3. Анаэробные реакции ресинтеза атф

В скелетных мышцах человека выявлено три вида анаэробных реакций ресинтеза АТФ.

1) Креатинфосфокиназная или фосфогенная реакция – алактатная.

В скелетных мышцах человека, наряду с АТФ, содержится и другое важное макроэргическое соединение – креатинфосфат (КФ) (3.3). КФ адсорбирован на сократительных белках миофибрилл, а также связан с мембранами ритикулума. С сократительным белком актином связан и фермент креатинфосфокиназа (КФК-аза).

Креатинфосфокиназная реакция (КФКР) является первой реакцией ресинтеза АТФ. В результате этой реакции происходит перенос фосфатной группы от КФ на АДФ (которая накапливается в мышечных клетках в результате расщепления АТФ). При этом АДФ превращается в АТФ, а КФ – в креатин (К) (3.3). Накопление К (при снижении КФ) обуславливает активацию КФКР (3.3).

КФКР легко обратима. Если во время кратковременной интенсивной работы превалирует прямая реакция, то после работы (и частично – по ходу длительной работы) происходит обратная реакция – восстановление (ресинтез) КФ (3.3).

В норме в мышцах содержится 15-16 мМ КФ на 1 кг сырой ткани. Этого количества достаточно для поддержания усилий максимальной мощности в течение 10-15 сек.

Наивысшей скорости КФКР достигает ко 2-ой секунде после начала работы; к 5-6 сек. скорость снижется (концентрация КФ уменьшается на 1/3); к 30-й сек. – скорость снижается на 50%, а к 3-й минуте работы – она составляет около 1/5 от начального значения.

КФКР составляет биохимическую основу локальной мышечной выносливости и играет решающую роль в энергетическом обеспечении кратковременных упражнений максимальной мощности (бег на короткие дистанции, прыжки, метания и др.). Эта реакция обеспечивает возможность быстрого перехода от покоя к работе, внезапных изменений (ускорений) темпа по ходу ее выполнения, а также финишного ускорения.

2. Миокиназная или аденилаткиназная реакция – алактатная.

Миокиназная реакция (МКР) ресинтеза АТФ является своеобразной «аварийной» реакцией и осуществляется в мышечных клетках, если затруднены другие реакции ресинтеза АТФ (например, при выраженном мышечном утомлении, когда скорость расщепления АТФ выше скорости ее ресинтеза). Она сглаживает резкие перепады в скорости образования и использования АТФ.

МКР осуществляется путем взаимодействия между собой двух молекул АДФ при участии фермента миокиназы (аденилаткиназы). При этом происходит перенос фосфата от одной на другую молекулу АДФ – восстанавливается молекула АТФ, а вторая молекула АДФ превращается в АМФ (аденозинмонофосфорную кислоту) (3.4).

МКР менее выгодна, чем КФКР, т.к. образующаяся АМФ может частично необратимо дезаминироваться, и теряться мышечной клеткой. МКР, как и КФКР, легко обратима, т.е. образовавшаяся АМФ ресинтезируется в АДФ, а далее – в АТФ.

3. Гликолитическое фосфорилирование (гликолиз).

С увеличением длительности интенсивной мышечной работы (более 10-15 сек.), когда КФКР перестает обеспечивать необходимую скорость восстановления АТФ (т.к. снижается концентрация КФ в мышечных клетках), ресинтез АТФ все в большей мере протекает благодаря гликолитическому фосфорилированию (гликолизу) – анаэробному окислению глюкозы (3.5). Известно, что при гликолизе образуется ряд промежуточных макроэргических соединений, важнейшим из которых является фосфопировиноградная кислота (ФПВК).

ФПВК, взаимодействуя с накопившейся в клетках АДФ, передает ей фосфатную группу. В результате этого АДФ превращается в АТФ, а ФПВК – в пировиноградную кислоту (ПВК), которая в дальнейшем превращается в конечный продукт гликолиза – молочную кислоту (3.5).

Наибольшей скорости гликолиз достигает уже на 20-30 сек. после начала работы, а к концу 1-ой мин. работы становится основным источником ресинтеза АТФ. Поэтому гликолиз является преобладающим процессом ресинтеза АТФ при спортивных упражнениях максимальной интенсивности (бег на 100, 200, 400, 800 м), когда имеет место резкое несоответствие между сильно возросшей потребностью организма в кислороде и ограниченными возможностями ее удовлетворения.

Гликолиз имеет и отрицательное значение: низкая энергетическая эффективность и накопление конечного продукта неполного окисления – молочной кислоты, что снижает работоспособность спортсмена.