Atf laktaadi resüntees. Füüsilise töö biokeemia

Anaeroobsed ATP resünteesirajad on üksteist täiendavad teed. On kaks sellist rada, kreatiinfosfaadi rada ja laktaadi rada.
Kreatiinfosfaadi rada on seotud ainega kreatiinfosfaat. Kreatiinfosfaat koosneb ainest kreatiin, mis seondub fosfaatrühmaga makroergilise sidemega. Kreatiinfosfaati on lihasrakkudes puhkeolekus 15-20 mmol / kg.
Kreatiinfosfaadil on suur varu energia ja kõrge afiinsus ADP suhtes. Seetõttu interakteerub kergesti ADP molekulidega, mis tekivad lihasrakkudes füüsilise töö käigus ATP hüdrolüüsireaktsiooni tulemusena. Selle reaktsiooni käigus kantakse fosforhappe jääk koos energiavaruga kreatiinfosfaadilt ADP molekuli koos kreatiini ja ATP moodustumisega.

Kreatiinfosfaat + ADP → Kreatiin + ATP.

Seda reaktsiooni katalüüsib ensüüm kreatiinkinaas. Seda ATP resünteesi rada nimetatakse mõnikord kreatikinaasiks.
Kreatiinkinaasi reaktsioon on pöörduv, kuid kaldub ATP moodustumisele. Seetõttu hakatakse seda läbi viima kohe, kui lihastesse ilmuvad esimesed ADP molekulid.
Kreatiinfosfaat on habras aine. Kreatiini moodustumine sellest toimub ilma ensüümide osaluseta. Kreatiini organism ei kasuta ja see eritub uriiniga. Kreatiinfosfaat sünteesitakse puhkuse ajal liigsest ATP-st. Mõõduka võimsusega lihastööga saab kreatiinfosfaadi varusid osaliselt taastada. ATP ja kreatiinfosfaadi varusid lihastes nimetatakse ka fosfageenideks.
Selle raja maksimaalne võimsus on 900-1100 cal/min-kg, mis on kolm korda suurem aeroobse raja vastavast näitajast.
Kasutusaeg on vaid 1-2 sekundit.
Tööaeg maksimaalsel kiirusel on vaid 8-10 sekundit.

Kreatiinfosfaadi raja peamine eelis ATP moodustumisel on

Lühike kasutuselevõtu aeg
suur jõud.

See reaktsioon on peamine energiaallikas maksimaalse jõuharjutuste jaoks: edasi jooksmine lühikesed vahemaad, hüppamine, viskamine, kangi tõstmine. Seda reaktsiooni saab käivitamise ajal korduvalt sisse lülitada harjutus, mis võimaldab kiiresti suurendada tehtud töö võimsust.

Selle ATP resünteesi raja seisundi biokeemiline hindamine toimub tavaliselt kahe näitaja järgi: kreatiini koefitsient ja alaktaadivõlg.

Kreatiini suhe on päevas vabanenud kreatiini kogus. See näitaja iseloomustab kreatiinfosfaadi varusid kehas.

Alaktaadi hapnikuvõlg on hapnikutarbimise suurenemine järgmise 4-5 minuti jooksul pärast lühiajalist maksimaalse võimsusega treeningut. See hapniku liig on vajalik kudede kõrge hingamise tagamiseks kohe pärast koormuse lõppu, et tekitada lihasrakkudes suurenenud ATP kontsentratsioon. Kõrge kvalifikatsiooniga sportlastel on alaktilise võla väärtus pärast maksimaalse võimsusega koormuste sooritamist 8-10 liitrit.

ATP resünteesi glükolüütiline rada, nagu kreatiinfosfaadi rada, on anaeroobne rada. ATP resünteesiks vajalik energiaallikas on sel juhul lihaste glükogeen. Glükogeeni anaeroobsel lagunemisel selle molekulist ensüümi fosforülaasi toimel lõhustatakse glükoosi terminaalsed jäägid vaheldumisi glükoos-1-fosfaadi kujul. Lisaks muudetakse glükoos-1-fosfaadi molekulid pärast mitmeid järjestikuseid reaktsioone piimhappeks. Seda protsessi nimetatakse glükolüüsiks. Glükolüüsi tulemusena tekivad vaheproduktid, mis sisaldavad makroergiliste sidemetega ühendatud fosfaatrühmi. See side kandub kergesti üle ADP-le, moodustades ATP. Puhkeolekus kulgevad glükolüüsi reaktsioonid aeglaselt, kuid lihaste töö ajal võib selle kiirus suureneda 2000 korda ja seda juba stardieelses olekus.

Maksimaalne võimsus on 750–850 cal / min-kg, mis on kaks korda suurem kui kudede hingamisel. See suur võimsus on tingitud rakkude sisaldusest suur varu glükogeeni ja võtmeensüümide aktiveerimise mehhanismi olemasolu.
Kasutusaeg 20-30 sekundit.
Tööaeg maksimaalse võimsusega - 2-3 minutit.

ATP moodustumise glükolüütilisel meetodil on aeroobse tee ees mitmeid eeliseid:

See saavutab maksimaalse võimsuse kiiremini
Sellel on suurem maksimaalne võimsus
Ei nõua mitokondrite ja hapniku osalemist.

Sellel teel on aga omad puudused:
- protsess ei ole ökonoomne,
- piimhappe kogunemine lihastesse häirib oluliselt nende normaalset talitlust ja aitab kaasa lihaste väsimusele.

Glükolüüsi hindamiseks kasutatakse kahte biokeemilist meetodit – laktaadi kontsentratsiooni mõõtmist veres, vere pH mõõtmist ja vere aluselise reservi määramist.
Samuti määrake laktaadi sisaldus uriinis. See annab teavet glükolüüsi kogupanuse kohta treeningu ajal tehtavate harjutuste energiavarustusse.
Teine oluline näitaja on laktaadi hapnikuvõlg. Laktaadi hapnikuvõlg on suurenenud hapnikutarbimine järgmise 1–1,5 tunni jooksul pärast selle lõppu lihaste töö. Seda liigset hapnikku on vaja lihastöö käigus tekkinud piimhappe elimineerimiseks. Hästi treenitud sportlastel on hapnikuvõlg 20-22 liitrit. Laktaanivõla suurust kasutatakse antud sportlase võimete hindamiseks submaksimaalse võimsusega koormuse all.

ATP resünteesi aeroobne rada on peamine, põhiline ATP moodustumise viis, mis toimub lihasrakkude mitokondrites. Kudede hingamise käigus võetakse oksüdeerunud ainest ära kaks vesinikuaatomit ja viiakse läbi hingamisahela molekulaarsesse hapnikku - 02, mis viiakse verega õhust lihastesse, mille tulemuseks on vesi. Vee moodustumisel vabaneva energia tõttu sünteesitakse ATP-d ADP-st ja fosforhappest. Tavaliselt sünteesitakse iga moodustunud veemolekuli kohta kolm ATP molekuli.

Lihtsustatud kujul võib aeroobset ATP resünteesi kujutada järgmise skeemi abil:

Kõige sagedamini võetakse vesinik ära trikarboksüülhappe tsükli vaheproduktidest - Krebsi tsüklist. Krebsi tsükkel on katabolismi viimane etapp, mille käigus atsetüülkoensüüm A oksüdeeritakse CO2-ks ja H20-ks. Selle protsessi käigus eemaldatakse ülalloetletud hapetest 4 paari vesinikuaatomeid ja seetõttu moodustub atsetüülkoensüümi A ühe molekuli oksüdatsiooni käigus 12 ATP molekuli.

Atsetüül-CoA saab omakorda moodustuda süsivesikutest, rasvadest ja aminohapetest, st. Atsetüül-CoA kaudu osalevad Krebsi tsüklis süsivesikud, rasvad ja aminohapped:

ATP resünteesi aeroobse raja kiirust kontrollib ADP sisaldus lihasrakkudes, mis on kudede hingamisensüümide aktivaator. Puhkeolekus, kui rakkudes ADP-d peaaegu pole, toimub kudede hingamine väga madala kiirusega. Lihasetöö ajal toimub ATP intensiivse kasutamise tõttu ADP moodustumine ja kuhjumine. Sellest tulenev ADP liig kiirendab kudede hingamist ja see võib saavutada maksimaalse intensiivsuse.

CO2 on veel üks aeroobse ATP resünteesiraja aktivaator. Füüsilisel tööl liigselt tekkiv süsihappegaas aktiveerib aju hingamiskeskuse, mis lõppkokkuvõttes toob kaasa vereringe kiirenemise ja lihaste hapnikuga varustatuse paranemise.

ATP moodustumise aeroobset rada iseloomustavad järgmised kriteeriumid.

Maksimaalne võimsus on 350-450 cal/min-kg. Võrreldes anaeroobsete ATP resünteesi radadega on kudede hingamisel väikseim maksimaalne võimsus. Selle põhjuseks on asjaolu, et aeroobse protsessi võimalusi piirab hapniku toimetamine mitokondritesse ja nende hulk lihasrakkudes. Seetõttu on ATP resünteesi aeroobse raja tõttu võimalik sooritada kehaline aktiivsus ainult mõõdukas võimsus.

Kasutusaeg - 3-4 min. Nii pikk kasutuselevõtuaeg on tingitud sellest, et selleks, et tagada tippkiirus kudede hingamine nõuab kõigi kehasüsteemide ümberstruktureerimist, mis on seotud hapniku kohaletoimetamisega lihaste mitokondritesse.

Maksimaalse võimsusega tööaeg on kümneid minuteid. Nagu juba mainitud, on aeroobse ATP resünteesi energiaallikateks süsivesikud, rasvad ja aminohapped, mille lagunemise lõpetab Krebsi tsükkel. Veelgi enam, sel eesmärgil ei kasutata mitte ainult nende ainete intramuskulaarseid varusid, vaid ka süsivesikuid, rasvu, ketoonkehasid ja aminohappeid, mida vere kaudu lihastesse tarnitakse. füüsiline töö. Sellega seoses toimib see ATP taassünteesi rada nii pikka aega maksimaalse võimsusega.

Aeroobsel resünteesil on lihasrakkudes teiste ATP resünteesi protsesside ees mitmeid eeliseid. See on väga ökonoomne: selle protsessi käigus lagunevad oksüdeeritavad ained sügavalt lõpptoodeteks - CO2 ja H20 ning seetõttu suur hulk energiat. Nii näiteks moodustub lihasglükogeeni aeroobse oksüdatsiooni käigus iga glükogeenist eraldatud glükoosi molekuli kohta 39 ATP molekuli, samas kui selle süsivesiku anaeroobsel lagunemisel sünteesitakse ühe glükoosimolekuli kohta ainult 3 ATP molekuli. Selle taassünteesitee teine eelis on substraatide kasutamise mitmekülgsus. ATP aeroobse resünteesi käigus oksüdeeritakse kõik keha peamised orgaanilised ained: aminohapped, süsivesikud, rasvhape, ketoonkehad jne. Selle ATP moodustumise meetodi teine eelis on selle töö väga pikk kestus: praktikas toimib see pidevalt kogu elu. Puhkeseisundis on aeroobse ATP resünteesi kiirus madal, füüsilise koormuse ajal võib selle võimsus tõusta maksimumini.

Kuid ATP moodustamise aeroobsel meetodil on ka mitmeid puudusi. Niisiis on selle meetodi toime seotud hapniku kohustusliku tarbimisega, mille lihastesse tarnivad hingamis- ja kardiovaskulaarsüsteemid. Funktsionaalne olek Kardiorespiratoorne süsteem on piirav tegur, mis piirab maksimaalse võimsusega ATP resünteesi aeroobse raja kestust ja maksimaalse võimsuse suurust.

Aeroobse raja võimalusi piirab ka asjaolu, et kõik koehingamise ensüümid on mitokondrite sisemembraani sisse ehitatud respiratoorsete ansamblite kujul ja toimivad ainult terve membraani ffPH olemasolul. Kõik membraanide olekut ja omadusi mõjutavad tegurid häirivad ATP moodustumist aeroobsel teel. Näiteks täheldatakse oksüdatiivse fosforüülimise häireid atsidoosi, mitokondrite turse ja mitokondriaalseid membraane moodustavate lipiidide vabade radikaalide oksüdatsiooni tekkes lihasrakkudes.

Teiseks aeroobse ATP moodustumise puuduseks võib pidada pikka kasutuselevõtuaega ja maksimaalse võimsuse väikest absoluutväärtust. Seetõttu ei saa see ATP resünteesi viis täielikult tagada enamikule spordialadele omast lihasaktiivsust ja lihased on sunnitud lisaks kasutama anaeroobseid ATP moodustumise meetodeid, millel on rohkem lühikest aega kasutuselevõtt ja suurem maksimaalne võimsus.

Spordipraktikas kasutatakse aeroobse fosforüülimise hindamiseks sageli kolme näitajat: maksimaalne hapnikutarbimine, anaeroobse ainevahetuse lävi ja hapniku sissetulek.

MPC on maksimaalne võimalik hapnikutarbimise kiirus kehas füüsilise töö ajal. See indikaator iseloomustab ATP resünteesi aeroobse raja maksimaalset võimsust: mida kõrgem on MIC väärtus, seda suurem on kudede hingamise maksimaalse kiiruse väärtus, see on tingitud asjaolust, et selles kasutatakse ära peaaegu kogu kehasse sisenev hapnik. protsessi. MIC on lahutamatu näitaja, mis sõltub paljudest teguritest: kardiorespiratoorse süsteemi funktsionaalsest seisundist, hemoglobiini sisaldusest veres ja müoglobiini sisaldusest lihastes, mitokondrite arvust ja suurusest. Treenimata noortel on STK tavaliselt 3-4 l/min, kõrgklassi sportlastel. aeroobne treening, IPC - 6-7 l / min. Praktikas, et välistada kehakaalu mõju sellele väärtusele, arvutatakse MIC kehamassi kilogrammi kohta. Sel juhul on noortel inimestel, kes ei tegele spordiga, MIC 40-50 ml / min-kg ja hästi treenitud sportlastel - 80-90 ml / min-kg.

Spordipraktikas kasutatakse MIK-i ka aeroobse töö suhtelise võimsuse iseloomustamiseks, mida väljendatakse hapnikutarbimisena protsendina MIC-st. Näiteks 6 l/min MIC-ga sportlase töö suhteline võimsus hapnikutarbimisega 3 l/min oleks 50% MIC tasemest. TAN on töö minimaalne suhteline võimsus, mõõdetuna hapnikutarbimise protsendina MIC-st, mille juures ATP resünteesi glükolüütiline rada hakkab sisse lülituma. treenimata PANO-s on 40-50% STK-st ja sportlastel võib TANO jõuda 70% STK-st. Treenitud inimeste kõrgemad TANO väärtused on seletatavad asjaoluga, et nendes toimuv aeroobne fosforüülimine annab rohkem ATP-d ajaühiku kohta ja seetõttu lülitub suurel koormusel sisse ATP moodustumise anaeroobne rada - glükolüüs. Hapniku sissetulek on hapniku hulk, mida kasutatakse antud koormuse sooritamisel aeroobse ATP resünteesi tagamiseks. Hapnikuvarustus iseloomustab kudede hingamise panust tehtud töö energiaga varustamisse.

Aeroobse jõudluse arendamisele suunatud süstemaatilise treeningu mõjul suureneb müotsüütides mitokondrite arv, suureneb nende suurus ning neis on rohkem kudede hingamise ensüüme. Samal ajal paraneb hapniku transpordi funktsioon: suureneb müoglobiini sisaldus lihasrakkudes ja hemoglobiini sisaldus veres, suureneb organismi hingamis- ja kardiovaskulaarsüsteemi töövõime.

ATP resünteesi aeroobne rada

Lihtsustatud kujul võib aeroobset ATP resünteesi kujutada järgmise skeemi abil:

Atsetüül-CoA saab omakorda moodustuda süsivesikutest, rasvadest ja aminohapetest, st. Atsetüül-CoA kaudu osalevad Krebsi tsüklis süsivesikud, rasvad ja aminohapped:

ATP moodustumise aeroobset rada iseloomustavad järgmised kriteeriumid.

Kasutusaeg - 3-4 min. Nii pikk kasutuselevõtuaeg on seletatav asjaoluga, et kudede hingamise maksimaalse kiiruse tagamiseks on vaja ümber korraldada kõik kehasüsteemid, mis on seotud hapniku kohaletoimetamisega lihaste mitokondritesse.

Maksimaalse võimsusega tööaeg on kümneid minuteid. Nagu juba mainitud, on aeroobse ATP resünteesi energiaallikateks süsivesikud, rasvad ja aminohapped, mille lagunemise lõpetab Krebsi tsükkel. Veelgi enam, selleks ei kasutata mitte ainult nende ainete intramuskulaarseid varusid, vaid ka süsivesikuid, rasvu, ketoonkehi ja aminohappeid, mis verega füüsilise töö käigus lihastesse toimetatakse. Sellega seoses toimib see ATP taassünteesi rada nii pikka aega maksimaalse võimsusega.

Aeroobsel resünteesil on lihasrakkudes teiste ATP resünteesi protsesside ees mitmeid eeliseid. See on väga ökonoomne: selle protsessi käigus lagunevad oksüdeeritavad ained sügavalt lõpptoodeteks – CO2 ja H20 ning seetõttu eraldub suur hulk energiat. Nii näiteks moodustub lihasglükogeeni aeroobse oksüdatsiooni käigus iga glükogeenist eraldatud glükoosi molekuli kohta 39 ATP molekuli, samas kui selle süsivesiku anaeroobsel lagunemisel sünteesitakse ühe glükoosimolekuli kohta ainult 3 ATP molekuli. Selle taassünteesitee teine eelis on substraatide kasutamise mitmekülgsus. ATP aeroobse resünteesi käigus oksüdeeritakse kõik keha peamised orgaanilised ained: aminohapped, süsivesikud, rasvhapped, ketokehad jne. Selle ATP moodustumise meetodi teine eelis on selle väga pikk tööaeg: praktiliselt toimib pidevalt kogu elu. Puhkeseisundis on aeroobse ATP resünteesi kiirus madal, füüsilise koormuse ajal võib selle võimsus tõusta maksimumini.

Kuid ATP moodustamise aeroobsel meetodil on ka mitmeid puudusi. Niisiis on selle meetodi toime seotud hapniku kohustusliku tarbimisega, mille lihastesse tarnivad hingamis- ja kardiovaskulaarsüsteemid. Kardiorespiratoorse süsteemi funktsionaalne seisund on piirav tegur, mis piirab maksimaalse võimsusega ATP resünteesi aeroobse raja kestust ja maksimaalse võimsuse suurust.

Spordipraktikas kasutatakse aeroobse fosforüülimise hindamiseks sageli kolme näitajat: maksimaalne hapnikutarbimine, anaeroobse ainevahetuse lävi ja hapniku sissetulek.

MPC on maksimaalne võimalik hapnikutarbimise kiirus kehas füüsilise töö ajal. See indikaator iseloomustab ATP resünteesi aeroobse raja maksimaalset võimsust: mida kõrgem on MIC väärtus, seda suurem on kudede hingamise maksimaalse kiiruse väärtus, see on tingitud asjaolust, et selles kasutatakse ära peaaegu kogu kehasse sisenev hapnik. protsessi. MIC on lahutamatu näitaja, mis sõltub paljudest teguritest: kardiorespiratoorse süsteemi funktsionaalsest seisundist, hemoglobiini sisaldusest veres ja müoglobiini sisaldusest lihastes, mitokondrite arvust ja suurusest. Treenimata noortel on MIC tavaliselt 3-4 l/min, kõrgklassi sportlastel, kes sooritavad aeroobset treeningut, on MIC 6-7 l/min. Praktikas, et välistada kehakaalu mõju sellele väärtusele, arvutatakse MIC kehamassi kilogrammi kohta. Sel juhul on noortel inimestel, kes ei tegele spordiga, MIC 40-50 ml / min-kg ja hästi treenitud sportlastel - 80-90 ml / min-kg.

ATP resünteesi anaeroobsed rajad

ATP resünteesi anaeroobsed rajad on täiendavaid viise ATP moodustumine juhtudel, kui peamine ATP saamise viis - aeroobne - ei suuda tagada lihaste aktiivsust vajaliku energiahulgaga. See juhtub mis tahes töö esimestel minutitel, kui kudede hingamine pole veel täielikult lahti rullunud, samuti suure võimsusega füüsiliste koormuste sooritamisel.

Kreatiinfosfaadi rada ATP taassünteesiks (ofeatiinkinaas, alataat)

Lihasrakkudes on alati kreatiinfosfaat – ühend, mis sisaldab makroenergeetilise sideme kaudu kreatiinijäägiga seotud fosfaatrühma. Kreatiinfosfaadi sisaldus puhkeolekus olevates lihastes on 15-20 mmol / kg. Kreatiinfosfaadil on suur energiavaru ja kõrge afiinsus ADP suhtes. Seetõttu interakteerub kergesti ADP molekulidega, mis tekivad lihasrakkudes füüsilise töö käigus ATP hüdrolüüsi tulemusena. Selle reaktsiooni käigus kantakse fosforhappe jääk koos energiavaruga kreatiinfosfaadilt ADP molekuli, mille käigus moodustuvad kreatiin ja ATP:

Seda reaktsiooni katalüüsib ensüüm kreatiinkinaas. Sellega seoses nimetatakse seda ATP resünteesi rada ka kreatiinkinaasiks.

Kreatiinfosfaadi reaktsioon on pöörduv, kuid selle tasakaal on nihkunud ATP moodustumise suunas ja seetõttu hakkab see toimuma kohe, kui müotsüütidesse ilmuvad esimesed ADP portsjonid.

Lihastöö ajal suureneb oluliselt kreatiinkinaasi aktiivsus tänu sellele aktiveerivale toimele kaltsiumiioonidele, mille kontsentratsioon sarkoplasmas närviimpulsi toimel suureneb ligi 1000 korda. Teine kreatiin-fosfaadi reaktsiooni reguleerimise mehhanism on seotud selle reaktsiooni käigus moodustunud kreatiini kreatiinkinaasi aktiveeriva toimega. Tänu nendele mehhanismidele suureneb kreatiinkinaasi aktiivsus lihastöö alguses järsult ja kreatiinfosfaadi reaktsioon saavutab väga kiiresti oma maksimumkiiruse.

Kreatiinfosfaat, millel on palju keemilist energiat, on habras aine. Fosforhapet saab sellest kergesti eraldada, mille tulemuseks on kreatiinijääkide tsüklistumine, mis viib kreatiniini moodustumiseni:

Kreatiniini moodustumine toimub spontaanselt ilma ensüümide osaluseta. See reaktsioon on pöördumatu. Saadud kreatiniini kehas ei kasutata ja see eritub uriiniga. Seetõttu saab kreakiniini eritumist uriiniga kasutada kreatiinfosfaadi sisalduse hindamiseks lihastes, kuna need sisaldavad selle ühendi peamisi varusid.

Kreatiinfosfaadi süntees lihasrakkudes toimub puhkuse ajal kreatiini koostoimel liigse ATP-ga:

Osaliselt saab kreatiinfosfaadi varusid taastada mõõduka võimsusega lihastööl, mille käigus sünteesitakse koehingamise tõttu ATP-d sellises koguses, mis on piisav müotsüütide kontraktiilse funktsiooni tagamiseks ja kreatiinfosfaadi varude täiendamiseks. Seetõttu võib füüsilise töö tegemisel kreatiinfosfaadi reaktsiooni korduvalt sisse lülitada.

ATP ja kreatiinfosfaadi koguvarusid nimetatakse sageli fosfageenideks.

Kreatiin moodustub maksas, kasutades kolme aminohapet: glütsiini, metioniini ja arginiini. Spordipraktikas kasutatakse kreatiinfosfaadi kontsentratsiooni tõstmiseks lihastes toidu lisaainetena glütsiini ja metioniini preparaate.

ATP resünteesi kreatiinfosfaadi rada iseloomustavad järgmised aktsepteeritud kvantitatiivsete kriteeriumide väärtused:

Maksimaalne võimsus on 900-1100 cal/min-kg, mis on kolm korda suurem kui aeroobse resünteesi vastav näitaja. Nii suur väärtus on tingitud kreatiinkinaasi ensüümi kõrgest aktiivsusest ja sellest tulenevalt ka kreatiinfosfaadi reaktsiooni väga suurest kiirusest.

Kasutusaeg on vaid 1-2 s. Nagu juba mainitud, piisab lihasrakkudes olevatest ATP algvarudest lihaste aktiivsuse tagamiseks vaid 1-2 sekundiks ning nende ammendumise ajaks toimib kreatiinfosfaadi rada ATP tekkeks juba maksimaalsel kiirusel. Selline lühike kasutuselevõtuaeg on seletatav ülalkirjeldatud kreatiinkinaasi aktiivsuse reguleerimise mehhanismide toimega, mis võimaldavad selle reaktsiooni kiirust järsult suurendada.

Maksimaalsel kiirusel töötamise aeg on vaid 8-10 s, mis on seotud väikeste kreatiinfosfaadi algvarudega lihastes.

Kreatiinfosfaadi raja peamised eelised ATP moodustumisel on väga lühike juurdumisaeg ja suur võimsus, mis on kiirus-jõuspordi puhul ülimalt oluline. Selle ATP sünteesimeetodi peamine puudus, mis oluliselt piirab selle võimalusi, on selle lühike tööaeg. Maksimaalne kiiruse säilitamise aeg on vaid 8-10 s, 30. sekundi lõpuks väheneb kiirus poole võrra. Ja intensiivse töö 3. minuti lõpuks lakkab kreatiinfosfaadi reaktsioon lihastes praktiliselt.

ATP resünteesi kreatiinfosfaadi raja selle omaduse põhjal võib eeldada, et see reaktsioon on peamine energiaallikas lühiajaliste maksimaalse võimsusega harjutuste tegemiseks: sprint, hüppamine, viskamine, kangi tõstmine jne. Kreatiinfosfaadi reaktsiooni saab kehalise aktiivsuse ajal korduvalt aktiveerida, mis võimaldab kiiresti suurendada tehtud töö võimsust, arendada kiirendust distantsil ja lõpetada sprindi.

ATP resünteesi kreatiinfosfaadi raja seisundi biokeemiline hindamine viiakse tavaliselt läbi kahe näitaja järgi: kreatiniini koefitsient ja alakthapniku võlg.

Kreatiniini koefitsient on kreatiniini eritumine uriiniga päevas 1 kg kehakaalu kohta. Meestel on kreatiniini eritumine vahemikus 18-32 mg / päevas / kg ja naistel - 10-25 mg / päevas / kg. Kreatiniini koefitsient iseloomustab kreatiinfosfaadi varusid lihastes, kuna kreatiinfosfaadi sisalduse ja sellest kreatiniini moodustumise vahel on lineaarne seos, kuna see muundumine toimub mitteensümaatilisel viisil ja on pöördumatu. Seetõttu saab kreatiniini koefitsienti kasutades hinnata selle raja potentsiaali ATP moodustumisel, sealhulgas selle metaboolset võimekust.

Alaktaadi hapnikuvõlg on suurenenud hapnikutarbimine järgmise 4-5 minuti jooksul pärast lühiajalist maksimaalse võimsusega treeningut. See hapniku liig on vajalik kudede kõrge hingamise tagamiseks kohe pärast koormuse lõppu, et tekitada lihasrakkudes suurenenud ATP kontsentratsioon. Nendel tingimustel toimub kreatiini fosforüülimine kreatiinfosfaadi moodustumisega:

Seega põhjustab kreatiinfosfaadi kasutamine töö ajal kreatiini kuhjumist, mille taastamiseks kreatiinfosfaadiks on vaja teatud kogust hapnikku. Sellest järeldub, et alaktilise hapniku võlg iseloomustab ATP resünteesi kreatiinfosfaadi raja panust sooritatud füüsilise tegevuse energiavarustusse ja annab hinnangu selle metaboolsele võimekusele. Selle ATP moodustumise meetodi võimsusest annab aimu indikaator, mis saadakse alaktilise võla suuruse jagamisel koormuse ajaga.

Kvalifitseeritud sportlastel on alaktilisuse väärtus hapnikuvõlg pärast koormusi on maksimaalne võimsus tavaliselt 8-10 liitrit.

Arendamisele suunatud süstemaatilise koolituse tulemusena kiiruse-tugevuse omadused, suureneb kreatiinfosfaadi kontsentratsioon lihastes ja suureneb kreatiinkinaasi aktiivsus, mis väljendub alakthapniku võla väärtuse suurenemises ja kreatiniini igapäevases vabanemises.

ATP resünteesi glükolüütiline rada

See resünteesirada, nagu kreatiinfosfaadi rada, kuulub ATP moodustumise anaeroobsete radade hulka. ATP resünteesiks vajalikuks energiaallikaks on sel juhul lihasglükogeen, mille kontsentratsioon sarkoplasmas varieerub vahemikus 0,2-3%. Glükogeeni anaeroobsel lagunemisel selle molekulist ensüümi fosforülaasi toimel lõhustatakse glükoosi terminaalsed jäägid vaheldumisi glükoos-1-fosfaadi kujul. Lisaks muundatakse glükoos-1-fosfaadi molekulid mitmete järjestikuste etappide kaudu piimhappeks, mis omal moel keemiline koostis on nagu pool glükoosi molekuli. Glükogeeni anaeroobsel piimhappeks lagunemisel, mida nimetatakse glükolüüsiks, moodustuvad vaheproduktid, mis sisaldavad makroergilise sidemega fosfaatrühma, mis kandub kergesti üle ADP-le, moodustades ATP.

Glükogeeni anaeroobse lagunemise lõppvõrrand on järgmine:

Kõik glükolüütilised ensüümid asuvad lihasrakkude sarkoplasmas.

Glükolüüsi võib allutada ka glükoosi sisenemisele vereringest lihastesse. Glükoosi anaeroobne lagunemine toimub vastavalt võrrandile:

Glükolüüsi kiirust reguleeritakse kahe ensüümi: fosforülaasi ja fosfofruktokinaasi aktiivsuse muutmisega. Fosforülaas katalüüsib glükogeeni lagunemise esimest reaktsiooni - glükoos-1 - fosfaadi lõhustamist sellest. Seda ensüümi aktiveerivad adrenaliin, AMP ja kaltsiumiioonid ning inhibeerivad glükoos-6-fosfaat ja liigne ATP. Glükolüüsi teist reguleerivat ensüümi, fosfofruktokinaasi, aktiveerib ADP ja eriti AMP ning inhibeerib ATP ja sidrunhappe liig. Selliste regulatsioonimehhanismide olemasolu toob kaasa asjaolu, et puhkeolekus kulgeb glükolüüs väga aeglaselt, intensiivse lihastöö korral suureneb selle kiirus järsult ja võib puhketasemega võrreldes tõusta peaaegu 2000 korda ning võib täheldada glükolüüsi kiiruse suurenemist. juba stardieelses seisus seoses adrenaliini vabanemisega.

ATP resünteesi glükolüütilise raja kvantitatiivsed kriteeriumid:

Maksimaalne võimsus on 750-850 cal/min-kg, mis on ligikaudu kaks korda suurem koehingamise vastavast näitajast. Glükolüüsi maksimaalse võimsuse kõrge väärtus on seletatav suure glükogeenivaru sisaldusega lihasrakkudes, võtmeensüümide aktiveerimismehhanismide olemasoluga, mis põhjustab glükolüüsi kiiruse märkimisväärset tõusu, ja hapnikuvajaduse puudumisega. .

Kasutusaeg - 20-30 s. See on tingitud asjaolust, et kõik glükolüüsis osalejad on müotsüütide sarkoplasmas, samuti on võimalik glükolüüsi ensüüme aktiveerida. Nagu juba märgitud, aktiveerib fosforülaasi, glükolüüsi käivitavat ensüümi, adrenaliin, mis vabaneb verre vahetult enne tööle asumist. Kaltsiumiioonid, mille kontsentratsioon sarkoplasmas suureneb motoorse närviimpulsi mõjul umbes 1000 korda, on samuti võimsad fosforülaasi aktivaatorid.

Tööaeg maksimaalse võimsusega - 2-3 minutit. Selle kriteeriumi nii väikesel väärtusel on kaks peamist põhjust. Esiteks toimub glükolüüs suure kiirusega, mis viib kiiresti glükogeeni kontsentratsiooni vähenemiseni lihastes ja sellest tulenevalt selle lagunemise kiiruse vähenemiseni. Teiseks tekib glükolüüsi käigus piimhape, mille akumuleerumine toob kaasa happesuse suurenemise lihasrakkude sees. Suurenenud happesuse tingimustes ensüümide, sealhulgas glükolüüsi ensüümide katalüütiline aktiivsus väheneb, mis toob kaasa ka selle ATP resünteesiraja kiiruse vähenemise.

ATP moodustumise glükolüütilisel viisil on aeroobse viisi ees mitmeid eeliseid. See saavutab maksimaalse võimsuse kiiremini, on suurema maksimaalse võimsusega ja ei vaja mitokondrite ja hapniku osalust.

Sellel teel on aga ka olulisi puudusi. See protsess ei ole ökonoomne. Ühe glükogeenist lõhustatud glükoosijäägi lagunemine laktaadiks annab ainult 3 ATP molekuli, samal ajal kui glükogeeni aeroobsel oksüdatsioonil veeks ja süsinikdioksiidiks tekib 39 ATP molekuli ühe glükoosijäägi kohta. See ebaefektiivsus koos suur kiirus viib kiiresti glükogeenivarude ammendumiseni.

ATP resünteesi glükolüütilise raja teine tõsine puudus on laktaadi moodustumine ja akumuleerumine, mis on selle protsessi lõppsaadus. Laktaadi kontsentratsiooni tõus lihaskiud põhjustab pH nihke happepoolele, samal ajal kui toimuvad konformatsioonilised muutused lihasvalgud mis viib nende funktsionaalse aktiivsuse vähenemiseni. Seega häirib piimhappe kogunemine lihasrakkudesse oluliselt nende normaalset talitlust ja viib väsimuse tekkeni.

Füüsilise töö intensiivsuse vähenemisel, aga ka treeningutel puhkeperioodidel võib moodustunud laktaat lihasrakud osaliselt lümfi või verre lahkuda, mis võimaldab glükolüüsi taaskäivitada.

Praegu teadaolevad biokeemilised meetodid ATP resünteesi glükolüütilise raja kasutamise hindamiseks füüsilisel tööl põhinevad piimhappe kuhjumisest tingitud biokeemiliste muutuste hindamisel organismis. See on peamiselt laktaadi kontsentratsiooni määramine veres pärast treeningut. Puhkeolekus, s.o. enne tööle asumist on laktaadi kontsentratsioon veres tavaliselt 1-2 mmol / l. Pärast intensiivseid lühiajalisi koormusi tõuseb piimhappe kontsentratsioon veres järsult ja võib ulatuda 18-20 mmol / l-ni ning kõrge kvalifikatsiooniga sportlastel isegi kõrgemate väärtusteni. Teine piimhappe kogunemist vereringesse peegeldav näitaja on vere pH. Puhkeseisundis on see näitaja 7,36-7,40, pärast intensiivset tööd langeb see 7,2-7,0-ni ja kirjanduses on täheldatud veelgi olulisemat pH langust 6,8-ni. Suurimad muutused laktaadi kontsentratsioonis ja vere pH-s, mida täheldati pärast treeningut "tõrkeni" submaksimaalse võimsuse tsoonis, iseloomustavad glükolüüsi metaboolset võimekust. Glükolüütilise ATP resünteesi maksimaalset võimsust saab hinnata laktaadi kontsentratsiooni suurenemise kiiruse järgi veres või pH languse kiiruse järgi.

Teine meetod glükolüüsi kiiruse hindamiseks, piimhappe moodustumise ja akumuleerumise tagajärgede fikseerimiseks, on vere leeliselise reservi määramine. Vere leeliseline reserv on kõigi vere puhversüsteemide leeliselised komponendid. Kui piimhape satub lihastöö käigus verre, neutraliseeritakse see esmalt interaktsioonil vere puhversüsteemidega ja seetõttu väheneb vere leelisereserv.

Glükolüüsi panust tehtava füüsilise töö energiaga varustamisse saab hinnata ka laktaadi määramisega uriinis. Puhkeolekus laktaati uriinis praktiliselt ei ole. Pärast treeningut, eriti kasutamisel intensiivne treening, suures koguses piimhapet eritub uriiniga. Samas tuleb arvestada, et treeningu käigus lülitatakse glükolüüs korduvalt sisse ja seetõttu saab uriinianalüüsist teavet glükolüütilise resünteesi raja kogupanuse kohta energia tagamisel kõikide treeningu ajal sooritatud koormuste jaoks.

Koos vere ja uriini uurimisega saab resünteesi glükolüütilise raja hindamiseks kasutada ka laktaadi hapniku võla määramist. Laktaadi hapnikuvõlg on suurenenud hapnikutarbimine järgneva 1-1,5 tunni jooksul pärast lihastöö lõppu. Seda liigset hapnikku on vaja töö käigus tekkinud piimhappe kõrvaldamiseks. Laktaathapniku võla suurimad väärtused määratakse pärast 2-3-minutilist füüsilist pingutust, mida tehakse äärmise intensiivsusega. Hästi treenitud sportlastel võib laktaadi hapnikuvõlg ulatuda 20 liitrini.

Laktaadi hapnikuvõla suurust saab kasutada ATP resünteesi glükolüütilise raja võimaluste hindamiseks. Seega näitab laktaadivõla väärtus glükolüüsi metaboolset võimekust ja selle maksimaalset võimsust saab hinnata laktaadivõla väärtuse ja submaksimaalse võimsuse maksimaalse koormuse täitumise aja suhtest.

Süstemaatilise treeningu tulemusena submaksimaalseid koormusi kasutades suureneb glükogeeni kontsentratsioon lihasrakkudes ja suureneb glükolüüsi ensüümide aktiivsus. Kõrgelt treenitud sportlastel täheldatakse kudede ja vere vastupanuvõimet pH langusele ning seetõttu taluvad nad suhteliselt kergesti vere pH nihkumist 70-ni ja alla selle.

Adenülaadi kinaasi reaktsioon

Adenülaatkinaasi reaktsioon toimub lihasrakkudes ADP olulise akumuleerumise tingimustes, mida tavaliselt täheldatakse väsimuse tekkimisel. Adenülaatkinaasi reaktsiooni kiirendab ensüüm adenülaatkinaas, mis asub müotsüütide sarkoplasmas. Selle reaktsiooni käigus kannab üks ADP molekul oma fosfaatrühma teisele ADP-le, mille tulemusena moodustuvad ATP ja AMP:

Pikka aega peeti seda ATP moodustumise rada hädaabimehhanismiks, mis tagab ATP sünteesi tingimustes, kui muud ATP tootmismeetodid muutuvad ebaefektiivseks. Lisaks arvati, et adenülaatkinaasi reaktsioon viib adenüülnukleotiidide koguarvu vähenemiseni müotsüütides, kuna selles reaktsioonis moodustunud AMP saab deamineerida ja muundada inosiinhappeks:

Kuid praegu on sellele reaktsioonile määratud mitte energia, vaid reguleeriv roll. Selle põhjuseks on asjaolu, et AMP on võimas süsivesikute lagundamise ensüümide – fosforülaasi ja fosfofruktokinaasi – aktivaator, mis osalevad nii glükogeeni ja glükoosi anaeroobses lagundamises piimhappeks kui ka nende aeroobses oksüdatsioonis veeks ja süsinikdioksiidiks. Samuti selgus, et AMP muundumisel inosiinhappeks on positiivne mõju lihaste aktiivsusele. Deamineerimise tulemusena tekkinud ammoniaak võib piimhapet neutraliseerida ja seeläbi takistada selle akumuleerumisega seotud muutuste teket müotsüütides. Samal ajal ei muutu adenüülnukleotiidide kogusisaldus rakkudes, kuna inosiinhape muutub ühe aminohappega - asparagiinhappega suhtlemisel uuesti AMP-ks.

Tabelis. on toodud ülalkirjeldatud kriteeriumide väärtused ATP resünteesi radade jaoks. ATP resünteesi peamiste radade kvantitatiivsed kriteeriumid:

Erinevate ATP resünteesi radade seos lihastöö ajal

Mis tahes lihastöö ajal toimivad kõik kolm ATP resünteesi rada, kuid need lülituvad sisse järjestikku. Töö esimestel sekunditel toimub kreatiinfosfaadi reaktsiooni tõttu ATP resüntees, seejärel lülitatakse sisse glükolüüs ja lõpuks, töö jätkudes, asendab glükolüüsi kudede hingamine.

ATP resünteesi radade kaasamine füüsilise töö ajal

Jooniselt on näha, et lihastegevuse energiavarustuse üleminek anaeroobsetelt radadelt aeroobsetele radadele toob kaasa ATP kogutoodangu vähenemise ajaühikus, mis väljendub tehtava töö võimsuse vähenemises.

Iga ATP moodustumise mehhanismi konkreetne panus lihasliigutuste energiavarustusse sõltub kehalise aktiivsuse intensiivsusest ja kestusest.

Lühiajalise, kuid väga intensiivse töö puhul on ATP peamiseks allikaks kreatiinkinaasi reaktsioon, pikemal intensiivsel tööl moodustub suurem osa ATP-st glükolüütilise raja kaudu. Pikaajaliste, kuid mõõduka võimsusega harjutuste sooritamisel toimub lihaste energiavarustus peamiselt aeroobse oksüdatsiooni tõttu.

Lihastöö suhtelised jõutsoonid

Praegu aktsepteeritakse erinevaid lihaste aktiivsuse võimsuse klassifikatsioone. Üks neist on B.C. klassifikatsioon. Farfel, lähtudes seisukohast, et sooritatud kehalise aktiivsuse võimsus tuleneb kolme peamise ATP resünteesiraja vahekorrast, mis töö ajal lihastes toimivad. Selle klassifikatsiooni järgi eristatakse nelja lihastöö suhtelise võimsuse tsooni: maksimaalne, submaksimaalne, kõrge ja mõõdukas võimsus.

Maksimaalse võimsuse tsoonis võib tööd jätkata 15-20 s. Nendes tingimustes on ATP peamine allikas kreatiinfosfaat. Alles töö lõpus asendatakse kreatiinfosfaadi reaktsioon glükolüüsiga. Maksimaalses jõutsoonis sooritatavatest füüsilistest harjutustest on näiteks sprint, kaugushüpped ja kõrgushüpped, mõned võimlemisharjutused, kangi tõstmine jne.

Töö submaksimaalses võimsustsoonis kestab kuni 5 minutit. ATP resünteesi juhtiv mehhanism on glükolüütiline. Töö alguses, kuni glükolüüs on saavutanud maksimumkiiruse, on ATP moodustumine tingitud kreatiinfosfaadist ja töö lõpus hakkab glükolüüs asenduma kudede hingamisega. Tööd submaksimaalse võimsuse tsoonis iseloomustab suurim hapnikuvõlg - kuni 20 liitrit. Selle jõutsooni harjutuste näideteks on keskmaajooks, lühikese maa ujumine, jalgratta võidusõit rajal, sprindidistantside uisutamine jne.

Suure võimsusega tsoonis töötamise maksimaalne kestus on kuni 30 minutit. Tööd selles tsoonis iseloomustab ligikaudu sama glükolüüsi ja kudede hingamise panus. ATP resünteesi kreatiinfosfaadi rada toimib alles päris töö alguses ja seetõttu on selle osatähtsus kogu selle töö energiavarustuses väike. Harjutuste näide selles jõutsoonis on 5000-tunnine uisujooks püsidistantsidel, suusavõistlus murdmaa-, kesk- ja pikki vahemaid ja jne.

Töö mõõduka võimsusega tsoonis kestab üle 30 minuti. Lihastegevuse energiavarustus toimub peamiselt aeroobsel teel. Sellise jõu näide on maratoni jooks, kergejõustikukross, võidusõidu kõndimine, maanteerattasõit, pikamaa murdmaasuusatamine, matkamine jne.

Atsüklilistel ja situatsioonilistel spordialadel muutub tehtud töö jõud mitu korda. Niisiis vaheldub jalgpalluri jaoks mõõduka kiirusega jooksmine lühikeste distantside jooksmisega sprindikiirusel; võite leida ka selliseid mängulõike, kui tööjõud on oluliselt vähenenud. Selliseid näiteid võib tuua paljude teiste spordialade kohta.

Tähelepanu on probleem. Raviainete olemasolu kontrollimine inimorganismis töö ajal

Spordialade ja kehaliste harjutuste süsteemide valik aktiivseks puhkuseks

ATP resünteesi aeroobset rada nimetatakse muidu koehingamiseks – see on peamine ATP moodustumise meetod, mis toimub lihasrakkude mitokondrites. Kudede hingamise käigus võetakse oksüdeerunud ainest ära kaks vesinikuaatomit ja kantakse hingamisahela kaudu verega lihastesse tarnitavasse molekulaarsesse hapnikku, mille tulemusena tekib vesi. Vee moodustumisel vabaneva energia tõttu sünteesitakse ATP molekulid ADP-st ja fosforhappest. Tavaliselt sünteesitakse iga moodustunud veemolekuli kohta kolm ATP molekuli.

Kõige sagedamini eemaldatakse vesinik trikarboksüülhappe tsükli (TCA) vaheproduktidest. TCA on katabolismi viimane etapp, mille käigus atsetüülkoensüüm A oksüdeeritakse süsinikdioksiidiks ja veeks. Selle protsessi käigus eemaldatakse ülalloetletud hapetest neli paari vesinikuaatomeid ja seetõttu moodustub atsetüülkoensüümi A ühe molekuli oksüdatsiooni käigus 12 ATP molekuli.

Atsetüülkoensüüm A saab omakorda moodustuda süsivesikutest, rasvadest, aminohapetest, see tähendab, et selle ühendi kaudu on TCA-s kaasatud süsivesikud, rasvad ja aminohapped.

Aeroobse ATP metabolismi kiirust kontrollib ADP sisaldus lihasrakkudes, mis on kudede hingamisensüümide aktivaator. Lihasetöö ajal koguneb ADP. ADP liig kiirendab kudede hingamist ja see võib saavutada maksimaalse intensiivsuse.

Teine ATP resünteesi aktivaator on süsinikdioksiid. Selle gaasi liig veres aktiveerib aju hingamiskeskuse, mis lõppkokkuvõttes viib vereringe kiirenemiseni ja lihaste hapnikuga varustatuse paranemiseni.
Aeroobse raja maksimaalne võimsus on 350-450 cal/min-kg. Võrreldes ATP resünteesi anaeroobsete radadega, on kudede hingamine madalam, mida piirab hapniku lihastesse tarnimise kiirus. Seetõttu saab ATP resünteesi aeroobse raja tõttu teostada ainult mõõduka võimsusega füüsilist tegevust.

Kasutusaeg on 3-4 minutit, kuid hästi treenitud sportlastel võib see olla 1 minut. See on tingitud asjaolust, et hapniku tarnimine mitokondritesse nõuab peaaegu kõigi kehasüsteemide ümberstruktureerimist.

Maksimaalse võimsusega tööaeg on kümneid minuteid. See võimaldab seda rada kasutada pikaajalise lihastöö ajal.

Võrreldes teiste ATP resünteesi protsessidega lihasrakkudes, on aeroobsel rajal mitmeid eeliseid.
1. Kasumlikkus: ühest glükogeeni molekulist moodustub 39 ATP molekuli, anaeroobse glükolüüsiga ainult 3 molekuli.
2. Universaalsus Siin toimivad algsubstraatidena mitmesugused ained: süsivesikud, rasvhapped, ketoonkehad, aminohapped.
3. Väga pikk tööaeg. Puhkeseisundis võib aeroobse ATP resünteesi kiirus olla madal, kuid füüsilise koormuse korral võib see muutuda maksimaalseks.

Siiski on ka puudusi.
1. Kohustuslik hapnikutarbimine, mida piirab hapniku kohaletoimetamise kiirus lihastesse ja hapniku läbitungimise kiirus läbi mitokondriaalse membraani.
2. Pikk kasutuselevõtu aeg.
3. Maksimaalse võimsuse poolest väike.

Seetõttu ei saa enamikule spordialadele omast lihasaktiivsust sellise ATP resünteesi teel täielikult saavutada.
Spordipraktikas kasutatakse aeroobse resünteesi hindamiseks järgmisi näitajaid: maksimaalne hapnikutarbimine (MOC), aeroobse ainevahetuse lävi (AIO), anaeroobse metabolismi lävi (ANOT) ja hapniku sissevõtt.

MPC on maksimaalne võimalik hapnikutarbimise kiirus kehas füüsilise töö ajal. Mida kõrgem on MIC, seda suurem on kudede hingamise kiirus. Kuidas korralikum mees, seda kõrgem on IPC. IPC arvutatakse tavaliselt 1 kg kehakaalu kohta. Inimestel, kes ei tegele spordiga, on MIC 50 ml / min-kg ja treenitud inimestel ulatub 90 ml / min-kg.

Spordipraktikas kasutatakse MPC-d ka aeroobse töö suhtelise võimsuse iseloomustamiseks, mida väljendatakse protsendina MPC-st. Näiteks 6 l/min MIC-ga sportlase töö suhteline võimsus hapnikutarbimisega 3 l/min oleks 50% MIC tasemest.

PAO on töö kõrgeim suhteline võimsus, mõõdetuna hapnikutarbimise protsendina MIC suhtes. Suured PAO väärtused näitavad parem areng aeroobne resüntees.

TRL on minimaalne suhteline töövõimsus, mõõdetuna ka hapnikutarbimisena protsendina MIC-st. Kõrge TAN näitab, et aeroobne resüntees on suurem ajaühiku kohta, seega lülitatakse glükolüüs sisse palju suurematel koormustel.

Hapniku sissetulek on hapniku kogus (üle tööeelse taseme), mida kasutatakse antud treeningu ajal aeroobse ATP resünteesi tagamiseks. Hapnikuvarustus iseloomustab kudede hingamise panust kogu tehtud töö energiavarustusse. Hapniku sisendit kasutatakse sageli kogu tehtud aeroobse töö hindamiseks. Süstemaatilise treeningu mõjul lihasrakkudes suureneb mitokondrite arv, paraneb organismi hapnikutranspordi funktsioon, suureneb müoglobiini hulk lihastes ja hemoglobiini hulk veres.

Lihased on ATP keemilise energia peamine biokeemiline muundur otse kokkutõmbumise ja liikumise mehaaniliseks energiaks. Lihaskoe on teiste inimkudede hulgas mahult esikohal; see moodustab sündides veidi vähem kui 25%, keskealiste inimeste puhul üle 40%, eakate puhul veidi alla 30% ja lihasmassi kasvatavatel sportlastel 60% või rohkem kogu kehakaalust.

Keemilise energia tõhus muundamine mehaaniliseks energiaks on võimalik mitmel tingimusel:

1) peab olema tagatud pidev varustamine keemilise energiaga. Inimese lihastes sisaldub keemiline energia ATP ja CRF molekulides;

2) peavad olema mehaanilise aktiivsuse reguleerimise vahendid - kokkutõmbumise kiirus, kestus ja tugevus;

3) transformatsiooniprotsess peab olema operaatori - närvisüsteemi - kontrolli all;

4) energia muundamise süsteemi korduvaks kasutamiseks on vaja mehhanismi, mis tagastab süsteemi algsesse olekusse.

Praegu peetakse lihast väga tõhusaks, mitmekülgseks masinaks, mis "tõmbab", kuid ei "tõukuva"; seetõttu peab iga lihas olema antagonistlikult mõjutatud mõne teise lihasrühma või mõne muu jõu, näiteks gravitatsiooni või elastse tagasilöögi poolt.

Mõlemad lihaste aktiivsuse faasid – kokkutõmbumine ja lõdvestus – jätkuvad ATP hüdrolüüsi käigus vabaneva energia kohustusliku kasutamisega. ATP varud lihasrakkudes on aga ebaolulised ja lihaste tööks piisab 1-2 sekundiks. Seega, et tagada lihaste pikem aktiivsus lihastes, peab toimuma ATP reservide täiendamine. ATP teket lihasrakkudes vahetult füüsilise töö käigus nimetatakse ATP resünteesiks ja sellega kaasneb energiakulu. Sõltuvalt energiaallikast eristatakse mitut ATP resünteesi teed.

Erinevate ATP resünteesi radade kvantifitseerimiseks kasutatakse tavaliselt järgmisi kriteeriume:

1) maksimaalne võimsus ehk maksimaalne kiirus on suurim ATP kogus, mis võib moodustuda ajaühikus antud resünteesiraja tõttu. Maksimaalset võimsust mõõdetakse kalorites või džaulides, võttes aluseks asjaolu, et 1 mmol ATP-d vastab füsioloogilistes tingimustes ligikaudu 12 cal-le või 50 J. Seetõttu on selle kriteeriumi mõõtmed cal / min × kg lihaskoe või vastavalt , J / min × kg lihaskoe.

2) kasutuselevõtu aeg on minimaalne aeg, mis kulub ATP resünteesi kõrgeima kiiruse saavutamiseks, s.o. maksimaalse võimsuse saavutamiseks. Seda kriteeriumi mõõdetakse ajaühikutes (s, min).

3) aeg maksimaalse võimsuse säilitamiseks või säilitamiseks - see on pikim aeg selle ATP resünteesi raja maksimaalse võimsusega toimimiseks. Mõõtühikud - s, min, h.

4) ainevahetusvõime - kokku ATP, mis selle ATP resünteesi raja tõttu võib tekkida lihastöö käigus.

Sõltuvalt hapnikutarbimisest jagunevad ATP resünteesi teed aeroobseteks ja anaeroobseteks.

AEROOBNE ATP RESÜNTEESI RADA

ATP resünteesi aeroobne rada (koe hingamine) on peamine, põhiline ATP moodustumise viis, mis toimub lihasrakkude mitokondrites. Kudede hingamise käigus võetakse oksüdeerunud ainest ära kaks vesinikuaatomit ja kantakse läbi hingamisahela molekulaarsesse hapnikku, mida veri toimetab õhust lihastesse, mille tulemusena tekib vesi. Vee moodustumisel vabaneva energia tõttu sünteesitakse ATP-d ADP-st ja fosforhappest. Tavaliselt sünteesitakse iga moodustunud veemolekuli kohta kolm ATP molekuli.

ATP resünteesi aeroobse raja kiirust kontrollib ADP sisaldus lihasrakkudes, mis on kudede hingamisensüümide aktivaator. Puhkeolekus, kui rakkudes ADP-d peaaegu pole, toimub kudede hingamine väga madala kiirusega. Lihasetöö käigus moodustub ja akumuleerub ATP intensiivse kasutamise tõttu ADP. Sellest tulenev ADP liig kiirendab kudede hingamist ja see võib saavutada maksimaalse intensiivsuse.

Teine aeroobse ATP resünteesiraja aktivaator on süsinikdioksiid. Füüsilise töö ajal liigselt tekkides aktiveerib see aju hingamiskeskuse, mis viib lõpuks vereringe kiirenemiseni ja lihaste hapnikuga varustatuse paranemiseni.

ATP moodustumise aeroobset rada iseloomustavad järgmised kriteeriumid. Maksimaalne võimsus on 350–450 cal / min × kg. Võrreldes anaeroobsete ATP resünteesi radadega on kudede hingamisel väikseim maksimaalne võimsus. Selle põhjuseks on asjaolu, et aeroobse protsessi võimalusi piirab hapniku toimetamine mitokondritesse ja nende hulk lihasrakkudes. Seetõttu on ATP resünteesi aeroobse raja tõttu võimalik sooritada vaid mõõduka võimsusega füüsilisi koormusi.

Kasutusaeg - 3-4 minutit (hästi treenitud sportlastel võib see olla umbes 1 minut). Nii pikk kasutuselevõtuaeg on seletatav asjaoluga, et kudede hingamise maksimaalse kiiruse tagamiseks on vaja ümber korraldada kõik kehasüsteemid, mis on seotud hapniku kohaletoimetamisega lihaste mitokondritesse.

Maksimaalse võimsusega tööaeg on kümneid minuteid. Aeroobse ATP resünteesi energiaallikateks on süsivesikud, rasvad ja aminohapped, mille lagunemise lõpetab Krebsi tsükkel. Veelgi enam, selleks ei kasutata mitte ainult nende ainete intramuskulaarseid varusid, vaid ka süsivesikuid, rasvu, ketoonkehi ja aminohappeid, mis verega füüsilise töö käigus lihastesse toimetatakse. Sellega seoses toimib see ATP taassünteesi rada nii pikka aega maksimaalse võimsusega.

Aeroobsel resünteesil on lihasrakkudes teiste ATP resünteesi protsesside ees mitmeid eeliseid. See on väga ökonoomne: selle protsessi käigus lagunevad oksüdeeritavad ained sügavalt lõppproduktideks – süsihappegaasiks ja veeks, mistõttu vabaneb suur hulk energiat. Selle taassünteesitee teine eelis on substraatide kasutamise mitmekülgsus. Aeroobse resünteesi käigus oksüdeeritakse kõik keha peamised orgaanilised ained: valgud, süsivesikud, rasvhapped jne. Selle ATP moodustumise meetodi teine eelis on selle väga pikk tööaeg: see toimib praktiliselt kogu elu jooksul pidevalt.

Kuid ATP moodustamise aeroobsel meetodil on ka mitmeid puudusi. Niisiis on selle meetodi toime seotud hapniku kohustusliku tarbimisega, mille lihastesse tarnimine toimub hingamisteede ja südame-veresoonkonna süsteemid(koos nimetatakse neid kardiorespiratoorseks süsteemiks). Kardiorespiratoorse süsteemi funktsionaalne seisund on piirav tegur, mis piirab maksimaalse võimsusega aeroobse ATP resünteesiraja kestust ja maksimaalset võimsust ennast. Aeroobse raja võimalusi piirab ka asjaolu, et kõik koehingamise ensüümid on mitokondrite sisemembraani sisse ehitatud hingamiskoosluste kujul ja toimivad ainult terve membraani olemasolul. Kõik tegurid, mis mõjutavad membraanide olekut ja omadusi, häirivad ATP moodustumist aeroobsel teel. Teiseks aeroobse ATP moodustumise puuduseks võib pidada pikka kasutuselevõtuaega (3–4 min) ja maksimaalse võimsuse väikest absoluutväärtust. Spordipraktikas kasutatakse aeroobse fosforüülimise hindamiseks sageli kolme näitajat: maksimaalne hapnikutarbimine (MOC), anaeroobse vahetuse lävi (ANOT) ja hapnikuga varustatus.

MPC - keha maksimaalne võimalik hapnikutarbimise kiirus füüsilise töö ajal. See indikaator iseloomustab ATP resünteesi aeroobse raja maksimaalset võimsust: mida kõrgem on MIC väärtus, seda suurem on kudede hingamise maksimaalse kiiruse väärtus, see on tingitud asjaolust, et selles kasutatakse ära peaaegu kogu kehasse sisenev hapnik. protsessi. BMD on lahutamatu näitaja, mis sõltub paljudest teguritest: kardiorespiratoorse süsteemi funktsionaalsest seisundist, hemoglobiini sisaldusest veres, mitokondrite arvust ja suurusest. Treenimata noortel on IPC tavaliselt 3-4 l/min, kõrgklassi sportlastel, kes sooritavad aeroobset treeningut, on IPC 6-7 l/min. Praktikas, et välistada kehakaalu mõju sellele väärtusele, arvutatakse MIC kehamassi kilogrammi kohta. Sel juhul on noortel, kes ei tegele spordiga, IPC 40-50 ml / min × kg ja hästi treenitud sportlastel - 80-90 ml / min × kg.

PANR on töö minimaalne suhteline võimsus, mõõdetuna hapnikutarbimise protsendina MIC-st, mille juures ATP resünteesi glükolüütiline rada hakkab sisse lülituma. Treenimata inimestel on TANO 40 - 50% STK-st ja sportlastel võib TANO jõuda 70% STK-st.

Hapniku sissetulek on hapniku hulk, mida kasutatakse antud koormuse sooritamisel aeroobse ATP resünteesi tagamiseks. Hapnikuvarustus iseloomustab kudede hingamise panust tehtud töö energiaga varustamisse.

KREATIINFOSFAADI RAJA ATP TEKKISEKS

ATP resünteesi anaeroobsed rajad on täiendavad viisid ATP genereerimiseks juhtudel, kui peamine ATP saamise rada – aeroobne – ei suuda tagada lihaste aktiivsust vajaliku energiahulgaga. See juhtub mis tahes töö esimestel minutitel, kui kudede hingamine pole veel täielikult lahti rullunud, samuti suure võimsusega füüsiliste koormuste sooritamisel.

Lihasrakkudes on alati kreatiinfosfaat – ühend, mis sisaldab makroergilise sideme kaudu kreatiinijäägiga seotud fosfaatrühma. CRF-i sisaldus rahuolekus olevates lihastes on 15-20 mmol/kg.

CrF-il on suur energiareserv ja kõrge afiinsus ADP suhtes. Seetõttu interakteerub kergesti ADP molekulidega, mis tekivad lihasrakkudes füüsilise töö käigus ATP hüdrolüüsi tulemusena. Selle reaktsiooni käigus kantakse energiavaruga fosforhappe jääk CRF-st ADP molekuli koos kreatiini ja ATP moodustumisega. Seda reaktsiooni katalüüsib ensüüm kreatiinkinaas. Sellega seoses nimetatakse seda ATP resünteesi rada ka kreatiinkinaasiks. Kreatiinfosfaadi reaktsioon on pöörduv, kuid selle tasakaal on nihkunud ATP moodustumise suunas ja seetõttu hakkab see toimuma kohe, kui müotsüütidesse ilmuvad esimesed ADP portsjonid.

Lihasetöö ajal suureneb oluliselt kreatiinkinaasi aktiivsus tänu sellele aktiveerivale toimele kaltsiumiioonidele, mille kontsentratsioon sarkoplasmas suureneb närviimpulsi toimel ligi 1000 korda. Teine kreatiinfosfaadi reaktsiooni reguleerimise mehhanism on seotud selle reaktsiooni käigus moodustunud kreatiini kreatiinkinaasi aktiveeriva toimega. Tänu nendele mehhanismidele suureneb kreatiinkinaasi aktiivsus lihastöö alguses järsult ja kreatiinfosfaadi reaktsioon saavutab väga kiiresti oma maksimumkiiruse.

Kreatiinfosfaat, millel on palju keemilist energiat, on habras aine. Fosforhapet saab sellest kergesti eraldada, mille tulemusena toimub kreatiinijäägi tsüklistumine, mis viib kreatiniini moodustumiseni, mis toimub ensüümide osaluseta spontaanselt. Saadud kreatiniini kehas ei kasutata ja see eritub uriiniga. Seetõttu saab kreatiinfosfaadi sisalduse hindamiseks lihastes kasutada kreatiniini eritumist uriiniga, kuna need sisaldavad selle ühendi peamisi varusid.

Kreatiinfosfaadi süntees lihasrakkudes toimub puhkuse ajal kreatiini koostoimel liigse ATP-ga. Osaliselt saab CrF-i varusid taastada ka mõõduka võimsusega lihastööl, mille käigus sünteesitakse koehingamise tõttu ATP-d sellises koguses, mis on piisav müotsüütide kontraktiilse funktsiooni tagamiseks ja kreatiinfosfaadi reservide täiendamiseks. Seetõttu võib füüsilise töö tegemisel kreatiinfosfaadi reaktsiooni korduvalt sisse lülitada.

Kreatiini moodustumine maksas toimub kolme aminohappe abil: glütsiin, metioniin ja arginiin. Spordipraktikas kasutatakse CRF-i kontsentratsiooni suurendamiseks lihastes toidu lisaainetena glütsiini ja metioniini preparaate. ATP resünteesi kreatiinfosfaadi rada iseloomustavad järgmised aktsepteeritud kvantitatiivsete kriteeriumide väärtused:

Maksimaalne võimsus on 900–1100 cal / min × kg, mis on kolm korda suurem kui aeroobse resünteesi vastav näitaja. Nii suur väärtus on tingitud kreatiinkinaasi ensüümi kõrgest aktiivsusest ja sellest tulenevalt ka kreatiinfosfaadi reaktsiooni väga suurest kiirusest.

Kasutusaeg on vaid 1-2 sekundit. Lihasrakkudes olevatest ATP algvarudest piisab, et tagada lihaste aktiivsus vaid 1-2 sekundiks ning nende ammendumise ajaks toimib kreatiinfosfaadi rada ATP tekkeks juba maksimaalsel kiirusel. Selline lühike kasutuselevõtuaeg on seletatav kreatiinkinaasi aktiivsust reguleerivate mehhanismide toimega, mis võimaldavad selle reaktsiooni kiirust järsult suurendada.

Maksimaalsel kiirusel töötamise aeg on vaid 8-10 s, mis on seotud väikeste kreatiinfosfaadi algvarudega lihastes.

ATP moodustumise kreatiinfosfaadi raja peamised eelised on väga lühike juurdumisaeg ja suur võimsus, mis on kiirus-jõuspordi puhul ülimalt oluline. Selle ATP sünteesimeetodi peamine puudus, mis oluliselt piirab selle võimalusi, on selle lühike tööaeg. Maksimaalse kiiruse hoidmise aeg on vaid 8 - 10 s, 30. kuupäeva lõpuks väheneb kiirus poole võrra. Ja intensiivse töö 3. minuti lõpuks lakkab kreatiinfosfaadi reaktsioon lihastes praktiliselt.

ATP resünteesi jaoks kasutatava kreatiinfosfaadi raja iseloomustuse põhjal võib eeldada, et see reaktsioon on peamine energiaallikas lühiajaliste maksimaalse võimsusega harjutuste tegemiseks. Kreatiinfosfaadi reaktsiooni saab kehalise aktiivsuse ajal korduvalt aktiveerida, mis võimaldab kiiresti suurendada tehtud töö võimsust, arendada kiirendust distantsil ja lõpetada sprindi.

INSULIINI JA GLÜKOOSI AINEVAHETUS

Pankreas on tegelikult kaks erinevat organit, mis on ühendatud üheks morfoloogiliseks struktuuriks. Selle atsinaarosa täidab eksokriinset funktsiooni, eritades kaksteistsõrmiksoole luumenisse seedimiseks vajalikke ensüüme ja ioone. Nääre endokriinne osa koosneb 1–2 miljonist Langerhansi saarekest, mis moodustavad 1–2% kõhunäärme kogumassist. Pankrease saarekesed avastati 1860. aastal. Langerhans, kellele see avastus kuulub, ei kujutanud ette, et kõhunäärme eemaldamine viib diabeedini. Seda tõestasid 1921. aastal Banting ja Best. Pärast pankrease koe ekstraheerimist hapendatud etanooliga eraldasid nad teatud teguri, millel oli võimas hüpoglükeemiline toime. Seda tegurit nimetati insuliiniks. Peagi leiti, et veiste ja sigade kõhunäärme saarekestes sisalduv insuliin on aktiivne ka inimestel. Insuliin võib olla peptiidhormoonide mudeliks mitmel viisil. See oli esimene selle rühma hormoonidest, mis saadi puhastatud kujul, kristalliseeriti ja sünteesiti keemiliselt ja geenitehnoloogia meetoditega. Biosünteesiradade uurimine viis propeptiidide kontseptsiooni loomiseni.

Insuliini molekul on polüpeptiid, mis koosneb kahest ahelast A ja B, mis on omavahel ühendatud kahe disulfiidsillaga, mis ühendavad A7 jääki B7 jäägiga ja A20 jääki B19 jäägiga. Kolmas disulfiidsild ühendab A-ahela jääke 6 ja 11. Kõigi kolme disulfiidsilla lokaliseerimine on konstantne ning enamiku liikide esindajate A- ja B-ahelates on vastavalt 21 ja 30 aminohapet. Humaaninsuliini molekulmass on 5734. Mõlemas ahelas on asendusi paljudes positsioonides, mis ei mõjuta hormooni bioloogilist aktiivsust, kuid kõige sagedasemad asendused on A-ahela positsioonides 8, 9 ja 10. Sellest järeldub, et see koht ei ole insuliini bioloogilise aktiivsuse jaoks kriitiline. Kuid mõned insuliinimolekuli lõigud ja piirkonnad on väga konserveerunud. Nende hulka kuuluvad 1) kolme disulfiidsilla positsioonid 2) hüdrofoobsed jäägid B-ahela C-otsas 3) A-ahela C- ja N-otsa lõigud. Nende kuue saidi üksikute aminohapete keemiliste modifikatsioonide ja asenduste kasutamine aitab tuvastada kompleksset aktiivset saiti.

Insuliini süntees ja selle pakkimine graanuliteks toimub teatud järjekorras. Proinsuliin sünteesitakse krobelise endoplasmaatilise retikulumi ribosoomidel. Seejärel lõhustatakse selle organelli tsisternides liiderjärjestus ensümaatiliselt, moodustuvad disulfiidsillad ja molekul volditakse. Pärast seda viiakse insuliini molekul Golgi aparaati, kus algab proteolüüs ja pakkimine sekretoorseteks graanuliteks. Graanulite küpsemine jätkub, kui nad liiguvad läbi tsütoplasma plasmamembraani suunas.

Inimese kõhunääre sekreteerib 40–50 ühikut. insuliini päevas, mis vastab 15-20% hormooni koguhulgast näärmes. Insuliini sekretsioon on energiast sõltuv protsess, mis toimub saarekeste B-rakkude mikrotuubulite ja mikrofilamentide süsteemi ning mitmete vahendajate osalusel.

Vere glükoosisisalduse tõus on insuliini sekretsiooni peamine füsioloogiline stiimul. Insuliini sekretsiooni lävi on tühja kõhuga glükoosi kontsentratsioon 80-100 mg% ja maksimaalne reaktsioon saavutatakse glükoosikontsentratsiooni 300-500 mg juures. Insuliini sekretsioon vastusena glükoosikontsentratsiooni suurenemisele on kahefaasiline. Vahetu reaktsioon ehk reaktsiooni esimene faas algab 1 minuti jooksul pärast glükoosikontsentratsiooni tõusu ja kestab 5–10 minutit. Seejärel tuleb aeglasem ja pikem teine faas, mis lõpeb kohe pärast glükoosi stiimuli eemaldamist. Olemasolevate kontseptsioonide kohaselt peegeldab insuliinivastuse kahe faasi olemasolu kahe erineva intratsellulaarse insuliinikogumi olemasolu. Absoluutne plasma glükoosisisaldus ei ole ainus insuliini sekretsiooni määrav tegur. B-rakud reageerivad ka plasma glükoosikontsentratsiooni muutumise kiirusele.

Vaba glükoosi intratsellulaarne kontsentratsioon on palju madalam kui selle rakuväline kontsentratsioon. Enamik olemasolevaid tõendeid viitab sellele, et glükoosi transpordi kiirus läbi lihas- ja rasvarakkude plasmamembraani määrab glükoosi fosforüülimise intensiivsuse ja selle edasise metabolismi. D-glükoos ja teised sarnase konfiguratsiooniga suhkrud sisenevad rakkudesse kandja vahendatud hõlbustatud difusiooni teel. Paljudes rakkudes suurendab insuliin seda protsessi, mis on tingitud pigem transporterite arvu suurenemisest kui seondumisafiinsuse suurenemisest. Rasvarakkudes toimub see glükoosi transporterite mobiliseerimisel nende inaktiivsest kogumist AG-sse, suunates need edasi plasmamembraani aktiivsesse kohta.

Insuliin mõjutab rakusisest glükoosi kasutamist mitmel viisil. Tavaliselt siseneb umbes pool imendunud glükoosist glükolüüsi teele ja muundatakse energiaks, teine pool salvestub rasvade või glükogeeni kujul. Insuliini puudumisel glükolüüsi intensiivsus nõrgeneb ning glükogeneesi ja lipogeneesi anaboolsed protsessid aeglustuvad. Tõepoolest, insuliinipuuduse korral muutub ainult 5% imendunud glükoosist rasvaks.

Insuliin suurendab glükolüüsi intensiivsust maksas, suurendades mitmete võtmeensüümide, näiteks glükokinaasi, fosfofruktokinaasi ja püruvaatkinaasi aktiivsust ja kontsentratsiooni. Intensiivsema glükolüüsiga kaasneb glükoosi aktiivsem kasutamine ja seetõttu aitab see kaudselt kaasa glükoosi plasmasse vabanemise vähenemisele. Insuliin pärsib ka glükoos-6-fosfataasi, ensüümi, mida leidub maksas, kuid mitte lihastes, aktiivsust. Selle tulemusel säilib glükoos maksas, kuna plasmamembraan on glükoos-6-fosfaadile mitteläbilaskev.

Rasvkoes stimuleerib insuliin lipogeneesi 1) rasvhapete sünteesiks vajalike atsetüül-CoA ja NADFH sissevooluga, 2) atsetüül-CoA karboksülaasi ensüümi normaalse taseme säilitamisega, mis katalüüsib atsetüül-CoA muundumist malonüüliks. -Coa ja 3) glütserooli sissevool, mis osaleb triatsüülglütseroolide sünteesis. Insuliinipuuduse korral nõrgenevad kõik need protsessid ja selle tulemusena väheneb lipogeneesi intensiivsus.

Mehhanism, mille abil insuliin mõjutab glükoosi kasutamist, hõlmab teist anaboolset protsessi. Maksas ja lihastes stimuleerib insuliin glükoosi muundumist GL-6-ph-ks, mis seejärel isomeriseeritakse GL-1-ph-ks ja lülitatakse sellisena glükogeeni ensüümi glükogeeni süntaasi abil. Sellel toimingul on kahetine ja kaudne iseloom. Selle tulemusena väheneb glükoosi vabanemine glükogeenist.

Insuliini mõju glükoosi transpordile, glükolüüsile ja glükogeneesile avaldub sekundites või minutites, kuna selle toime esmased reaktsioonid taanduvad ensüümide aktiveerimisele või inaktiveerimisele nende fosforüülimise või defosforüülimise teel. Insuliini pikem toime plasma glükoosile on seotud glükoneogeneesi pärssimisega. Glükoosi moodustumine mittesüsivesikutest lähteainetest toimub mitmete ensümaatiliste reaktsioonide tulemusena, millest paljusid stimuleerivad glükagoon, glükokortikoidhormoonid ja vähemal määral angiotensiin ja vasopressiin. Insuliin pärsib neid ensümaatilisi reaktsioone.

Kõigi ülaltoodud insuliini toimete netomõju on vere glükoosisisalduse vähenemine. Sellele insuliini toimele vastandub mitmete hormoonide toime, mis kahtlemata peegeldab keha üht tähtsaimat kaitsemehhanismi, kuna pikaajaline hüpoglükeemia võib põhjustada ajus eluga kokkusobimatuid muutusi ja seetõttu ei tohiks seda teha. olema lubatud.

GLÜKOLÜÜTILINE RAJA ATP RESÜNTEESIKS

See resünteesirada, nagu kreatiinfosfaadi rada, kuulub ATP moodustumise anaeroobsete radade hulka. ATP resünteesiks vajalik energiaallikas on lihasglükogeen, mille kontsentratsioon sarkoplasmas varieerub vahemikus 0,2-3%. Glükogeeni anaeroobsel lagunemisel selle molekulist ensüümi fosforülaasi toimel lõhustatakse ükshaaval terminaalsed glükoosijäägid gl-1-ph kujul. Lisaks muundatakse GL-1-ph molekulid mitmete järjestikuste etappide kaudu piimhappeks. Glükolüüsi käigus moodustuvad vaheproduktid, mis sisaldavad makroergilise sidemega fosfaatrühma, mis kandub kergesti üle ADP-le, moodustades ATP. Kõik glükolüütilised ensüümid asuvad lihasrakkude sarkoplasmas.

Glükolüüsi kiirust reguleeritakse kahe ensüümi: fosforülaasi ja fosfofruktokinaasi aktiivsuse muutmisega. Fosforülaas katalüüsib glükogeeni lagunemise esimest reaktsiooni – gl-1-ph lõhustumist sellest. Seda ensüümi aktiveerivad adrenaliin, AMP ja kaltsiumiioonid ning inhibeerivad GL-6-p ja liigne ATP. Glükolüüsi teist reguleerivat ensüümi, fosfofruktokinaasi, aktiveerib ADP ja eriti AMP ning inhibeerib ATP ja sidrunhappe liig. Selliste regulatsioonimehhanismide olemasolu toob kaasa asjaolu, et puhkeolekus kulgeb glükolüüs väga aeglaselt, intensiivse lihastöö korral suureneb selle kiirus järsult ja võib puhketasemega võrreldes tõusta peaaegu 2000 korda.

ATP resünteesi glükolüütilise raja kvantitatiivsed kriteeriumid:

Maksimaalne võimsus on 750–850 cal / min × kg, mis on ligikaudu kaks korda kõrgem kui vastav kudede hingamise indikaator. Glükolüüsi maksimaalse võimsuse kõrge väärtus on seletatav suure glükogeenivaru sisaldusega lihasrakkudes, võtmeensüümide aktiveerimismehhanismide olemasoluga, mis põhjustab glükolüüsi kiiruse märkimisväärset tõusu, ja hapnikuvajaduse puudumisega. .

Kasutuselevõtu aeg - 20 - 30 s. See on tingitud asjaolust, et glükogeen ja ensüümid asuvad müotsüütide sarkoplasmas, samuti glükolüüsi ensüümide aktiveerimise võimalus. Fosforülaasi, glükolüüsi käivitavat ensüümi, aktiveerib adrenaliin, mis vabaneb verre vahetult enne tööle asumist. Kaltsiumiioonid, mille kontsentratsioon sarkoplasmas suureneb motoorse närviimpulsi mõjul umbes 1000 korda, on samuti võimsad fosforülaasi aktivaatorid.

Tööaeg maksimaalse võimsusega - 2 - 3 minutit. Selle kriteeriumi nii väikesel väärtusel on kaks peamist põhjust. Esiteks toimub glükolüüs suure kiirusega, mis viib kiiresti glükogeeni kontsentratsiooni vähenemiseni lihastes ja sellest tulenevalt selle lagunemise kiiruse vähenemiseni. Teiseks tekib glükolüüsi käigus piimhape, mille akumuleerumine toob kaasa happesuse suurenemise lihasrakkude sees. Suurenenud happesuse tingimustes ensüümide, sealhulgas glükolüüsi ensüümide katalüütiline aktiivsus väheneb, mis viib ka selle ATP resünteesi raja kiiruse vähenemiseni.

ATP moodustumise glükolüütilisel viisil on aeroobse viisi ees mitmeid eeliseid. See saavutab maksimaalse võimsuse kiiremini (20-30 s), on suurema maksimaalse võimsusega (2 korda rohkem) ja ei vaja mitokondrite ja hapniku osalemist.

Sellel teel on aga olulisi puudusi. See protsess ei ole ökonoomne. Ühe glükogeenist lõhustatud glükoosijäägi lagunemine laktaadiks annab ainult 3 ATP molekuli, samal ajal kui glükogeeni aeroobsel oksüdatsioonil veeks ja süsinikdioksiidiks tekib 39 ATP molekuli ühe glükoosijäägi kohta. Selline ebaefektiivsus koos suure kiirusega viib kiiresti glükogeenivarude ammendumiseni. Glükolüütilise raja teine tõsine puudus on laktaadi moodustumine ja akumuleerumine, mis on selle protsessi lõppsaadus. Laktaadi kogunemine lihasrakkudesse mõjutab oluliselt nende toimimist. Laktaadi kontsentratsiooni suurenemisest tingitud suurenenud happesuse tingimustes väheneb lihaste aktiivsuses osalevate valkude kontraktiilsus, väheneb ensüümvalkude katalüütiline aktiivsus, sealhulgas müosiini ATPaasi aktiivsus ja kaltsiumi ATPaasi aktiivsus, muutuvad membraanivalkude omadused. , mis toob kaasa bioloogiliste membraanide läbilaskvuse suurenemise . Lisaks põhjustab laktaadi akumuleerumine lihasrakkudes nende rakkude turset nendesse vee sissevoolu tõttu, mis lõppkokkuvõttes vähendab lihaste kontraktiilset võimet. Samuti võib oletada, et müotsüütide sees olev laktaadi liig seob osa kaltsiumiioonidest ning halvendab sellega kontraktsiooni- ja lõõgastusprotsesside kontrolli, mis mõjutab eelkõige lihase kiirusomadusi.

Praegu teadaolevad biokeemilised meetodid ATP resünteesi glükolüütilise raja kasutamise hindamiseks füüsilisel tööl põhinevad piimhappe kuhjumisest tingitud biokeemiliste muutuste hindamisel organismis. Üks piimhappe kuhjumist vereringesse peegeldav näitaja on vere pH (pH). Puhkeolekus on see näitaja 7,36 - 7,40 ja pärast intensiivset tööd väheneb see 7,2 - 7,0-ni.

Kasutada võib ka laktaadi hapnikuvõla määratlust. Laktaadi hapnikuvõlg on suurenenud hapnikutarbimine järgneva 1-1,5 tunni jooksul pärast lihastöö lõppu. Seda liigset hapnikku on vaja töö käigus tekkinud piimhappe kõrvaldamiseks. Laktaathapniku võla suurimad väärtused määratakse pärast 2-3-minutilist füüsilist pingutust, mida tehakse äärmise intensiivsusega. Hästi treenitud sportlastel võib laktaadi hapnikuvõlg ulatuda 20 liitrini.

Kõige põhilisem meetod ATP moodustumise glükolüütilise raja hindamiseks on laktaadi kontsentratsiooni määramine veres pärast treeningut.