Количествени критерии за пътищата на ресинтеза на АТФ. Аеробен път за ресинтез на АТФ. Анаеробни пътища за ресинтез на АТФ. Връзки между различни пътища за ресинтез на АТФ при мускулна работа.

Споделете работата си в социалните мрежи

Ако тази работа не ви подхожда, има списък с подобни произведения в долната част на страницата. Можете също да използвате бутона за търсене

Лекция 8. Тема: ЕНЕРГИЙНО ОСИГУРЯВАНЕ НА МУСКУЛНАТА КОНТРАКЦИЯ.

Въпроси:

1. Количествени критерии за пътищата на ресинтеза на АТФ.

4. Връзки между различните пътища на ресинтеза на АТФ по време на мускулна работа. Зони на относителна мощност на мускулната работа.

Предмет : БИОХИМИЧНИ ПРОМЕНИ В МУСКУЛНАТА РАБОТА.

Въпроси:

1. Основните механизми на неврохуморалната регулация на мускулната активност.

2. Биохимични промени в скелетната мускулатура.

3. Биохимични промени в мозъка и миокарда.

4. Биохимични промени в черния дроб.

5. Биохимични промени в кръвта.

6. Биохимични промени в урината.

1. Количествени критерии за пътищата на ресинтеза на АТФ.

Свиването и отпускането на мускулите изискват енергия, която се генерира по време нахидролиза на АТФ молекули.

Въпреки това, резервите на АТФ в мускула са незначителни, те са достатъчни за работа на мускула за 2 секунди. Производството на АТФ в мускулите се наричаресинтез на АТФ.

Така в мускулите протичат два паралелни процеса: хидролиза на АТФ и ресинтез на АТФ.

Ресинтезата на АТФ, за разлика от хидролизата, може да продължи различни начини, като общо в зависимост от източника на енергия се разграничават три: аеробни (основни), креатин фосфат и лактат.

За количествени характеристики различни начиниресинтез на АТФобикновено се използват няколко критерия.

1. Максимална мощност или максимална скоростТова най-голямото числоАТФ, който може да се образува за единица време поради този път на ресинтеза. Максималната мощност се измерва в калории или джаули въз основа на факта, че един mmol ATP съответства на физиологични условия от приблизително 12 cal или 50 J. Следователно този критерий има измерението cal / min-kg мускулна тъканили J/min-kg мускулна тъкан.

2. Време за разгръщанетова е минималното време, необходимо за ресинтезата на АТФ да достигне най-високата си скорост, тоест да постигне максимална мощност. Този критерий се измерва в единици време.

3. Време за поддържане или поддържане на максимална мощностТова най-дълго времефункциониране на този път на ресинтеза на АТФ с максимална мощност.

4. Метаболитен капацитетТова обща сумаАТФ, който може да се образува по време на мускулна работа поради този път на ресинтеза на АТФ.

В зависимост от консумацията на кислородпътищата на ресинтеза се разделят на аеробни и анаеробни.

2. Аеробен начин на ресинтез на АТФ.

Аеробен път за ресинтез на АТФнаречен иначетъканно дишанетова е основният начин за образуване на АТФ, който се осъществява в митохондриите на мускулните клетки. По време на тъканното дишане два водородни атома се отнемат от окислената субстанция и се прехвърлят през дихателната верига до молекулярен кислород, доставян на мускулите чрез кръв, което води до вода. Благодарение на енергията, освободена при образуването на вода, молекулите на АТФ се синтезират от АДФ и фосфорна киселина. Обикновено за всяка образувана водна молекула се синтезират три ATP молекули.

Най-често водородът се отстранява от междинните продукти на цикъла на трикарбоксилната киселина (TCA). CTK е последният етап от катаболизма, по време на който ацетил коензим А се окислява до въглероден диоксид и вода. По време на този процес четири двойки водородни атоми се отнемат от изброените по-горе киселини и следователно се образуват 12 ATP молекули по време на окисляването на една молекула ацетил коензим А.

От своя страна ацетил коензим А може да се образува от въглехидрати, мазнини, аминокиселини, т.е. чрез това съединение въглехидратите, мазнините и аминокиселините участват в ТСА.

Скоростта на аеробния метаболизъм на АТФ се контролира от съдържанието в мускулните клеткиА DF, който е активатор на ензимите на тъканното дишане. По време на мускулна работа има натрупване A DF. Излишък А DF ускорява тъканното дишане и може да достигне своя максимален интензитет.

Друг активатор на ресинтеза на АТФ е въглероден двуокис. Излишъкът от този газ в кръвта активира дихателния център на мозъка, което в крайна сметка води до увеличаване на скоростта на кръвообращението и подобряване на снабдяването на мускулите с кислород.

максимална силааеробен път е 350-450 cal/min-kg. В сравнение с анаеробните пътища на ресинтеза на АТФ, тъканното дишане е повече ниски резултати, което е ограничено от скоростта на доставяне на кислород до мускулите. Следователно, поради аеробния път на ресинтеза на АТФ, може да се извършва само физическа активност с умерена мощност.

Време за разгръщанее 3 4 минути, но при добре тренирани спортисти може и 1 минута. Това се дължи на факта, че доставката на кислород до митохондриите изисква преструктуриране на почти всички системи на тялото.

Време на работа при максимална мощносте десетки минути. Това прави възможно използването на този път при продължителна мускулна работа.

В сравнение с други процеси на ресинтез на АТФ в мускулните клетки, аеробният път има редица предимства.

1. Рентабилност: 39 ATP молекули се образуват от една молекула гликоген, при анаеробна гликолиза само 3 молекули.

2. Универсалност Тук различни вещества действат като изходни субстрати: въглехидрати, мастна киселина, кетонни тела, аминокиселини.

3. Много дълго време на работа. В покой скоростта на аеробния ресинтез на АТФ може да бъде ниска, но по време на физическо натоварване може да стане максимална.

Има обаче и недостатъци.

1. Задължителна консумация на кислород, която е ограничена от скоростта на доставяне на кислород до мускулите и скоростта на проникване на кислород през митохондриалната мембрана.

2. Дълго време за разгръщане.

3. Малък по отношение на максимална мощност.

Следователно, мускулната активност, присъща на повечето спортове, не може да бъде напълно постигната чрез този начин на ресинтез на АТФ.

В спортната практика се използват следните показатели за оценка на аеробния ресинтез:максимална кислородна консумация (MOC), аеробен метаболитен праг (AOR), анаеробен метаболитен праг (ANOR) и приход на кислород.

IPC е максималната възможна скорост на консумация на кислород от тялото по време на тренировка физическа работа. Колкото по-висока е MIC, толкова по-висока е скоростта на тъканното дишане. как монтьор човек, толкова по-висок е IPC. IPC обикновено се изчислява на 1 kg телесно тегло. При хора, които не се занимават със спорт, MIC е 50 ml / min-kg, а при тренирани хора достига 90 ml / min-kg.

В спортната практика MPC се използва и за характеризиране на относителната мощност на аеробната работа, която се изразява като процент от MPC. Например, относителната мощност на работа, извършена с консумация на кислород от 3 L/min от спортист с MIC от 6 L/min, би била 50% от нивото на MIC.

PAO това е най-високата относителна мощност на работа, измерена чрез консумацията на кислород като процент спрямо IPC. Големите стойности на PAO показват по-добро развитиеаеробен ресинтез.

ANPO това е минималната относителна мощност на работа, също измерена като консумация на кислород като процент от MIC. Високият TAN показва, че аеробният ресинтез е по-висок за единица време, така че гликолизата се включва при много по-високи натоварвания.

Кислородна енориятова е количеството кислород (повече от нивото преди работа), използвано по време на дадено упражнение, за да се осигури аеробен ресинтез на АТФ. Снабдяването с кислород характеризира приноса на тъканното дишане към енергийното снабдяване на цялата извършена работа. Входящият кислород често се използва за оценка на цялата извършена аеробна работа.

Под въздействието на системните тренировки в мускулните клетки се увеличава броят на митохондриите, подобрява се кислородо-транспортната функция на тялото, увеличава се количеството на миоглобина в мускулите и хемоглобина в кръвта.

3. Анаеробни пътища за ресинтеза на АТФ.

Анаеробни пътища за ресинтез на АТФтова са допълнителни пътища. Има два такива пътя, пътят на креатин фосфата и пътят на лактата.

Креатин фосфатен пътсвързани с материятакреатин фосфат. Креатин фосфатът се състои от веществото креатин, което се свързва с фосфатната група с макроергична връзка. Креатин фосфат в мускулните клетки се съдържа в покой 15 20 mmol / kg.

Креатин фосфатът има голям запас от енергия и висок афинитет към ADP. Поради това той лесно взаимодейства с ADP молекулите, които се появяват в мускулните клетки по време на физическа работа в резултат на реакцията на хидролиза на АТФ. По време на тази реакция остатъкът от фосфорна киселина се прехвърля с енергиен резерв от креатин фосфат към молекулата на ADP с образуването на креатин и ATP.

Креатин фосфат + ADP → Креатин + ATP.

Тази реакция се катализира от ензимкреатинкиназа . Този път на ресинтеза на АТФ понякога се нарича креатикиназа.

Реакцията на креатин киназата е обратима, но предубедена към образуването на АТФ. Следователно, той започва да се извършва веднага щом първите ADP молекули се появят в мускулите.

Креатин фосфатът е крехко вещество. Образуването на креатин от него става без участието на ензими. Креатинът не се използва от тялото и се отделя с урината. При мъжете екскрецията на креатинин в урината варира от 18-32 mg/ден.. kg телесно тегло, а при жени 10-25 mg / ден. kg (това е креатининовият коефициент). Креатин фосфатът се синтезира по време на почивка от излишния АТФ. При мускулна работа с умерена мощност резервите на креатин фосфат могат да бъдат частично възстановени. Наричат ​​се още запасите от АТФ и креатин фосфат в мускулитефосфагени.

максимална силана този път е 900-1100 cal/min-kg, което е три пъти по-високо от съответния показател на аеробния път.

Време за разгръщанеобщо 1 2 сек.

Време на работа при максимална скоростсамо 8 10 сек.

Основното предимство на креатин фосфатния път за образуване на АТФ е

• кратко време за разгръщане (1-2 сек);
• голяма мощ.

Тази реакция е основният източник на енергия за упражнения с максимална мощност: спринт, хвърляне на скокове, повдигане на щанга. Тази реакция може да се включва многократно по време на тренировка, което го прави възможно бързо покачванесилата на работата, която трябва да се извърши.

Биохимичната оценка на състоянието на този път на ресинтеза на АТФ обикновено се извършва чрез два показателя: креатинов коефициент и алактатен дълг.

Съотношение на креатине освобождаването на креатин на ден. Този показател характеризира запасите от креатин фосфат в организма.

Алактатен кислороден дългто увеличаване на консумацията на кислород в следващите 4 5 минути, след извършване на краткотрайно упражнение с максимална мощност.Този излишък на кислород е необходим, за да се осигури висока скорост на тъканно дишане веднага след края на натоварването, за да се създаде в мускулните клетки повишена концентрацияАТФ. За висококвалифицирани спортисти стойността на алактичния дълг след изпълнение на натоварване с максимална мощност е 8 10 литра.

гликолитичен пътресинтез на АТФ , точно както креатин фосфатът е анаеробен път. Източникът на енергия, необходима за ресинтеза на АТФ в този случай е мускулният гликоген. По време на анаеробното разграждане на гликогена от неговата молекула под действието на ензима фосфорилаза крайните глюкозни остатъци се отцепват последователно под формата на глюкозо-1-фосфат. Освен това молекулите на глюкозо-1-фосфата след серия от последователни реакции се превръщат вмлечна киселина.Този процес се наричагликолиза. В резултат на гликолизата се образуват междинни продукти, съдържащи фосфатни групи, свързани с макроергични връзки. Тази връзка лесно се прехвърля към ADP, за да образува ATP. В покой реакциите на гликолиза протичат бавно, но по време на мускулна работа скоростта му може да се увеличи 2000 пъти и вече в състояние преди стартиране.

Максимална мощност750 850 cal/min-kg, което е два пъти повече, отколкото при тъканно дишане. Такава висока мощност се обяснява със съдържанието на голям запас от гликоген в клетките и наличието на механизъм за активиране на ключови ензими.

Време за разгръщане 20-30 секунди.

Време на работа при максимална мощност 2-3 минути.

Гликолитичният начин на образуване на АТФ еняколко предимства преди аеробния маршрут:

• достига максимална мощност по-бързо,
• има по-висока максимална мощност,
• не изисква участието на митохондрии и кислород.

Този път обаче има своя собственанедостатъци:

• процесът не е икономичен
• натрупването на млечна киселина в мускулите значително уврежда техните нормално функциониранеи допринася за мускулната умора.

Общият резултат от гликолизата може да бъде представен като следните уравнения:

C 6 H 12 O 6 + ADP + 2 H 3 RO 4 C 3 H 6 O 3 + 2 ATP + 2 H 2 O;

Млечни продукти с глюкоза

киселина

[C 6 H 10 O 5] n + 3 ADP + 3 H 3 RO 4 C 3 H 6 O 3 + [C 6 H 10 O 5] n _ 1 + 3 ATP + 2 H 2 O

Гликоген млечни продукти

киселина

Схема на анаеробна и аеробна гликолиза

За оценка на гликолизата се използват два биохимични метода – измерване на концентрацията на лактат в кръвта, измерване на pH на кръвта и определяне на алкалния резерв на кръвта.

Също така определяйте съдържанието на лактат в урината. Това предоставя информация за общия принос на гликолизата към енергийното снабдяване при упражнение, извършено по време на тренировка.

Друг важен показателелактатен кислороден дълг.Лактатният кислороден дълг е повишената консумация на кислород през следващите 1 1,5 часа след края на мускулната работа. Този излишен кислород е необходим за елиминиране на млечната киселина, образувана по време на мускулната работа. Добре тренираните спортисти имат кислороден дефицит от 20 22 литра. Размерът на лактановия дълг се използва, за да се преценят възможностите на даден спортист при натоварвания с субмаксимална мощност.

4. Корелация между различните пътища на ресинтеза на АТФ по време на мускулна работа. Зони на относителна мощност на мускулната работа.

По време на всяка мускулна работа функционират и трите пътя на ресинтеза на АТФ, но те се включват последователно.В първите секунди на работа възниква ресинтез на АТФ поради реакцията на креатин фосфат, след това се включва гликолиза и накрая, докато работата продължава, тъканното дишане замества гликолизата.

Специфичният принос на всеки от механизмите на образуване на АТФ за енергийното снабдяване на мускулните движения зависи от интензивността и продължителността физическа дейност.

По време на краткотрайна, но много интензивна работа (например бягане на 100 метра) основният източник на АТФ е креатинкиназната реакция. При по-продължителна интензивна работа (например на средни разстояния) по-голямата част от АТФ се образува поради гликолиза. При изпълнение на упражнения с голяма продължителност, но с умерена мощност, енергийното захранване на мускулите се извършва главно поради аеробно окисление.

в момента се приема различни класификациимускулна работна сила. В спортната биохимия най-често използваната класификация се основава на факта, че мощността се дължи на връзката между трите основни пътя за ресинтеза на АТФ. Според тази класификация имачетири зони на относителна мощност на мускулната работа:максимален, субмаксимален, голям и умерен.

максимална силаможе да се развие при работа с продължителност 15 20 сек. Основен източник на АТФв тази работа креатин фосфат. Едва в самия край реакцията на креатинкиназата се заменя с гликолиза. Примери за физически упражнения, изпълнявани в зоната на максимална мощност, са спринт, скокове на дължина и високи скокове, някои гимнастически упражнения, вдигане на щанга и някои други. Максималната мощност по време на тези упражнения се обозначава катомаксимална анаеробна мощност.

Работа в зоната субмаксимална аеробна мощносте с продължителност до 5 минути. Водещият механизъм на ресинтеза на АТФ е гликолизата. Първоначално, докато реакциите на гликолиза достигнат максималната си скорост, образуването на АТФ се дължи на креатин фосфат, а в края на процеса се включва тъканно дишане. Работата в тази зона се характеризира с висок кислороден дълг 20-22 литра. Пример за физическа активност в тази зона на мощност е бягане на средни разстояния, плуване на средни разстояния, колоездене на писта, спринт с кънки и др. Такива натоварвания се наричатлактат.

Работа в зоната голяма моще с максимална продължителност до 30 минути. Работата в тази зона се характеризира със същия принос на гликолизата и тъканното дишане. Пътят на креатин фосфата участва само в самото начало на работа. Пример за упражнения в тази зона са бягане на 5000 м, кънки на дълги разстояния, ски бягане, плуване на средни разстояния и др. Тук натоварванията са илиаеробно-анаеробен или анаеробно-аеробен.

Работа в умерената зона с продължителност повече от 30 минути се случва предимно аеробно. Те включват маратонско бягане, лекоатлетически крос, шосейно колоездене, състезателно ходене, ски на дълги разстояния, туризъм и др.

В ациклични и ситуационни спортове (бойни изкуства, гимнастически упражнения, спортни игри) силата на извършената работа се променя многократно. Например при футболистите бягането с умерена скорост (зона на висока мощност) се редува със спринт на къси разстояния (зона на максимална или субмаксимална мощност). В същото време футболистите имат такива сегменти от играта, когато силата на работа е намалена до умерена.

При подготовката на спортисти е необходимо да се прилагат тренировъчни натоварвания, които развиват пътя на ресинтеза на АТФ, който е водещ в енергийното осигуряване на работа в зоната на относителна мощност, характерна за този спорт.

Тема: БИОХИМИЧНИ ПРОМЕНИ В МУСКУЛНАТА РАБОТА.

1. Основните механизми на неврохуморалната регулация на мускулната активност.

Всяка физическа работа е придружена от промени в скоростта. метаболитни процеси. Необходимото преструктуриране на метаболизма по време на мускулната активност се извършва под влияние на неврохуморалната регулация.

Могат да се разграничат следните механизми на неврохуморална регулация на мускулната активност:

1. По време на мускулна работа тонусът на симпатиковия отдел на вегетативната нервна системакойто отговаря за работата вътрешни органии мускули.

В белите дробове, под въздействието на симпатиковите импулси, дихателната честота се увеличава и бронхите се разширяват. В резултат на това се увеличава белодробна вентилациякоето води до подобрено снабдяване на тялото с кислород.

Под влияние на симпатиковата нервна система се ускорява и сърдечната честота, което води до увеличаване на скоростта на кръвния поток и подобряване на снабдяването на органите, предимно мускулите, с кислород и хранителни вещества.

Симпатикова системазасилва изпотяването, като по този начин подобрява терморегулацията.

Има забавящ ефект върху функционирането на бъбреците и червата. Под влияние на симпатиковата нервна система мазнините се мобилизират.

1. Хормоните играят също толкова важна роля в преструктурирането на тялото по време на мускулна работа. Най-висока стойноств същото време хормоните на надбъбречните жлези допринасят за биохимичното преструктуриране.

Надбъбречната медула произвеждакатехоламини адреналин и норепинефрин.Освобождаването на хормони на медулата в кръвта се случва при различни емоции и стрес. Биологична роляна тези хормони създаване на оптимални условия за извършване на мускулна работа с голяма мощност и продължителност чрез повлияване физиологични функциии метаболизъм.

Веднъж попаднали в кръвта, катехоламините дублират действията на симпатиковите импулси. Те причиняват увеличаване на честотата на дишане, разширяване на бронхите. Под въздействието на адреналина се увеличават сърдечната честота и тяхната сила. Под действието на адреналина в тялото кръвта се преразпределя в съдовото легло.

В черния дроб тези хормони предизвикват ускорено разграждане на гликогена. В мастната тъкан катехоламините активират липазите, като по този начин ускоряват разграждането на мазнините. В мускулите те активират разграждането на гликогена.

Кортикалните хормони също участват активно в активирането на мускулната работа. Тяхното действие се състои в това, че те инхибират действието на ензима хексокиназа, който допринася за натрупването на глюкоза в кръвта. Тъй като тези хормони не действат върху нервните клетки, това прави възможно подхранването на нервните клетки, тъй като глюкозата е практична за тях. единственият източник наенергия. Хормоните глюкокортикоиди инхибират анаболните процеси и предимно биосинтезата на протеини. Това прави възможно използването на освободените АТФ молекули за мускулна работа. В допълнение, те стимулират синтеза на глюкоза от невъглехидратни субстрати.

2. Биохимични промени в скелетните мускули.

При извършване на физическа работанастъпват дълбоки промени в мускулите, главно поради интензивността на процесите на ресинтез на АТФ.

Използването на креатин фосфат като източник на енергия води до намаляване на концентрацията му в мускулните клетки и натрупване на креатин в тях.

Почти всяка работа използва мускулен гликоген за производството на АТФ. Следователно концентрацията му в мускулите намалява независимо от естеството на работата. Чрез правене интензивни натоварванияв мускулите има бързо намаляване на запасите от гликоген и едновременното образуване и натрупване на млечна киселина. Поради натрупването на млечна киселина се повишава киселинността вътре в мускулните клетки. Увеличаването на съдържанието на лактат в мускулните клетки също води до тяхното увеличаване осмотичното налягане. Увеличаването на осмотичното налягане води до факта, че водата навлиза в мускулната клетка от капилярите и междуклетъчното пространство и мускулите набъбват или, както казват спортистите, "запушват".

Дългосрочната мускулна работа с ниска мощност води до постепенно намаляване на концентрацията на гликоген в мускулите. В този случай разпадането става аеробно, с консумация на кислород. Крайните продукти от това разграждане въглероден диоксид и вода се отстраняват от мускулните клетки в кръвта. Следователно, след извършване на работа с умерена мощност в мускулите, се установява намаляване на съдържанието на гликоген без натрупване на лактат.

Друга важна промяна, която настъпва в работещите мускули, е увеличаването на скоростта на разграждане на протеина. Разграждането на протеините се ускорява особено при изпълнение на силови упражнения и това засяга предимно контрактилните протеини на миофибрилите. Поради разграждането на протеините в мускулните клетки се увеличава съдържанието на свободни аминокиселини и техните разпадни продукти, кетокиселини и амоняк.

други характерна промянапричинено от мускулната активност е намаляване на активността на ензимите на мускулните клетки. Една от причините за намаляване на ензимната активност може да бъде свръхкиселинностпричинени от появата на млечна киселина в мускулите.

И накрая, мускулната активност може да доведе до увреждане на вътреклетъчните структури - миофибрили, митохондрии и други биомембрани. Така че разрушаването на мембраните на саркоплазмената верига води до нарушаване на проводимостта нервен импулскъм резервоари, съдържащи калциеви йони. Нарушенията на целостта на сарколемата са придружени от загуба на много мускули важни вещества, които напускат увредената клетка в лимфата и кръвта. Нарушава се и работата на вградените в мембраните ензими. Нарушава се работата на ензимите на калциевата помпа и тъканното дишане, разположени на вътрешната повърхност на митохондриалните мембрани.

3. Биохимични промени в мозъка и миокарда.

мозък. По време на мускулна активноств моторните неврони на мозъчната кора възниква образуването и последващото предаване на двигателен нервен импулс. И двата процеса (образуването и предаването на нервен импулс) се извършват с потреблението на енергия под формата на ATP молекули. Образуването на АТФ в нервните клетки става аеробно. Следователно, по време на мускулна работа, потреблението на мозъка на кислород от течащата кръв се увеличава. Друга особеност енергиен метаболизъмв невроните е, че основният субстрат за окисление е глюкозата от кръвния поток.

Поради естеството на захранването нервни клеткивсяко нарушение на доставката на мозъка с кислород или глюкоза неизбежно води до намаляване на неговата функционална активност, което при спортистите може да се прояви под формата на замаяност или припадък.

миокарда. По време на мускулна активност се наблюдава увеличаване и увеличаване на сърдечната честота, което изисква голямо количество енергия в сравнение със състоянието на покой. Въпреки това, енергийното снабдяване на сърдечния мускул се извършва главно поради аеробен ресинтез на АТФ. Само когато сърдечната честота е над 200 удара / мин, анаеробният синтез на АТФ се включва.

Големите възможности за аеробно енергоснабдяване на миокарда се дължат на особеностите на структурата на този мускул. За разлика от скелетните мускули, миокардът има по-развита и гъста мрежа от капиляри, което позволява извличането на повече кислород и окислителни субстрати от кръвта. В допълнение, в клетките на сърдечния мускул има повече митохондрии, съдържащи ензими на тъканно дишане. Клетките на сърдечния мускул използват глюкоза, мастни киселини, кетонови тела и глицерол като енергийни източници. Миокардът съхранява гликоген за "черен ден", когато другите енергийни източници са изчерпани.

При интензивна работа, придружена от повишаване на концентрацията на лактат в кръвта, миокардът извлича лактат от кръвта и го окислява до въглероден диоксид и вода.

Когато една молекула млечна киселина се окислява, се синтезират до 18 ATP молекули. Способността на миокарда да окислява лактат е биологично значение. Това позволява на организма да поддържа необходимата концентрация на глюкоза в кръвта за по-дълго време, което е много важно за биоенергетиката на нервните клетки, за които глюкозата е почти единственият субстрат за окисление. Окисляването на лактата в миокарда също допринася за нормализирането киселинно-алкален баланс, тъй като концентрацията на тази киселина в кръвта намалява.

4. Биохимични промени в черния дроб.

По време на мускулната дейност се активират функциите на черния дроб, насочени главно към подобряване на захранването на работещите мускули с извънмускулни източници на енергия, пренасяна от кръвта. Най-важнитебиохимични процеси, протичащи в черния дроб по време на работа.

1. Под влияние на адреналина скоростта на разграждане на гликогена се увеличава с образуването на свободна глюкоза. Получената глюкоза напуска чернодробните клетки в кръвта, което води до повишаване на нейната концентрация в кръвта. Това намалява съдържанието на гликоген. Най-високата скорост на разграждане на гликоген се наблюдава в черния дроб в началото на работата, когато запасите от гликоген са все още големи.

2. По време на физическо натоварване чернодробните клетки активно извличат мазнини от кръвта, мастни киселини, чието съдържание в кръвта се увеличава поради мобилизирането на мазнини от мастните депа. Мазнините, влизащи в чернодробните клетки, незабавно се подлагат на хидролиза и се превръщат в глицерол и мастни киселини. Освен това, мастните киселини се разцепват чрез β-окисление до ацетил коензим А, от който след това се образуват кетонни тела. Кетонните тела са важен източникенергия. С кръвния поток те се прехвърлят от черния дроб към работните органи - миокарда и скелетните мускули. В тези органи кетонните тела отново се превръщат в ацетил коензим А, който незабавно се окислява аеробно в цикъла на трикарбоксилната киселина до въглероден диоксид и вода с освобождаване на голямо количество енергия.

3. Друг биохимичен процес, който протича в черния дроб по време на мускулна работа, е образуването на глюкоза от глицерол, аминокиселини, лактат. Този процес протича с разхода на енергия от АТФ молекулите. Обикновено този синтез на глюкоза се случва по време на продължителна работа, което води до намаляване на концентрацията на глюкоза в кръвния поток. Благодарение на този процес тялото успява да поддържа необходимото ниво на глюкоза в кръвта.

4. При физическа работа се засилва разграждането на мускулните протеини, което води до образуването на свободни аминокиселини, които допълнително се дезаминират, отделяйки амоняк. Амонякът е клетъчна отрова, неговата неутрализация се извършва в черния дроб, където се превръща в урея. Синтезът на урея изисква значително количество енергия. При изтощителни натоварвания, които не съответстват на функционалното състояние на тялото, черният дроб може да не успее да се справи с неутрализирането на амоняка, в който случай тялото се интоксикира с тази отрова, което води до намаляване на ефективността.

5. Биохимични промени в кръвта.

Промените в химичния състав на кръвта са отражение на онези биохимични промени, които настъпват по време на мускулна дейност в различни вътрешни органи, скелетни мускули и миокард.

Биохимичните промени, които се случват в кръвта, до голяма степен зависят от естеството на работата, така че техният анализ трябва да се извършва, като се вземат предвид мощността и продължителността на физическата активност.

При извършване на мускулна работа в кръвта най-често се откриват следните промени.

1. Промени в концентрацията на протеини в кръвната плазма. Причините за това са две. първо, повишено изпотяваневоди до намаляване на водното съдържание в кръвната плазма и съответно до нейното сгъстяване. Това води до повишаване на концентрацията на веществата, съдържащи се в плазмата. Второ, поради увреждане на клетъчните мембрани се наблюдава освобождаване на вътреклетъчни протеини в кръвната плазма. В този случай част от протеините на кръвния поток преминава в урината, а другата част се използва като източник на енергия.

2. Промяната в концентрацията на кръвната захар по време на работа преминава през серия от фази. В самото начало на работа нивото на глюкозата се повишава. Глюкозата излиза от черния дроб, където се образува от гликоген. В допълнение, мускулите, които имат запаси от гликоген, не се нуждаят спешно от глюкоза от кръвта на този етап. Но след това идва етапът, когато гликогенът в черния дроб и мускулите свършва. След това идва следващата фаза, когато кръвната глюкоза се използва за извличане на енергия. Е, в края на работата настъпва фаза на изтощение и в резултат на това хипогликемия - намаляване на концентрацията на глюкоза в кръвта.

3. Увеличаване на концентрацията на лактат в кръвта се наблюдава при почти всяка спортна дейност, но степента на натрупване на лактат до голяма степен зависи от естеството на извършваната работа и физическата форма на спортиста. Най-голямо повишаване на нивото на млечната киселина в кръвта се наблюдава при извършване на физическа активност в зоната на субмаксимална мощност. Тъй като в този случай основният източник на енергия за работещите мускули е анаеробната гликолиза, водеща до образуването и натрупването на лактат.

Трябва да се помни, че натрупването на лактат не се случва веднага, а няколко минути след края на работата. Следователно измерването на нивата на лактат трябва да се извърши 5 7 минути след края на работа. Ако нивото на лактат в покой не надвишава 1 2 mmol / l, тогава при силно тренирани спортисти след тренировка може да достигне 20 30 mmol / l.

4. Водороден показател (pH). При изпълнение на упражнения с подмаксимална мощност нивото на pH може да намалее значително (с 0,5 единици)

5. Физически упражненияпридружено от повишаване на концентрацията на свободни мастни киселини и кетонови тела в кръвта. Това се дължи на мобилизирането на мазнини в черния дроб и освобождаването на продукти от този процес в кръвта.

6. Урея. При краткосрочна работа концентрацията на урея в кръвта се променя леко, при продължителна работа нивото на урея се повишава няколко пъти. Това се дължи на повишен протеинов метаболизъм по време на тренировка.

6. Биохимични промени в урината.

Физическите упражнения влияят физикохимични характеристикиурина, промените в които се обясняват със значителни промени в химичния състав на урината.

В урината се появяват вещества, които обикновено липсват в нея. Тези вещества се наричатпатологични компоненти.Спортистите се наблюдават след тежка работа следните патологични компоненти.

1. Протеин. Обикновено в урината не повече от 100 mg протеин. След тренировка се наблюдава значително отделяне на протеин с урината. Това явление е наименуванопротеинурия. Колкото по-силен е товарът, толкова по-високо е съдържанието на протеин. Причината за това явление може да бъде увреждане на бъбречните мембрани.Въпреки това, намаляването на натоварването възстановява напълно нормален съставурина.

2. Глюкоза. В покой няма глюкоза в урината. След тренировка често се открива глюкоза в урината. Това се дължи на две основни причини. Първо, излишната кръвна глюкоза по време на физическа работа. Второ, нарушението на бъбречните мембрани причинява нарушение на процеса на реабсорбция.

3. Кетонни тела. Преди работа кетонните тела не се откриват в урината. След тренировка урината може да се отдели в големи количествакетонни тела. Това явление се наричакетонурия. Свързва се с повишаване на концентрацията на кетонни тела в кръвта и повишаване на тяхната реабсорбция от бъбреците.

4. Лактат. Появата на млечна киселина в урината обикновено се наблюдава след тренировка, която включва упражнения с субмаксимална мощност. Чрез отделянето на лактат в урината може да се съди за цялостния принос на гликолизата за енергийното снабдяване на цялата работа, извършвана от спортист по време на тренировка.

Наред с влиянието върху химичен съставурината, физическата активност също променя физико-химичните свойства на урината.

Плътност. Обемът на урината след тренировка обикновено е по-малък, тъй като по-голямата част от водата се губи чрез потта. Това се отразява на плътността на урината, която се увеличава. Увеличаването на плътността на урината също е свързано с появата в нея на вещества, които обикновено липсват в урината.

Киселинност. Кетоновите тела и млечната киселина, отделени в урината, променят нейната киселинност. Обикновено pH на урината е 5 6 единици. След работа може да падне до 4 4,5 единици.

Колкото по-интензивна е физическата активност, толкова повечепо-значими са промените, наблюдавани в състава на урината и кръвта.

Други свързани произведения, които може да ви заинтересуват.vshm>
378.		БИОХИМИЯ НА МУСКУЛАТА И МУСКУЛНАТА КОНТРАКЦИЯ	712,31 КБ
	БИОХИМИЯ НА МУСКУЛАТА И МУСКУЛНАТА КОНТРАКЦИЯ. Механизмът на мускулна контракция и релаксация. Най-важната характеристикаФункцията на мускулите е, че в процеса на мускулна контракция химическата енергия на АТФ се преобразува директно в механичната енергия на мускулната контракция. Биохимично те се различават по механизмите на доставка на енергия за мускулна контракция.
10034.		Начини за намаляване на запасите	106,84 КБ
	Днес основната задача на предприятията е значително подобряване на качеството производствен процес, неговата ефективност, възвращаемостта на инвестициите, включително производството, които са в основата на цялото производство.
15050.		Начини за намаляване на разходите на предприятието LLC "Tomak-2"	138.77KB
	Проблемите за намаляване на разходите в предприятието, намирането на начини за тяхното решаване са сложни и интересни проблеми на съвременната икономика на предприятието. Проблемът за намаляване на разходите е много актуален в съвременния свят икономически условия, тъй като неговото решение позволява на всяко конкретно предприятие да оцелее в условията на жестока пазарна конкуренция, да изгради силно и силно предприятие, което ще има добър икономически потенциал.
5067.		Гладки мускули. Устройство, функции, редукционен механизъм	134.79KB
	Мускули или мускули от лат. Мускулите ви позволяват да движите части от тялото и да изразявате мисли и чувства в действия. Гладките мускули са интегрална частнякои вътрешни органи и участват в осигуряването на функциите, изпълнявани от тези органи.
17984.		Перспективи за намаляване и социално-икономическото значение на държавния дълг на Руската федерация	395,55 КБ
	Причини за публичен дълг Руска федерация. Анализ и състояние на техникатадържавен вътрешен дълг на Руската федерация. Анализ и текущо състояние на държавния външен дълг на Руската федерация. Перспективи за намаляване и социално-икономическо значение на държавния дълг на Руската федерация...
11490.		Начини за намаляване на продължителността на оборота на предприятията за търговия на дребно (по материалите на Diana LLC, Kurgan)	176,54 КБ
	Размерът на стоковите запаси е синтетичен показател, който позволява до известна степен да се оценят резултатите стопанска дейност, както отделни търговски предприятия, организации и индустрията като цяло, така и ефективността на използването на материални и трудови ресурси.
12159.		За стратегическата стабилност в миналото и настоящето и нейното значение за разработването на подходи за ограничаване и намаляване на въоръженията	17,33 КБ
	Анализът на заплахите за стратегическата стабилност, формирани през последните годинипредимно чрез разпространението на ядрени оръжия. Показано е, че стратегическата стабилност в по-голяма степен от преди зависи от нарушаването на регионалната стабилност. Проблемът за осигуряване на ядрена стабилност остава актуален и за руско-американските диатични отношения.
7533.		Софтуер	71,79 КБ
	Антивируси Колкото и да е странно, но все още няма точно определение какво е вирус. или присъщи на други програми, които по никакъв начин не са вируси, или има вируси, които не съдържат горното отличителни чертис изключение на възможността за разпространение. макро вирусите заразяват файлове Word документии Excel. Има голям брой комбинации, например вируси за зареждане на файлове, които заразяват както файлове, така и сектори за зареждане на дискове.
9261.		Качество и сигурност	10,04 КБ
	Различни определенияСледователно концепциите за качество могат да бъдат разделени на два основни типа: тълкуване на концепциите за качество като годност за употреба или като съответствие с технически и други изисквания. Нито едно от многото определения за качество не е универсално. Възниква въпросът: какво е система за управление на качеството в повечето чужди държависистемата за управление на качеството се разбира като система, интегрираща дейностите на различни производствени групи и фокусирана върху ...
7780.		Осигуряване на информационна сигурност	50,64 КБ
	Когато се разглежда животът на обществото през исторически дълги интервали от време (стотици или повече години) от гледна точка обща теорияуправление, могат да се разграничат шест нива на обобщени средства за управление на обществото. Нивата на контрол са пряко свързани с въздействието върху обществото, включително чрез войни.

Един важен пример използване на анаеробния пътполучаването на енергия е състояние на остра хипоксия. Когато дишането спре и съдържанието на кислород в белите дробове стане много ниско, формата на кислород, свързан с кръвния хемоглобин, може да бъде източникът на кислород. Този кислород е достатъчен за поддържане на метаболитните процеси за приблизително 2 минути. За да се поддържа живот след това време, е необходимо допълнителен източникенергия. Такъв източник за около 1 мин може да бъде гликолизата.
Гликоген, съхраняван в клетките, се разгражда до пирогроздена киселина, след което се превръща в млечна киселина, която дифундира извън клетките.

Касова бележка енергияпрез анаеробни процесипо време на изключително висока активност е възможно благодарение на гликолизата. Скелетни мускулиможе да демонстрира изключително високо нивопроизводителност в рамките на няколко секунди, но те не са в състояние да поддържат това ниво на активност за по-дълго. Голямо количество енергия, необходимо за такава експлозивна дейност, не може да бъде получено чрез разделяне на кислорода, т.к. този процес е твърде бавен.

В такива случаи източникът енергиястават процеси, които не изискват доставка на кислород: (1) АТФ, който вече присъства в мускулните клетки; (2) фосфокреатин; (3) енергията, освободена по време на анаеробното разграждане на глюкозата до млечна киселина.

Максимум количество АТФв мускулите е само 5 mmol/l вътреклетъчна течност и това количество може да поддържа максимална мускулна контракция за приблизително 1 секунда. Количеството фосфокреатин в клетките е 3-8 пъти по-високо от това количество, но дори и при използване на целия фосфокреатин, максималната мускулна контракция може да продължи не повече от 5-10 секунди.

Освобождаване енергиячрез гликолиза се извършва много по-бързо, отколкото в резултат на окислителни процеси. Следователно, по-голямата част от излишната енергия, която е необходима по време на екстремно ниво на мускулна активност, продължаващо повече от 5-10 секунди, но по-малко от 1-2 минути, тялото извлича чрез процесите на гликолиза. В резултат на това количеството гликоген, съдържащо се в мускулите по време на интензивно мускулни натоварваниянамалява успоредно с повишаването на концентрацията на млечна киселина в кръвта.

След прекратяване на мускулната работа се използват метаболитни окислителни механизмипревръщайки 4/5 от образуваната млечна киселина в глюкоза. Останалото се превръща в пирогроздена киселина и се окислява в мускулите в цикъла лимонена киселина. Превръщането на млечната киселина в глюкоза се извършва главно в черния дроб, след което глюкозата се транспортира с кръвта до мускулите, където отново се складира под формата на гликоген.

Кислороден дългпроявява се чрез рязко увеличаване на консумацията на кислород в края на тежката мускулна работа. След тежка мускулна работа се наблюдава задух за поне няколко минути, което позволява увеличаване на консумацията на кислород. Времето, през което консумацията на кислород остава повишена, понякога е около час. Допълнителният кислород се използва за:
(1) обратното превръщане на млечната киселина, натрупана по време на работа, в глюкоза;
(2) обратно превръщане на натрупаните AMP и ADP в ATP;
(3) обратно превръщане на креатин и фосфат във фосфокреатин;
(4) възстановяване нормална концентрациякислород, свързан с хемоглобина и миоглобина;
(5) повишаване на концентрацията на кислород в белите дробове до нормални нива.
Такива рязко увеличениеконсумацията на кислород след тежка мускулна работа се нарича елиминиране на кислородния дълг.

Аеробен път за ресинтез на АТФ

Гликолитичен път за ресинтез на АТФ
Аденилат киназна реакция
Връзка между различните пътища на ресинтеза на АТФ по време на мускулна работа
Включване на пътища за ресинтез на АТФ по време на физическа работа
Относителни зони на мощност на мускулната работа
И двете фази на мускулната активност - свиване и отпускане - протичат със задължително използване на енергия, която се освобождава по време на хидролизата на АТФ:
ATP + H20 - ADP + H3P04 + енергия
Въпреки това, запасите от АТФ в мускулните клетки са незначителни и са достатъчни за мускулна работа за 1-2 s. Следователно, за да се осигури по-дълга мускулна активност в мускулите, трябва да се попълват резервите на АТФ. Образуването на АТФ в мускулните клетки директно по време на физическа работа се нарича ресинтез на АТФ и идва с консумация на енергия. В зависимост от източника на енергия се разграничават няколко пътя за ресинтеза на АТФ.
Следните критерии обикновено се използват за количествено определяне на различните пътища за ресинтез на АТФ:
а) максималната мощност или максималната скорост е най-голямото количество АТФ, което може да се образува за единица време поради даден път на ресинтез. Максималната мощност се измерва в калории или джаули, въз основа на факта, че 1 mmol ATP съответства на физиологични условияприблизително 12 cal или 50 J. Следователно този критерий има размерността на cal/min kg мускулна тъкан или съответно J/min-kg мускулна тъкан;
б) време на разгръщане - това е минималното време, необходимо за ресинтезата на АТФ да достигне най-високата си скорост, т.е. за постигане на максимална мощност. Този критерий се измерва в единици време;
в) времето за поддържане или поддържане на максимална мощност е най-дългото време за функциониране на даден път на ресинтеза на АТФ с максимална мощност. Мерни единици - s, min, h;
г) метаболитен капацитет е общото количество АТФ, което може да се образува по време на мускулна работа поради даден път на ресинтеза на АТФ.
В зависимост от консумацията на кислород пътищата на ресинтеза се разделят на аеробни и анаеробни.

Аеробен път за ресинтез на АТФ

Аеробният път на ресинтеза на АТФ е основният, основен начин за образуване на АТФ, който се случва в митохондриите на мускулните клетки. По време на тъканното дишане два водородни атома се отнемат от окисленото вещество и се прехвърлят през дихателната верига до молекулярен кислород - 02, доставен чрез кръв към мускулите от въздуха, което води до вода. Благодарение на енергията, освободена при образуването на вода, АТФ се синтезира от АДФ и фосфорна киселина. Обикновено за всяка образувана водна молекула се синтезират три ATP молекули.

В опростена форма аеробният ресинтез на АТФ може да бъде представен от схемата:

Най-често водородът се отнема от междинните продукти на цикъла на трикарбоксилната киселина - цикълът на Кребс. Цикълът на Кребс е последният етап от катаболизма, по време на който ацетил коензим А се окислява до CO2 и H20. По време на този процес 4 двойки водородни атоми се отнемат от изброените по-горе киселини и следователно се образуват 12 ATP молекули по време на окисляването на една молекула ацетил коензим А.

От своя страна ацетил-КоА може да се образува от въглехидрати, мазнини и аминокиселини, т.е. чрез ацетил-КоА, въглехидратите, мазнините и аминокиселините участват в цикъла на Кребс:

Скоростта на аеробния път на ресинтеза на АТФ се контролира от съдържанието на АДФ в мускулните клетки, който е активатор на ензимите на тъканното дишане. В покой, когато в клетките почти няма ADP, тъканното дишане протича с много ниска скорост. По време на мускулна работа, поради интензивното използване на АТФ, възниква образуването и натрупването на АДФ. Полученият излишък на ADP ускорява тъканното дишане и може да достигне максималната си интензивност.

CO2 е друг активатор на аеробния път на ресинтеза на АТФ. Въглеродният диоксид, който се получава в излишък по време на физическа работа, активира дихателния център на мозъка, което в крайна сметка води до увеличаване на скоростта на кръвообращението и подобряване на снабдяването на мускулите с кислород.

Аеробният път на образуване на АТФ се характеризира със следните критерии.

Максималната мощност е 350-450 кал/мин-кг. В сравнение с анаеробните пътища на ресинтеза на АТФ, тъканното дишане има най-ниската максимална мощност. Това се дължи на факта, че възможностите аеробен процесса ограничени от доставката на кислород до митохондриите и количеството му в мускулните клетки. Следователно, поради аеробния път на ресинтеза на АТФ, е възможно да се извършват физически натоварвания само с умерена мощност.

Време за разгръщане - 3-4 мин. Такова дълго време за разгръщане се обяснява с факта, че за да се осигури максимална скорост на тъканно дишане, е необходимо да се преструктурират всички системи на тялото, участващи в доставянето на кислород до мускулните митохондрии.

Времето за работа с максимална мощност е десетки минути. Както вече беше споменато, енергийните източници за аеробния ресинтез на АТФ са въглехидрати, мазнини и аминокиселини, чието разграждане е завършено от цикъла на Кребс. Освен това за тази цел се използват не само вътрешномускулни резерви от тези вещества, но и въглехидрати, мазнини, кетонови тела и аминокиселини, доставяни чрез кръв към мускулите по време на физическа работа. В това отношение този път на ресинтеза на АТФ функционира с максимална мощност за толкова дълго време.

Аеробният ресинтез има редица предимства пред другите процеси на ресинтез на АТФ в мускулните клетки. Той е много икономичен: по време на този процес има дълбоко разлагане на окисляеми вещества до крайни продукти- CO2 и H20 и следователно се отделя голямо количество енергия. Така например по време на аеробното окисление на мускулния гликоген се образуват 39 молекули АТФ на всяка молекула глюкоза, отделена от гликогена, докато по време на анаеробното разграждане на този въглехидрат се синтезират само 3 молекули АТФ на една молекула глюкоза. Друго предимство на този път на ресинтез е гъвкавостта при използване на субстрати. По време на аеробния ресинтез на АТФ всички основни органична материяорганизъм: аминокиселини, въглехидрати, мастни киселини, кетонови тела и др. Друго предимство на този метод за образуване на АТФ е много дългата продължителност на неговата работа: на практика той функционира постоянно през целия живот. В покой скоростта на аеробния ресинтез на АТФ е ниска, по време на физическо натоварване мощността му може да стане максимална.

Въпреки това, аеробният метод за образуване на АТФ също има редица недостатъци. И така, действието на този метод е свързано със задължителната консумация на кислород, доставката на който до мускулите се осигурява от дихателните и сърдечно-съдови системи ami. Функционалното състояние на кардиореспираторната система е ограничаващ фактор, който ограничава продължителността на аеробния път на ресинтеза на АТФ с максимална мощност и големината на самата максимална мощност.

Възможностите на аеробния път също са ограничени от факта, че всички ензими на тъканното дишане са вградени във вътрешната мембрана на митохондриите под формата на респираторни ансамбли и функционират само при наличие на непокътната мембрана ffPH. Всички фактори, влияещи върху състоянието и свойствата на мембраните, нарушават образуването на АТФ по аеробен начин. Например, нарушения в окислителното фосфорилиране се наблюдават при ацидоза, подуване на митохондриите и при развитието на свободнорадикално окисление на липидите, които изграждат митохондриалните мембрани в мускулните клетки.

Друг недостатък на аеробното образуване на АТФ може да се счита за дълго време за разгръщане и малка абсолютна стойност на максималната мощност. Следователно мускулната активност, характерна за повечето спортове, не може да бъде напълно осигурена от този начин на ресинтез на АТФ и мускулите са принудени допълнително да включват анаеробни методи за образуване на АТФ, които имат повече кратко времеразгръщане и по-голяма максимална мощност.

В спортната практика често се използват три показателя за оценка на аеробното фосфорилиране: максимална консумация на кислород, праг на анаеробен метаболизъм и приход на кислород.

MPC е максимално възможната скорост на консумация на кислород от тялото по време на физическа работа. Този показател характеризира максималната мощност на аеробния път на ресинтеза на АТФ: колкото по-висока е стойността на MIC, толкова повече стойностмаксималната скорост на тъканно дишане, това се дължи на факта, че почти целият кислород, постъпващ в тялото, се използва в този процес. IPC е интегрален показател, който зависи от много фактори: от функционално състояниесърдечно-респираторна система, върху съдържанието на хемоглобин в кръвта и миоглобин в мускулите, върху броя и размера на митохондриите. При нетренирани млади хора MIC обикновено е 3-4 l / min, при спортисти от висок клас, изпълняващи аеробни упражнения, MIC е 6-7 l / min. На практика, за да се изключи влиянието на телесното тегло върху тази стойност, MIC се изчислява на kg телесно тегло. В този случай при млади хора, които не спортуват, MIC е 40-50 ml / min-kg, а при добре тренирани спортисти - 80-90 ml / min-kg.

В спортната практика MIC се използва и за характеризиране на относителната мощност на аеробната работа, която се изразява като консумация на кислород като процент от MIC. Например, относителната мощност на работа, извършена с консумация на кислород от 3 L/min от спортист с MIC от 6 L/min, би била 50% от нивото на MIC. TAN е минималната относителна мощност на работа, измерена чрез консумацията на кислород като процент от MIC, при която гликолитичният път на ресинтеза на АТФ започва да се включва. при нетренирани PANO е 40-50% от IPC, а при спортисти TANO може да достигне 70% от IPC. По-високите стойности на TANO при тренирани хора се обясняват с факта, че аеробното фосфорилиране при тях дава повече АТФ за единица време и следователно анаеробният път на образуване на АТФ - гликолиза - се включва при високи натоварвания. Кислородният доход е количеството кислород, използвано по време на изпълнението на дадено натоварване, за да се осигури аеробен ресинтез на АТФ. Снабдяването с кислород характеризира приноса на тъканното дишане към енергийното снабдяване на извършената работа.

Под въздействието на систематично обучение, насочено към развитие на аеробна производителност, броят на митохондриите в миоцитите се увеличава, размерът им се увеличава и в тях има повече ензими за тъканно дишане. В същото време се подобрява функцията за транспортиране на кислород: увеличава се съдържанието на миоглобин в мускулните клетки и хемоглобин в кръвта, повишава се ефективността на дихателната и сърдечно-съдовата система на тялото.

Анаеробни пътища за ресинтез на АТФ

Анаеробните пътища за ресинтеза на АТФ са допълнителни начиниобразуването на АТФ в случаите, когато основният начин за получаване на АТФ - аеробният - не може да осигури мускулна активност необходимо количествоенергия. Това се случва в първите минути на всяка работа, когато тъканното дишане все още не се е разгърнало напълно, както и при извършване на физически натоварвания с висока мощност.

Креатин фосфатен път за ресинтез на АТФ (офеатин киназа, алактат)

В мускулните клетки винаги има креатин фосфат - съединение, съдържащо фосфатна група, свързана с креатинов остатък чрез макроенергийна връзка. Съдържанието на креатин фосфат в мускулите в покой е 15-20 mmol / kg. Креатин фосфатът има голям запас от енергия и висок афинитет към ADP. Поради това той лесно взаимодейства с ADP молекулите, които се появяват в мускулните клетки по време на физическа работа в резултат на АТФ хидролиза. По време на тази реакция остатъкът от фосфорна киселина се прехвърля с енергиен резерв от креатин фосфат към ADP молекула с образуването на креатин и ATP:

Тази реакция се катализира от ензима креатин киназа. В тази връзка този път на ресинтеза на АТФ се нарича още креатинкиназа.

Реакцията на креатин фосфат е обратима, но нейният баланс се измества към образуването на АТФ и следователно започва да се извършва веднага, веднага щом първите порции ADP се появят в миоцитите.

По време на мускулна работа активността на креатинкиназата се увеличава значително поради активиращия ефект на калциевите йони върху нея, чиято концентрация в саркоплазмата под действието на нервен импулс се увеличава почти 1000 пъти. Друг механизъм на регулиране на креатин-фосфатната реакция е свързан с активиращ ефект върху креатинкиназата на креатина, образуван по време на тази реакция. Благодарение на тези механизми активността на креатинкиназата в началото на мускулната работа рязко се увеличава и креатинфосфатната реакция много бързо достига максимална скорост.

Креатин фосфатът, който има голям запас от химическа енергия, е крехко вещество. Фосфорната киселина може лесно да се отдели от него, което води до циклизиране на креатиновия остатък, което води до образуването на креатинин:

Образуването на креатинин става без участието на ензими, спонтанно. Тази реакция е необратима. Полученият креатинин не се използва в тялото и се екскретира с урината. Следователно, екскрецията на креахинин в урината може да се използва за преценка на съдържанието на креатин фосфат в мускулите, тъй като те съдържат основните резерви на това съединение.

Синтезът на креатин фосфат в мускулните клетки се осъществява по време на почивка чрез взаимодействие на креатин с излишния АТФ:

Частично резервите на креатин фосфат могат да бъдат възстановени по време на мускулна работа с умерена мощност, при която АТФ се синтезира поради тъканно дишане в такова количество, което е достатъчно за осигуряване на контрактилната функция на миоцитите и за попълване на резервите на креатин фосфат. Следователно, по време на извършване на физическа работа, креатин фосфатната реакция може да се включва многократно.

Общите запаси от АТФ и креатин фосфат често се наричат ​​фосфагени.

Креатинът се образува в черния дроб с помощта на три аминокиселини: глицин, метионин и аргинин. В спортната практика, за да се увеличи концентрацията на креатин фосфат в мускулите, като хранителни добавки се използват препарати с глицин и метионин.

Креатин фосфатният път на ресинтеза на АТФ се характеризира със следните стойности на приетите количествени критерии:

Максималната мощност е 900-1100 cal/min-kg, което е три пъти по-високо от съответния показател за аеробен ресинтез. Такава голяма стойност се дължи на високата активност на ензима креатин киназа и, следователно, много високата скорост на креатин фосфатната реакция.

Времето за разгръщане е само 1-2 s. Както вече споменахме, първоначалните резерви от АТФ в мускулните клетки са достатъчни, за да осигурят мускулна активност само за 1-2 секунди, а докато се изчерпят, креатин фосфатният път за образуване на АТФ вече функционира на максимална скорост. Такова кратко време на разгръщане се обяснява с действието на описаните по-горе механизми за регулиране на активността на креатинкиназата, което позволява рязко увеличаване на скоростта на тази реакция.

Времето за работа при максимална скорост е само 8-10 s, което е свързано с малки първоначални запаси от креатин фосфат в мускулите.

Основните предимства на пътя на креатин фосфата за образуване на АТФ са много кратко време за разгръщане и висока мощност, която има изключително важностза скоростно-силови спортове. Основният недостатък на този метод за синтез на АТФ, който значително ограничава възможностите му, е краткото време на действие. Максималното време за поддържане на скоростта е само 8-10 s, до края на 30-те s скоростта му намалява наполовина. И до края на 3-тата минута интензивна работа реакцията на креатин фосфат в мускулите практически спира.

Въз основа на тази характеристика на креатин фосфатния път на ресинтеза на АТФ, трябва да се очаква, че тази реакция ще бъде основният източник на енергия за осигуряване на краткотрайни упражнения с максимална мощност: спринт, скачане, хвърляне, вдигане на щанга и др. Реакцията на креатин фосфат може да се активира многократно по време на физическа активност, което позволява бързо увеличаване на мощността на извършената работа, развитие на ускорение на разстояние и завършване на спринта.

Биохимичната оценка на състоянието на креатинфосфатния път на ресинтеза на АТФ обикновено се извършва според два показателя: креатининов коефициент и алактичен кислороден дълг.

Креатининовият коефициент е екскрецията на креатинин в урината на ден на 1 kg телесно тегло. При мъжете екскрецията на креатинин варира от 18-32 mg / ден-kg, а при жените - 10-25 mg / ден-kg. Коефициентът на креатинин характеризира запасите от креатин фосфат в мускулите, тъй като има линейна връзка между съдържанието на креатин фосфат и образуването на креатинин от него, тъй като тази трансформация протича по неензимен начин и е необратима. Следователно с помощта на креатининовия коефициент е възможно да се оцени потенциалът на този път за образуване на АТФ, в допълнение и т.н.

Аеробният път за ресинтеза на АТФ също се нарича тъканно дишане -това е основният начин за образуване на АТФ, който се осъществява в митохондриите на мускулните клетки. По време на тъканното дишане два водородни атома се отнемат от окислената субстанция и се прехвърлят през дихателната верига до молекулярен кислород, доставян на мускулите чрез кръв, което води до вода. Благодарение на енергията, освободена при образуването на вода, молекулите на АТФ се синтезират от АДФ и фосфорна киселина. Обикновено за всяка образувана водна молекула се синтезират три ATP молекули.

Най-често водородът се отстранява от междинните продукти на цикъла на трикарбоксилната киселина (TCA). TCA е последният етап от катаболизма, по време на който ацетил коензим А се окислява до въглероден диоксид и вода. По време на този процес четири двойки водородни атоми се отнемат от изброените по-горе киселини и следователно се образуват 12 ATP молекули по време на окисляването на една молекула ацетил коензим А.

От своя страна ацетил коензим А може да се образува от въглехидрати, мазнини, аминокиселини, т.е. чрез това съединение въглехидратите, мазнините и аминокиселините участват в ТСА.

Скоростта на аеробния метаболизъм на АТФ се контролира от съдържанието на АДФ в мускулните клетки, който е активатор на ензимите на тъканното дишане. По време на мускулна работа се натрупва ADP. Излишъкът от ADP ускорява тъканното дишане и може да достигне максималната си интензивност.

Друг активатор на ресинтеза на АТФ е въглеродният диоксид. Излишъкът от този газ в кръвта активира дихателния център на мозъка, което в крайна сметка води до увеличаване на скоростта на кръвообращението и подобряване на снабдяването на мускулите с кислород.

максимална силааеробен път е 350 -450 cal/min-kg. В сравнение с анаеробните пътища на ресинтеза на АТФ, тъканното дишане има по-ниски скорости, което е ограничено от скоростта на доставяне на кислород до мускулите. Следователно, поради аеробния път на ресинтеза на АТФ, може да се извършва само физическа активност с умерена мощност.

Време за разгръщанее 3-4 минути, но при добре тренирани спортисти може и 1 минута. Това се дължи на факта, че доставката на кислород до митохондриите изисква преструктуриране на почти всички системи на тялото.

Време на работа при максимална мощносте десетки минути. Това прави възможно използването на този път при продължителна мускулна работа.

В сравнение с други процеси на ресинтез на АТФ в мускулните клетки, аеробният път има редица предимства.

1. Рентабилност: 39 ATP молекули се образуват от една молекула гликоген, при анаеробна гликолиза само 3 молекули.

2. Универсалност Тук като изходни субстрати действат различни вещества: въглехидрати, мастни киселини, кетонови тела, аминокиселини.

3. Много дълго време на работа. В покой скоростта на аеробния ресинтез на АТФ може да бъде ниска, но по време на физическо натоварване може да стане максимална.

Има обаче и недостатъци.

1. Задължителна консумация на кислород, която е ограничена от скоростта на доставяне на кислород до мускулите и скоростта на проникване на кислород през митохондриалната мембрана.

2. Дълго време за разгръщане.

3. Малък по отношение на максимална мощност.

Следователно, мускулната активност, присъща на повечето спортове, не може да бъде напълно постигната чрез този начин на ресинтез на АТФ.

В спортната практика се използват следните показатели за оценка на аеробния ресинтез: максимална кислородна консумация (MOC), праг на аеробния метаболизъм (AIO), праг на анаеробния метаболизъм (ANOT) и прием на кислород.

IPC -Това е максимално възможната скорост на консумация на кислород от тялото по време на физическа работа. Колкото по-висока е MIC, толкова по-висока е скоростта на тъканното дишане. Колкото по-обучен е човекът, толкова по-висок е IPC. IPC обикновено се изчислява на 1 kg телесно тегло. При хора, които не се занимават със спорт, MIC е 50 ml / min-kg, а при тренирани хора достига 90 ml / min-kg.

В спортната практика MPC се използва и за характеризиране на относителната мощност на аеробната работа, която се изразява като процент от MPC. Например, относителната мощност на работа, извършена с консумация на кислород от 3 L/min от спортист с MIC от 6 L/min, би била 50% от нивото на MIC.

PAO- това е най-високата относителна мощност на работа, измерена чрез консумацията на кислород като процент спрямо IPC. Големите стойности на PAO показват по-добро развитие на аеробния ресинтез.

ANSP -това е минималната относителна мощност на работа, също измерена като консумация на кислород като процент от MIC. Високият TAN показва, че аеробният ресинтез е по-висок за единица време, така че гликолизата се включва при много по-високи натоварвания.

доставка на кислород -това е количеството кислород (повече от нивото преди работа), използвано по време на дадено упражнение, за да се осигури аеробен ресинтез на АТФ. Снабдяването с кислород характеризира приноса на тъканното дишане към енергийното снабдяване на цялата извършена работа. Входящият кислород често се използва за оценка на цялата извършена аеробна работа.

Под въздействието на системните тренировки в мускулните клетки се увеличава броят на митохондриите, подобрява се кислородо-транспортната функция на тялото, увеличава се количеството на миоглобина в мускулите и хемоглобина в кръвта.

Предмет:ЕНЕРГИЙНО СНАБДЯВАНЕМУСКУЛНА ДЕЙНОСТ

2. Аеробен начин на ресинтез на АТФ.

3. Анаеробни пътища за ресинтеза на АТФ.

4. Връзки между различните пътища на ресинтеза на АТФ по време на мускулна работа. Зони на относителна мощност на мускулната работа.

Предмет: БИОХИМИЧНИ ПРОМЕНИ В ОРГАНИЗМА ПО ВРЕМЕ НА РАБОТАТА НА РАЗЛИЧНИ CAРАКТЕРА

1. Основните механизми на неврохуморалната регулация на мускулната активност.

2. Биохимични промени в скелетната мускулатура.

3. Биохимични промени в мозъка и миокарда.

4. Биохимични промени в черния дроб.

5. Биохимични промени в кръвта.

6. Биохимични промени в урината.

1. Количествени критерии за пътищата на ресинтеза на АТФ.

Свиването и отпускането на мускула изисква енергия, която се образува по време на хидролизата на молекулите на АТФ.

Въпреки това, резервите на АТФ в мускула са незначителни, те са достатъчни за работа на мускула за 2 секунди. Производството на АТФ в мускулите се нарича ресинтез на АТФ.

Така в мускулите протичат два паралелни процеса – хидролиза на АТФ и ресинтез на АТФ.

Ресинтезата на АТФ, за разлика от хидролизата, може да протече по различни начини и общо, в зависимост от източника на енергия, те се отличават с три: аеробен (основен), креатин фосфат и лактат.

Няколко критерия обикновено се използват за количествено определяне на различните пътища на ресинтеза на АТФ.

1. Максимална мощност или максимална скорост -това е най-голямото количество АТФ, което може да се образува за единица време поради този път на ресинтеза. Максималната мощност се измерва в калории или джаули, въз основа на факта, че един mmol ATP съответства на физиологични условия от приблизително 12 cal или 50 J. Следователно този критерий има измерението cal / min-kg мускулна тъкан или J / min-kg мускулна тъкан.

2. Време за разгръщане- това е минималното време, необходимо за ресинтезата на АТФ да достигне най-високата си скорост, тоест да постигне максимална мощност. Този критерий се измерва в единици време.

3. Време за поддържане или поддържане на максимална мощност -това е най-дългото време за функциониране на този път на ресинтеза на АТФ с максимална мощност.

4. Метаболитен капацитет -е общото количество АТФ, което може да се генерира по време на мускулна работа от даден път на ресинтеза на АТФ.

В зависимост от консумацията на кислород, пътищата на ресинтеза се разделят на аеробни и анаеробни.

2. Аеробен начин на ресинтез на АТФ

Аеробният път за ресинтеза на АТФ също се нарича тъканно дишане -това е основният начин за образуване на АТФ, който се осъществява в митохондриите на мускулните клетки. По време на тъканното дишане два водородни атома се отнемат от окислената субстанция и се прехвърлят през дихателната верига до молекулярен кислород, доставян на мускулите чрез кръв, което води до вода. Благодарение на енергията, освободена при образуването на вода, молекулите на АТФ се синтезират от АДФ и фосфорна киселина. Обикновено за всяка образувана водна молекула се синтезират три ATP молекули.

Най-често водородът се отстранява от междинните продукти на цикъла на трикарбоксилната киселина (TCA). TCA е последният етап от катаболизма, по време на който ацетил коензим А се окислява до въглероден диоксид и вода. По време на този процес четири двойки водородни атоми се отнемат от изброените по-горе киселини и следователно се образуват 12 ATP молекули по време на окисляването на една молекула ацетил коензим А.

От своя страна ацетил коензим А може да се образува от въглехидрати, мазнини, аминокиселини, т.е. чрез това съединение въглехидратите, мазнините и аминокиселините участват в ТСА.

Скоростта на аеробния метаболизъм на АТФ се контролира от съдържанието на АДФ в мускулните клетки, който е активатор на ензимите на тъканното дишане. По време на мускулна работа се натрупва ADP. Излишъкът от ADP ускорява тъканното дишане и може да достигне максималната си интензивност.

Друг активатор на ресинтеза на АТФ е въглеродният диоксид. Излишъкът от този газ в кръвта активира дихателния център на мозъка, което в крайна сметка води до увеличаване на скоростта на кръвообращението и подобряване на снабдяването на мускулите с кислород.

максимална силааеробен път е 350-450 cal/min-kg. В сравнение с анаеробните пътища на ресинтеза на АТФ, тъканното дишане има по-ниски скорости, което е ограничено от скоростта на доставяне на кислород до мускулите. Следователно, поради аеробния път на ресинтеза на АТФ, може да се извършва само физическа активност с умерена мощност.

Време за разгръщанее 3-4 минути, но при добре тренирани спортисти може и 1 минута. Това се дължи на факта, че доставката на кислород до митохондриите изисква преструктуриране на почти всички системи на тялото.

Време на работа при максимална мощносте десетки минути. Това прави възможно използването на този път при продължителна мускулна работа.

В сравнение с други процеси на ресинтез на АТФ в мускулните клетки, аеробният път има редица предимства.

1. Рентабилност: 39 ATP молекули се образуват от една молекула гликоген, при анаеробна гликолиза само 3 молекули.

2. Универсалност Тук като изходни субстрати действат различни вещества: въглехидрати, мастни киселини, кетонови тела, аминокиселини.

3. Много дълго време на работа. В покой скоростта на аеробния ресинтез на АТФ може да бъде ниска, но по време на физическо натоварване може да стане максимална.

Има обаче и недостатъци.

1. Задължителна консумация на кислород, която е ограничена от скоростта на доставяне на кислород до мускулите и скоростта на проникване на кислород през митохондриалната мембрана.

2. Дълго време за разгръщане.

3. Малък по отношение на максимална мощност.

Следователно, мускулната активност, присъща на повечето спортове, не може да бъде напълно постигната чрез този начин на ресинтез на АТФ.

В спортната практика се използват следните показатели за оценка на аеробния ресинтез: максимална кислородна консумация (MOC), праг на аеробния метаболизъм (AIO), праг на анаеробния метаболизъм (ANOT) и прием на кислород.

IPC -Това е максимално възможната скорост на консумация на кислород от тялото по време на физическа работа. Колкото по-висока е MIC, толкова по-висока е скоростта на тъканното дишане. Колкото по-обучен е човекът, толкова по-висок е IPC. IPC обикновено се изчислява на 1 kg телесно тегло. При хора, които не се занимават със спорт, MIC е 50 ml / min-kg, а при тренирани хора достига 90 ml / min-kg.

В спортната практика MPC се използва и за характеризиране на относителната мощност на аеробната работа, която се изразява като процент от MPC. Например, относителната мощност на работа, извършена с консумация на кислород от 3 L/min от спортист с MIC от 6 L/min, би била 50% от нивото на MIC.

PAO- това е най-високата относителна мощност на работа, измерена чрез консумацията на кислород като процент спрямо IPC. Големите стойности на PAO показват по-добро развитие на аеробния ресинтез.

ANSP -това е минималната относителна мощност на работа, също измерена като консумация на кислород като процент от MIC. Високият TAN показва, че аеробният ресинтез е по-висок за единица време, така че гликолизата се включва при много по-високи натоварвания.

доставка на кислород -това е количеството кислород (повече от нивото преди работа), използвано по време на дадено упражнение, за да се осигури аеробен ресинтез на АТФ. Снабдяването с кислород характеризира приноса на тъканното дишане към енергийното снабдяване на цялата извършена работа. Входящият кислород често се използва за оценка на цялата извършена аеробна работа.

Под въздействието на системните тренировки в мускулните клетки се увеличава броят на митохондриите, подобрява се кислородо-транспортната функция на тялото, увеличава се количеството на миоглобина в мускулите и хемоглобина в кръвта.