2. Алактатного система забезпечення м'язової діяльності

Алактатна анаеробна система енергозабезпечення є найменш складною, відрізняється високою потужністю вивільнення енергії і короткочасністю дії. Утворення енергії в цій системі проходить за рахунок розщеплення багатих енергією фосфатних сполук – аденозинтрифосфату (АТФ) та креатинфосфату (КФ). АТФ включає чотири компонента – аденозин, що складається з аденіну і пов'язаного з ним 5-вуглецевого цукру, і три багаті енергією фосфатні групи (високо-енергетичні сполуки). Енергія, що утворюється в результаті розпаду АТФ, в повній мірі включається в процес енергозабезпечення роботи вже на її першій секунді (рис. 1). Проте вже на другій секунді виконання роботи здійснюється за рахунок креатинфосфату (КФ), депонованого в м'язових волокнах і який містить, як і АТФ, багаті енергією фосфатні сполуки. Розщеплення цих сполук призводить до інтенсивного вивільнення енергії. Кінцевими продуктами розщеплення КФ є креатин (Кр) і неорганічний фосфат (Ф_н). Реакція стимулюється ферментом креатинкіназою і схематично виглядає наступним чином:

креатинкіназа

КФ — --------------------► Кр + Ф_н + енергія.

Енергія, що вивільняється при розпаді КФ, виявляється доступною для процесу ресинтезу АТФ, тому за швидким розщепленням АТФ в процесі м'язового скорочення негайно слідує його ресинтез з АДФ і Ф_н із залученням енергії, що вивільняється при розщепленні КФ:

Енергія + АДФ + Ф_н —► АТФ.

Ще одним механізмом алактатного системи енергозабезпечення є так званий міокіназна реакція, яка активізується при значному м'язовому стомленні, коли швидкість розщеплення АТФ істотно перевищує швидкість її ресинтезу. Міокіназна реакція стимулюється ферментом міокіназою і полягає в перенесенні фосфатної групи з однієї молекули АДФ на іншу з утворенням АТФ і АМФ:

Міокіназа

АДФ + АДФ---------------► АТФ +АМФ.

Аденозинмонофосфат (АМФ), що є побічним продуктом міокіназної реакції, має в своєму складі останню фосфатну групу і на відміну від АТФ і АДФ не може бути використаний в якості джерела енергії. Міокіназна реакція активізується в умовах, коли в силу стомлення інші шляхи ресинтезу АТФ вичерпали свої можливості.

Запаси КФ не можуть бути заповнені в процесі виконання роботи. Для його ресинтезу може бути використана тільки енергія, яка виникає в результаті розпаду АТФ, що виявляється можливим лише у відновлювальному періоді після закінчення роботи.

Алактатна система, відрізняється дуже високою швидкістю звільнення енергії, одночасно характеризується вкрай обмеженою ємністю. Концентрація АТФ у м'язовій тканині складає 4-6 моль/кг, а запаси КФ – 15-17 моль/кг м'язової тканини; відповідно за рахунок запасів фосфогенів на 1 кг м'язової маси може бути звільнена 0,19-0,23 ккал. При загальному обсязі м'язової маси близько 43% від маси тіла це становить для чоловіка маса тіла якого 70 кг 5,7-6,9 ккал; 80 кг – 6,6-7,9 ккал; 90 кг – 7,4-8, 9 ккал. Така ємність алактатної системи призводить до вичерпання її можливостей вже через 10 с після початку роботи.

Рівень максимальної алактатної анаеробної потужності залежить від кількості фосфатів (АТФ і КФ) у м'язах і швидкості їх використання. Під впливом тренування в м'язах не тільки збільшується кількість АТФ і КФ, але і вагомо зростає здатність м'язової тканини до їх розщеплення.

Ще однією адаптаційної реакцією, яка визначає потужність алактатної анаеробної системи, є прискорення ресинтезу фосфатів за рахунок підвищення активності ферментів, зокрема креатинфосфокінази і міокінази (Яковлєв, 1974; Коц, 1986). Більш того, здатність до підвищення швидкості розщеплення і ресинтезу фосфатів деякі фахівці (Голлнік, Германс, 1982) вважають більш важливою реакцією адаптації, що сприяє підвищенню потужності алактатної анаеробної системи, ніж збільшення кількості АТФ і КФ в м'язовій тканині . Непрямим підтвердженням цього можуть служити результати досліджень (Nevili et al., 1989), з яких виходить, що після 8-тижневого спринтерського тренування потужність роботи в 30-секундному бігу з максимальною швидкістю зросла на 60%, у той час як в м'язовій тканині досліджуваних суттєвого збільшення фосфагенів не відзначалося. Автори пояснюють цей факт збільшенням швидкості оберненості фосфагенів і активізацією анаеробного гліколізу.

Під впливом тренування суттєво зростають і показники максимальної ємності алактатної анаеробної системи енергозабезпечення. Збільшення ємності алактатної енергетичної системи проявляється в тривалості роботи максимальної інтенсивності. Так, якщо в осіб, які не займаються спортом, максимальна потужність алактатного анаеробного процесу, досягнута через 0,5-0,7 с після початку роботи, може утримуватися не більше 7-10с, то у спортсменів високого класу, які спеціалізуються в спринтерських дисциплінах (біг, ковзанярський спорт, велосипедний спорт та ін.), вона може проявлятися протягом 15-20 с. При цьому велика тривалість роботи супроводжується і значно більшою її потужністю, що обумовлюється високою швидкістю розпаду і ресинтезу високоенергетичних фосфатів (Hirvonen et al., 1987; Wilmore, Costill, 2004).

На закінчення слід зазначити, що особи з високим рівнем алактатної анаеробної продуктивності, як правило, мають низькі аеробні можливості, витривалість до тривалої роботи. Одночасно у бігунів на довгі дистанції алактатні анаеробні можливості не тільки не можна порівнювати з можливостями спринтерів, але й іноді вони поступаються показникам, що реєструється в осіб, які не займаються спортом.