Ilościowe kryteria szlaków resyntezy ATP. Tlenowa droga resyntezy ATP. Beztlenowe szlaki resyntezy ATP. Zależności pomiędzy różnymi drogami resyntezy ATP podczas praca mięśni.

Udostępnij swoją pracę w sieciach społecznościowych

Jeśli ta praca Ci nie odpowiada, na dole strony znajduje się lista podobnych prac. Możesz także skorzystać z przycisku wyszukiwania

Wykład 8. Temat: ENERGIA ZAPEWNIAJĄCA SKURCZ MIĘŚNI.

Pytania:

1. Ilościowe kryteria szlaków resyntezy ATP.

4. Zależności pomiędzy różnymi drogami resyntezy ATP podczas pracy mięśni. Strefy względnej mocy pracy mięśni.

Temat : PRZEMIANA BIOCHEMICZNA PODCZAS PRACY MIĘŚNI.

Pytania:

1. Podstawowe mechanizmy neurohumoralnej regulacji pracy mięśni.

2. Zmiany biochemiczne w mięśniach szkieletowych.

3. Zmiany biochemiczne w mózgu i mięśniu sercowym.

4. Zmiany biochemiczne w wątrobie.

5. Zmiany biochemiczne we krwi.

6. Zmiany biochemiczne w moczu.

1. Ilościowe kryteria szlaków resyntezy ATP.

Skurcz i rozluźnienie mięśni wymagają energii, która jest wytwarzana podczashydroliza cząsteczek ATP.

Rezerwy ATP w mięśniu są jednak niewielkie, wystarczą na pracę mięśnia przez 2 sekundy. Nazywa się wytwarzanie ATP w mięśniach Resynteza ATP.

Zatem w mięśniach zachodzą równolegle dwa procesy: hydroliza ATP i resynteza ATP.

W przeciwieństwie do hydrolizy może nastąpić resynteza ATP na różne sposoby, a łącznie, w zależności od źródła energii, dzieli się je na trzy: tlenowe (podstawowe), fosforanowe kreatyny i mleczanowe.

Dla cechy ilościowe różne sposoby Resynteza ATPZwykle stosuje się kilka kryteriów.

1. Maksymalna moc lub maksymalna prędkośćTen największa liczba ATP, który może powstać w jednostce czasu w wyniku tej ścieżki resyntezy. Moc maksymalną mierzy się w kaloriach lub dżulach, bazując na fakcie, że jeden mmol ATP odpowiada warunkom fizjologicznym w przybliżeniu 12 cal lub 50 J. Dlatego to kryterium ma wymiar cal/min-kg tkanka mięśniowa lub J/min-kg tkanki mięśniowej.

2. Czas wdrożeniajest to minimalny czas wymagany, aby resynteza ATP osiągnęła najwyższą prędkość, to znaczy maksymalną moc. Kryterium to mierzone jest w jednostkach czasu.

3. Czas zaoszczędzić lub utrzymać maksymalną mocTen najdłuższy czas funkcjonowanie tego szlaku resyntezy ATP z maksymalną mocą.

4. Pojemność metabolicznaTen całkowity ATP, który może powstawać podczas pracy mięśni w wyniku tej ścieżki resyntezy ATP.

W zależności od zużycia tlenu Drogi resyntezy dzielą się na aerobowe i beztlenowe.

2. Tlenowa droga resyntezy ATP.

Tlenowa droga resyntezy ATPinaczej zwaneoddychanie tkankoweJest to główna metoda tworzenia ATP zachodząca w mitochondriach komórek mięśniowych. Podczas oddychania tkankowego z utlenionej substancji usuwane są dwa atomy wodoru i przekazywane poprzez łańcuch oddechowy do tlenu cząsteczkowego dostarczanego do mięśni przez krew, w wyniku czego powstaje woda. Dzięki energii uwalnianej podczas tworzenia wody cząsteczki ATP syntetyzowane są z ADP i kwasu fosforowego. Zazwyczaj na każdą utworzoną cząsteczkę wody syntetyzowane są trzy cząsteczki ATP.

Najczęściej wodór jest odbierany z produktów pośrednich cyklu kwasów trikarboksylowych (cyklu TCA). Cykl TCA to końcowy etap katabolizmu, podczas którego acetylokoenzym A ulega utlenieniu do dwutlenku węgla i wody. Podczas tego procesu z wymienionych powyżej kwasów usuwane są cztery pary atomów wodoru, w związku z czym w wyniku utlenienia jednej cząsteczki acetylokoenzymu A powstaje 12 cząsteczek ATP.

Z kolei acetylokoenzym A może powstać z węglowodanów, tłuszczów, aminokwasów, czyli za pośrednictwem tego związku węglowodany, tłuszcze i aminokwasy biorą udział w cyklu TCA.

Tempo tlenowego metabolizmu ATP jest kontrolowane przez zawartość komórek mięśniowych A DF, który jest aktywatorem enzymów oddychania tkankowego. Podczas pracy mięśni następuje akumulacja DF. Nadmiar A DF przyspiesza oddychanie tkanek i może osiągnąć maksymalną intensywność.

Kolejnym aktywatorem resyntezy ATP jest dwutlenek węgla. Nadmiar tego gazu we krwi aktywuje ośrodek oddechowy w mózgu, co ostatecznie prowadzi do zwiększenia krążenia krwi i lepszego dotlenienia mięśni.

Maksymalna mocścieżka aerobowa wynosi 350-450 kalorii/min-kg. W porównaniu z beztlenowymi drogami resyntezy ATP, oddychanie tkanek jest większe niska wydajność, która jest ograniczona szybkością dostarczania tlenu do mięśni. Dlatego też, ze względu na tlenowy szlak resyntezy ATP, możliwa jest jedynie umiarkowana aktywność fizyczna.

Czas wdrożeniawynosi 3 4 minuty, ale dla dobrze wytrenowanych sportowców może to być 1 minuta. Wynika to z faktu, że dostarczanie tlenu do mitochondriów wymaga przebudowy niemal wszystkich układów organizmu.

Czas pracy przy maksymalnej mocyto dziesiątki minut. Dzięki temu możliwe jest wykorzystanie tej ścieżki podczas długotrwałej pracy mięśni.

W porównaniu do innych procesów resyntezy ATP zachodzących w komórkach mięśniowych, szlak tlenowy ma szereg zalet.

1. Ekonomiczne: z jednej cząsteczki glikogenu powstaje 39 cząsteczek ATP, przy beztlenowej glikolizie tylko 3 cząsteczki.

2. Wszechstronność: jako substraty początkowe pełnią tu różne substancje: węglowodany, kwas tłuszczowy, ciała ketonowe, aminokwasy.

3. Bardzo długi czas pracy. W spoczynku tempo tlenowej resyntezy ATP może być niskie, ale podczas aktywności fizycznej może osiągnąć maksimum.

Istnieją jednak również wady.

1. Obowiązkowe zużycie tlenu, które jest ograniczone szybkością dostarczania tlenu do mięśni i szybkością przenikania tlenu przez błonę mitochondrialną.

2. Długi czas wdrożenia.

3. Mała moc maksymalna.

Dlatego tą drogą resyntezy ATP nie można w pełni uzyskać aktywności mięśni charakterystycznej dla większości sportów.

W praktyce sportowej do oceny resyntezy tlenowej wykorzystuje się następujące wskaźniki:maksymalne zużycie tlenu (MOC), tlenowy próg metaboliczny (AMT), beztlenowy próg metaboliczny (ANT) i podaż tlenu.

IPC Jest to maksymalne możliwe tempo zużycia tlenu przez organizm podczas wysiłku Praca fizyczna. Im wyższy MIC, tym większa szybkość oddychania tkanki. Jak bardziej sprawna osoba, tym wyższa MPC. MOC oblicza się zwykle na 1 kg masy ciała. U osób nieuprawiających sportu MIC wynosi 50 ml/min-kg, a u osób trenujących osiąga 90 ml/min-kg.

W praktyce sportowej MOC wykorzystuje się także do scharakteryzowania względnej mocy pracy aerobowej, która wyrażana jest jako procent MOC. Na przykład względna moc pracy wykonanej przy zużyciu tlenu 3 l/min przez sportowca z VO2 max 6 l/min będzie wynosić 50% poziomu VO2 max.

PJSC jest to najwyższa względna moc pracy, mierzona jako procent zużycia tlenu w stosunku do MOC. Wskazują duże wartości PAO lepszy rozwój resynteza tlenowa.

PANO jest to minimalna względna moc pracy, mierzona również na podstawie zużycia tlenu jako procent VO2 max. Wysokie PANO wskazuje, że resynteza tlenowa jest wyższa w jednostce czasu, więc glikoliza jest włączana przy znacznie wyższych obciążeniach.

Przybycie tlenujest to ilość tlenu (powyżej poziomu przed pracą) zużyta podczas danego obciążenia w celu zapewnienia tlenowej resyntezy ATP. Zaopatrzenie w tlen charakteryzuje udział oddychania tkankowego w zaopatrzeniu w energię całej wykonanej pracy. Zysk tlenu jest często używany do oceny całej wykonanej pracy aerobowej.

Pod wpływem systematycznego treningu zwiększa się liczba mitochondriów w komórkach mięśniowych, poprawia się funkcja transportu tlenu w organizmie, wzrasta ilość mioglobiny w mięśniach i hemoglobiny we krwi.

3. Beztlenowe szlaki resyntezy ATP.

Beztlenowe szlaki resyntezy ATPto są dodatkowe ścieżki. Istnieją dwa takie szlaki: szlak fosforanu kreatyny i szlak mleczanu.

Szlak fosforanu kreatynyzwiązany z substancjąfosforan kreatyny. Fosforan kreatyny składa się z substancji kreatyny, która wiąże się z grupą fosforanową poprzez wiązanie wysokoenergetyczne. Fosforan kreatyny w komórkach mięśniowych występuje w stanie spoczynku w ilości 15–20 mmol/kg.

Fosforan kreatyny posiada dużą rezerwę energii oraz duże powinowactwo do ADP. Dlatego łatwo oddziałuje z cząsteczkami ADP, które pojawiają się w komórkach mięśniowych podczas pracy fizycznej w wyniku reakcji hydrolizy ATP. Podczas tej reakcji reszta kwasu fosforowego posiadająca rezerwę energii zostaje przeniesiona z fosforanu kreatyny na cząsteczkę ADP z utworzeniem kreatyny i ATP.

Fosforan kreatyny + ADP → kreatyna + ATP.

Reakcja ta jest katalizowana przez enzym kinaza kreatynowa . Ten szlak resyntezy ATP jest czasami nazywany kreatykinazą.

Reakcja kinazy kreatynowej jest odwracalna, ale ukierunkowana jest na produkcję ATP. Dlatego zaczyna to zachodzić już w momencie pojawienia się w mięśniach pierwszych cząsteczek ADP.

Fosforan kreatyny jest substancją delikatną. Powstawanie z niego kreatyny następuje bez udziału enzymów. Kreatyna niewykorzystana przez organizm jest wydalana z organizmu wraz z moczem. U mężczyzn wydalanie kreatyniny z moczem waha się w granicach 18–32 mg/dobę. kg masy ciała, a dla kobiet 10-25 mg/dzień. kg (jest to współczynnik kreatyniny). Synteza fosforanu kreatyny zachodzi w spoczynku z nadmiaru ATP. Podczas umiarkowanej pracy mięśni możliwe jest częściowe odtworzenie zapasów fosforanu kreatyny. Nazywa się także rezerwy ATP i fosforanu kreatyny w mięśniach fosfageny.

Maksymalna mocŚcieżka ta wynosi 900-1100 kal/min-kg, czyli trzykrotnie więcej niż odpowiedni wskaźnik dla ścieżki aerobowej.

Czas wdrożenia tylko 1 2 sek.

Czas pracy przy maksymalnej prędkościtylko 8 10 sek.

Główną zaletą szlaku fosforanu kreatyny w tworzeniu ATP jest

• krótki czas rozłożenia (1-2 sek.);
• duża moc.

Reakcja ta jest głównym źródłem energii do ćwiczeń o maksymalnej mocy: sprintu, skoków z rzutami, podnoszenia sztangi. Dzięki temu jest to możliwe, reakcja ta może być wielokrotnie aktywowana podczas ćwiczeń szybki wzrost moc wykonanej pracy.

Biochemiczną ocenę stanu tego szlaku resyntezy ATP przeprowadza się zazwyczaj za pomocą dwóch wskaźników: stosunku kreatyny i długu alaktycznego.

Stosunek kreatynyJest to dzienne uwalnianie kreatyny. Wskaźnik ten charakteryzuje zapasy fosforanu kreatyny w organizmie.

Almleczan długu tlenowego Ten wzrost zużycia tlenu w ciągu najbliższych 4 5 minut, po wykonaniu krótkotrwałego ćwiczenia z maksymalną mocą.Ten nadmiar tlenu jest niezbędny do zapewnienia wysokiego tempa oddychania tkanek natychmiast po zakończeniu obciążenia, aby wytworzyć się w komórkach mięśniowych zwiększona koncentracja ATP. U wysoko wykwalifikowanych sportowców wartość długu alaktycznego po wykonaniu maksymalnych obciążeń siłowych wynosi 8 · 10 litrów.

Szlak glikolityczny Resynteza ATP podobnie jak fosforan kreatyny jest szlakiem beztlenowym. Źródłem energii niezbędnej do resyntezy ATP jest w tym przypadku glikogen mięśniowy. Podczas beztlenowego rozkładu glikogenu końcowe reszty glukozy w postaci glukozo-1-fosforanu są naprzemiennie oddzielane od jego cząsteczki pod działaniem enzymu fosforylazy. Następnie cząsteczki glukozo-1-fosforanu, po serii kolejnych reakcji, ulegają przemianiekwas mlekowy.Proces ten nazywa się glikoliza W wyniku glikolizy powstają produkty pośrednie zawierające grupy fosforanowe połączone wiązaniami wysokoenergetycznymi. Wiązanie to można łatwo przenieść na ADP, tworząc ATP. W spoczynku reakcje glikolizy przebiegają powoli, ale przy pracy mięśni jej prędkość może wzrosnąć 2000 razy i już w stanie przedstartowym.

Maksymalna moc750 850 cal/min-kg, czyli dwukrotnie więcej niż przy oddychaniu tkankowym. Tak dużą moc tłumaczy się zawartością dużej podaży glikogenu w komórkach oraz obecnością mechanizmu aktywacji kluczowych enzymów.

Czas wdrożenia 20-30 sekund.

Czas pracy przy maksymalnej mocy 2 -3 minuty.

Glikolityczna metoda tworzenia ATP ma Kilka zalet przed trasą aerobową:

• szybciej osiąga moc maksymalną,
• ma wyższą moc maksymalną,
• nie wymaga udziału mitochondriów i tlenu.

Jednak ta ścieżka ma również swoją własną wady :

• proces jest nieekonomiczny,
• gromadzenie się kwasu mlekowego w mięśniach znacznie je upośledza normalne funkcjonowanie i przyczynia się do zmęczenia mięśni.

Ogólny wynik glikolizy można przedstawić w postaci następujących równań:

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

Mleko glukozowe

Kwas

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

Nabiał glikogenowy

Kwas

Schemat glikolizy beztlenowej i tlenowej

Do oceny glikolizy stosuje się dwie techniki biochemiczne – pomiar stężenia mleczanów we krwi, pomiar wskaźnika wodorowego we krwi i oznaczanie rezerwy zasadowej krwi.

Oznacza się także zawartość mleczanu w moczu. Dostarcza to informacji o całkowitym udziale glikolizy w dostarczaniu energii do ćwiczeń wykonywanych podczas treningu.

Jeszcze jeden ważny wskaźnik Jestdług tlenowy mleczanu.Dług tlenowy mleczanu to zwiększone zużycie tlenu w ciągu najbliższych 1 1,5 godziny po zakończeniu pracy mięśni. Ten nadmiar tlenu jest niezbędny do wyeliminowania kwasu mlekowego powstającego podczas pracy mięśni. U dobrze wytrenowanych sportowców dług tlenowy wynosi 20–22 litrów. Wielkość długu mlekowego służy do oceny możliwości danego sportowca przy submaksymalnych obciążeniach mocy.

4. Związek pomiędzy różnymi drogami resyntezy ATP podczas pracy mięśni. Strefy względnej mocy pracy mięśni.

Podczas każdej pracy mięśni wszystkie trzy ścieżki resyntezy ATP działają, ale są włączane sekwencyjnie.W pierwszych sekundach pracy następuje resynteza ATP w wyniku reakcji fosforanu kreatyny, następnie włącza się glikoliza i wreszcie, w miarę kontynuowania pracy, oddychanie tkanek zastępuje glikolizę.

Specyficzny udział każdego z mechanizmów tworzenia ATP w zaopatrzeniu w energię ruchów mięśni zależy od intensywności i czasu trwania aktywność fizyczna.

Podczas krótkotrwałej, ale bardzo intensywnej pracy (np. biegu na 100 m) głównym źródłem ATP jest reakcja kinazy kreatynowej. Podczas dłuższej, intensywnej pracy (na przykład na średnich dystansach) większość ATP powstaje w wyniku glikolizy. Podczas wykonywania ćwiczeń długotrwałych, ale o umiarkowanej mocy, zaopatrzenie mięśni w energię odbywa się głównie na drodze utleniania tlenowego.

Obecnie akceptowane różne klasyfikacje siła pracy mięśni. W biochemii sportu najczęściej stosowana klasyfikacja opiera się na fakcie, że moc jest określana na podstawie relacji pomiędzy trzema głównymi szlakami resyntezy ATP. Według tej klasyfikacji istnieją cztery strefy względnej mocy pracy mięśni:maksymalne, submaksymalne, duże i umiarkowane.

Maksymalna mocmoże rozwinąć się podczas pracy trwającej 15 20 sekund. Podstawowy źródło ATP podczas tej pracy fosforan kreatyny. Dopiero na samym końcu reakcję kinazy kreatynowej zastępuje glikoliza. Przykładami ćwiczeń fizycznych wykonywanych w strefie maksymalnej mocy są sprinty, skoki w dal i wzwyż, niektóre ćwiczenia gimnastyczne, podnoszenie sztangi i kilka innych. Maksymalna moc podczas tych ćwiczeń jest oznaczona jakomaksymalna moc beztlenowa.

Pracuj w strefie submaksymalna moc aerobowatrwa do 5 minut. Wiodącym mechanizmem resyntezy ATP jest glikoliza. Początkowo, aż reakcje glikolityczne osiągną maksymalną prędkość, pod wpływem fosforanu kreatyny powstaje ATP, a na koniec włączane jest oddychanie tkankowe. Praca w tej strefie charakteryzuje się dużym długiem tlenowym wynoszącym 20-22 litrów. Przykładem aktywności fizycznej w tej strefie mocy jest bieg na średnim dystansie, pływanie na średnim dystansie, jazda na rowerze torowym, łyżwiarstwo szybkie sprinterskie itp. Takie obciążenia nazywane są tzw. mleczan.

Pracuj w strefie duża mocma maksymalny czas trwania do 30 minut. Praca w tej strefie charakteryzuje się takim samym udziałem glikolizy i oddychania tkankowego. Ścieżka fosforanu kreatyny zaangażowana jest dopiero na samym początku pracy.Przykładowymi ćwiczeniami w tej strefie są bieg na 5000 m, jazda na łyżwach długodystansowych, narciarstwo biegowe, pływanie na średnim dystansie itp. Wyróżnia się tutaj obciążenia alboaerobowo-beztlenowy lub beztlenowo-aerobowy.

Pracuj w strefie umiarkowanej trwające ponad 30 minut, mają charakter głównie aerobowy. Obejmuje to biegi maratońskie, biegi lekkoatletyczne, kolarstwo szosowe, chodzenie wyścigowe, długodystansowe narciarstwo biegowe, piesze wędrówki itp.

W sportach acyklicznych i sytuacyjnych (sztuki walki, ćwiczenia gimnastyczne, gry sportowe) siła wykonywanej pracy zmienia się wielokrotnie. Na przykład piłkarze biegają na zmianę z umiarkowaną prędkością (strefa dużej mocy) i biegają na krótkich dystansach z prędkością sprintu (strefa maksymalnej lub submaksymalnej mocy). Jednocześnie piłkarze mają okresy w grze, kiedy siła pracy spada do umiarkowanej.

Przygotowując sportowców należy stosować obciążenia treningowe rozwijające szlak resyntezy ATP, wiodący w dostarczaniu energii do pracy w strefie mocy względnej charakterystycznej dla danego sportu.

Temat: PRZEMIANA BIOCHEMICZNA PODCZAS PRACY MIĘŚNI.

1. Podstawowe mechanizmy neurohumoralnej regulacji pracy mięśni.

Każdej pracy fizycznej towarzyszą zmiany prędkości procesy metaboliczne. Niezbędna restrukturyzacja metabolizmu podczas aktywności mięśni następuje pod wpływem regulacji neurohumoralnej.

Można wyróżnić następujące mechanizmy neurohumoralnej regulacji pracy mięśni:

1. Podczas pracy mięśni wzrasta ton współczulnego podziału układu autonomicznego system nerwowy kto jest odpowiedzialny za pracę narządy wewnętrzne i mięśnie.

W płucach pod wpływem impulsów współczulnych zwiększa się częstość oddechów i rozszerzają się oskrzela. W rezultacie wzrasta wentylacja płuc co prowadzi do lepszego zaopatrzenia organizmu w tlen.

Pod wpływem współczulnego układu nerwowego zwiększa się także częstość akcji serca, co skutkuje zwiększeniem szybkości przepływu krwi oraz poprawą zaopatrzenia narządów, przede wszystkim mięśni, w tlen i składniki odżywcze.

Układ współczujący zwiększa potliwość, poprawiając tym samym termoregulację.

Działa spowalniająco na pracę nerek i jelit. Pod wpływem współczulnego układu nerwowego następuje mobilizacja tłuszczu.

1. Równie ważną rolę w restrukturyzacji organizmu podczas pracy mięśni odgrywają hormony. Najwyższa wartość W tym przypadku hormony nadnerczy przyczyniają się do restrukturyzacji biochemicznej.

Wytwarza rdzeń nadnerczykatecholaminy, adrenalinę i noradrenalinę.Uwalnianie hormonów rdzeniastych do krwi następuje podczas różnych emocji i stresu. Rola biologiczna hormony te poprzez oddziaływanie tworzą optymalne warunki do wykonywania pracy mięśniowej o dużej mocy i czasie trwania funkcje fizjologiczne i metabolizm.

Kiedy katecholaminy dostaną się do krwi, powielają działanie impulsów współczulnych. Powodują zwiększenie częstości oddechów i rozszerzenie oskrzeli. Pod wpływem adrenaliny wzrasta tętno i siła. Pod wpływem adrenaliny w organizmie krew ulega redystrybucji w łożysku naczyniowym.

W wątrobie hormony te powodują przyspieszony rozkład glikogenu. W tkance tłuszczowej katecholaminy aktywują lipazy, przyspieszając tym samym rozkład tłuszczu. W mięśniach aktywują rozkład glikogenu.

W aktywację pracy mięśni biorą także aktywny udział hormony warstwy korowej. Ich działanie polega na tym, że hamują działanie enzymu heksokinazy, który przyczynia się do gromadzenia się glukozy we krwi. Ponieważ hormony te nie działają na komórki nerwowe, umożliwia to odżywianie komórek nerwowych, ponieważ glukoza jest dla nich praktyczna jedynym źródłem energia. Hormony glukokortykoidy hamują procesy anaboliczne, a przede wszystkim biosyntezę białek. Dzięki temu możliwe jest wykorzystanie uwolnionych cząsteczek ATP do pracy mięśni. Dodatkowo stymulują syntezę glukozy z substratów niewęglowodanowych.

2. Zmiany biochemiczne w mięśniach szkieletowych.

Podczas wykonywania pracy fizycznejW mięśniach zachodzą głębokie zmiany, przede wszystkim pod wpływem intensywności procesów resyntezy ATP.

Stosowanie fosforanu kreatyny jako źródła energii prowadzi do zmniejszenia jego stężenia w komórkach mięśniowych i gromadzenia się w nich kreatyny.

Prawie każde ćwiczenie wykorzystuje glikogen mięśniowy do produkcji ATP. Dlatego też, niezależnie od charakteru pracy, jego stężenie w mięśniach maleje. Wykonując intensywne obciążenia w mięśniach następuje szybki spadek zapasów glikogenu przy jednoczesnym tworzeniu i gromadzeniu się kwasu mlekowego. W wyniku gromadzenia się kwasu mlekowego wzrasta kwasowość wewnątrz komórek mięśniowych. Wzrost zawartości mleczanu w komórkach mięśniowych powoduje także ich wzrost ciśnienie osmotyczne. Wzrost ciśnienia osmotycznego powoduje, że do komórki mięśniowej przedostaje się woda z naczyń włosowatych i przestrzeni międzykomórkowej, a mięśnie puchną lub, jak mówią sportowcy, „zatykają się”.

Długotrwała praca mięśni o małej mocy powoduje stopniowy spadek stężenia glikogenu w mięśniach. W tym przypadku rozkład następuje tlenowo, przy zużyciu tlenu. Końcowe produkty tego rozkładu, dwutlenek węgla i woda, są usuwane z komórek mięśniowych do krwi. Dlatego po wykonaniu pracy o umiarkowanej mocy stwierdza się spadek zawartości glikogenu w mięśniach bez gromadzenia się mleczanu.

Kolejną ważną zmianą zachodzącą w pracujących mięśniach jest zwiększenie szybkości rozpadu białek. Rozkład białek jest szczególnie przyspieszany podczas wykonywania ćwiczeń siłowych, a to wpływa przede wszystkim na białka kurczliwe miofibryli. W wyniku rozkładu białek w komórkach mięśniowych wzrasta zawartość wolnych aminokwasów i produktów ich rozpadu – ketokwasów i amoniaku.

Inni charakterystyczna zmiana spowodowane aktywnością mięśni to spadek aktywności enzymów w komórkach mięśniowych. Jedną z przyczyn spadku aktywności enzymatycznej może być zwiększona kwasowość spowodowane pojawieniem się kwasu mlekowego w mięśniach.

Wreszcie aktywność mięśni może prowadzić do uszkodzenia struktur wewnątrzkomórkowych, takich jak miofibryle, mitochondria i inne biomembrany. Zatem przerwanie błon łańcucha sarkoplazmatycznego prowadzi do zakłócenia przewodzenia impuls nerwowy do zbiorników zawierających jony wapnia. Naruszeniu integralności sarkolemy towarzyszy utrata wielu mięśni ważne substancje, które opuszczają uszkodzone komórki do limfy i krwi. Zaburzona jest także praca enzymów wbudowanych w błony. Zakłócone zostaje działanie pompy wapniowej i enzymów oddychania tkankowego znajdujących się na wewnętrznej powierzchni błon mitochondrialnych.

3. Zmiany biochemiczne w mózgu i mięśniu sercowym.

Mózg. Podczas pracy mięśniW neuronach ruchowych kory mózgowej następuje tworzenie i późniejsze przekazywanie impulsu nerwu ruchowego. Obydwa te procesy (powstawanie i przekazywanie impulsów nerwowych) zachodzą przy zużyciu energii w postaci cząsteczek ATP. Tworzenie się ATP w komórkach nerwowych zachodzi w warunkach tlenowych. Dlatego podczas pracy mięśni wzrasta zużycie przez mózg tlenu z przepływającej krwi. Kolejna funkcja metabolizm energetyczny w neuronach jest to, że głównym substratem utleniania jest glukoza dostająca się do krwioobiegu.

Ze względu na tę specyfikę dostaw energii komórki nerwowe wszelkie zakłócenia w dopływie tlenu lub glukozy do mózgu nieuchronnie prowadzą do zmniejszenia jego aktywności funkcjonalnej, co u sportowców może objawiać się zawrotami głowy lub omdleniami.

Miokardium. Podczas pracy mięśni tętno wzrasta i wzrasta, co wymaga dużej ilości energii w porównaniu do stanu spoczynku. Jednakże zaopatrzenie mięśnia sercowego w energię odbywa się głównie poprzez tlenową resyntezę ATP. Dopiero przy częstości akcji serca przekraczającej 200 uderzeń/min włącza się beztlenowa synteza ATP.

Duży potencjał tlenowego dostarczania energii do mięśnia sercowego wynika z cech strukturalnych tego mięśnia. W przeciwieństwie do mięśni szkieletowych, mięsień sercowy ma bardziej rozwiniętą i gęstszą sieć naczyń włosowatych, co pozwala mu na ekstrakcję większej ilości tlenu i substratów utleniania z krwi. Ponadto komórki mięśnia sercowego zawierają więcej mitochondriów zawierających enzymy oddychania tkankowego. Komórki mięśnia sercowego jako źródła energii wykorzystują glukozę, kwasy tłuszczowe, ciała ketonowe i glicerol. Miokardium magazynuje glikogen na „deszczowy dzień”, kiedy wyczerpią się inne źródła energii.

Podczas intensywnej pracy, której towarzyszy wzrost stężenia mleczanu we krwi, mięsień sercowy pobiera z krwi mleczan i utlenia go do dwutlenku węgla i wody.

Kiedy jedna cząsteczka kwasu mlekowego ulega utlenieniu, syntetyzowanych jest do 18 cząsteczek ATP. Zdolność mięśnia sercowego do utleniania mleczanu jest duża znaczenie biologiczne. Dzięki temu organizm dłużej utrzymuje wymagane stężenie glukozy we krwi, co jest bardzo ważne dla bioenergetyki komórek nerwowych, dla których glukoza jest niemal jedynym substratem utleniania. Utlenianie mleczanu w mięśniu sercowym również przyczynia się do normalizacji Równowaga kwasowej zasady, ponieważ zmniejsza to stężenie tego kwasu we krwi.

4. Zmiany biochemiczne w wątrobie.

Podczas pracy mięśni dochodzi do aktywacji funkcji wątroby, których celem jest przede wszystkim usprawnienie zaopatrzenia pracujących mięśni w pozamięśniowe źródła energii przenoszonej przez krew. Najważniejsze z nich opisano poniżejprocesy biochemiczne zachodzące w wątrobie podczas pracy.

1. Pod wpływem adrenaliny szybkość rozkładu glikogenu wzrasta wraz z tworzeniem się wolnej glukozy. Powstała glukoza opuszcza komórki wątroby do krwi, co prowadzi do wzrostu jej stężenia we krwi. Jednocześnie zmniejsza się zawartość glikogenu. Największe tempo rozkładu glikogenu obserwuje się w wątrobie na początku pracy, kiedy zapasy glikogenu są jeszcze duże.

2. Podczas wysiłku fizycznego komórki wątroby aktywnie ekstrahują z krwi tłuszcze i kwasy tłuszczowe, których zawartość we krwi wzrasta w wyniku mobilizacji tłuszczu z magazynów tłuszczu. Tłuszcz dostający się do komórek wątroby jest natychmiast hydrolizowany i przekształcany w glicerol i kwasy tłuszczowe. Kwasy tłuszczowe są następnie rozkładane poprzez β-oksydację do acetylokoenzymu A, z którego następnie powstają ciała ketonowe. Ciała ketonowe są ważne źródło energia. Wraz z przepływem krwi przedostają się z wątroby do pracujących narządów – mięśnia sercowego i mięśni szkieletowych. W tych narządach ciała ketonowe są ponownie przekształcane w acetylokoenzym A, który jest natychmiast utleniany tlenowo w cyklu kwasów trikarboksylowych do dwutlenku węgla i wody, uwalniając dużą ilość energii.

3. Innym procesem biochemicznym zachodzącym w wątrobie podczas pracy mięśni jest tworzenie glukozy z glicerolu, aminokwasów i mleczanu. Proces ten polega na wydatkowaniu energii z cząsteczek ATP. Zazwyczaj taka synteza glukozy zachodzi podczas długotrwałej pracy, co prowadzi do spadku stężenia glukozy w krwiobiegu. Dzięki temu procesowi organizmowi udaje się utrzymać wymagany poziom glukozy we krwi.

4. Podczas pracy fizycznej nasila się rozpad białek mięśniowych, co prowadzi do powstania wolnych aminokwasów, które ulegają dalszej deaminacji uwalniając amoniak. Amoniak jest trucizną komórkową, jej neutralizacja zachodzi w wątrobie, gdzie przekształca się w mocznik. Synteza mocznika wymaga znacznej ilości energii. Pod wyniszczającymi obciążeniami, które nie odpowiadają stanowi funkcjonalnemu organizmu, wątroba może nie poradzić sobie z neutralizacją amoniaku, w takim przypadku organizm zostaje odurzony tą trucizną, co prowadzi do zmniejszenia wydajności.

5. Zmiany biochemiczne we krwi.

Zmiany składu chemicznego krwi są odzwierciedleniem zmian biochemicznych zachodzących podczas pracy mięśni w różnych narządach wewnętrznych, mięśniach szkieletowych i mięśniu sercowym.

Zmiany biochemiczne zachodzące we krwi w dużej mierze zależą od charakteru pracy, dlatego przy ich analizie należy uwzględnić moc i czas trwania wysiłku fizycznego.

Podczas wykonywania pracy mięśniowej najczęściej stwierdza się następujące zmiany we krwi.

1. Zmiany stężenia białek w osoczu krwi. Są ku temu dwa powody. Po pierwsze, zwiększone pocenie się prowadzi do zmniejszenia zawartości wody w osoczu krwi, a w konsekwencji do jego zagęszczenia. Powoduje to wzrost stężenia substancji zawartych w osoczu. Po drugie, w wyniku uszkodzenia błon komórkowych, do osocza krwi przedostają się białka wewnątrzkomórkowe. W tym przypadku część białek znajdujących się w krwioobiegu przedostaje się do moczu, a druga część wykorzystywana jest jako źródło energii.

2. Zmiana stężenia glukozy we krwi podczas pracy przebiega w kilku fazach. Już na samym początku pracy wzrasta poziom glukozy. Glukoza opuszcza wątrobę, gdzie powstaje z glikogenu. Ponadto mięśnie posiadające rezerwy glikogenu nie potrzebują na tym etapie pilnie glukozy z krwi. Ale potem przychodzi etap, kiedy kończy się glikogen w wątrobie i mięśniach. Następnie następuje kolejna faza, w której glukoza we krwi jest wykorzystywana do pozyskiwania energii. Otóż ​​pod koniec pracy rozpoczyna się faza wyczerpania i w efekcie hipoglikemii następuje spadek stężenia glukozy we krwi.

3. Wzrost stężenia mleczanu we krwi obserwuje się podczas niemal każdej aktywności sportowej, jednak stopień akumulacji mleczanu w dużej mierze zależy od charakteru wykonywanej pracy i treningu sportowca. Największy wzrost poziomu kwasu mlekowego we krwi obserwuje się podczas wykonywania wysiłku fizycznego w strefie mocy submaksymalnej. Ponieważ w tym przypadku głównym źródłem energii dla pracujących mięśni jest beztlenowa glikoliza, prowadząca do powstawania i gromadzenia mleczanu.

Należy pamiętać, że akumulacja mleczanu nie następuje od razu, ale kilka minut po zakończeniu pracy. Dlatego pomiar poziomu mleczanu należy przeprowadzić 5 7 minut po zakończeniu pracy. Jeśli poziom mleczanu w spoczynku nie przekracza 1,2 mmol/l, to u intensywnie wytrenowanych sportowców po treningu może osiągnąć 20–30 mmol/l.

4. Wskaźnik wodoru (pH). Podczas wykonywania ćwiczeń o mocy submaksymalnej poziom pH może się dość znacznie obniżyć (o 0,5 jednostki)

5. Ćwiczenia fizyczne towarzyszy wzrost stężenia wolnych kwasów tłuszczowych i ciał ketonowych we krwi. Dzieje się tak na skutek mobilizacji tłuszczu w wątrobie i uwolnienia produktów tego procesu do krwi.

6. Mocznik. Podczas krótkotrwałej pracy stężenie mocznika we krwi nieznacznie się zmienia, podczas długotrwałej pracy poziom mocznika wzrasta kilkukrotnie. Dzieje się tak ze względu na zwiększony metabolizm białek podczas ćwiczeń.

6. Zmiany biochemiczne w moczu.

Ćwiczenia wpływają właściwości fizykochemiczne mocz, którego zmiany tłumaczy się znaczącymi zmianami w składzie chemicznym moczu.

Substancje, których zwykle nie ma, pojawiają się w moczu. Substancje te nazywane sąelementy patologiczne.Sportowcy po ciężkiej pracy doświadczają następujących elementów patologicznych.

1. Białko. Zwykle w moczu nie znajduje się więcej niż 100 mg białka. Po wysiłku fizycznym znaczna ilość białka jest wydalana z moczem. Zjawisko to nazywa się białkomocz. Im cięższy ładunek, tym wyższa zawartość białka. Przyczyną tego zjawiska może być uszkodzenie błon nerek.Jednak zmniejszenie obciążenia całkowicie przywraca normalny skład mocz.

2. Glukoza. W spoczynku w moczu nie ma glukozy. Po zakończeniu treningu w moczu często stwierdza się glukozę. Dzieje się tak z dwóch głównych powodów. Po pierwsze, nadmiar glukozy we krwi podczas aktywności fizycznej. Po drugie, uszkodzenie błon nerek powoduje zaburzenie procesu wchłaniania zwrotnego.

3. Ciała ketonowe. Przed pracą w moczu nie wykrywa się ciał ketonowych. Po wysiłku fizycznym mogą być wydalane z moczem duże ilości ciała ketonowe. Zjawisko to nazywa się ketonuria. Wiąże się to ze wzrostem stężenia ciał ketonowych we krwi i zwiększeniem ich wchłaniania zwrotnego przez nerki.

4. Mleczan. Pojawienie się kwasu mlekowego w moczu obserwuje się zwykle po ćwiczeniach o submaksymalnej mocy. Na podstawie uwalniania mleczanu z moczem można ocenić ogólny udział glikolizy w dostarczaniu energii podczas całej pracy wykonywanej przez sportowca podczas treningu.

Wraz z wpływem na skład chemiczny moczu aktywność fizyczna zmienia również właściwości fizykochemiczne moczu.

Gęstość. Objętość moczu jest zwykle mniejsza po wysiłku fizycznym, ponieważ większość wody jest tracona wraz z potem. Wpływa to na gęstość moczu, która wzrasta. Zwiększenie gęstości moczu wiąże się również z pojawieniem się w nim substancji, których zwykle w moczu nie ma.

Kwasowość. Ciała ketonowe i kwas mlekowy wydalane z moczem zmieniają jego kwasowość. Zazwyczaj pH moczu wynosi 5 6 jednostek. Po pracy może spaść do 4 4,5 jednostki.

Im intensywniejsza aktywność fizyczna, tym więcejzmiany obserwowane w składzie moczu i krwi są bardziej znaczące.

Inne podobne prace, które mogą Cię zainteresować.vshm>
378.		BIOCHEMIA MIĘŚNI I SKURCZ MIĘŚNI	712,31 kB
	BIOCHEMIA MIĘŚNI I SKURCZ MIĘŚNI. Mechanizm skurczu i rozkurczu mięśni. Najważniejsza cecha Funkcjonowanie mięśni polega na tym, że podczas procesu skurczu mięśni następuje bezpośrednia konwersja energii chemicznej ATP na energię mechaniczną skurczu mięśni. Biochemicznie różnią się one mechanizmami dostarczania energii potrzebnej do skurczu mięśni.
10034.		Sposoby ograniczania zapasów	106,84 kB
	W tym momencie głównym zadaniem przedsiębiorstw jest znaczące podnoszenie jakości proces produkcji, jego efektywność, zwrot z inwestycji, w tym produkcyjnych, które stanowią podstawę wszelkiej produkcji.
15050.		Sposoby obniżenia kosztów przedsiębiorstwa LLC „Tomak-2”	138,77 kB
	Problematyka ograniczania kosztów w przedsiębiorstwie i znajdowania sposobów ich rozwiązywania to złożone i interesujące zagadnienia współczesnej ekonomiki przedsiębiorstwa. Problem redukcji kosztów jest bardzo istotny we współczesnym świecie warunki ekonomiczne, gdyż jego rozwiązanie pozwala każdemu konkretnemu przedsiębiorstwu przetrwać w warunkach ostrej konkurencji rynkowej, zbudować silne i silne przedsiębiorstwo, które będzie miało dobry potencjał gospodarczy.
5067.		Mięśnie gładkie. Budowa, funkcje, mechanizm skurczu	134,79 kB
	Mięśnie lub mięśnie z łac. Mięśnie pozwalają poruszać częściami ciała oraz wyrażać myśli i uczucia w działaniu. Gładkie mięśnie są część integralna niektórych narządów wewnętrznych i uczestniczą w zapewnieniu funkcji spełnianych przez te narządy.
17984.		Perspektywy redukcji i znaczenie społeczno-gospodarcze długu publicznego Federacji Rosyjskiej	395,55 kB
	Przyczyny długu publicznego Federacja Rosyjska. Analiza i stan aktulany dług wewnętrzny państwa Federacji Rosyjskiej. Analiza i aktualny stan zadłużenia zagranicznego państwa Federacji Rosyjskiej. Perspektywy redukcji i znaczenie społeczno-gospodarcze długu publicznego Federacji Rosyjskiej...
11490.		Sposoby skrócenia czasu obrotu przedsiębiorstw handlu detalicznego (na podstawie materiałów Diana LLC, Kurgan)	176,54 kB
	Wielkość zapasów jest syntetycznym wskaźnikiem, który pozwala w pewnym stopniu ocenić wyniki działalność gospodarcza, zarówno poszczególnych przedsiębiorstw handlowych, organizacji, jak i całej branży, a także efektywność wykorzystania zasobów materiałowych i pracy.
12159.		O stabilności strategicznej w przeszłości i teraźniejszości oraz jej znaczeniu dla opracowania podejść do ograniczania i redukcji zbrojeń	17,33 kB
	Analiza zagrożeń dla stabilności strategicznej, które pojawiły się w przeszłości ostatnie lata przede wszystkim z powodu rozprzestrzeniania broni nuklearnej. Pokazano, że stabilność strategiczna w większym niż dotychczas stopniu zależy od naruszenia stabilności regionalnej. Problem zapewnienia stabilności nuklearnej pozostaje istotny dla diadycznych stosunków Rosja-USA.
7533.		Oprogramowanie	71,79 kB
	Programy antywirusowe Co dziwne, nadal nie ma dokładnej definicji tego, czym jest wirus. albo są nieodłącznym elementem innych programów, które w żaden sposób nie są wirusami, albo istnieją wirusy, które nie zawierają powyższych cechy charakterystyczne z wyjątkiem możliwości dystrybucji. makrowirusy infekują pliki Dokumenty Worda i Excela. Istnieje wiele kombinacji, na przykład wirusy rozruchu plików, które infekują zarówno pliki, jak i sektory startowe dysków.
9261.		Jakość i jej zapewnienie	10,04 kB
	Różne definicje koncepcje jakości można zatem podzielić na dwa główne typy: te, które interpretują koncepcje jakości jako przydatność do użytku lub zgodność z wymaganiami technicznymi i innymi. Żadna z wielu definicji jakości nie jest uniwersalna. Powstaje pytanie: czym jest system zarządzania jakością? obce kraje System zarządzania jakością rozumiany jest jako system integrujący działania różnych grup produkcyjnych i nastawiony na...
7780.		Zapewnienie bezpieczeństwa informacji	50,64 kB
	Rozważając życie społeczeństwa w historycznie długich odstępach czasu (setki lub więcej lat) z perspektywy Ogólna teoria zarządzaniu społeczeństwem można wyróżnić sześć poziomów uogólnionych sposobów zarządzania społeczeństwem. Poziomy kontroli są bezpośrednio powiązane z wpływem na społeczeństwo, w tym poprzez wojny

Jeden z ważnych przykładów przy użyciu ścieżki beztlenowej pozyskiwanie energii to stan ostrego niedotlenienia. Kiedy oddech ustanie i zawartość tlenu w płucach staje się bardzo niska, źródłem tlenu może być postać związana z hemoglobiną we krwi. Tlen ten wystarcza do podtrzymania procesów metabolicznych przez około 2 minuty. Aby utrzymać życie po tym czasie, potrzeba dodatkowe źródło energia. Glikoliza może być takim źródłem przez około 1 minutę.
Glikogen przechowywany w komórkach, rozkłada się do kwasu pirogronowego, następnie staje się kwasem mlekowym, który dyfunduje z komórek.

Paragon energia przez procesy beztlenowe podczas wyjątkowo dużej aktywności staje się to możliwe dzięki glikolizie. Mięśnie szkieletowe potrafi wykazać się niezwykle wysoki poziom wydajność przez kilka sekund, ale nie są w stanie utrzymać tego poziomu aktywności dłużej. Dużej ilości energii wymaganej do takiej aktywności wybuchowej nie można uzyskać w wyniku rozszczepienia tlenu, ponieważ proces ten jest zbyt powolny.

W takich przypadkach źródło energia procesami niewymagającymi dostarczenia tlenu stają się: (1) ATP, już obecny w komórkach mięśniowych; (2) fosfokreatyna; (3) energia uwalniana podczas beztlenowego rozkładu glukozy do kwasu mlekowego.

Maksymalny ilość ATP, w mięśniach występuje jedynie 5 mmol/l płynu wewnątrzkomórkowego i ta ilość może utrzymać maksymalny skurcz mięśni przez około 1 sekundę. Ilość fosfokreatyny w komórkach jest 3-8 razy większa od tej ilości, ale nawet przy zastosowaniu całej fosfokreatyny maksymalny skurcz mięśni może trwać nie dłużej niż 5-10 sekund.

Uwolnienie energia poprzez glikolizę zachodzi znacznie szybciej niż w wyniku procesów oksydacyjnych. W rezultacie większość nadmiaru energii potrzebnej przy ekstremalnym poziomie aktywności mięśni, trwającym dłużej niż 5-10 sekund, ale krócej niż 1-2 minuty, jest usuwana przez organizm w procesach glikolizy. W rezultacie ilość glikogenu magazynowanego w mięśniach podczas intensywnych ćwiczeń obciążenia mięśni zmniejsza się wraz ze wzrostem stężenia kwasu mlekowego we krwi.

Po zaprzestaniu pracy mięśni stosuje się je metaboliczne mechanizmy oksydacyjne, przekształcając 4/5 powstałego kwasu mlekowego w glukozę. Pozostała część staje się kwasem pirogronowym i jest utleniana w mięśniach podczas cyklu kwas cytrynowy. Przemiana kwasu mlekowego w glukozę zachodzi głównie w wątrobie, następnie glukoza transportowana jest wraz z krwią do mięśni, gdzie ponownie magazynowana jest w postaci glikogenu.

Dług tlenowy objawia się gwałtownym wzrostem zużycia tlenu po zakończeniu ciężkiej pracy mięśni. Po ciężkiej pracy mięśni, przez co najmniej kilka minut pojawia się duszność, co pozwala na zwiększone zużycie tlenu. Czas, w którym zużycie tlenu pozostaje podwyższone, wynosi czasami około godziny. Dodatkowy tlen wykorzystuje się do:
(1) odwrotna konwersja kwasu mlekowego nagromadzonego podczas pracy w glukozę;
(2) odwrotna konwersja zgromadzonego AMP i ADP w ATP;
(3) odwrotna konwersja kreatyny i fosforanów do fosfokreatyny;
(4) powrót do zdrowia normalne stężenie tlen związany z hemoglobiną i mioglobiną;
(5) zwiększenie stężenia tlenu w płucach do normalnego poziomu.
Ten ostry wzrost zużycie tlenu po ciężkiej pracy mięśni nazywane jest eliminacją długu tlenowego.

Tlenowa droga resyntezy ATP

Szlak glikolityczny resyntezy ATP
Reakcja kinazy adenylanowej
Związek pomiędzy różnymi drogami resyntezy ATP podczas pracy mięśni
Włączenie szlaków resyntezy ATP podczas pracy fizycznej
Strefy względnej mocy pracy mięśni
Obie fazy aktywności mięśni – skurcz i rozkurcz – zachodzą przy obowiązkowym zużyciu energii, która uwalnia się podczas hydrolizy ATP:
ATP + H20 - ADP + H3P04 + energia
Rezerwy ATP w komórkach mięśniowych są jednak znikome i wystarczą do pracy mięśni przez 1-2 s. Dlatego, aby zapewnić dłuższą aktywność mięśni, należy uzupełnić zapasy ATP w mięśniach. Tworzenie ATP w komórkach mięśniowych bezpośrednio podczas pracy fizycznej nazywa się resyntezą ATP i wiąże się ze zużyciem energii. W zależności od źródła energii istnieje kilka dróg resyntezy ATP.
Do ilościowego scharakteryzowania różnych szlaków resyntezy ATP zwykle stosuje się następujące kryteria:
a) maksymalna moc lub maksymalna prędkość to największa ilość ATP, jaką można wytworzyć w jednostce czasu w wyniku danej ścieżki resyntezy. Maksymalna moc jest mierzona w kaloriach lub dżulach, w oparciu o fakt, że odpowiada 1 mmol ATP warunki fizjologiczne około 12 cal lub 50 J. Zatem kryterium to ma wymiar cal/minkg tkanki mięśniowej lub odpowiednio J/min-kg tkanki mięśniowej;
b) czas rozmieszczenia to minimalny czas wymagany, aby resynteza ATP osiągnęła najwyższą prędkość, tj. aby osiągnąć maksymalną moc. Kryterium to mierzone jest w jednostkach czasu;
c) czas utrzymania lub utrzymania mocy maksymalnej to najdłuższy czas działania danej ścieżki resyntezy ATP z mocą maksymalną. Jednostki miary - s, min, h;
d) pojemność metaboliczna to całkowita ilość ATP, która może wytworzyć się podczas pracy mięśni na danym szlaku resyntezy ATP.
W zależności od zużycia tlenu drogi resyntezy dzielimy na tlenowe i beztlenowe.

Tlenowa droga resyntezy ATP

Tlenowa droga resyntezy ATP jest główną, podstawową metodą tworzenia ATP zachodzącą w mitochondriach komórek mięśniowych. Podczas oddychania tkankowego z utlenionej substancji usuwane są dwa atomy wodoru i przekazywane poprzez łańcuch oddechowy do tlenu cząsteczkowego – 02, dostarczanego przez krew do mięśni z powietrza, w wyniku czego powstaje woda. Dzięki energii uwalnianej podczas tworzenia wody ATP jest syntetyzowany z ADP i kwasu fosforowego. Zazwyczaj na każdą utworzoną cząsteczkę wody syntetyzowane są trzy cząsteczki ATP.

W uproszczonej formie tlenową resyntezę ATP można przedstawić na poniższym schemacie:

Najczęściej wodór odbiera się z produktów pośrednich cyklu kwasów trikarboksylowych – cyklu Krebsa. Cykl Krebsa to końcowy etap katabolizmu, podczas którego acetylokoenzym A ulega utlenieniu do CO2 i H2O. Podczas tego procesu z wymienionych powyżej kwasów usuwane są 4 pary atomów wodoru, w związku z czym podczas utleniania jednej cząsteczki acetylokoenzymu A powstaje 12 cząsteczek ATP.

Z kolei acetylo-CoA może powstawać z węglowodanów, tłuszczów i aminokwasów, tj. Poprzez acetylo-CoA węglowodany, tłuszcze i aminokwasy biorą udział w cyklu Krebsa:

Tempo tlenowej ścieżki resyntezy ATP jest kontrolowane przez zawartość ADP w komórkach mięśniowych, który jest aktywatorem enzymów oddychania tkankowego. W spoczynku, gdy w komórkach prawie nie ma ADP, oddychanie tkanek zachodzi z bardzo małą szybkością. Podczas pracy mięśni, na skutek intensywnego wykorzystania ATP, dochodzi do powstawania i akumulacji ADP. Powstały nadmiar ADP przyspiesza oddychanie tkanek i może osiągnąć maksymalną intensywność.

Kolejnym aktywatorem tlenowej ścieżki resyntezy ATP jest CO2. Dwutlenek węgla wytwarzany w nadmiarze podczas pracy fizycznej aktywuje ośrodek oddechowy mózgu, co ostatecznie prowadzi do wzrostu krążenia krwi i lepszego dotlenienia mięśni.

Tlenową ścieżkę tworzenia ATP charakteryzują następujące kryteria.

Maksymalna moc wynosi 350-450 kal/min-kg. W porównaniu z beztlenowymi drogami resyntezy ATP, oddychanie tkankowe ma najniższą moc maksymalną. Wynika to z faktu, że możliwości proces aerobowy ograniczone przez dostarczanie tlenu do mitochondriów i jego ilość w komórkach mięśniowych. Dlatego też, dzięki tlenowej drodze resyntezy ATP, możliwa jest aktywność fizyczna o umiarkowanej intensywności.

Czas wdrożenia - 3-4 minuty. Tak długi czas rozmieszczenia tłumaczy się tym, że aby zapewnić maksymalne tempo oddychania tkanek, konieczna jest restrukturyzacja wszystkich układów organizmu biorących udział w dostarczaniu tlenu do mitochondriów mięśni.

Czas pracy przy maksymalnej mocy wynosi kilkadziesiąt minut. Jak już wskazano, źródłami energii do tlenowej resyntezy ATP są węglowodany, tłuszcze i aminokwasy, których rozkład kończy się w cyklu Krebsa. Ponadto wykorzystuje się w tym celu nie tylko śródmięśniowe rezerwy tych substancji, ale także węglowodany, tłuszcze, ciała ketonowe i aminokwasy dostarczane do mięśni wraz z krwią podczas pracy fizycznej. Pod tym względem ten szlak resyntezy ATP działa z maksymalną wydajnością przez tak długi czas.

W porównaniu do innych procesów resyntezy ATP zachodzących w komórkach mięśniowych, resynteza tlenowa ma szereg zalet. Jest bardzo ekonomiczny: podczas tego procesu następuje głęboki rozkład utlenionych substancji produkty końcowe- CO2 i H20, a zatem uwalniana jest duża ilość energii. Przykładowo podczas tlenowego utleniania glikogenu mięśniowego na każdą cząsteczkę glukozy oddzieloną od glikogenu powstaje 39 cząsteczek ATP, natomiast podczas beztlenowego rozkładu tego węglowodanu na jedną cząsteczkę glukozy syntetyzowane są tylko 3 cząsteczki ATP. Kolejną zaletą tej drogi resyntezy jest jej wszechstronność w zastosowaniu substratów. Podczas tlenowej resyntezy ATP wszystko jest podstawowe materia organiczna organizm: aminokwasy, węglowodany, kwasy tłuszczowe, ciała ketonowe itp. Kolejną zaletą tej metody tworzenia ATP jest bardzo długi czas jej działania: praktycznie funkcjonuje ona nieprzerwanie przez całe życie. W spoczynku tempo tlenowej resyntezy ATP jest niskie, podczas wysiłku fizycznego jego moc może osiągnąć maksimum.

Jednak aerobowa metoda tworzenia ATP ma również szereg wad. Zatem efekt tej metody wiąże się z obowiązkowym zużyciem tlenu, którego dostarczanie do mięśni zapewnia drogi oddechowe i układy sercowo-naczyniowe Jestem. Stan funkcjonalny układu krążeniowo-oddechowego jest czynnikiem ograniczającym czas działania tlenowej ścieżki resyntezy ATP z mocą maksymalną i wartością mocy maksymalnej.

Możliwości szlaku tlenowego są również ograniczone przez fakt, że wszystkie enzymy oddychania tkankowego są wbudowane w wewnętrzną błonę mitochondriów w postaci zespołów oddechowych i działają tylko ffPH w obecności nienaruszonej błony. Wszelkie czynniki wpływające na stan i właściwości błon zakłócają powstawanie ATP w sposób tlenowy. Na przykład zaburzenia fosforylacji oksydacyjnej obserwuje się podczas kwasicy, obrzęku mitochondriów, a także podczas rozwoju w komórkach mięśniowych utleniania wolnorodnikowego lipidów wchodzących w skład błon mitochondrialnych.

Kolejną wadą tlenowego tworzenia ATP można uznać za długi czas rozmieszczania i małą moc maksymalną w wartości bezwzględnej. Dlatego ta droga resyntezy ATP nie może w pełni zapewnić aktywności mięśni, charakterystycznej dla większości sportów, a mięśnie zmuszone są dodatkowo uwzględnić beztlenowe metody tworzenia ATP, które mają więcej Krótki czas rozmieszczenie i większa moc maksymalna.

W praktyce sportowej do oceny fosforylacji tlenowej często wykorzystuje się trzy wskaźniki: maksymalne zużycie tlenu, próg metabolizmu beztlenowego i podaż tlenu.

MOC to maksymalne możliwe tempo zużycia tlenu przez organizm podczas wykonywania pracy fizycznej. Wskaźnik ten charakteryzuje maksymalną moc tlenowej ścieżki resyntezy ATP: im wyższa wartość MIC, tym większa wartość maksymalna szybkość oddychania tkanek, wynika to z faktu, że w tym procesie wykorzystywany jest prawie cały tlen dostający się do organizmu. IPC jest integralnym wskaźnikiem zależnym od wielu czynników: stan funkcjonalny układu krążeniowo-oddechowego, na zawartość hemoglobiny we krwi i mioglobiny w mięśniach, na liczbę i wielkość mitochondriów. U niewytrenowanej młodzieży VO2 max wynosi zwykle 3-4 l/min, u wysokiej klasy sportowców wykonujących ćwiczenia aerobowe VO2 max wynosi 6-7 l/min. W praktyce, aby wykluczyć wpływ masy ciała na tę wartość, MIC oblicza się na kilogram masy ciała. W tym przypadku u młodych osób nieuprawiających sportu MOC wynosi 40-50 ml/min-kg, a u dobrze wytrenowanych sportowców 80-90 ml/min-kg.

W praktyce sportowej MOC wykorzystuje się także do scharakteryzowania względnej mocy pracy aerobowej, która wyraża się poprzez zużycie tlenu jako procent MOC. Na przykład względna moc pracy wykonanej przy zużyciu tlenu 3 l/min przez sportowca z VO2 max 6 l/min będzie wynosić 50% poziomu VO2 max. PANO to minimalna względna moc pracy, mierzona jako procent zużycia tlenu w stosunku do MIC, przy którym zaczyna się włączać szlak glikolityczny resyntezy ATP. u osób niewytrenowanych PANO wynosi 40-50% MOC, a u sportowców PANO może osiągnąć 70% MOC. Wyższe wartości PANO u osób wytrenowanych tłumaczy się tym, że fosforylacja tlenowa w nich wytwarza więcej ATP w jednostce czasu, dlatego przy dużych obciążeniach włącza się beztlenowy szlak tworzenia ATP – glikoliza. Pobór tlenu to ilość tlenu zużyta podczas danego obciążenia, aby zapewnić tlenową resyntezę ATP. Dopływ tlenu charakteryzuje udział oddychania tkankowego w zaopatrzeniu w energię wykonanej pracy.

Pod wpływem systematycznego treningu mającego na celu rozwój wydolności tlenowej zwiększa się liczba mitochondriów w miocytach, zwiększa się ich wielkość, a także zawierają więcej enzymów oddychania tkankowego. Jednocześnie poprawia się funkcja transportu tlenu: wzrasta zawartość mioglobiny w komórkach mięśniowych i hemoglobiny we krwi, wzrasta wydajność układu oddechowego i sercowo-naczyniowego organizmu.

Beztlenowe szlaki resyntezy ATP

Beztlenowe szlaki resyntezy ATP to: dodatkowe sposoby Tworzenie ATP w przypadkach, gdy główna droga produkcji ATP – aerobowa – nie może zapewnić aktywności mięśni wymagana ilość energia. Dzieje się tak w pierwszych minutach każdej pracy, kiedy oddychanie tkankowe nie jest jeszcze w pełni rozwinięte, a także podczas wykonywania wysiłku fizycznego o dużej mocy.

Szlak fosforanu kreatyny do resyntezy ATP (kinaza opheatin, mleczan)

Komórki mięśniowe zawsze zawierają fosforan kreatyny, związek zawierający grupę fosforanową połączoną z resztą kreatyny wiązaniem makroenergetycznym. Zawartość fosforanu kreatyny w mięśniach w spoczynku wynosi 15-20 mmol/kg. Fosforan kreatyny posiada dużą rezerwę energii oraz duże powinowactwo do ADP. Dlatego łatwo oddziałuje z cząsteczkami ADP, które pojawiają się w komórkach mięśniowych podczas pracy fizycznej w wyniku hydrolizy ATP. Podczas tej reakcji reszta kwasu fosforowego posiadająca rezerwę energii zostaje przeniesiona z fosforanu kreatyny na cząsteczkę ADP z utworzeniem kreatyny i ATP:

Reakcja ta jest katalizowana przez enzym kinazę kreatynową. W związku z tym ten szlak resyntezy ATP nazywany jest również kinazą kreatynową.

Reakcja fosforanu kreatyny jest odwracalna, jednak jej równowaga zostaje przesunięta w stronę powstania ATP, dlatego też zaczyna zachodzić już w momencie pojawienia się pierwszych porcji ADP w miocytach.

Podczas pracy mięśni aktywność kinazy kreatynowej znacznie wzrasta ze względu na aktywujące działanie na nią jonów wapnia, których stężenie w sarkoplazmie pod wpływem impulsu nerwowego wzrasta prawie 1000-krotnie. Inny mechanizm regulacji reakcji fosforanu kreatyny związany jest z aktywującym wpływem kreatyny powstającej podczas tej reakcji na kinazę kreatynową. Dzięki tym mechanizmom aktywność kinazy kreatynowej na początku pracy mięśni gwałtownie wzrasta, a reakcja fosforanu kreatyny bardzo szybko osiąga maksymalną prędkość.

Fosforan kreatyny, posiadający duży zapas energii chemicznej, jest substancją kruchą. Kwas fosforowy można z niego łatwo oddzielić, co powoduje cyklizację reszty kreatynowej, prowadzącą do powstania kreatyniny:

Tworzenie kreatyniny następuje samoistnie, bez udziału enzymów. Ta reakcja jest nieodwracalna. Powstała kreatynina nie jest wykorzystywana w organizmie i jest wydalana z moczem. Dlatego też na podstawie wydalania kreachiny z moczem można ocenić zawartość fosforanu kreatyny w mięśniach, gdyż to one zawierają główne rezerwy tego związku.

Synteza fosforanu kreatyny w komórkach mięśniowych zachodzi podczas spoczynku poprzez interakcję kreatyny z nadmiarem ATP:

Zapasy fosforanu kreatyny można częściowo odbudować podczas pracy mięśni o umiarkowanej sile, podczas której w wyniku oddychania tkankowego syntetyzowany jest ATP w ilości wystarczającej do zapewnienia funkcji skurczowej miocytów i uzupełnienia zapasów fosforanu kreatyny. Dlatego podczas pracy fizycznej reakcja fosforanu kreatyny może zostać uruchomiona wielokrotnie.

Całkowite rezerwy ATP i fosforanu kreatyny często określa się mianem fosfagenów.

Kreatyna powstaje w wątrobie przy użyciu trzech aminokwasów: glicyny, metioniny i argininy. W praktyce sportowej preparaty glicyny i metioniny stosuje się jako dodatki do żywności w celu zwiększenia stężenia fosforanu kreatyny w mięśniach.

Szlak resyntezy ATP fosforanu kreatyny charakteryzuje się następującymi wartościami przyjętych kryteriów ilościowych:

Maksymalna moc wynosi 900-1100 kal/min-kg, czyli jest trzykrotnie wyższa niż odpowiednia wartość dla resyntezy tlenowej. Tak duża wartość wynika z dużej aktywności enzymu kinazy kreatynowej, a co za tym idzie, z bardzo dużej szybkości reakcji fosforanu kreatyny.

Czas rozłożenia to tylko 1-2 s. Jak już wskazano, początkowe rezerwy ATP w komórkach mięśniowych są wystarczające, aby zapewnić aktywność mięśni zaledwie przez 1-2 s, a do czasu ich wyczerpania szlak fosforanu kreatyny do tworzenia ATP funkcjonuje już z maksymalną szybkością. Ten krótki czas działania tłumaczy się działaniem opisanych powyżej mechanizmów regulujących aktywność kinazy kreatynowej, które umożliwiają gwałtowne zwiększenie szybkości tej reakcji.

Czas pracy przy maksymalnej prędkości wynosi zaledwie 8-10 s, co wynika z niewielkich początkowych zapasów fosforanu kreatyny w mięśniach.

Głównymi zaletami szlaku fosforanu kreatyny do tworzenia ATP jest bardzo krótki czas wdrożenia i duża moc, która jest niezwykle ważny do sportów szybkościowych i siłowych. Główną wadą tej metody syntezy ATP, która znacznie ogranicza jej możliwości, jest krótki czas jej działania. Czas utrzymania maksymalnej prędkości wynosi tylko 8-10 s, pod koniec 30 s jego prędkość zmniejsza się o połowę. A pod koniec 3 minuty intensywnej pracy reakcja fosforanu kreatyny w mięśniach praktycznie ustaje.

Bazując na tej charakterystyce szlaku fosforanu kreatyny do resyntezy ATP, należy spodziewać się, że reakcja ta będzie głównym źródłem energii zapewniającym krótkotrwałe ćwiczenia o maksymalnej mocy: sprinty, skoki, rzucanie, podnoszenie ciężarów itp. Reakcję fosforanu kreatyny można włączać wielokrotnie podczas wysiłku fizycznego, co pozwala szybko zwiększyć moc wykonywanej pracy, wypracować przyspieszenie na dystansie i szarpnięcie kończące.

Biochemiczną ocenę stanu szlaku fosforanu kreatyny do resyntezy ATP zazwyczaj przeprowadza się za pomocą dwóch wskaźników: współczynnika kreatyniny i alaktycznego długu tlenowego.

Stosunek kreatyniny to wydalanie kreatyniny z moczem w ciągu doby na 1 kg masy ciała. U mężczyzn wydalanie kreatyniny waha się w granicach 18-32 mg/dobę-kg, a u kobiet 10-25 mg/dobę-kg. Współczynnik kreatyniny charakteryzuje zapasy fosforanu kreatyny w mięśniach, ponieważ istnieje liniowa zależność między zawartością fosforanu kreatyny a powstawaniem z niego kreatyniny, ponieważ konwersja ta zachodzi nieenzymatycznie i jest nieodwracalna. Zatem wykorzystując współczynnik kreatyniny można ocenić potencjalne możliwości tego szlaku w zakresie tworzenia ATP itp............

Nazywa się także aerobową ścieżkę resyntezy ATP oddychanie tkankowe - Jest to główna metoda tworzenia ATP zachodząca w mitochondriach komórek mięśniowych. Podczas oddychania tkankowego z utlenionej substancji usuwane są dwa atomy wodoru i przekazywane poprzez łańcuch oddechowy do tlenu cząsteczkowego dostarczanego do mięśni przez krew, w wyniku czego powstaje woda. Dzięki energii uwalnianej podczas tworzenia wody cząsteczki ATP syntetyzowane są z ADP i kwasu fosforowego. Zazwyczaj na każdą utworzoną cząsteczkę wody syntetyzowane są trzy cząsteczki ATP.

Najczęściej wodór jest odbierany z produktów pośrednich cyklu kwasów trikarboksylowych (cyklu TCA). Cykl TCA to końcowy etap katabolizmu, podczas którego acetylokoenzym A ulega utlenieniu do dwutlenku węgla i wody. Podczas tego procesu z wymienionych powyżej kwasów usuwane są cztery pary atomów wodoru, w związku z czym w wyniku utlenienia jednej cząsteczki acetylokoenzymu A powstaje 12 cząsteczek ATP.

Z kolei acetylokoenzym A może powstać z węglowodanów, tłuszczów, aminokwasów, czyli za pośrednictwem tego związku węglowodany, tłuszcze i aminokwasy biorą udział w cyklu TCA.

Tempo tlenowego metabolizmu ATP jest kontrolowane przez zawartość ADP w komórkach mięśniowych, który jest aktywatorem enzymów oddychania tkankowego. Podczas pracy mięśni ADP gromadzi się. Nadmiar ADP przyspiesza oddychanie tkanek i może osiągnąć maksymalną intensywność.

Kolejnym aktywatorem resyntezy ATP jest dwutlenek węgla. Nadmiar tego gazu we krwi aktywuje ośrodek oddechowy w mózgu, co ostatecznie prowadzi do zwiększenia krążenia krwi i lepszego dotlenienia mięśni.

Maksymalna mocścieżka aerobowa wynosi 350 -450 kalorii/min-kg. W porównaniu do beztlenowych dróg resyntezy ATP, oddychanie tkanek jest słabsze, co jest ograniczone szybkością dostarczania tlenu do mięśni. Dlatego też, ze względu na tlenowy szlak resyntezy ATP, możliwa jest jedynie umiarkowana aktywność fizyczna.

Czas wdrożenia wynosi 3 – 4 minuty, ale dla dobrze wytrenowanych sportowców może to być 1 minuta. Wynika to z faktu, że dostarczanie tlenu do mitochondriów wymaga przebudowy niemal wszystkich układów organizmu.

Czas pracy przy maksymalnej mocy to dziesiątki minut. Dzięki temu możliwe jest wykorzystanie tej ścieżki podczas długotrwałej pracy mięśni.

W porównaniu do innych procesów resyntezy ATP zachodzących w komórkach mięśniowych, szlak tlenowy ma szereg zalet.

1. Ekonomiczne: z jednej cząsteczki glikogenu powstaje 39 cząsteczek ATP, przy beztlenowej glikolizie tylko 3 cząsteczki.

2. Wszechstronność: jako substraty początkowe pełnią tu różne substancje: węglowodany, kwasy tłuszczowe, ciała ketonowe, aminokwasy.

3. Bardzo długi czas pracy. W spoczynku tempo tlenowej resyntezy ATP może być niskie, ale podczas aktywności fizycznej może osiągnąć maksimum.

Istnieją jednak również wady.

1. Obowiązkowe zużycie tlenu, które jest ograniczone szybkością dostarczania tlenu do mięśni i szybkością przenikania tlenu przez błonę mitochondrialną.

2. Długi czas wdrożenia.

3. Mała moc maksymalna.

Dlatego tą drogą resyntezy ATP nie można w pełni uzyskać aktywności mięśni charakterystycznej dla większości sportów.

W praktyce sportowej do oceny resyntezy tlenowej wykorzystuje się następujące wskaźniki: maksymalne zużycie tlenu (MOC), próg metabolizmu tlenowego (AMT), próg metabolizmu beztlenowego (TAT) oraz podaż tlenu.

IPC – Jest to maksymalne możliwe tempo zużycia tlenu przez organizm podczas wykonywania pracy fizycznej. Im wyższy MIC, tym większa szybkość oddychania tkanki. Im bardziej wytrenowana jest dana osoba, tym wyższy jest VO2 max. MOC oblicza się zwykle na 1 kg masy ciała. U osób nieuprawiających sportu MIC wynosi 50 ml/min-kg, a u osób trenujących osiąga 90 ml/min-kg.

W praktyce sportowej MOC wykorzystuje się także do scharakteryzowania względnej mocy pracy aerobowej, która wyrażana jest jako procent MOC. Na przykład względna moc pracy wykonanej przy zużyciu tlenu 3 l/min przez sportowca z VO2 max 6 l/min będzie wynosić 50% poziomu VO2 max.

PJSC- jest to najwyższa względna moc pracy, mierzona procentowym zużyciem tlenu w stosunku do MIC. Duże wartości PAO wskazują na lepszy rozwój resyntezy tlenowej.

PAN – jest to minimalna względna moc pracy, mierzona również na podstawie zużycia tlenu jako procent VO2 max. Wysokie PANO wskazuje, że resynteza tlenowa jest wyższa w jednostce czasu, więc glikoliza jest włączana przy znacznie wyższych obciążeniach.

Przybycie tlenu - jest to ilość tlenu (powyżej poziomu przed pracą) zużyta podczas danego obciążenia w celu zapewnienia tlenowej resyntezy ATP. Zaopatrzenie w tlen charakteryzuje udział oddychania tkankowego w zaopatrzeniu w energię całej wykonanej pracy. Zysk tlenu jest często używany do oceny całej wykonanej pracy aerobowej.

Pod wpływem systematycznego treningu zwiększa się liczba mitochondriów w komórkach mięśniowych, poprawia się funkcja transportu tlenu w organizmie, wzrasta ilość mioglobiny w mięśniach i hemoglobiny we krwi.

Temat:ŹRÓDŁO ENERGIIAKTYWNOŚĆ MIĘŚNI

2. Tlenowa droga resyntezy ATP.

3. Beztlenowe szlaki resyntezy ATP.

4. Zależności pomiędzy różnymi drogami resyntezy ATP podczas pracy mięśni. Strefy względnej mocy pracy mięśni.

Temat: ZMIANY BIOCHEMICZNE W ORGANIZMIE PODCZAS DZIAŁANIA RÓŻNYCH OKRAKTERA

1. Podstawowe mechanizmy neurohumoralnej regulacji pracy mięśni.

2. Zmiany biochemiczne w mięśniach szkieletowych.

3. Zmiany biochemiczne w mózgu i mięśniu sercowym.

4. Zmiany biochemiczne w wątrobie.

5. Zmiany biochemiczne we krwi.

6. Zmiany biochemiczne w moczu.

1. Ilościowe kryteria szlaków resyntezy ATP.

Skurcz i rozluźnienie mięśni wymagają energii, która jest wytwarzana w wyniku hydrolizy cząsteczek ATP.

Rezerwy ATP w mięśniu są jednak niewielkie, wystarczą na pracę mięśnia przez 2 sekundy. Nazywa się wytwarzanie ATP w mięśniach Resynteza ATP.

Zatem w mięśniach zachodzą równolegle dwa procesy – hydroliza ATP i resynteza ATP.

Resynteza ATP w odróżnieniu od hydrolizy może zachodzić na różne sposoby, a łącznie w zależności od źródła energii dzielimy je na trzy: tlenowe (zasadowe), fosforanowe i mleczanowe kreatyny.

Do ilościowego scharakteryzowania różnych szlaków resyntezy ATP zwykle stosuje się kilka kryteriów.

1. Maksymalna moc lub maksymalna prędkość – jest to największa ilość ATP, jaka może powstać w jednostce czasu w wyniku danej ścieżki resyntezy. Moc maksymalną mierzy się w kaloriach lub dżulach, bazując na fakcie, że jeden mmol ATP odpowiada warunkom fizjologicznym w przybliżeniu 12 cal lub 50 J. Dlatego też kryterium to ma wymiar cal/min-kg tkanki mięśniowej lub J/min-kg tkanka mięśniowa.

2. Czas wdrożenia- jest to minimalny czas potrzebny, aby resynteza ATP osiągnęła najwyższą prędkość, czyli maksymalną moc. Kryterium to mierzone jest w jednostkach czasu.

3. Czas zaoszczędzić lub utrzymać maksymalną moc – jest to najdłuższy czas działania danego szlaku resyntezy ATP z maksymalną mocą.

4. Wydajność metaboliczna – jest to całkowita ilość ATP, która może wytworzyć się podczas pracy mięśni w wyniku danej ścieżki resyntezy ATP.

W zależności od zużycia tlenu, drogi resyntezy dzielimy na aerobowe i beztlenowe.

2. Tlenowa droga resyntezy ATP

Nazywa się także aerobową ścieżkę resyntezy ATP oddychanie tkankowe - Jest to główna metoda tworzenia ATP zachodząca w mitochondriach komórek mięśniowych. Podczas oddychania tkankowego z utlenionej substancji usuwane są dwa atomy wodoru i przekazywane poprzez łańcuch oddechowy do tlenu cząsteczkowego dostarczanego do mięśni przez krew, w wyniku czego powstaje woda. Dzięki energii uwalnianej podczas tworzenia wody cząsteczki ATP syntetyzowane są z ADP i kwasu fosforowego. Zazwyczaj na każdą utworzoną cząsteczkę wody syntetyzowane są trzy cząsteczki ATP.

Najczęściej wodór jest odbierany z produktów pośrednich cyklu kwasów trikarboksylowych (cyklu TCA). Cykl TCA to końcowy etap katabolizmu, podczas którego acetylokoenzym A ulega utlenieniu do dwutlenku węgla i wody. Podczas tego procesu z wymienionych powyżej kwasów usuwane są cztery pary atomów wodoru, w związku z czym w wyniku utlenienia jednej cząsteczki acetylokoenzymu A powstaje 12 cząsteczek ATP.

Z kolei acetylokoenzym A może powstać z węglowodanów, tłuszczów, aminokwasów, czyli za pośrednictwem tego związku węglowodany, tłuszcze i aminokwasy biorą udział w cyklu TCA.

Tempo tlenowego metabolizmu ATP jest kontrolowane przez zawartość ADP w komórkach mięśniowych, który jest aktywatorem enzymów oddychania tkankowego. Podczas pracy mięśni ADP gromadzi się. Nadmiar ADP przyspiesza oddychanie tkanek i może osiągnąć maksymalną intensywność.

Kolejnym aktywatorem resyntezy ATP jest dwutlenek węgla. Nadmiar tego gazu we krwi aktywuje ośrodek oddechowy w mózgu, co ostatecznie prowadzi do zwiększenia krążenia krwi i lepszego dotlenienia mięśni.

Maksymalna mocścieżka aerobowa wynosi 350-450 kalorii/min-kg. W porównaniu do beztlenowych dróg resyntezy ATP, oddychanie tkanek jest słabsze, co jest ograniczone szybkością dostarczania tlenu do mięśni. Dlatego też, ze względu na tlenowy szlak resyntezy ATP, możliwa jest jedynie umiarkowana aktywność fizyczna.

Czas wdrożenia wynosi 3 – 4 minuty, ale dla dobrze wytrenowanych sportowców może to być 1 minuta. Wynika to z faktu, że dostarczanie tlenu do mitochondriów wymaga przebudowy niemal wszystkich układów organizmu.

Czas pracy przy maksymalnej mocy to dziesiątki minut. Dzięki temu możliwe jest wykorzystanie tej ścieżki podczas długotrwałej pracy mięśni.

W porównaniu do innych procesów resyntezy ATP zachodzących w komórkach mięśniowych, szlak tlenowy ma szereg zalet.

1. Ekonomiczne: z jednej cząsteczki glikogenu powstaje 39 cząsteczek ATP, przy beztlenowej glikolizie tylko 3 cząsteczki.

2. Wszechstronność: jako substraty początkowe pełnią tu różne substancje: węglowodany, kwasy tłuszczowe, ciała ketonowe, aminokwasy.

3. Bardzo długi czas pracy. W spoczynku tempo tlenowej resyntezy ATP może być niskie, ale podczas aktywności fizycznej może osiągnąć maksimum.

Istnieją jednak również wady.

1. Obowiązkowe zużycie tlenu, które jest ograniczone szybkością dostarczania tlenu do mięśni i szybkością przenikania tlenu przez błonę mitochondrialną.

2. Długi czas wdrożenia.

3. Mała moc maksymalna.

Dlatego tą drogą resyntezy ATP nie można w pełni uzyskać aktywności mięśni charakterystycznej dla większości sportów.

W praktyce sportowej do oceny resyntezy tlenowej wykorzystuje się następujące wskaźniki: maksymalne zużycie tlenu (MOC), próg metabolizmu tlenowego (AMT), próg metabolizmu beztlenowego (TAT) oraz podaż tlenu.

IPC – Jest to maksymalne możliwe tempo zużycia tlenu przez organizm podczas wykonywania pracy fizycznej. Im wyższy MIC, tym większa szybkość oddychania tkanki. Im bardziej wytrenowana jest dana osoba, tym wyższy jest VO2 max. MOC oblicza się zwykle na 1 kg masy ciała. U osób nieuprawiających sportu MIC wynosi 50 ml/min-kg, a u osób trenujących osiąga 90 ml/min-kg.

W praktyce sportowej MOC wykorzystuje się także do scharakteryzowania względnej mocy pracy aerobowej, która wyrażana jest jako procent MOC. Na przykład względna moc pracy wykonanej przy zużyciu tlenu 3 l/min przez sportowca z VO2 max 6 l/min będzie wynosić 50% poziomu VO2 max.

PJSC- jest to najwyższa względna moc pracy, mierzona procentowym zużyciem tlenu w stosunku do MIC. Duże wartości PAO wskazują na lepszy rozwój resyntezy tlenowej.

PAN – jest to minimalna względna moc pracy, mierzona również na podstawie zużycia tlenu jako procent VO2 max. Wysokie PANO wskazuje, że resynteza tlenowa jest wyższa w jednostce czasu, więc glikoliza jest włączana przy znacznie wyższych obciążeniach.

Przybycie tlenu - jest to ilość tlenu (powyżej poziomu przed pracą) zużyta podczas danego obciążenia w celu zapewnienia tlenowej resyntezy ATP. Zaopatrzenie w tlen charakteryzuje udział oddychania tkankowego w zaopatrzeniu w energię całej wykonanej pracy. Zysk tlenu jest często używany do oceny całej wykonanej pracy aerobowej.

Pod wpływem systematycznego treningu zwiększa się liczba mitochondriów w komórkach mięśniowych, poprawia się funkcja transportu tlenu w organizmie, wzrasta ilość mioglobiny w mięśniach i hemoglobiny we krwi.