БІОХІМІЧНІ РЕАКЦІЇ ОРГАНІЗМУ ПРИ ІНТЕНСИВНИХ НАВАНТАЖЕННЯХ

Співвідношення видів метаболізму при навантаженнях

У спортсменів при високоінтенсивних навантаженнях здійснюється в основному анаеробний метаболізм. Спринтерові, наприклад, необхідно розвивати дуже високу потужність за короткі проміжки часу (3-20 с).

Оскільки запасу АТФ вистачає приблизно на 2 с, виникає необхідність його ресинтезу, що досягається за рахунок внутрішньоклітинного розщеплення фосфокреатину РСГ швидкої активації гліколізу. Ці процеси не потребують 0₂ і забезпечуються анаеробним ресинтезом. Однак спринт в повному обсязі анаеробний. Є ще внесок окислення вуглеводів, який зростає зі збільшенням тривалості спринту.

Середня швидкість спринтера вища за ту, яку може забезпечити навіть 100% -з максимальне поглинання кисню (V Огтах) - Такий ефект досягається за рахунок анаеробного метаболізму, який дозволяє здійснювати ресинтез АТФ без кисню.

Властивості системи енергозабезпечення м'язів добре вивчені на ізольованих м'язах тварин. Досліди показали, що крім АТФ енергозабезпечення м'язів здійснюється через РСГ (фосфокреатин). АТФ і РСГ називаються фосфа- генної системою.

Анаеробний ресинтез АТФ крім фосфагенной системи може здійснюватися за рахунок гліколізу. Система гліколізу залежить від накопичення лактату і називається лактатної. Фосфагенная система не залежить від лактату і називається алактатной. Слід зауважити, що назви «молочна кислота» і «лактат» часто використовують як рівнозначні. Але «лактат» - більш правильний термін.

Найбільш важлива властивість фосфагенов АТФ і РСГ полягає в тому, що вони можуть передавати накопичену енергію м'язам майже миттєво.

АТФ використовується при високоінтенсивних навантаженнях і його концентрація швидко падає, наприклад, при ривку штанги. При тривалих подпредельних навантаженнях внутрішньом'язова концентрація АТФ значно зменшується протягом 10-60 с, як, наприклад, при бігу на короткі дистанції. Наростаюча м'язова втома в ході навантажень є наслідком того, що зменшуються скоротливі і механічні властивості міофібрил.

Фосфокреатин РСГ може бути використаний в м'язах для ресинтезу АТФ значно швидше, ніж це відбувається при гліколізі або окисленні жирів. Така висока швидкість енергопередачі необхідна для забезпечення великої потужності. Недостакі РСГ є його обмежений запас в м'язах. При відсутності іншого джерела енергії дуже швидко наступала б м'язова втома.

Запасу фосфагенов вистачає для підтримки швидкості бігу на короткі дистанції і в ривках. На довших дистанціях швидкість падає, так як запас фосфагенов вичерпується. Після коротких ривків запас швидко відновлюється (приблизно через 3 хв). При спринті на 100 м і більше потрібно набагато більше часу для восстанавленія. Зазначені моменти важливі також для ігрових видів - баскетболу, хокею, футболу та ін .. де постійно доводиться робити спрін- товие ривки.

При високоінтенсивних навантаженнях швидкості гідролізу РСГ і утворення лактату великі в порівнянні з періодами відпочинку. Чим інтенсивніше навантаження, тим вище швидкість розщеплення РСГ і накопичення лактату.

З точки зору фізіології анаеробний анаболизм АТФ проявляється як дефіцит кисню при високоінтенсивних навантаженнях.

Кількість фосфокреатину в скелетних м'язах в 3-4 рази вище, ніж кількість АТФ. Фосфокреатин знаходиться головним чином в цитоплазмі міоцитів в концентрації близько 20 ммоль на 1 кг сирої тканини.

Будова молекул фосфокреатину і креатину представлено на рис. 13.9.

Мал. 13.9. Будова молекул фосфокреатину і креатину

Концентрація креатину в покояться скелетних м'язах дорівнює приблизно 12- 25 ммоль на 1 кг сирої тканини. Але креатин в м'язах не синтезується, він надходить в організм з їжею.

Оскільки 95% креатину організму тварин знаходиться в скелетних м'язах, м'ясна дієта дуже корисна для поповнення запасу креатину. При звичайній західній кухні в організм надходить приблизно 1 г креатину в добу.

Креатин може синтезуватися з амінокслот (рис. 13.10). Початкова стадія біосинтезу - реакція аргініну з гліцином. В результаті утворюється гуаніділук- Сусне кислота, яка потім реагує з 5-аденозілметіонін і утворюється креатин. Цей анаболічний процес здійснюється в печінці та нирках. У м'язах креатин розпадається до креатиніну, який виділяється з сечею.

У печінки креатин може синтезуватися з амінокислот і потім також переноситься кров'ю до м'язів. Оскільки концентрація креатину в м'язах набагато вище, ніж в плазмі крові, для його проходження через сарколемму проти концентраційного градієнта всередину миоцита потрібна енергія. Таке надходження речовин через мембрану в клітини називається активним транспортом.

Мал. /3.10. Біосинтез креатину з амінокислот

Для транспорту електрично заряджених частинок (іонів) додатково потрібно різниця потенціалів на мембрані клітини близько 70 мВ. У разі креатину транспорт пов'язаний з іонами Na

Ці процеси забезпечуються енергією розпаду АТФ до АДФ і Р ,. Швидкий розпад РСГ в порівнянні з АТФ при навантаженнях середньої і високої інтенсивності обумовлений більшою енергією Гіббса гідролізу (~ 43кДж / моль), ніж у АТФ (~ 31 кДж / моль). В результаті оборотна реакція

йде в бік ресинтезу АТФ. Ця реакція підтримує гомеостаз РСГ при скороченні м'язів. Участь в ній іонів Н + визначає її залежність від кислотності середовища.

Дана реакція називається креатінкіназной, так як вона каталізується ферментом креатин кінази. Істотно, що креатин кіназного реакція оборотна. Звідси випливає, що під час відпочинку, коли АТФ регенерується в результаті окисного фосфорилювання, креатинкиназа відновлює запас РСГ.

Слід зазначити, що креатинкиназа виконує і інші функції в життєдіяльності м'язів. Зокрема, вона здійснює тимчасову і просторову затримку при відхиленнях змісту АТФ в м'язах від норми.

Зі сказаного ясно, наскільки важлива роль РСГ для життєдіяльності. Виникає питання: чому еволюція не забезпечила великий запас цієї речовини в організмі?

У дикій природі для багатьох тварин життєво необхідно швидко рухатися, щоб схопити здобич або, навпаки, втекти від переслідування. У еволюції великі можливості, але немає жодної тварини з високим вмістом РСГ в м'язах. Швидше за все це пов'язано з тим, що молекули РСГ відносно малі. Велика концентрація таких молекул сильно підвищує осмотичний тиск і, як наслідок, приплив рідини. В результаті маса м'язів і відповідно тіла повинна була сильно зрости з витікаючими звідси негативними наслідками для рухливості тварин.

1. Біотрансформація ксенобіотиків живими системами, загальна характеристика - біохімія частина 2.
   Чужорідні хімічні речовини (ксенобіотики) можуть активно втручатися в перебіг нормальних процесів організму, перекручувати їх і індукувати розвиток патологічних процесів, що протікають за різними механізмами, обумовленим структурою і концентрацією того чи іншого токсиканти. Різні чужорідні
2. Біотехнологія та генетична інженерія - генетика
   Видатні досягнення біотехнології в кінці XX ст. залучили до неї увагу не тільки широкого кола науковців, а й усієї світової громадськості. Не випадково XXI ст. запропоновано вважати століттям біотехнології. Біотехнологія - міждисциплінарна область знань, що базується на мікробіології, біологічної
3. Біосинтез триацилгліцеролів., біосинтез гліцерофосфоліпідів - біохімія частина 2.
   Біосинтез з фосфатидного кислоти триацилгліцеролів завершується дефосфорілірованіем і подальшої есте- ріфікаціей утворює 1,2-діацілгліцерола третьої молекулою КоА-про- похідних жирної кислоти по наведеній нижче схемі: Синтез триацилгліцеролів відбувається переважно в печінці і жировій тканині
4. Біосинтез піримідинових рибонуклеотидів - біохімія частина 2.
   Застосування мічених атомів дозволило з'ясувати походження кожного з атомів піримідинового кільця: Біосинтез урідінмонофосфата (УМФ) - загального попередника всіх піримідинових нуклеотидів включає шість реакцій. 1. Освіта карбамоілфосфата при дії карбамоілфосфатсінте- тази II (КФС II). Донором
5. Біосинтез глікогену (глікогеногенез) - біохімія
   Глікоген - основна форма депонування вуглеводів у тварин - синтезується головним чином в печінці, складаючи до 6% від маси печінки, і в м'язах, де його зміст рідко перевищує 1%. Глікоген печінки виконує важливу функцію в підтримці фізіологічної концентрації глюкози в крові, перш за все в проміжках
6. Біосинтез - біохімія
   Попередником вітаміну А є ізопснтілпірофосфат, з якого і утворюється молекула каротиноида. Синтез ізопентіл пірофосфату відбувається через синтез мсвалоновой кислоти, яка утворюється в результаті приєднання один до одного трьох молекул ацетил КоА. Мевалонова кислота за допомогою АТФ перетворюється
7. Біологічне значення мітозу - генетика в 2 Ч. Частина 1
   Мітоз лежить в основі зростання і вегетативного розмноження всіх організмів, що мають ядро, - еукаріот. Основне значення мітозу - ідентичне відтворення клітини, підтримання постійного числа хромосом, а отже, копіювання генетичної інформації. У зв'язку з цим організми, що розмножуються вегетативно,
8. Біокінетики і регулювання біохімічних процесів, введення в біокінетики - біохімія людини
   Біоенергетика, заснована на законах термодинаміки, дозволяє прогнозувати напрям і глибину мимовільного протікання процесів в залежності від умов (див. Гл. 5). Для цього достатньо розрахувати за допомогою таблиць термодинамічних даних зміна енергії Гіббса AG в процесі. Однак термодинаміка не