Метаболизм скелетных мышц ( поперечно-полосатые мышцы)

АТФ, необходимая в качестве постоянного источника энергии для мышечного цикла сокращение-расслабление, может образовываться за счет: гликолиза, гликогенолиза, окислительного фосфорилирования, креатинфосфата или двух молекул АДФ. Запасы АТФ в скелетной мышце после сокращения быстро истощается ( менее секунды).

70-80 % АТФ обеспечивает сокращение мышц, остальная энергия тратится на транспорт катионов, синтез продуктов, поддерживающих целостность структуры мембран.

Скелетные поперечно-полосатые мышцы имеют 2 типа волокна - быстрые (белые-2 тип) и медленно переключающиеся (красные- 1 тип).

Медленные скелетные мышцы имеют значительные резервы кислорода в миоглобине. Они обильно снабжаются кровью, в них много митохондрий. Основной источник АТФ – окислительное фосфорилирование. Сокращение происходит более медленно, чем у белых мышц, но они дольше не утомляются. Белые быстрые мышцы хуже снабжаются кровью. Следовательно кислородные запасы их меньше, АТФ образуется в процессе гликолиза, но из-за низкого темпа гликолиза и малого выхода АТФ, в них развивается утомление из-за накопления лактата. Эти мышцы осуществляют быстрые реакции – спасения бегством. Примером быстрых мышц являются глазные. К медленным относятся мышцы спины ( долго держат позу). В связи с длительным состоянием напряжения, красные мышцы резервируют кислород в миоглобине, поэтому они окрашены в красный цвет, из-за гема, который отсутствует в белых мышцах.

Механизм быстрого переключения на синтез АТФ

Во всех типах мышц запаса АТФ, от которого в значительной мере зависит сокращение хватает только на очень короткий период и здесь особую роль приобретает резервное макроэргическое соединение креатинфосфат, свободная энергия гидролиза которого больше, чем у АТФ. В период расслабления мышц, когда потребность в АТФ не столь велика, КФ образуется из АТФ и креатина. Фосфорилирование креатина катализируется креатинфосфокиназой (КФК), специфичным для мышц ферментом, который используется при диагностике хронических мышечных нарушений. При расслаблении мышц АТФ в процессе окислительного фосфорилирования.

При сокращении АТФ + Н₂О = АДФ + Р₁

При расслаблении АТФ + К р = КФ + АДФ

При регенерации АТФ: АДФ + КФ = АТФ + креатин

(Это наиболее быстрый путь регенерации АТФ)

Регенерация креатинфосфата происходит в этой же реакции, которая при накоплении АТФ и снижения уровня АДФ легко обратима.

Содержание КФ в покоящейся мышце в 3-8 раз больше , чем АТФ- (это работа в течение 5 сек. И ли пробег 15-30 метров). При переходе от покоя к работе используется АТФ, образующаяся из КФ. Тем временем включаются и другие механизмы мобилизации гликогена. Высвобождение глюкозы здесь зависит от специфического мышечного фермента – гликогенфосфорилазы, после его активации путем фосфорилирования фосфорилазой-в-киназой, которая в свою очередь фосфорилируется при стимуляции кальцием. Т.е. Са участвует в образовании АТФ. При заболевании мышц ( болезнь Мак Ардлф) одна из форм гликогенозов, этот фермент- гликогенфосфорилаза-в , отсутствует. При этом усиливается транспорт субстратов окисления из печени и жировой ткани. При мышечной работе сначала используются углеводы (40%), при длительной работе подключаются жиры (22%), при этом увеличивается вклад аэробного процесса и уменьшается доля гликолиза.