni metabolički prag (AOR), anaerobni metabolički prag (ANOR) i prihod kiseonika.

IPC Ovo je maksimalna moguća stopa potrošnje kiseonika u telu tokom fizičkog rada. Što je veći MIC, to je veća stopa disanja tkiva. Što je osoba obučenija, veći je IPC. IPC se obično računa na 1 kg tjelesne težine. Kod osoba koje se ne bave sportom MIC je 50 ml/min-kg, a kod treniranih dostiže 90 ml/min-kg.

U sportskoj praksi, MPC se takođe koristi za karakterizaciju relativne snage aerobnog rada, koja se izražava kao procenat MPC. Na primjer, relativna snaga rada obavljenog uz potrošnju kisika od 3 L/min od strane sportiste sa MIC od 6 L/min bila bi 50% MIC nivoa.

PAO ovo je najveća relativna snaga rada, mjerena potrošnjom kiseonika u procentima u odnosu na IPC. Velike vrijednosti PAO ukazuju na bolji razvoj aerobne resinteze.

ANPO ovo je minimalna relativna snaga rada, koja se takođe meri kao potrošnja kiseonika kao procenat MIC. Visok TAN ukazuje da je aerobna resinteza veća u jedinici vremena, tako da se glikoliza uključuje pri mnogo većim opterećenjima.

Oxygen parishovo je količina kiseonika (više od nivoa pre rada) koja se koristi tokom date vežbe da bi se obezbedila aerobna resinteza ATP-a. Opskrba kisikom karakterizira doprinos tkivnog disanja opskrbi energijom cjelokupnog obavljenog posla. Unos kiseonika se često koristi za procenu celokupnog aerobnog rada.

Pod uticajem sistematskog treninga u mišićnim ćelijama povećava se broj mitohondrija, poboljšava se kiseonik-transportna funkcija organizma, povećava se količina mioglobina u mišićima i hemoglobina u krvi.

3. Anaerobni putevi za resintezu ATP-a.

Anaerobni putevi za resintezu ATP-ato dodatne staze. Postoje dva takva puta, kreatin-fosfatni put i laktatni put.

Kreatin fosfatni putvezano za materijukreatin fosfat. Kreatin fosfat se sastoji od supstance kreatin, koja se makroergijskom vezom vezuje za fosfatnu grupu. Kreatin fosfat u mišićnim ćelijama sadrži u mirovanju 15 20 mmol/kg.

Kreatin fosfat ima veliku zalihu energije i visok afinitet za ADP. Stoga lako stupa u interakciju s molekulima ADP-a koji se pojavljuju u mišićnim stanicama tijekom fizičkog rada kao rezultat reakcije hidrolize ATP-a. Tokom ove reakcije, ostatak fosforne kiseline se prenosi sa rezervom energije iz kreatin fosfata u molekulu ADP-a uz stvaranje kreatina i ATP-a.

Kreatin fosfat + ADP → Kreatin + ATP.

Ovu reakciju katalizira enzim kreatin kinaza . Ovaj put resinteze ATP-a ponekad se naziva kreatikinaza.

Reakcija kreatin kinaze je reverzibilna, ali pristrasna prema stvaranju ATP-a. Stoga se počinje provoditi čim se prvi ADP molekuli pojave u mišićima.

Kreatin fosfat je krhka supstanca. Stvaranje kreatina iz njega odvija se bez sudjelovanja enzima. Kreatin se ne koristi u tijelu i izlučuje se urinom. Kod muškaraca, izlučivanje kreatinina u urinu kreće se od 18-32 mg/dan.. kg tjelesne težine, a kod žena 10-25 mg/dan. kg (ovo je koeficijent kriatinina). Kreatin fosfat se sintetiše tokom odmora iz viška ATP-a. Mišićnim radom umjerene snage, rezerve kreatin fosfata mogu se djelomično obnoviti. Zalihe ATP-a i kreatin fosfata u mišićima se također nazivaju fosfageni.

Maksimalna snagaovog puta iznosi 900-1100 cal/min-kg, što je tri puta više od odgovarajućeg pokazatelja aerobnog puta.

Vrijeme postavljanja ukupno 1 2 sek.

Vrijeme rada pri maksimalnoj brzinisamo 8 10 sek.

Glavna prednost kreatin fosfatnog puta za stvaranje ATP je

• kratko vrijeme primjene (1-2 sec);
• velike snage.

Ova reakcija je glavni izvor energije za vježbe maksimalne snage: sprint, bacanje skokova, podizanje utege. Ova reakcija može biti uključena više puta tokom izvršenja vježbe, što omogućava brzo povećanje snage obavljenog posla.

Biohemijska procjena stanja ovog puta resinteze ATP-a obično se provodi pomoću dva indikatora: kreatinskog koeficijenta i alaktatnog duga.

Omjer kreatinaje oslobađanje kreatina dnevno. Ovaj pokazatelj karakterizira rezerve kreatin fosfata u tijelu.

Dug alaktatnog kiseonika to povećanje potrošnje kiseonika u narednih 4 5 minuta, nakon izvođenja kratkotrajne vežbe maksimalne snage.Ovaj višak kisika je neophodan kako bi se osigurala visoka brzina disanja tkiva odmah nakon završetka opterećenja kako bi se stvorila povećana koncentracija ATP-a u mišićnim stanicama. Za visokokvalifikovane sportiste, vrednost alaktičkog duga nakon izvođenja opterećenja maksimalne snage je 8 10 litara.

glikolitički put resinteza ATP-a , kao što je kreatin fosfat anaerobni put. Izvor energije potrebne za resintezu ATP-a u ovom slučaju je mišićni glikogen. Tokom anaerobne razgradnje glikogena iz njegove molekule pod dejstvom enzima fosforilaze, terminalni ostaci glukoze se naizmenično odvajaju u obliku glukoza-1-fosfata. Nadalje, molekuli glukoza-1-fosfata, nakon niza uzastopnih reakcija, pretvaraju se umlečne kiseline.Ovaj proces se zove glikoliza. Kao rezultat glikolize nastaju intermedijarni proizvodi koji sadrže fosfatne grupe povezane makroergijskim vezama. Ova veza se lako prenosi na ADP i formira ATP. U mirovanju, reakcije glikolize se odvijaju sporo, ali tokom mišićnog rada, njegova brzina se može povećati za 2000 puta, a već u stanju prije lansiranja.

Maksimalna snaga750 850 cal/min-kg, što je dva puta više nego kod tkivnog disanja. Ovako velika snaga se objašnjava sadržajem velike zalihe glikogena u ćelijama i prisustvom mehanizma za aktiviranje ključnih enzima.

Vrijeme postavljanja 20-30 sekundi.

Vrijeme rada pri maksimalnoj snazi 2 -3 minute.

Glikolitički način stvaranja ATP-a je nekoliko prednosti prije aerobne rute:

• brže dostiže maksimalnu snagu,
• ima veću maksimalnu snagu,
• ne zahtijeva učešće mitohondrija i kiseonika.

Međutim, ovaj put ima svoje ograničenja:

• proces nije ekonomičan
• nakupljanje mliječne kiseline u mišićima značajno narušava njihovu normalno funkcionisanje i doprinosi umoru mišića.

Ukupni rezultat glikolize može se predstaviti kao sljedeće jednačine:

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

Glucose Dairy

Kiselina

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

Glycogen Dairy

Kiselina

Shema anaerobne i aerobne glikolize

Za procjenu glikolize koriste se dvije biohemijske metode – mjerenje koncentracije laktata u krvi, mjerenje pH krvi i određivanje alkalne rezerve krvi.

Odredite i sadržaj laktata u urinu. Ovo daje informacije o ukupnom doprinosu glikolize opskrbi energijom vježbanja koje se izvodi tokom vježbanja.

Drugi važan indikator jedug laktatnog kiseonika.Dug za laktatni kiseonik je povećana potrošnja kiseonika u narednih 1 1,5 sati nakon završetka mišićnog rada. Ovaj višak kiseonika je potreban da bi se eliminisala mlečna kiselina nastala tokom rada mišića. Dobro obučeni sportisti imaju dug kiseonika od 20 22 litara. Iznos laktanskog duga koristi se za procjenu sposobnosti datog sportiste pod opterećenjem submaksimalne snage.

4. Korelacija između različitih puteva resinteze ATP-a tokom mišićnog rada. Zone relativne snage mišićnog rada.

Prilikom bilo kakvog mišićnog rada funkcionišu sva tri puta resinteze ATP-a, ali se uzastopno uključuju.U prvim sekundama rada dolazi do resinteze ATP-a zbog reakcije kreatin fosfata, zatim se uključuje glikoliza i, konačno, kako se rad nastavlja, tkivno disanje zamjenjuje glikolizu.

Specifičan doprinos svakog od mehanizama stvaranja ATP-a energetskom snabdijevanju mišićnih pokreta zavisi od intenziteta i trajanja fizičke aktivnosti.

Prilikom kratkotrajnog, ali vrlo intenzivnog rada (na primjer, trčanje na 100 metara), glavni izvor ATP-a je reakcija kreatin kinaze. Za duži intenzivan rad (na primjer, za srednje udaljenosti) večina ATP nastaje glikolizom. Pri izvođenju vježbi dugog trajanja, ali umjerene snage, snabdijevanje mišića energijom se odvija uglavnom zahvaljujući aerobnoj oksidaciji.

trenutno prihvaćeno razne klasifikacije snaga rada mišića. U sportskoj biohemiji, najčešće korištena klasifikacija temelji se na činjenici da je snaga posljedica odnosa između tri glavna puta za resintezu ATP-a. Prema ovoj klasifikaciji postoječetiri zone relativne snage mišićnog rada:maksimalni, submaksimalni, veliki i umjereni.

Maksimalna snagamože se razviti tokom rada u trajanju od 15 20 sek. Glavni izvor ATP-a u ovom radu je kreatin fosfat. Tek na samom kraju reakcija kreatin kinaze zamjenjuje se glikolizom. Primjeri fizičkih vježbi koje se izvode u zoni maksimalne snage su sprint, skokovi u dalj i vis, neki gimnastičke vežbe, podizanje šipke i neke druge. Maksimalna snaga tokom ovih vježbi se označava kaomaksimalna anaerobna snaga.

Rad u zoni submaksimalna aerobna snagaima trajanje do 5 minuta. Vodeći mehanizam resinteze ATP-a je glikoliza. U početku, dok reakcije glikolize ne dostignu svoju maksimalnu brzinu, stvaranje ATP-a je zbog kreatin fosfata, a na kraju je u proces uključeno i tkivno disanje. Rad u ovoj zoni karakteriše veliki dug kiseonika od 20-22 litara. Primjer fizičke aktivnosti u ovoj zoni snage je trčanje na srednje staze, plivanje na srednje staze, vožnja bicikla na stazi, brzo klizanje u sprintu itd. Takva opterećenja se nazivaju laktat.

Rad u zoni velike snageima maksimalno trajanje do 30 minuta. Rad u ovoj zoni karakteriše isti doprinos glikolize i disanja tkiva. Kreatin fosfatni put se uključuje tek na samom početku rada.. Primjer vježbi u ovoj zoni je trčanje na 5000 m, klizanje na duge staze, skijaško trčanje, plivanje na srednjim stazama itd. Ovdje su opterećenja iliaerobno-anaerobni ili anaerobno-aerobni.

Rad u umjerenom pojasu koje traje duže od 30 minuta odvija se pretežno aerobno. To uključuje maratonsko trčanje, atletsko trčanje, cestovni biciklizam, trkačko hodanje, skijanje na duge staze, planinarenje itd.

U acikličnim i situacionim sportovima (borilačke veštine, gimnastičke vežbe, sportske igre) snaga izvršenog rada se višestruko menja. Na primjer, za fudbalere, trčanje umjerenom brzinom (zona velike snage) izmjenjuje se sa sprintom na kratke udaljenosti (zona maksimalne ili submaksimalne snage). Istovremeno, fudbaleri imaju takve segmente igre kada je snaga rada smanjena na umjerenu.

Prilikom priprema sportista potrebno je primijeniti trenažna opterećenja koja razvijaju put resinteze ATP-a, koji je vodeći u energetskom snabdijevanju rada u zoni relativne snage karakterističnoj za ovaj sport.

Tema: BIOHEMIJSKI POMACI U RADU MIŠIĆA.

1. Glavni mehanizmi neurohumoralne regulacije mišićne aktivnosti.

Svaki fizički rad praćen je promjenama u brzini metaboličkih procesa. Neophodno restrukturiranje metabolizma tokom mišićne aktivnosti nastaje pod uticajem neurohumoralne regulacije.

Mogu se razlikovati sljedeći mehanizmi neurohumoralne regulacije mišićne aktivnosti:

1. Rad mišića povećava tonus simpatikus autonomni nervni sistem, koji je odgovoran za rad unutrašnje organe i mišiće.

U plućima, pod uticajem simpatičkih impulsa, ubrzava se disanje i šire se bronhi. Kao rezultat, povećava se plućna ventilacija, što dovodi do poboljšanja opskrbe tijela kisikom.

Pod uticajem simpatičkog nervnog sistema povećava se i broj otkucaja srca, što rezultira povećanjem brzine protoka krvi i poboljšanjem snabdevanja organa, prvenstveno mišića, kiseonikom i hranljivim materijama.

Simpatički sistem pojačava znojenje, čime se poboljšava termoregulacija.

Usporava rad bubrega i crijeva. Pod uticajem simpatičkog nervnog sistema dolazi do mobilizacije masti.

1. Hormoni igraju podjednako važnu ulogu u restrukturiranju tijela tokom rada mišića. U ovom slučaju, hormoni nadbubrežnih žlijezda daju najveći značaj biohemijskom restrukturiranju.

Nadbubrežna srž proizvodikateholamini adrenalin i norepinefrin.Oslobađanje hormona medule u krv nastaje uz različite emocije i stresove. Biološka uloga stvaranje ovih hormona optimalni uslovi vršiti mišićni rad velike snage i trajanja uticajem fiziološke funkcije i metabolizam.

Jednom u krvi, kateholamini dupliciraju djelovanje simpatičkih impulsa. Oni uzrokuju povećanje učestalosti disanja, širenje bronha. Pod uticajem adrenalina povećava se broj otkucaja srca i njihova snaga. Pod djelovanjem adrenalina u tijelu dolazi do preraspodjele krvi u vaskularnom krevetu.

U jetri ovi hormoni uzrokuju ubrzanu razgradnju glikogena. U masnom tkivu kateholamini aktiviraju lipaze, čime se ubrzava razgradnja masti. U mišićima aktiviraju razgradnju glikogena.

Kortikalni hormoni su također aktivno uključeni u aktivaciju mišićnog rada. Njihovo djelovanje leži u tome što inhibiraju djelovanje enzima heksokinaze, koji doprinosi nakupljanju glukoze u krvi. Budući da ovi hormoni ne djeluju na nervne ćelije, to omogućava ishranu nervnih ćelija, jer je glukoza za njih praktično jedini izvor energije. Hormoni glukokortikoidi inhibiraju anaboličke procese i prvenstveno biosintezu proteina. To omogućava korištenje oslobođenih ATP molekula za rad mišića. Osim toga, stimuliraju sintezu glukoze iz neugljikohidratnih supstrata.

2. Biohemijske promjene u skeletnim mišićima.

Prilikom obavljanja fizičkog poslaodvija u mišićima duboke promene prvenstveno zbog intenziteta procesa resinteze ATP-a.

Korištenje kreatin fosfata kao izvora energije dovodi do smanjenja njegove koncentracije u mišićnim stanicama i nakupljanja kreatina u njima.

Gotovo svaki posao koristi mišićni glikogen za proizvodnju ATP-a. Stoga se njegova koncentracija u mišićima smanjuje bez obzira na prirodu posla. Pri izvođenju intenzivnih opterećenja u mišićima dolazi do brzog smanjenja zaliha glikogena i istovremenog stvaranja i nakupljanja mliječne kiseline. Zbog nakupljanja mliječne kiseline povećava se kiselost unutar mišićnih stanica. Povećanje sadržaja laktata u mišićnim stanicama također uzrokuje njihovo povećanje osmotski pritisak. Povećanje osmotskog tlaka dovodi do toga da voda iz kapilara i međućelijskog prostora ulazi u mišićnu ćeliju, a mišići nabubre ili, kako sportaši kažu, "začepljuju".

Dugotrajni mišićni rad male snage uzrokuje postupno smanjenje koncentracije glikogena u mišićima. U ovom slučaju do raspadanja dolazi aerobno, uz potrošnju kisika. Krajnji proizvodi ove razgradnje ugljični dioksid i voda uklanjaju se iz mišićnih stanica u krv. Stoga, nakon obavljanja rada umjerene snage u mišićima, dolazi do smanjenja sadržaja glikogena bez nakupljanja laktata.

Još jedna važna promjena koja se događa u mišićima koji rade je povećanje brzine razgradnje proteina. Razgradnja proteina se posebno ubrzava pri izvođenju vježbi snage, a to prvenstveno utiče na kontraktilne proteine ​​miofibrila. Zbog razgradnje proteina u mišićnim stanicama povećava se sadržaj slobodnih aminokiselina i produkata njihovog raspadanja, keto kiselina i amonijaka.

Druga karakteristična promjena uzrokovana mišićnom aktivnošću je smanjenje aktivnosti enzima mišićnih stanica. Jedan od razloga za smanjenje enzimske aktivnosti može biti povećana kiselost uzrokovana pojavom mliječne kiseline u mišićima.

I konačno, mišićna aktivnost može dovesti do oštećenja intracelularnih struktura - miofibrila, mitohondrija i drugih biomembrana. Dakle, kršenje membrana sarkoplazmatskog lanca dovodi do kršenja provođenja nervnog impulsa do spremnika koji sadrže ione kalcija. Povrede integriteta sarkoleme praćene su gubitkom mnogih mišića važne supstance, koji oštećenu ćeliju ostavljaju u limfi i krvi. Poremećen je i rad enzima ugrađenih u membrane. Poremećen je rad kalcijeve pumpe i enzima tkivnog disanja koji se nalaze na unutrašnjoj površini mitohondrijalnih membrana.

3. Biohemijske promjene u mozgu i miokardu.

Mozak. Tokom mišićne aktivnostiin motornih neurona u moždanoj kori dolazi do formiranja i naknadnog prijenosa motornog nervnog impulsa. Oba ova procesa (formiranje i prijenos nervnog impulsa) odvijaju se uz potrošnju energije u obliku ATP molekula. Stvaranje ATP-a u nervnim ćelijama odvija se aerobno. Zbog toga se tijekom mišićnog rada povećava potrošnja kisika u mozgu iz krvi koja teče. Još jedna karakteristika energetskog metabolizma u neuronima je da je glavni supstrat za oksidaciju glukoza opskrbljena krvotokom.

Zbog prirode napajanja nervne celije svaki poremećaj u opskrbi mozga kisikom ili glukozom neizbježno dovodi do njegovog smanjenja funkcionalna aktivnost, koji se kod sportista može manifestovati u vidu vrtoglavice ili nesvestice.

Miokard. Tokom mišićne aktivnosti dolazi do povećanja i povećanja srčane frekvencije, što zahtijeva veliku količinu energije u odnosu na stanje mirovanja. Međutim, opskrba srčanog mišića energijom se odvija uglavnom zahvaljujući aerobnoj resintezi ATP-a. Samo kada je broj otkucaja srca veći od 200 otkucaja/min, uključuje se anaerobna ATP sinteza.

Great Opportunities aerobna opskrba energijom u miokardu posljedica su posebnosti strukture ovog mišića. Za razliku od skeletnih mišića, miokard ima razvijeniju i gušću mrežu kapilara, što omogućava izvlačenje veće količine kisika i oksidacijskih supstrata iz krvi. Osim toga, u ćelijama srčanog mišića ima više mitohondrija koji sadrže enzime tkivnog disanja. Ćelije srčanog mišića koriste glukozu, masne kiseline, ketonska tijela i glicerol kao izvore energije. Miokard skladišti glikogen za "kišni dan" kada su ostali izvori energije iscrpljeni.

Prilikom intenzivnog rada praćenog povećanjem koncentracije laktata u krvi, miokard izvlači laktat iz krvi i oksidira ga u ugljični dioksid i vodu.

Kada se oksidira jedan molekul mliječne kiseline, sintetizira se do 18 molekula ATP-a. Sposobnost miokarda da oksidira laktat je biološki značaj. To omogućava tijelu da duže održi potrebnu koncentraciju glukoze u krvi, što je vrlo važno za bioenergetiku nervnih stanica, kojima je glukoza gotovo jedini supstrat za oksidaciju. Oksidacija laktata u miokardu također doprinosi normalizaciji acido-bazne ravnoteže, jer se koncentracija ove kiseline u krvi smanjuje.

4. Biohemijske promjene u jetri.

Tijekom mišićne aktivnosti aktiviraju se funkcije jetre, usmjerene uglavnom na poboljšanje snabdijevanja radnih mišića ekstramuskularnim izvorima energije koju nosi krv. Najvažnijibiohemijski procesi koji se dešavaju u jetri tokom rada.

1. Pod uticajem adrenalina, brzina razgradnje glikogena raste sa stvaranjem slobodne glukoze. Nastala glukoza odlazi iz ćelija jetre u krv, što dovodi do povećanja njene koncentracije u krvi. Time se smanjuje sadržaj glikogena. Najveća stopa razgradnje glikogena uočava se u jetri na početku rada, kada su zalihe glikogena još velike.

2. Tokom fizičkog vježbanja ćelije jetre aktivno izvlače mast iz krvi, masne kiseline čiji se sadržaj u krvi povećava zbog mobilizacije masti iz masnih depoa. Masnoća koja ulazi u ćelije jetre odmah prolazi kroz hidrolizu i pretvara se u glicerol i masne kiseline. Dalje, masne kiseline se cijepaju β-oksidacijom do acetil koenzima A, iz kojeg se zatim formiraju ketonska tijela. Ketonska tijela su važan izvor energije. Protokom krvi se prenose iz jetre u radne organe - miokard i skeletne mišiće. U tim organima ketonska tijela se ponovo pretvaraju u acetil koenzim A, koji se odmah aerobno oksidira u ciklusu trikarboksilne kiseline u ugljični dioksid i vodu uz oslobađanje velike količine energije.

3. Drugi biohemijski proces koji se odvija u jetri tokom mišićnog rada je stvaranje glukoze iz glicerola, aminokiselina, laktata. Ovaj proces ide uz trošenje energije molekula ATP-a. Tipično, ova sinteza glukoze se događa tijekom dužeg rada, što dovodi do smanjenja koncentracije glukoze u krvotoku. Zahvaljujući ovom procesu, tijelo uspijeva održati potreban nivo glukoze u krvi.

4. Tokom fizičkog rada povećava se razgradnja mišićnih proteina, što dovodi do stvaranja slobodnih aminokiselina koje se dalje deaminiraju pri čemu se oslobađa amonijak. Amonijak je ćelijski otrov, njegova neutralizacija se događa u jetri, gdje se pretvara u ureu. Sinteza uree zahtijeva značajnu količinu energije. Uz iscrpljujuća opterećenja koja ne odgovaraju funkcionalnom stanju tijela, jetra se možda neće moći nositi s neutralizacijom amonijaka, u kom slučaju tijelo postaje opijeno ovim otrovom, što dovodi do smanjenja učinkovitosti.

5. Biohemijske promjene u krvi.

Promjene u hemijskom sastavu krvi su odraz onih biohemijskih promjena koje nastaju tijekom mišićne aktivnosti u različitim unutrašnjim organima, skeletnim mišićima i miokardu.

Biohemijski pomaci koji se javljaju u krvi uvelike ovise o prirodi posla, pa njihovu analizu treba provoditi uzimajući u obzir snagu i trajanje fizičke aktivnosti.

Prilikom obavljanja mišićnog rada u krvi najčešće se otkrivaju sljedeće promjene.

1. Promjene u koncentraciji proteina u krvnoj plazmi. Dva su razloga za to. Prvo, pojačano znojenje dovodi do smanjenja sadržaja vode u krvnoj plazmi i, posljedično, do njenog zgušnjavanja. To uzrokuje povećanje koncentracije tvari sadržanih u plazmi. Drugo, zbog oštećenja ćelijske membrane opaža se oslobađanje intracelularnih proteina u krvnu plazmu. U tom slučaju dio proteina iz krvotoka prelazi u urin, dok se drugi dio koristi kao izvor energije.

2. Promjena koncentracije glukoze u krvi tokom rada prolazi kroz niz faza. Na samom početku rada nivo glukoze raste. Glukoza izlazi iz jetre, gdje se formira iz glikogena. Osim toga, mišićima koji imaju zalihe glikogena u ovoj fazi nije hitno potrebna glukoza iz krvi. Ali onda dolazi faza kada prestaje glikogen u jetri i mišićima. Zatim dolazi sljedeća faza, kada se glukoza u krvi koristi za ekstrakciju energije. Pa, na kraju rada nastupa faza iscrpljenosti i, kao rezultat, hipoglikemija, smanjenje koncentracije glukoze u krvi.

3. Povećanje koncentracije laktata u krvi uočava se u skoro svakoj sportskoj aktivnosti, ali stepen akumulacije laktata u velikoj meri zavisi od prirode posla koji se obavlja i kondicije sportiste. Najveći porast nivoa mliječne kiseline u krvi uočava se pri obavljanju fizičke aktivnosti u zoni submaksimalne snage. Budući da je u ovom slučaju glavni izvor energije za rad mišića anaerobna glikoliza, što dovodi do stvaranja i nakupljanja laktata.

Treba imati na umu da se akumulacija laktata ne događa odmah, već nekoliko minuta nakon završetka rada. Stoga mjerenje nivoa laktata treba izvršiti 5 7 minuta nakon završetka rada. Ako nivo laktata u mirovanju ne prelazi 1 2 mmol / l, onda kod visoko obučenih sportista nakon treninga može dostići 20 30 mmol / l.

4. Indeks vodonika (pH). Prilikom izvođenja vježbi submaksimalne snage, nivo pH može se značajno smanjiti (za 0,5 jedinica)

5. Fizičko vježbanje je praćeno povećanjem koncentracije slobodnih masnih kiselina i ketonskih tijela u krvi. To je zbog mobilizacije masti u jetri i oslobađanja produkata ovog procesa u krv.

6. Urea. Kod kratkotrajnog rada koncentracija uree u krvi se neznatno mijenja, a kod dugotrajnog rada nivo uree se povećava nekoliko puta. To je zbog pojačanog metabolizma proteina tokom vježbanja.

6. Biohemijske promene u urinu.

Fizička aktivnost utiče fizičkohemijskih svojstava urina, pomaci u kojima se objašnjavaju značajnim promjenama u hemijskom sastavu urina.

U urinu se pojavljuju tvari koje u njemu obično nema. Ove supstance se nazivajupatološke komponente.Sportisti se nakon napornog rada posmatraju sa sljedećim patološkim komponentama.

1. Protein. Obično u urinu ne više od 100 mg proteina. Nakon treninga dolazi do značajnog izlučivanja proteina u urinu. Ovaj fenomen je imenovan proteinurija. Što je opterećenje teže, to je veći sadržaj proteina. Razlog za ovu pojavu može biti oštećenje bubrežnih membrana.Međutim, smanjenjem opterećenja u potpunosti se vraća normalan sastav urina.

2. Glukoza. U mirovanju nema glukoze u urinu. Nakon treninga, glukoza se često nalazi u urinu. To je zbog dva glavna razloga. Prvo, višak glukoze u krvi tokom fizičkog rada. Drugo, povreda bubrežnih membrana uzrokuje kršenje procesa reapsorpcije.

3. Ketonska tijela. Prije rada, ketonska tijela se ne otkrivaju u urinu. Nakon vježbanja, velike količine ketonskih tijela mogu se izlučiti urinom. Ovaj fenomen se zove ketonurija. Povezan je s povećanjem koncentracije ketonskih tijela u krvi i povećanjem njihove reapsorpcije u bubrezima.

4. Laktat. Pojava mliječne kiseline u mokraći obično se opaža nakon treninga, koji uključuje vježbe submaksimalne snage. Po izlučivanju laktata u urinu može se suditi o ukupnom doprinosu glikolize opskrbi energijom svih poslova koje sportista obavlja tokom treninga.

Uz uticaj na hemijski sastav urina, fizička aktivnost menja i fizičko-hemijska svojstva urina.

Gustina. Količina urina nakon vježbanja obično je manja, jer se većina vode gubi znojenjem. To utiče na gustinu urina, koja se povećava. Povećanje gustoće urina također je povezano s pojavom u njemu supstanci koje obično nema u urinu.

Kiselost. Ketonska tijela i mliječna kiselina izlučena u urinu mijenjaju njegovu kiselost. Obično je pH urina 5 6 jedinica. Nakon rada može pasti na 4 4,5 jedinice.

Što je fizička aktivnost intenzivnija, to višeznačajnije su promjene uočene u sastavu urina i krvi.

Ostali povezani radovi koji bi vas mogli zanimati.vshm>
378.		BIOHEMIJA MIŠIĆA I KONTRAKCIJE MIŠIĆA	712.31KB
	BIOHEMIJA MIŠIĆA I KONTRAKCIJE MIŠIĆA. Mehanizam kontrakcije i opuštanja mišića. Najvažnija karakteristika Funkcija mišića je da se u procesu mišićne kontrakcije hemijska energija ATP-a direktno pretvara u mehaničku energiju mišićne kontrakcije. Biohemijski, razlikuju se po mehanizmima opskrbe energijom za mišićnu kontrakciju.
10034.		Načini smanjenja zaliha	106.84KB
	Danas je glavni zadatak preduzeća značajno poboljšanje kvaliteta proizvodni proces, njegovu efikasnost, povrat ulaganja, uključujući proizvodnju, koji su osnova cjelokupne proizvodnje.
15050.		Načini smanjenja troškova preduzeća LLC "Tomak-2"	138.77KB
	Problemi smanjenja troškova u preduzeću, pronalaženja načina za njihovo rešavanje su složena i interesantna pitanja savremene privrede preduzeća. Problem smanjenja troškova veoma je aktuelan u današnjim ekonomskim uslovima, jer njegovo rešenje omogućava svakom konkretnom preduzeću da opstane u teškim uslovima. tržišnu konkurenciju, da izgradimo čvrsto i snažno preduzeće koje će imati dobar ekonomski potencijal.
5067.		Glatki mišići. Struktura, funkcije, mehanizam redukcije	134.79KB
	Mišići ili mišići iz lat. Mišići vam omogućavaju da pomerate delove tela i izražavate misli i osećanja u delima. Glatki mišići sastavni su dio nekih unutrašnjih organa i uključeni su u osiguravanje funkcija koje ti organi obavljaju.
17984.		Izgledi za smanjenje i društveno-ekonomski značaj javnog duga Ruske Federacije	395.55KB
	Uzroci javnog duga Ruska Federacija. Analiza i stanje tehnike državni unutrašnji dug Ruske Federacije. Analiza i trenutno stanje državnog vanjskog duga Ruske Federacije. Izgledi za smanjenje i društveno-ekonomski značaj javnog duga Ruske Federacije...
11490.		Načini smanjenja trajanja prometa maloprodajnih preduzeća (na materijalima Diana LLC, Kurgan)	176.54KB
	Veličina inventar je sintetički indikator koji omogućava, u određenoj mjeri, evaluaciju rezultata ekonomska aktivnost kao odvojeno trgovinska preduzeća, organizacije i industrije u cjelini, kao i efikasnosti korištenja materijalnih i radnih resursa.
12159.		O strateškoj stabilnosti u prošlosti i sadašnjosti i njenom značaju za razvoj pristupa ograničenju i smanjenju naoružanja	17.33KB
	Analiza pretnji strateškoj stabilnosti formiranih tokom poslednjih godina prvenstveno kroz proliferaciju nuklearnog oružja. Pokazuje se da strateška stabilnost u većoj mjeri nego ranije zavisi od narušavanja regionalne stabilnosti. Problem osiguravanja nuklearne stabilnosti ostaje relevantan i za rusko-američke dvolične odnose.
7533.		Softver	71.79KB
	Antivirus Čudno, ali ipak ne tačna definicijašta je virus. bilo svojstveno drugim programima koji ni na koji način nisu virusi ili postoje virusi koji ne sadrže gore navedene karakteristike, osim mogućnosti distribucije. makro virusi inficiraju datoteke Word i Excel dokumenata. Postoji veliki broj kombinacija, na primjer, virusi za pokretanje datoteka koji inficiraju i datoteke i sektore za pokretanje diskova.
9261.		Kvalitet i sigurnost	10.04KB
	Različite definicije pojma kvaliteta se stoga mogu podijeliti u dvije glavne vrste: tumačenje pojmova kvaliteta kao prikladnosti za upotrebu ili kao usklađenosti sa tehničkim i drugim zahtjevima. Nijedna od mnogih definicija kvaliteta nije univerzalna. Postavlja se pitanje: šta je sistem upravljanja kvalitetom U većini stranih zemalja sistem upravljanja kvalitetom se shvata kao sistem koji integriše aktivnosti različitih proizvodnih grupa i fokusiran je na ...
7780.		Osiguravanje sigurnosti informacija	50.64KB
	Kada se posmatra život društva u istorijski dugim vremenskim intervalima (stotine ili više godina) sa stanovišta opšta teorija menadžmenta može se razlikovati šest nivoa generalizovanih sredstava upravljanja društvom. Nivoi kontrole su direktno povezani sa uticajem na društvo, uključujući i ratove.

Putevi anaerobne resinteze ATP-a su komplementarni putevi. Postoje dva takva puta, kreatin-fosfatni put i laktatni put.

Kreatin fosfatni put vezano za materiju kreatin fosfat. Kreatin fosfat se sastoji od supstance kreatin, koja se makroergijskom vezom vezuje za fosfatnu grupu. Kreatin fosfat u mišićnim ćelijama sadrži u mirovanju 15 - 20 mmol/kg.

Kreatin fosfat ima veliku zalihu energije i visok afinitet za ADP. Stoga lako stupa u interakciju s molekulima ADP-a koji se pojavljuju u mišićnim stanicama tijekom fizičkog rada kao rezultat reakcije hidrolize ATP-a. Tokom ove reakcije, ostatak fosforne kiseline se prenosi sa rezervom energije iz kreatin fosfata u molekulu ADP-a uz stvaranje kreatina i ATP-a.

Kreatin fosfat + adp → kreatin + atp.

Ovu reakciju katalizira enzim kreatin kinaza. Ovaj put resinteze ATP-a ponekad se naziva kreatikinaza.

Reakcija kreatin kinaze je reverzibilna, ali pristrasna prema stvaranju ATP-a. Stoga se počinje provoditi čim se prvi ADP molekuli pojave u mišićima.

Kreatin fosfat je krhka supstanca. Stvaranje kreatina iz njega odvija se bez sudjelovanja enzima. Kreatin se ne koristi u tijelu i izlučuje se urinom. Kod muškaraca, izlučivanje kreatinina u urinu kreće se od 18-32 mg/dan. . kg tjelesne težine, a kod žena - 10-25 mg / dan . kg (ovo je koeficijent kriatinina). Kreatin fosfat se sintetiše tokom odmora iz viška ATP-a. Mišićnim radom umjerene snage, rezerve kreatin fosfata mogu se djelomično obnoviti. Zalihe ATP-a i kreatin fosfata u mišićima se također nazivaju fosfageni.

Maksimalna snaga ovog puta iznosi 900-1100 cal/min-kg, što je tri puta više od odgovarajućeg pokazatelja aerobnog puta.

Vrijeme postavljanja samo 1 - 2 sek.

Vrijeme rada pri maksimalnoj brzini samo 8 - 10 sek.

Glavne prednosti kreatin fosfatnog puta za stvaranje ATP-a su:

kratko vrijeme primjene (1-2 sec);

velike snage.

Ova reakcija je glavni izvor energije za vježbe maksimalne snage: sprint, bacanje skokova, podizanje utege. Ova reakcija se može više puta aktivirati tokom vježbanja, što omogućava brzo povećanje snage obavljenog posla.

Biohemijska procjena stanja ovog puta resinteze ATP-a obično se provodi pomoću dva indikatora: kreatinskog koeficijenta i alaktatnog duga.

Omjer kreatina - je oslobađanje kreatina dnevno. Ovaj pokazatelj karakterizira rezerve kreatin fosfata u tijelu.

Dug alaktatnog kiseonika- ovo je povećanje potrošnje kiseonika u narednih 4-5 minuta, nakon izvođenja kratkotrajne vežbe maksimalne snage. Ovaj višak kisika je neophodan kako bi se osigurala visoka brzina disanja tkiva odmah nakon završetka opterećenja kako bi se stvorila povećana koncentracija ATP-a u mišićnim stanicama. Kod visokokvalifikovanih sportista, vrednost alaktičkog duga nakon izvođenja opterećenja maksimalne snage je 8-10 litara.

glikolitički put resinteza ATP-a, kao što je kreatin fosfat anaerobni put. Izvor energije potrebne za resintezu ATP-a u ovom slučaju je mišićni glikogen. Tokom anaerobne razgradnje glikogena iz njegove molekule pod dejstvom enzima fosforilaze, terminalni ostaci glukoze se naizmenično odvajaju u obliku glukoza-1-fosfata. Nadalje, molekuli glukoza-1-fosfata, nakon niza uzastopnih reakcija, pretvaraju se u mlečne kiseline. Ovaj proces se zove glikoliza. Kao rezultat glikolize nastaju intermedijarni proizvodi koji sadrže fosfatne grupe povezane makroergijskim vezama. Ova veza se lako prenosi na ADP i formira ATP. U mirovanju, reakcije glikolize se odvijaju sporo, ali tokom mišićnog rada, njegova brzina se može povećati za 2000 puta, a već u stanju prije lansiranja.

Maksimalna snaga - 750-850 cal/min-kg, što je dva puta više nego kod tkivnog disanja. Ovako velika snaga se objašnjava sadržajem velike zalihe glikogena u ćelijama i prisustvom mehanizma za aktiviranje ključnih enzima.

Vrijeme postavljanja 20-30 sekundi .

Vrijeme rada sa maksimalnom snagom - 2-3 minute.

Glikolitički način stvaranja ATP-a je nekoliko prednosti prije aerobne rute:

brže postiže maksimalnu snagu;

ima veću maksimalnu snagu;

ne zahtijeva učešće mitohondrija i kiseonika.

Međutim, ovaj put ima svoje ograničenja:

proces nije ekonomičan;

nakupljanje mliječne kiseline u mišićima značajno remeti njihovo normalno funkcioniranje i doprinosi umoru mišića.

Ukupni rezultat glikolize može se predstaviti kao sljedeće jednačine:

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

glukoza mliječna kiselina

n + 3 ADP + 3 H 3 RO 4 C 3 H 6 O 3 + n _ 1 + 3 ATP + 2 H 2 O

glikogen mliječne kiseline

Shema anaerobne i aerobne glikolize

Za procjenu glikolize koriste se dvije biohemijske metode - mjerenje koncentracije laktata u krvi, mjerenje pH krvi i određivanje alkalne rezerve krvi.

Odredite i sadržaj laktata u urinu. Ovo daje informacije o ukupnom doprinosu glikolize opskrbi energijom vježbanja koje se izvodi tokom vježbanja.

Drugi važan indikator je dug laktatnog kiseonika. Dug za laktatni kiseonik je povećana potrošnja kiseonika u narednih 1-1,5 sati nakon završetka mišićnog rada. Ovaj višak kiseonika je potreban da bi se eliminisala mlečna kiselina nastala tokom rada mišića. Dobro obučeni sportisti imaju dug kiseonika od 20-22 litre. Iznos laktanskog duga koristi se za procjenu sposobnosti datog sportiste pod opterećenjem submaksimalne snage.

Aerobni put za resintezu ATP-a

Aerobni put resinteze ATP-a je glavni, osnovni način stvaranja ATP-a koji se javlja u mitohondrijima mišićnih ćelija. Prilikom disanja tkiva, dva atoma vodika se oduzimaju od oksidirane tvari i kroz respiratorni lanac prenose do molekularnog kisika - 02, koji se krvlju isporučuje mišićima iz zraka, što rezultira vodom. Zbog energije koja se oslobađa prilikom stvaranja vode, ATP se sintetiše iz ADP-a i fosforne kiseline. Obično se za svaki formirani molekul vode sintetiziraju tri ATP molekula.

U pojednostavljenom obliku, aerobna ATP resinteza može se predstaviti shemom:

Najčešće se vodik oduzima iz međuproizvoda ciklusa trikarboksilne kiseline - Krebsovog ciklusa. Krebsov ciklus je završna faza katabolizma, tokom koje se acetil koenzim A oksidira u CO2 i H20. Tokom ovog procesa, 4 para atoma vodika oduzimaju se gore navedenim kiselinama i stoga se formira 12 ATP molekula tokom oksidacije jednog molekula acetil koenzima A.

Zauzvrat, acetil-CoA se može formirati iz ugljikohidrata, masti i aminokiselina, tj. preko acetil-CoA, ugljikohidrati, masti i aminokiseline su uključeni u Krebsov ciklus:

Brzina aerobnog puta resinteze ATP-a kontroliše se sadržajem ADP-a u mišićnim ćelijama, koji je aktivator enzima tkivnog disanja. U mirovanju, kada u ćelijama gotovo da nema ADP-a, disanje tkiva se odvija vrlo malo. Tokom mišićnog rada, zbog intenzivne upotrebe ATP-a, dolazi do stvaranja i akumulacije ADP-a. Nastali višak ADP-a ubrzava tkivno disanje i ono može dostići svoj maksimalni intenzitet.

CO2 je još jedan aktivator aerobnog puta resinteze ATP-a. Ugljični dioksid koji se javlja u višku tijekom fizičkog rada aktivira respiratorni centar mozga, što u konačnici dovodi do povećanja brzine cirkulacije krvi i poboljšanja opskrbe mišića kisikom.

Aerobni put stvaranja ATP-a karakteriziraju sljedeći kriteriji.

Maksimalna snaga je 350-450 cal/min-kg. U poređenju s anaerobnim putevima resinteze ATP-a, tkivno disanje ima najmanju maksimalnu snagu. To je zbog činjenice da su mogućnosti aerobnog procesa ograničene isporukom kisika do mitohondrija i njihovom količinom u mišićnim stanicama. Zbog toga je zbog aerobnog puta resinteze ATP-a moguće izvoditi fizička opterećenja samo umjerene snage.

Vrijeme postavljanja - 3-4 min. Ovako dugo vrijeme implementacije objašnjava se činjenicom da je za osiguranje maksimalne brzine disanja tkiva potrebno restrukturirati sve tjelesne sisteme uključene u isporuku kisika u mitohondrije mišića.

Vrijeme rada s maksimalnom snagom je desetine minuta. Kao što je već spomenuto, izvori energije za aerobnu resintezu ATP-a su ugljikohidrati, masti i aminokiseline, čija se razgradnja završava Krebsovim ciklusom. Štoviše, u tu svrhu ne koriste se samo intramuskularne rezerve ovih tvari, već i ugljikohidrati, masti, ketonska tijela i aminokiseline koje se krvlju isporučuju u mišiće tokom fizičkog rada. S tim u vezi, ovaj put resinteze ATP-a funkcionira s maksimalnom snagom tako dugo.

Aerobna resinteza ima niz prednosti u odnosu na druge procese resinteze ATP-a u mišićnim ćelijama. Veoma je ekonomičan: tokom ovog procesa oksidirajuće supstance se duboko razlažu do konačnih proizvoda - CO2 i H20, pa se stoga oslobađa velika količina energije. Tako se, na primjer, tokom aerobne oksidacije mišićnog glikogena formira 39 molekula ATP-a po svakom molekulu glukoze odvojene od glikogena, dok se prilikom anaerobne razgradnje ovog ugljikohidrata sintetiziraju samo 3 molekula ATP-a po jednom molekulu glukoze. Još jedna prednost ovog puta resinteze je svestranost upotrebe supstrata. Tokom aerobne resinteze ATP-a oksidiraju se sve glavne organske materije organizma: aminokiseline, ugljikohidrati, masne kiseline, ketonska tijela itd. Još jedna prednost ove metode stvaranja ATP-a je veoma dugo trajanje njenog rada: praktično neprekidno funkcioniše tokom života. U mirovanju, brzina aerobne resinteze ATP-a je niska; tokom fizičkog napora, njegova snaga može postati maksimalna.

Međutim, aerobna metoda stvaranja ATP-a ima i niz nedostataka. Dakle, djelovanje ove metode povezano je s obaveznom potrošnjom kisika, čiju isporuku mišićima osiguravaju respiratorni i kardiovaskularni sistem. Funkcionalno stanje kardiorespiratornog sistema je ograničavajući faktor koji ograničava trajanje aerobnog puta resinteze ATP sa maksimalnom snagom i veličinom same maksimalne snage.

Mogućnosti aerobnog puta su ograničene i činjenicom da su svi enzimi tkivnog disanja ugrađeni u unutrašnju membranu mitohondrija u obliku respiratornih ansambala i funkcionišu samo u prisustvu intaktne membrane ffPH. Bilo koji faktor koji utiče na stanje i svojstva membrana remeti stvaranje ATP-a na aerobni način. Na primjer, poremećaji u oksidativnoj fosforilaciji uočeni su kod acidoze, oticanja mitohondrija i razvoja oksidacije lipida slobodnim radikalima koji čine mitohondrijalne membrane u mišićnim stanicama.

Još jedan nedostatak aerobnog formiranja ATP-a može se smatrati dugim vremenom aktiviranja i malom apsolutnom vrijednošću maksimalne snage. Stoga se mišićna aktivnost svojstvena većini sportova ne može u potpunosti osigurati ovim načinom resinteze ATP-a i mišići su primorani dodatno uključiti anaerobne metode formiranja ATP-a, koje imaju kraće vrijeme aktiviranja i veću maksimalnu snagu.

U sportskoj praksi, tri indikatora se često koriste za procjenu aerobne fosforilacije: maksimalna potrošnja kisika, prag anaerobnog metabolizma i prihod kisika.

MPC je maksimalna moguća stopa potrošnje kiseonika od strane organizma tokom fizičkog rada. Ovaj pokazatelj karakterizira maksimalnu snagu aerobnog puta resinteze ATP-a: što je viša vrijednost MIC, to je veća vrijednost maksimalne brzine disanja tkiva, to je zbog činjenice da se gotovo sav kisik koji ulazi u tijelo koristi u ovom proces. MIC je integralni indikator koji zavisi od mnogih faktora: od funkcionalnog stanja kardiorespiratornog sistema, od sadržaja hemoglobina u krvi i mioglobina u mišićima, od broja i veličine mitohondrija. Kod netreniranih mladih ljudi, MIC je obično 3-4 l/min, kod vrhunskih sportista koji izvode aerobne vježbe, MIC je 6-7 l/min. U praksi, da bi se isključio uticaj telesne težine na ovu vrednost, MIC se računa po kg telesne težine. U ovom slučaju, kod mladih ljudi koji se ne bave sportom, MIC je 40-50 ml/min-kg, a kod dobro obučenih sportista - 80-90 ml/min-kg.

U sportskoj praksi, MIC se takođe koristi za karakterizaciju relativne snage aerobnog rada, koja se izražava kao potrošnja kiseonika kao procenat MIC. Na primjer, relativna snaga rada obavljenog uz potrošnju kisika od 3 L/min od strane sportiste sa MIC od 6 L/min bila bi 50% MIC nivoa. TAN je minimalna relativna snaga rada, mjerena potrošnjom kisika kao postotkom MIC, pri kojoj se počinje uključivati ​​glikolitički put resinteze ATP-a. kod netreniranih PANO iznosi 40-50% IPC, a kod sportista, TANO može dostići 70% IPC. Više vrijednosti TANO-a kod obučenih ljudi objašnjavaju se činjenicom da aerobna fosforilacija u njima daje više ATP-a u jedinici vremena, pa se stoga pri velikim opterećenjima uključuje anaerobni put stvaranja ATP-a - glikoliza. Prihod kiseonika je količina kiseonika koja se koristi tokom izvođenja datog opterećenja kako bi se osigurala aerobna resinteza ATP-a. Opskrba kisikom karakterizira doprinos tkivnog disanja opskrbi energijom obavljenog posla.

Pod uticajem sistematskog treninga koji ima za cilj razvoj aerobnih performansi, povećava se broj mitohondrija u miocitima, povećava se njihova veličina, a u njima ima više enzima tkivnog disanja. Istovremeno se poboljšava funkcija transporta kiseonika: povećava se sadržaj mioglobina u mišićnim ćelijama i hemoglobina u krvi, povećava se efikasnost respiratornog i kardiovaskularnog sistema organizma.

Anaerobni putevi za resintezu ATP-a

Anaerobni putevi za resintezu ATP-a su dodatni načini generisanja ATP-a u slučajevima kada glavni put za dobijanje ATP-a – aerobni – ne može da obezbedi mišićnu aktivnost. potrebnu količinu energije. To se događa u prvim minutama bilo kojeg rada, kada se disanje tkiva još nije u potpunosti razvilo, kao i pri izvođenju fizičkih opterećenja velike snage.

Kreatin fosfatni put za resintezu ATP (ofeatin kinaza, alaktat)

U mišićnim ćelijama uvijek postoji kreatin fosfat - spoj koji sadrži fosfatnu grupu povezanu s ostatkom kreatina makroenergetskom vezom. Sadržaj kreatin fosfata u mišićima u mirovanju je 15-20 mmol/kg. Kreatin fosfat ima veliku zalihu energije i visok afinitet za ADP. Zbog toga lako stupa u interakciju sa molekulima ADP-a koji se pojavljuju u mišićnim ćelijama tokom fizičkog rada kao rezultat hidrolize ATP-a. Tokom ove reakcije, ostatak fosforne kiseline se prenosi sa rezervom energije iz kreatin fosfata u molekulu ADP-a uz stvaranje kreatina i ATP-a:

Ovu reakciju katalizira enzim kreatin kinaza. S tim u vezi, ovaj put resinteze ATP-a naziva se i kreatin kinaza.

Reakcija kreatin fosfata je reverzibilna, ali je njena ravnoteža pomerena ka stvaranju ATP-a, pa počinje da se odvija odmah, čim se prvi delovi ADP pojave u miocitima.

Tokom mišićnog rada, aktivnost kreatin kinaze značajno se povećava zbog aktivacijskog djelovanja kalcijevih jona na nju, čija se koncentracija u sarkoplazmi pod djelovanjem nervnog impulsa povećava gotovo 1000 puta. Drugi mehanizam regulacije kreatin-fosfatne reakcije povezan je s aktivirajućim djelovanjem na kreatin kinazu kreatina koja nastaje tokom ove reakcije. Zbog ovih mehanizama, aktivnost kreatin kinaze na početku rada mišića naglo raste i reakcija kreatin fosfata vrlo brzo dostiže svoju maksimalnu brzinu.

Kreatin fosfat, koji ima veliku količinu hemijske energije, je krhka supstanca. Fosforna kiselina se lako može odvojiti od nje, što dovodi do ciklizacije kreatinskog ostatka, što dovodi do stvaranja kreatinina:

Stvaranje kreatinina se dešava bez učešća enzima, spontano. Ova reakcija je nepovratna. Nastali kreatinin se ne koristi u tijelu i izlučuje se urinom. Stoga se izlučivanje kreakinina mokraćom može koristiti za procjenu sadržaja kreatin fosfata u mišićima, budući da oni sadrže glavne rezerve ovog spoja.

Sinteza kreatin fosfata u mišićnim ćelijama odvija se tokom odmora interakcijom kreatina sa viškom ATP-a:

Djelomično se rezerve kreatin fosfata mogu obnoviti i pri mišićnom radu umjerene snage, u kojem se ATP sintetizira disanjem tkiva u količini koja je dovoljna da obezbijedi kontraktilna funkcija miocita, te za popunu rezervi kreatin fosfata. Stoga, tokom izvođenja fizičkog rada, reakcija kreatin fosfata može se više puta uključiti.

Ukupne rezerve ATP-a i kreatin fosfata često se nazivaju fosfageni.

Kreatin se stvara u jetri pomoću tri aminokiseline: glicina, metionina i arginina. U sportskoj praksi, za povećanje koncentracije kreatin fosfata u mišićima, koristi se kao aditivi za hranu preparati glicina i metionina.

Kreatin-fosfatni put resinteze ATP-a karakteriziraju sljedeće vrijednosti prihvaćenih kvantitativnih kriterija:

Maksimalna snaga je 900-1100 cal/min-kg, što je tri puta više od odgovarajućeg pokazatelja za aerobnu resintezu. Ovako velika vrijednost je posljedica visoke aktivnosti enzima kreatin kinaze i, posljedično, vrlo visoke brzine reakcije kreatin fosfata.

Vrijeme postavljanja je samo 1-2 s. Kao što je već spomenuto, početne rezerve ATP-a u mišićnim stanicama dovoljne su da osiguraju mišićnu aktivnost samo 1-2 sekunde, a dok se one iscrpe, kreatin-fosfatni put za stvaranje ATP-a već funkcionira maksimalnom brzinom. Tako kratko vrijeme primjene objašnjava se djelovanjem gore opisanih mehanizama regulacije aktivnosti kreatin kinaze, koji omogućavaju naglo povećanje brzine ove reakcije.

Vrijeme rada pri maksimalnoj brzini je samo 8-10 s, što je povezano sa malim početnim rezervama kreatin fosfata u mišićima.

Glavne prednosti kreatin fosfatnog puta za formiranje ATP-a su vrlo kratko vrijeme aktiviranja i velika snaga, što je izuzetno važno za sportove brzine i snage. Glavni nedostatak ove metode sinteze ATP-a, koji značajno ograničava njene mogućnosti, je kratko vrijeme njenog rada. Maksimalno vrijeme održavanja brzine je samo 8-10 s, a do kraja 30 s njegova brzina se prepolovi. I do kraja 3. minute intenzivnog rada, reakcija kreatin fosfata u mišićima praktički prestaje.

Na osnovu ove karakteristike kreatin fosfatnog puta resinteze ATP-a, treba očekivati ​​da će ova reakcija biti glavni izvor energije za pružanje kratkotrajnih vježbi maksimalne snage: sprint, skakanje, bacanje, podizanje utege itd. Reakcija kreatin fosfata može se više puta aktivirati tokom fizičke aktivnosti, što omogućava brzo povećanje snage obavljenog posla, razvijanje ubrzanja na daljinu i završetak sprinta.

Biohemijska procjena stanja kreatin-fosfatnog puta resinteze ATP-a obično se provodi prema dva indikatora: koeficijentu kreatinina i alaktičkom dugu kisika.

Koeficijent kreatinina je izlučivanje kreatinina u urinu dnevno po 1 kg tjelesne težine. Kod muškaraca se izlučivanje kreatinina kreće od 18-32 mg/dan-kg, a kod žena - 10-25 mg/dan-kg. Koeficijent kreatinina karakterizira rezerve kreatin fosfata u mišićima, budući da postoji linearna veza između sadržaja kreatin fosfata i stvaranja kreatinina iz njega, jer se ta transformacija odvija na neenzimski način i nepovratna je. Stoga se pomoću koeficijenta kreatinina može procijeniti potencijal ovog puta za stvaranje ATP-a, uključujući njegov metabolički kapacitet.

Dug alaktatnog kiseonika je povećana potrošnja kiseonika u narednih 4-5 minuta nakon izvođenja kratkotrajne vežbe maksimalne snage. Ovaj višak kisika je neophodan kako bi se osigurala visoka brzina disanja tkiva odmah nakon završetka opterećenja kako bi se stvorila povećana koncentracija ATP-a u mišićnim stanicama. U ovim uslovima dolazi do fosforilacije kreatina sa stvaranjem kreatin fosfata:

Dakle, upotreba kreatin fosfata tokom rada dovodi do nakupljanja kreatina, za čiju je konverziju opet u kreatin fosfat potrebna određena količina kiseonika. Iz toga proizilazi da dug alaktičkog kiseonika karakteriše doprinos kreatin-fosfatnog puta resinteze ATP energetskom snabdevanju izvršene fizičke aktivnosti i daje procenu njegovog metaboličkog kapaciteta. Ideju o snazi ​​ove metode stvaranja ATP-a daje indikator koji se dobije dijeljenjem količine alaktičkog duga s vremenom opterećenja.

Kod kvalifikovanih sportista, vrednost duga alaktičkog kiseonika nakon maksimalnog opterećenja je obično 8-10 litara.

Kao rezultat sistematskog treninga usmjerenog na razvoj brzinsko-snažnih kvaliteta, povećava se koncentracija kreatin fosfata u mišićima i povećava aktivnost kreatin kinaze, što se ogleda u povećanju vrijednosti duga alaktičkog kisika i dnevnom oslobađanju. kreatinina.

Glikolitički put za resintezu ATP-a

Ovaj put resinteze, kao i put kreatin fosfata, pripada anaerobnim putevima za stvaranje ATP-a. Izvor energije neophodne za resintezu ATP-a, u ovom slučaju, je mišićni glikogen, čija koncentracija u sarkoplazmi varira između 0,2-3%. Tokom anaerobne razgradnje glikogena iz njegove molekule pod uticajem enzima fosforilaze, terminalni ostaci glukoze se naizmjenično odcjepljuju u obliku glukoza-1-fosfata. Nadalje, molekuli glukoza-1-fosfata kroz niz uzastopnih faza se pretvaraju u mliječnu kiselinu, koja na svoj način hemijski sastav je kao pola molekula glukoze. U procesu anaerobne razgradnje glikogena u mliječnu kiselinu, zvanom glikoliza, formiraju se međuprodukti koji sadrže fosfatnu grupu s makroergijskom vezom, koja se lako prenosi na ADP i formira ATP.

Konačna jednačina za anaerobnu razgradnju glikogena je sljedeća:

Svi glikolitički enzimi nalaze se u sarkoplazmi mišićnih stanica.

Glikoliza također može biti podvrgnuta glukozi koja ulazi u mišiće iz krvotoka. Anaerobna razgradnja glukoze se odvija prema jednačini:

Regulacija brzine glikolize se vrši promjenom aktivnosti dvaju enzima: fosforilaze i fosfofruktokinaze. Fosforilaza katalizira prvu reakciju razgradnje glikogena - cijepanje glukoze-1 - fosfata iz njega. Ovaj enzim aktiviraju adrenalin, AMP i joni kalcija, a inhibiraju ga glukoza-6-fosfat i višak ATP-a. Drugi regulatorni enzim glikolize, fosfofruktokinaza, aktivira se ADP i posebno AMP, a inhibira ga višak ATP-a i limunske kiseline. Prisutnost ovakvih regulatornih mehanizama dovodi do činjenice da se glikoliza u mirovanju odvija vrlo sporo, s intenzivnim mišićnim radom njena brzina naglo raste i može se povećati u odnosu na nivo mirovanja za skoro 2000 puta, a može se primijetiti i povećanje brzine glikolize. već u predstartnom stanju zbog oslobađanja adrenalina.

Kvantitativni kriteriji za glikolitički put resinteze ATP-a:

Maksimalna snaga je 750-850 cal/min-kg, što je otprilike dvostruko više od odgovarajućeg indikatora tkivnog disanja. Visoka vrijednost maksimalne snage glikolize objašnjava se sadržajem velike zalihe glikogena u mišićnim stanicama, prisustvom aktivacijskih mehanizama za ključne enzime, što dovodi do značajnog povećanja brzine glikolize i nedostatkom potrebe za kisikom. .

Vrijeme primjene - 20-30 s. To je zbog činjenice da se svi učesnici glikolize nalaze u sarkoplazmi miocita, kao i zbog mogućnosti aktivacije enzima glikolize. Kao što je već napomenuto, fosforilaza, enzim koji pokreće glikolizu, aktivira se adrenalinom, koji se oslobađa u krv neposredno prije početka rada. Ioni kalcija, čija se koncentracija u sarkoplazmi povećava oko 1000 puta pod utjecajem motoričkog nervnog impulsa, također su snažni aktivatori fosforilaze.

Vrijeme rada sa maksimalnom snagom - 2-3 minute. Dva su glavna razloga za tako malu vrijednost ovog kriterija. Prvo, glikoliza se odvija velikom brzinom, što brzo dovodi do smanjenja koncentracije glikogena u mišićima i, posljedično, do naknadnog smanjenja brzine njegovog razlaganja. Drugo, tijekom glikolize nastaje mliječna kiselina, čije nakupljanje dovodi do povećanja kiselosti unutar mišićnih stanica. U uvjetima povećane kiselosti, katalitička aktivnost enzima, uključujući enzime glikolize, opada, što također dovodi do smanjenja brzine ovog puta resinteze ATP-a.

Glikolitički način stvaranja ATP-a ima niz prednosti u odnosu na aerobni način. Brže dostiže maksimalnu snagu, ima veću maksimalnu snagu i ne zahteva učešće mitohondrija i kiseonika.

Međutim, ovaj put ima i značajne nedostatke. Ovaj proces nije ekonomičan. Razlaganje do laktata jednog ostatka glukoze odvojenog od glikogena daje samo 3 ATP molekula, dok aerobna oksidacija glikogena u vodu i ugljični dioksid proizvodi 39 ATP molekula po jednom ostatku glukoze. Takva neefikasnost, u kombinaciji s velikom brzinom, brzo dovodi do iscrpljivanja zaliha glikogena.

Još jedan ozbiljan nedostatak glikolitičkog puta za resintezu ATP-a je stvaranje i akumulacija laktata, koji je krajnji proizvod ovog procesa. Povećanje koncentracije laktata u mišićna vlakna uzrokuje pomak pH na kiselu stranu, dok dolazi do konformacijskih promjena u mišićnim proteinima, što dovodi do smanjenja njihove funkcionalne aktivnosti. Dakle, nakupljanje mliječne kiseline u mišićnim stanicama značajno remeti njihovo normalno funkcioniranje i dovodi do razvoja umora.

Sa smanjenjem intenziteta fizičkog rada, kao iu periodima odmora tokom treninga, formirani laktat može djelomično ostaviti mišićne ćelije u limfu ili krv, što omogućava ponovno pokretanje glikolize.

Trenutno poznate biohemijske metode za procenu upotrebe glikolitičkog puta resinteze ATP-a pri fizičkom radu zasnivaju se na proceni biohemijskih promena u organizmu usled nagomilavanja mlečne kiseline. To je prvenstveno određivanje koncentracije laktata u krvi nakon vježbanja. U mirovanju, tj. prije početka rada, koncentracija laktata u krvi je obično 1-2 mmol / l. Nakon intenzivnih kratkotrajnih opterećenja, koncentracija mliječne kiseline u krvi naglo raste i može doseći 18-20 mmol/l, a za visokokvalificirane sportaše i veće vrijednosti. Drugi indikator koji odražava nakupljanje mliječne kiseline u krvotoku je pH krvi. U mirovanju, ovaj pokazatelj je 7,36-7,40, nakon intenzivnog rada smanjuje se na 7,2-7,0, a u literaturi je zabilježeno još značajnije smanjenje pH na 6,8. Najveće promjene koncentracije laktata i pH krvi, opažene nakon vježbe “do otkaza” u zoni submaksimalne snage, karakteriziraju metabolički kapacitet glikolize. Maksimalna snaga resinteze glikolitičkog ATP-a može se procijeniti iz brzine povećanja koncentracije laktata u krvi ili iz brzine smanjenja pH.

Druga metoda za procjenu brzine glikolize, fiksiranje posljedica stvaranja i nakupljanja mliječne kiseline, je određivanje alkalne rezerve krvi. Alkalna rezerva krvi je alkalna komponenta svih pufer sistema krvi. Kada mliječna kiselina uđe u krv tokom rada mišića, prvo se neutralizira interakcijom s tampon sistemi krvi, pa stoga dolazi do smanjenja alkalne rezerve krvi.

Doprinos glikolize energetskom snabdijevanju obavljenog fizičkog rada može se procijeniti i određivanjem laktata u urinu. U mirovanju praktički nema laktata u urinu. Nakon treninga, posebno uz upotrebu intenzivnog vježbanja, velike količine mliječne kiseline se izlučuju urinom. Pri tome treba uzeti u obzir da se u procesu treninga glikoliza uključuje više puta, te stoga analiza urina daje informaciju o ukupnom doprinosu puta glikolitičke resinteze obezbjeđivanju energije za sva opterećenja koja se vrše tokom treninga.

Uz proučavanje krvi i urina, određivanje duga laktatnog kisika može se koristiti i za procjenu glikolitičkog puta resinteze. Dug za laktatni kiseonik je povećana potrošnja kiseonika u narednih 1-1,5 sati nakon završetka mišićnog rada. Ovaj višak kiseonika je potreban da bi se eliminisala mlečna kiselina nastala tokom rada. Najveće vrijednosti duga laktatnog kisika određuju se nakon fizičkog napora u trajanju od 2-3 minute, izvedenog ekstremnim intenzitetom. Kod dobro treniranih sportista, dug laktatnog kiseonika može dostići 20 litara.

Veličina duga laktatnog kiseonika može se koristiti za procenu mogućnosti glikolitičkog puta resinteze ATP-a. Dakle, vrijednost laktatnog duga ukazuje na metabolički kapacitet glikolize, a njena maksimalna snaga se može procijeniti iz odnosa vrijednosti laktatnog duga i vremena ispunjenja maksimalnog opterećenja submaksimalne snage.

Kao rezultat sistematskog treninga uz submaksimalna opterećenja, povećava se koncentracija glikogena u mišićnim stanicama i povećava aktivnost enzima glikolize. Kod visokotreniranih sportista uočava se razvoj otpornosti tkiva i krvi na smanjenje pH, te stoga relativno lako podnose pomak pH krvi na 70 i niže.

Reakcija adenilat kinaze

Reakcija adenilat kinaze javlja se u mišićnim ćelijama u uslovima značajne akumulacije ADP-a u njima, što se obično primećuje prilikom pojave umora. Reakciju adenilat kinaze ubrzava enzim adenilat kinaza, koji se nalazi u sarkoplazmi miocita. Tokom ove reakcije, jedan ADP molekul prenosi svoju fosfatnu grupu na drugi ADP, što rezultira stvaranjem ATP i AMP:

dugo vrijeme ovaj način stvaranja ATP-a smatran je hitnim mehanizmom koji obezbeđuje sintezu ATP-a u uslovima kada drugi načini proizvodnje ATP-a postanu neefikasni. Osim toga, vjerovalo se da reakcija adenilat kinaze dovodi do smanjenja ukupnog broja adenil nukleotida u miocitima, budući da se AMP nastao u ovoj reakciji može deaminirati i pretvoriti u inozinsku kiselinu:

Međutim, trenutno ovoj reakciji nije dodijeljena energetska, već regulatorna uloga. To je zbog činjenice da je AMP snažan aktivator enzima razgradnje ugljikohidrata - fosforilaze i fosfofruktokinaze, koji su uključeni kako u anaerobnu razgradnju glikogena i glukoze do mliječne kiseline, tako i u njihovu aerobnu oksidaciju do vode i ugljičnog dioksida. Također se pokazalo da konverzija AMP u inozinsku kiselinu ima pozitivan učinak na mišićnu aktivnost. Amonijak koji nastaje kao rezultat deaminacije može neutralizirati mliječnu kiselinu i na taj način spriječiti nastanak promjena u miocitima koje su povezane s njenom akumulacijom. Istovremeno, ukupan sadržaj adenil nukleotida u stanicama se ne mijenja, jer se inozinska kiselina, u interakciji s jednom od aminokiselina - asparaginskom kiselinom, ponovo pretvara u AMP.

U tabeli. date su vrijednosti gore opisanih kriterija za puteve resinteze ATP-a. Kvantitativni kriteriji za glavne puteve resinteze ATP-a:

Odnos između različitih puteva resinteze ATP-a tokom mišićnog rada

Prilikom bilo kakvog mišićnog rada funkcionišu sva tri puta resinteze ATP-a, ali se uzastopno uključuju. U prvim sekundama rada dolazi do resinteze ATP-a zbog reakcije kreatin fosfata, zatim se uključuje glikoliza i, konačno, kako se rad nastavlja, tkivno disanje zamjenjuje glikolizu.

Uključivanje puteva resinteze ATP-a tokom fizičkog rada

Iz slike se vidi da prelazak energetske opskrbe mišićne aktivnosti sa anaerobnih na aerobne puteve dovodi do smanjenja ukupne proizvodnje ATP-a u jedinici vremena, što se ogleda u smanjenju snage obavljenog rada.

Specifičan doprinos svakog od mehanizama stvaranja ATP-a energetskom snabdijevanju mišićnih pokreta zavisi od intenziteta i trajanja fizičke aktivnosti.

Prilikom kratkotrajnog, ali vrlo intenzivnog rada, glavni izvor ATP-a je reakcija kreatin kinaze, pri dužem intenzivnom radu veći dio ATP-a nastaje glikolitičkim putem. Pri izvođenju vježbi dugog trajanja, ali umjerene snage, snabdijevanje mišića energijom se odvija uglavnom zahvaljujući aerobnoj oksidaciji.

Zone relativne snage mišićnog rada

Trenutno su prihvaćene različite klasifikacije snage mišićne aktivnosti. Jedna od njih je B.C. klasifikacija. Farfel, na osnovu stava da je snaga fizičke aktivnosti izvedena zbog odnosa između tri glavna puta resinteze ATP-a koji funkcionišu u mišićima tokom rada. Prema ovoj klasifikaciji razlikuju se četiri zone relativne snage mišićnog rada: maksimalna, submaksimalna, velika i umjerena snaga.

Rad u zoni maksimalne snage može se nastaviti 15-20 s. Glavni izvor ATP-a u ovim uslovima je kreatin fosfat. Tek na kraju rada, reakcija kreatin fosfata zamjenjuje se glikolizom. Primjer fizičkih vježbi koje se izvode u zoni maksimalne snage su sprint, skokovi u dalj i vis, neke gimnastičke vježbe, podizanje utege itd.

Rad u zoni submaksimalne snage traje do 5 minuta. Vodeći mehanizam resinteze ATP-a je glikolitički. Na početku rada, dok glikoliza ne dostigne maksimalnu brzinu, stvaranje ATP-a je zbog kreatin fosfata, a na kraju rada glikoliza počinje da se zamjenjuje tkivnim disanjem. Rad u zoni submaksimalne snage karakteriše najveći dug kiseonika - do 20 litara. Primjer fizičke aktivnosti u ovoj zoni snage je trčanje na srednje udaljenosti, plivanje na kratke staze, biciklizam na stazi, klizanje u sprintu itd.

Rad u zoni velike snage traje maksimalno do 30 minuta. Rad u ovoj zoni karakteriše približno isti doprinos glikolize i disanja tkiva. Kreatin-fosfatni put resinteze ATP-a funkcionira tek na samom početku rada, pa je stoga njegov udio u ukupnoj energetskoj opskrbi ovog rada mali. Primjer vježbanja u ovoj zoni snage je trčanje od 5000 sati, klizanje na daljinu, skijaško trčanje, plivanje na srednjim i dugim stazama itd.

Rad u zoni umjerene snage traje više od 30 minuta. Opskrba energijom mišićne aktivnosti odvija se uglavnom na aerobni način. Primjer rada takve snage je maratonsko trčanje, atletsko trčanje, trkačko hodanje, cestovni biciklizam, skijanje na duge staze, planinarenje itd.

U acikličnim i situacionim sportovima, snaga izvršenog rada se menja mnogo puta. Dakle, za fudbalera se trčanje umjerenom brzinom izmjenjuje s trčanjem na kratke udaljenosti brzinom sprinta; možete pronaći i takve segmente igre kada je snaga rada značajno smanjena. Takvi primjeri se mogu navesti u odnosu na mnoge druge sportove.