10.2.5. Энергетика мышцы.

Источником энергии для сократительного процесса служит АТФ

АТФ _^АДФ + Ф + Свободная энергия

Во время сокращения АТФ быстро регенерирует за счёт фосфорилирования АДФ, при этом высокоэнергетическая фосфатная группа поставляется за счёт ферментативного расщепления богатого фосфором соединения – креатинфосфата. Этот процесс катализирует фермент креатинфосфокиназа.

Креатинфосфат + АДФ _⁽Креатин + АТФ

Сокращение мышц происходит с потерей энергии в форме тепла. Коэффициент полезного действия (КПД) мышцы как своеобразной механической машины вычисляется по формуле:

КПД =(А /А+Q)^.100%

где А – механическая работа, Q – тепловой выход мышцы, который включает в себя теплообразование, связанное с электрическим возбуждением и механической активацией мышцы, а также теплоту сокращения пропорциональную величине укорочения мышцы. Энергия, освобождающаяся в виде тепла, приблизительно в 5 раз превышает энергию, затраченную на выполнение механической работы. Обычно КПД мышцы не превышает 20 – 30 %. Один моль АТФ при распаде дает 48 кДж энергии и для ресинтеза одного моля АТФ в организме животного необходимо три моля кислорода. В условиях интенсивной мышечной работы запасов кислорода не хватает для быстрого ресинтеза АТФ. В итоге в организме накапливается много недоокисленных продуктов (молочной кислоты и др.) Создается так называемая кислородная задолженность. Этот долг погашается после работы за счёт автоматического усиления дыхания и кровообращения. Если же работа, несмотря на наличие кислородного долга, продолжается, то наступает утомление мышцы.

10.2.6 Метаболические группы поперечно-полосатых мышц.

Выделено четыре основные группы мышечных волокон, которые в разном соотношении входят в различные по свому назначению мышцы скелетной мускулатуры:

Быстрые фазические окислительные волокна. Эти волокна реагируют быстрым одиночным сокращением, причём утомление у них наступает медленно. Они содержат большое количество митохондрий и АТФ в них интенсивно образуется за счёт окислительного фосфорилирования.

Быстрые фазические гликолитические волокна. Волокна данной группы также быстро сокращаются, но устают быстрее, чем волокна первой группы. АТФ образуется в них за счёт процессов гликолиза и волокна бедны митохондриями.

Медленные фазические волокна. Как и у всех фазических волокон сокращение у них происходит по закону «всё или ничего», но длительность реакции продолжительнее, чем у первых двух групп. Усталость в этих волокнах наступает довольно медленно. Это происходит благодаря наличию в них большого числа митохондрий и использования АТФ с относительно низкой скоростью.

Тонические волокна. Они сокращаются медленно и не делают одиночных сокращений. Обусловлено это тем, что наружная мембрана не генерирует потенциалов действия по закону «всё или ничего». Распространение возбуждения вдоль волокна выполняют многочисленные синапсы, которые образуют разветвления аксона. Одиночный нервный импульс, поступивший в пресинаптическое окончание вызывает незначительное сокращение. Серия импульсов приводит к суммации постсинаптических потенциалов по времени, что создаёт плавно возрастающую деполяризацию мембраны мышечного волокна. Это в свою очередь, вызывает градуальное движение миофиламентов в саркомерах волокна. Тонические волокна слабее, чем фазические и соответственно мало тратят энергии. Поэтому при небольшом энергетическом обеспечении (в них относительно мало гликогена и митохондрий) они могут долго работать не утомляясь.