Энергообеспечение мышечной деятельности

В основе главнейших особенностей и принципиальных отличий живого от неживого лежит обмен веществ живых организмов с окружающей средой или метаболизм.

Обмен веществ - это постоянно протекающий, самосовершающийся и саморегулирующийся процесс химического обновления живых организмов. При этом обеспечивается постоянство состава и внутренних параметров организма, его жизнедеятельность, развитие и рост, размножение, способность к движению, адаптация к изменяющимся условиям внешней среды. В результате сложнейших обменных процессов происходит усвоение веществ окружающей среды и их биологическое превращение - ассимиляция (строение), а также необходимый распад веществ организма до конечных продуктов и выведение их из организма -диссимиляция (распад).

Все процессы жизнедеятельности человека связаны с затратами энергии. Источником энергии при этом служит потенциальная химичес¬кая энергия пищевых веществ. В процессе обмена веществ она осво¬бождается и преобразуется в другие виды энергии.

Единственным прямые источником энергии для всех биологичес¬ких функций и для мышечного сокращения в том числе служит адено-зинтрифосфат (АТФ). Для того, чтобы мышечные волокна могли под¬держивать сколько-нибудь длительное сокращение, необходимо посто¬янное восстановление (ресинтез) АТФ с такой же скоростью, с какой он расщепляется. В качестве источников энергии при этом используются углеводы, жиры и белки. При полном или частичном расщеплении этих веществ освобождается часть энергии, аккумулированная в их химичес-

59

ких связях. Эта освободившаяся энергия и обеспечивает ресинтез АТФ.

Образование энергии для обеспечения мышечной работы может осу¬ществляться анаэробным (бескислородным) и аэробным (окислитель¬ным, т.е. с участием кислорода) путем. В зависимости от биохимичес¬ких особенностей и протекающих при этом процессах ресинтез АТФ может осуществляться тремя основными механизмами: алактатным (кре-атинофосфатный), гликолитическим (анаэробный) и окислительным (аэробным).

Данные метаболические источники энергии характеризуются по¬казателями мощности, емкости и эффективности. Показателем мощнос¬ти оценивают то максимальное количество энергии в единицу времени, которое может быть обеспечено каждым из метаболических процессов. Показателем емкости оценивают общие запасы энергетических веществ в организме или общее количество выполненной работы за счет данного источника. Критерии эффективности показывают, какое количество внеш¬ней механической работы может быть выполнено на каждую единицу выделяемой энергии.

Преимущественная роль каждого из механизмов в ресинтезе АТФ зависит от силы и продолжительности мышечных сокращений, а также от условий работы мышц, в том числе от уровня их снабжения кислоро¬дом. Рассмотрим вкратце основные механизмы энергообеспечения мы¬шечной работы.

Алактатный (креатинофосфатный) механизм обеспечивает мгно¬венный ресинтез АТФ за счет энергии высокоэнергетического фосфат¬ного соединения - креатинофосфата (КрФ), уровень концентрации кото¬рого в мышцах быстро снижается и практически через 20 секунд дохо¬дит до физиологического предела. Достижение максимума производи¬тельности происходит к 5-6 секунде работы, а уровень 80-90% от макси¬мального достигается уже на 1 -2 секунде при работе максимальной мощ¬ности. По сравнению с другими механизмами КрФ источник обладает наибольшей мощностью, которая примерно в 3 раза превышает макси¬мальную мощность гликолитического и в 4-10 раз окислительного меха¬низмов ресинтеза АТФ. Поэтому КрФ механизм играет решающую роль в энергообеспечении работ предельной мощности (кратковременные мышечные усилия взрывного характера: рывки, прыжки, серии ударов и защит, т.е. в скоростно-силовых упражнениях максимальной мощнос¬ти). Емкость КрФ механизма невелика, и работа с предельной мощнос¬тью, обеспечиваемая этим механизмом, может продолжаться недолго, в