физиол мышц1

61

ге, накапливается большое количество ПВК и увеличивается её выведение с мочой. Содержание этой кислоты в крови и моче возрастает при сахарном диа-

бете, сердечной недостаточности, гиперфункции гипофизарно-адреналовой си-

стемы.

Определение пирувата в крови

Реактивы:

1.Трихлоруксусная кислота (ТХУ), 10% раствор;

2.2,4-динитрофенилгидразин (ДНФГ), раствор 10 мг/100 мл;

3.Натрия гидроксид, 10% раствор.

Ход определения

Реагент Опытная проба, мл Холостая проба, мл Капиллярная кровь0,3- Дистиллированная вода0,7 1,0Перемешивают стек-

лянной палочкой для полноты гемолиза эритроци-

тов ТХУ1,0 1,0Перемешивают стеклянной палочкой, выдерживают

3 минуты и центрифугируют при 1500 об/мин в течение 15 ми-

нут Центрифугат1,8 1,8ДНФГ0,4 0,4Перемешивают и вы-

держивают 20 минут в темном местеNaOH 1,0 1,0

Опытная проба, мл

ТХУ1,0 1,0Перемешивают стеклянной палочкой, выдерживают 3 ми-

нуты и центрифугируют при 1500 об/мин в течение 15 ми-

нут Центрифугат1,8 1,8ДНФГ0,4 0,4Перемешивают и вы-

держивают 20 минут в темном местеNaOH 1,0 1,0 1,0

Центрифугат1,8 1,8ДНФГ0,4 0,4Перемешивают и выдерживают

20 минут в темном местеNaOH 1,0 1,0

1,8

NaOH 1 1

, ,

0 0

62

Перемешивают, выдерживают 5 минут и колориметрируют в кюветах с толщиной оптического слоя 5 мм при длине волны 450 нм против холостой пробы. Аналогично обрабатывают стандартные растворы, вместо центрифугата и в таком же объеме. Расчет ведут по калибровочному графику.

Контрольные вопросы

1.Какой субстрат участвует в энергетическом обеспечении мышечной дея-

тельности?

2.Какую роль играет витамин В1 в энергетическом обеспечении мышечной де-

ятельности?

3.В состав каких сложных ферментных систем входит ТПФ?

4.С какими пищевыми источниками поступает в организм витамин В1?

5.Как проводят количественное определение пировиноградной кислоты в мо-

че?

6.Как определяют содержание пирувата в крови?

2.4. Биохимические основы функционирования фосфагенного

пути ресинтеза аденозинтрифосфата

1. Биохимические основы функционирования системы креатин-

креатинфосфат-креатинин. Данная система обеспечивает регенерацию адено-

зинтрифосфата (АТФ) непосредственно на миофибриллах первые несколько секунд работы. Данная система наибольшее значение имеет для спортсменов,

тренирующихся в ациклических видах спорта, особенно в тех упражнениях, ха-

рактер которых связан со взрывным типом мышечной деятельности - бег на ко-

роткие дистанции, прыжки и др. Следует отметить, что элементы взрывного характера мышечной деятельности присутствуют и игровых видах спорта.

Биосинтез креатина протекает в две стадии из 3-х аминокислот: аргинина,

глицина и метионина.

HN = C – NH2

Схема 7. Образование гуанидинацетата

1-я стадия. Биосинтез гуанидинацетата - осуществляется в почках при участии фермента глицинамидинотрансферазы (схема 7).

2-я стадия. Протекает в печени при участии фермента гуанидинацетатме-

тилтрансферазы. Донором метильной группы в данной реакции является акти-

вированный метионин - S-аденозилметионин.

Схема 8. Превращение гунидинацетата в креатин

Образовавшийся креатин с током крови выносится из печени и поступает в мышечную ткань, где в митохондриях фосфорилируется митохондриальной фракцией креатинфосфокиназы (КФК) при участием АТФ с образованием спе-

цифического макроэрга мышечной ткани - кретинфосфата.

Схема 9. Образование креатинфосфата из креатина

Образовавшийся креатинфосфат диффундирует к сократительным эле-

ментам цитоплазмы - миофибриллам, где передает свою фосфатную группу на АДФ с помощью цитоплазматической креатинфосфокиназы и образованием

Креатинин является конечным продуктом обмена, не вступает ни в какие химические превращения и выделяется через почки с мочой. Таким образом,

креатинин является нормальным компонентом мочи. Установлена зависимость между объемом мышечной ткани и содержанием креатинина в крови - чем больше мышечная масса, тем больше содержание креатинина. В среднем, у

мужчин содержание креатинина в крови больше чем у женщин.

Определение креатинина в моче

65

Клинико-диагностическое значение метода: выведение креатина и креа-

тинина с мочой указывает на состояние мышечной системы организма. Креати-

нин непрерывно образуется в мышцах из креатинфосфата. Обратный процесс невозможен, поэтому креатинин, попадающий в кровоток, активно секретиру-

ется в мочу и быстро выводится. Количество выводимого креатинина является постоянным у каждого человека вне зависимости от объема мочи и количества поступающего с пищей азота. Это позволяет использовать креатинин как точку отсчета для сопоставления с другими веществами, выводимыми с мочой.

Количество креатинина в моче зависит от мышечной массы тела (10-25

мг/1кг массы) и в норме за сутки выделяется 4,4-17,6 ммоль/сут, или 53,0-106,1

мкмоль/л. Гиперкреатининурия наблюдается при синдроме длительного сдав-

ливания, после снятия кровоостанавливающего жгута, лихорадочных состояни-

ях, пневмонии, после тяжелой мышечной работы. Гипокреатининурия отмеча-

ется при хроническом нефрите, мышечной атрофии, дегенерации почек, лейке-

мии, в старческом возрасте. Креатин в моче взрослого человека отсутствует,

так как используется повторно для синтеза креатинфосфата и полностью реаб-

сорбируется в почечных канальцах. Однако у детей, беременных женщин и в послеродовом периоде, а также у подростков моча почти всегда содержит креа-

тин. Креатинурия у взрослых указывает либо на поражение мышечной ткани,

либо на уменьшение ее массы (голодание, мышечные дистрофии и т.д.).

Реактивы:

1.ТХУ, 1,22 моль/л (депроитеинизирующий раствор);

2.Пикриновая кислота, 0,04 моль/л;

3.NaOH, 0,75 моль/л;

4.Эталон креатинина - раствор 177 мкМ/л.

Принцип метода. Креатинин при взаимодействии с пикриновой кислотой в щелочной среде образует окрашенные соединения, интенсивность окраски которых измеряют фотометрически при длине волны 500-510 нм.

Ход работы

66

Мочу перед исследованием развести в соотношении 1 100 дистиллиро-

ванной водой.

1. В три стеклянные пробирки отмерить компоненты, перечисленные в таблице, и их содержимое перемешать.

2.Через 20 мин измерить оптическую плотность пробы (А1) и эталона (А2)

против контрольного раствора.

3.Расчет произвести по формуле:

Креатинин (мкмоль/л)=177 А1/А2

Учитывая разведение мочи, результат умножить на 50.

2. Ресинтез АТФ за счет АДФ (миокиназная реакция). Происходит путем вза-

имодействия 2-х молекул АДФ, одна из которых передает свою концевую

фосфатную группу другой молекуле, превращаясь в молекулу АМФ.

АМФ может дезаминироваться и потерять способность ресинтезироваться, что не желательно. При мышечной деятельности эта реакция идет только в случае значительного утомления, когда ресинтез АТФ за счет других механизмов за-

труднен. Это последний, аварийный путь ресинтеза, происходящий в анаэроб-

ных условиях.

Образование аммиака в мышцах

67

В работающей мышце образуются значительные количества аммиака.

Непосредственным источником аммиака служит дезаминирование АМФ: АМФ + Н2О ИМФ + NH3

Однако АМФ вновь регенерируется с использованием аминогруппы ас-

парагиновой кислоты:

ИМФ + Аспартат + ГТФ АМФ + Фумарат + ГДФ + Н3РО4

Фумарат затем превращается в оксалоацетат и далее при участии аспарта-

таминотрансферазы (АСТ) в аспартат, что объясняет достаточно высокую ак-

тивность этого фермента в мышечной ткани. Интенсивная мышечная деятель-

ность сопровождается активацией свободнорадикальных реакций и приводит к повреждению мембран мышечных клеток с выходом АСТ в общий кровоток,

что сопровождается увеличением активности данного фермента в крови. Таким образом, активность АСТ в крови после выполнения физической нагрузки слу-

жит критерием напряженности мышечной работы.

Малат

Схема 11. Образование аммиака при мышечной работе

Исходя из сказанного, первичным источником аммиака можно считать аспарагиновую кислоту и другие аминокислоты, которые трансаминируются с оксалоацетатом. Вероятно, эта система реакций служит для непрямого дезами-

нирования аминокислот, а образующиеся кетокислоты используются в качестве источника энергии. Можно предположить, что образовавшийся аммиак транс-

портными формами доставляется в печень, где вступает в цикл образования мочевины. Таким образом, содержание мочевины в крови после выполнения физической нагрузки также может служить критерием напряженности мышеч-

ной деятельности.

68

Кроме того, аммиак может предотвращать подкисление среды образую-

щейся при гликолизе молочной кислотой, что совместно с содержанием в рабо-

тающей мышце АМФ служит важным механизмом регуляции следующего ме-

ханизма регенерации АТФ - анаэробного гликолиза.

Контрольные вопросы

1.Из каких аминокислот происходит биосинтез креатина?

2.Какие основные стадии биосинтеза креатина существуют?

3.Какова биологическая роль кретинфосфата в организме?

4.С какой целью проводят определение креатинина в моче?

5.На чем основан метод определения креатинина в моче?

6.Как происходит образование аммиака в мышцах?

69

2.5. Биохимические основы функционирования

лактацидного пути ресинтеза аденозинтрифосфата

В анаэробном гликолизе в качестве источника энергии используется глю-

коза, которая образуется в форме глюкозо-6-фосфата при распаде гликогена мышц, а также поступает из крови. Анаэробный гликолиз включает 11 после-

довательных реакций (схема 12) с выходом энергии в виде двух молекул АТФ

АТФ АДФ

2АДФ 2АТФ

2H3PO4

7

8

Схема 12. Последовательность реакций гликолиза

70

(в случае глюкозо-6-фосфата - трех) и образование в качестве конечного про-

дукта молочной кислоты (лактата). Гликолиз можно рассматривать как внут-

ренний окислительно-восстановительный процесс, в котором образование двух молекул НАДН·Н+ на стадии дегидрирования глицеральдегид-3-фосфата, а ак-

цептируется водород двумя молекулами пирувата с образованием лактата. Сле-

дует отметить, что 11-я реакция, катализируемая лактатдегидрогеназой (ЛДГ)

является характерной именно для анаэробного гликолиза, поскольку в аэроб-

ных процессах, образующийся в ходе 10-й реакции пируват диффундирует в митохондрии, где подвергается окислительному декарбоксилированию.

Таким образом, активность гликолиза в скелетных мышцах достаточно ве-

лика, а изофермент ЛДГ5 является специфичным для мышечной ткани. Лактат,

далее ни в какие химические превращения не вступает и может превращаться только в пируват в обратной лактатдегидрогеназной реакции. Накопление лак-

тата приводит к сдвигу рН в кислую сторону и ингибированию гликолиза, что приводит к дефициту энергии и ограничению мышечной работоспособности.

Содержание лактата в процессе выполнения дозированной физической нагрузки и восстановительного периода является одним из ключевых показате-

лей оценки степени тренированности. Схема реакций гликолиза представлена ниже:

Суммарное уравнение гликолиза выглядит следующим образом:

Глюкоза + 2 Н3РО4 + 2 АДФ 2 Лактат + 2 АТФ + Н2О

Содержание молочной кислоты не только характеризует степень участия анаэробных процессов, но и ограничивает работоспособность. Вместе с тем,

быстрота получения энергии делает анаэробный механизм особенно актуаль-

ным для спортсменов скоростно–силовых видов спорта. Однако, степень тре-

нированности характеризуют не только образование, но и быстрота утилизации лактата в восстановительный период. Существуют 4 основных пути устранения молочной кислоты:

1)окисление до углекислого газа и воды (так устраняется 70% лактата, но этот процесс требует поступления достаточного количества кислорода);