Львівський державний університет фізичної культури
Кафедра біохімії та гігієни
Самостійна робота № 2 Тема ”Метаболічні механізми енергетичного забезпечення активності м’язів у процесі адаптації до вправ, спрямованих на удосконалення рухових якостей.”
Виконала:
студентка 53 ФФВ
Осадчук Анастасія
Львів – 2014
ЗАВДАННЯ №1
Відомо, що енергія, яка необхідна для м’язового скорочення утворюється при гідролізі АТФ. Чим пояснити, що м’язове навантаження може відбуватися тривалий час, тоді як наявних запасів АТФ у м’язах вистачає для роботи 0,5 – 1 сек?
АТФ, що є в м’язовій клітині, вистачає лише на 0,5-1,5 секунду роботи (3-4 одиночних скорочення максимальної сили). Проте дослідження показали, що в процесі м’язової роботи помітного зниження концентрації АТФ не спостерігається. Це пояснюється тим, що в перервах між скороченнями м’язів АТФ відновлюється (ресинтезуєтся) із тією ж швидкістю, з якою вона розщеплюється в процесі м’язових скорочень. Для обернення реакції гідролізу АТФ кінцеві продукти розпаду АДФ і Н3РО4 повинні одержати енергію, яка дорівнює тій, що виділилася при розщепленні АТФ. Тому синтез АТФ у клітині споріднений з катаболітичними реакціями, при яких звільняється значна кількість потенційної енергії. У ході таких реакцій утворюються проміжні багаті на енергію сполуки, що містять фосфатну групу і здатні передавати її разом із запасом енергії на АДФ. Макроергічні сполуки, які використовуються для ресинтезу АТФ, постійно присутні в організмі (наприклад, креатинфосфат).
Реакція приєднання фосфату називається фосфорилюванням, а реакція перенесення його з однієї речовини на іншу – перефосфорилюванням
Креатинфосфокіназне відновлення
У м’язах поряд із АТФ міститься ще одна макроергічна фосфорна сполука — креатинфосфат. Ця речовина адсорбована на скорочувальних білках міофібрил. З білком актином тісно зв’язаний фермент креатинфосфокіназа, який каталізує реакцію переносу фосфатної групи з креатинфосфату на АДФ з наступним утворенням креатину і АТФ.
Креатинфосфокіназа в скелетних м’язах людини має велику активність. Уже на другій секунді після початку роботи креатинфосфокіназна реакція досягає найвищої швидкості. Ця реакція першою включається в процесі ресинтезу АТФ у момент початку м’язової роботи і відбувається з максимальною швидкістю, доки не будуть значно зменшені запаси креатинфосфату в м’язах. Дана реакція виконує роль своєрідного "енергетичного буфера", який підтримує постійну концентрацію АТФ у м’язах у періоди інтенсивного її використання
Гліколітичний механізм ресинтезу АТФ
По мірі зменшення запасів креатинфосфату в процесі м’язової роботи основну роль у ресинтезі АТФ починає відігравати гліколіз і глікогеноліз. Де як паливо використовуються внутрішньом’язові запаси глікогену і глюкози, які надходять у клітини з крові. Вони поступово ферментативно гідролізуються до молочної кислоти.
Більшість ферментів гліколізу локалізована в саркоплазмі м’язових волокнах. Ферменти фосфорилаза і гексокіназа, що забезпечують початкові реакції гліколізу, легко активуються при підвищенні концентрації АДФ і неорганічного фосфату в саркоплазмі. Крім того, утворення активної форми фосфорилази стимулюється катехоламінами і іонами Са2+, рівень яких підвищується при м’язовому скороченні. Все це сприяє швидкому підключенню гліколізу до ресинтезу АТФ вже з перших секунд роботи, про що свідчить підвищення концентрації молочної кислоти в м'язах.
Активації гідролізу сприяє також зниження концентрації креатинфосфату в м'язах і накопичення АМФ, що утворюється в міокіназній реакції ресинтезу АТФ.
Міокіназне відновлення
Міокіназна (або аденілаткіназна) реакція відбувається в м’язах при значному збільшенні концентрації АДФ в саркоплазмі. Вона полягає в перенесенні макроергічної фосфатної групи з однієї молекули АДФ на іншу з утворенням АТФ.
Така ситуація виникає при вираженій м’язовій втомі, коли швидкість процесів, що беруть участь в ресинтезі АТФ, не врівноважує швидкість розщеплення АТФ. З цієї точки зору міокіназну реакцію можна розглядати як аварійний механізм, що забезпечує ресинтез АТФ в умовах, коли інші шляхи ресинтезу вже неможливі.
В умовах відносного спокою і при роботі помірної інтенсивності АТФ в скелетних м’язах відновлюється за допомогою аеробного механізму. На максимальну потужність він вийде на 2-4-й хвилині роботи у неспортсменів вже на 1-й хвилині у спортсменів, підтримуючи її протягом декількох годин.
При анаеробній фізичній роботі відбувається підвищення потужності креатинфосфокіназного (алактатного) і гліколітичного (лактатного) механізмів енергоутворення. При дуже інтенсивних фізичних навантаженнях (максимальної і субмаксимальної потужності) основними в ресинтезі АТФ стають анаеробні механізми: алактатний при роботі протягом 10-30с і лактатний протягом 30 с - 6 хв.
Робота різної потужності і тривалості забезпечується різними механізмами енергоутворення. Це добре простежується за загальним енергетичним внеском кожного механізму в енергозабезпечення бігу на різні дистанції. Зі збільшенням тривалості бігу меншає частка анаеробних механізмів енергоутворення і збільшується частка аеробного енергоутворення. Однак в умовах змагань спостерігається максимальне посилення всіх систем, що забезпечують спеціальну працездатність, а переважання якоїсь окремої системи залежить від тривалості вправи. Тому при побудові тренування необхідно розвивати продуктивність кожної енергетичної системи.