Механизмы переключения энергетического обмена в мышцах

Скелетная мышца, работающий с максимальной активностью использует в сотни раз больше энергии, чем в состоянии покоя. Переход от покоя к максимальной работы происходит за считанные секунды, поэтому в мышцах скорость синтеза АТФ меняется в широком диапазоне. Существуют механизмы быстрого переключения с одного режима работы на другой. В мышце, работающий, значительно увеличивается скорость вращения цикла АТФАДФ. Переход от состояния покоя к мышечной активности сопровождается быстрым исчерпанием резервов АТФ в клетках и последовательным подключением процессов ресинтеза, которые «включаются» в строго определенной последовательности в зависимости от продолжительности и мощности работы.

Уменьшение поступления кислорода к мышечным клеткам является лимитирующим фактором. Количество АТФ снижается, а АДФ увеличивается, что «включает» сначала анаэробные механизмы ресинтеза:

• аденилаткиназну реакцию: 2АДФ ↔ АТФ + АМФ;

• креатинкиназну реакцию образования АТФ из креатинфосфата (на 2 с.)

• гликолиз (лактатный механизм на 10-30 с).

В аэробных условиях подключается окислительное фосфорилирование (на 2-4 мин).

В зависимости от продолжительности и интенсивности мышечной нагрузки на отдельных этапах может доминировать тот или иной путь ресинтеза АТФ.

1. Окислительное фосфорилирование обеспечивает долговременную мышечную работу незначительной интенсивности, после кратковременной пусковой (анаэробной) фазы. При такой работы возможно ускорение, тогда к энергообеспечению снова подключаются анаэробные пути ресинтеза.

2. Анаэробное окисление обеспечивает энергией кратковременную работу максимальной мощности, при которой окислительное фосфорилирование не успевает подключаться. Такая работа зависит от запасов креатинфосфата и гликогена в мышцах, а также от емкости буферных систем, которые компенсируют смещение рН внутренней среды организма.

3. При наиболее тяжелой мышечной работы субмаксимальной интенсивности дополнительно к окислительного фосфорилирования присоединяется гликолиз, что вызывает “кислородную задолженность”.

После окончания максимальной нагрузки лактат, образовавшийся поступает из крови в печень, где используется в реакциях глюконеогенеза, или лактат дальше окисляется в митохондриях, превращаясь в пируват. Для окисления пирувата нужен кислород, поэтому после мышечной работы максимальной и субмаксимальной интенсивности потребления кислорода мышечными клетками повышается – возвращается «кислородная задолженность».

Теги: Биохимия мышечной ткани, движение, мышечная ткань, Мышцы, мышцы человека, органы человека, строение человека