Реферат
з біохімії
на тему:
"Біоенергетика м'язової діяльності"
2009
Зміст
Аеробний шлях ресинтезу АТФ
Анаеробні шляху ресинтезу АТФ
креатинфосфатного шлях ресинтезу АТФ (офеатінкіназний,алактатного)
гликолитических шлях ресинтезу АТФ
Аденілаткіназная реакція
Співвідношення між різними шляхами ресинтезу АТФ прим'язовій роботі
Включення шляхів ресинтезу АТФ при виконанні фізичноїроботи
Зони відносної потужності м'язовоїроботи
Обидві фази м'язової діяльності - скорочення і розслаблення -протікають при обов'язковому використанні енергії, яка виділяється пригідролізі АТФ:
АТФ + Н20 - АДФ + Н3Р04 + енергія
Однак запаси АТФ в м'язових клітинах незначні і їхдостатньо для м'язової роботи протягом 1-2 с. Тому для забезпечення більштривалої м'язової діяльності в м'язах повинне відбуватися поповненнязапасів АТФ. Освіта АТФ в м'язових клітинах безпосередньо під часфізичної роботи називається ресинтезу АТФ і йде зі споживанням енергії. ВЗалежно від джерела енергії виділяють кілька шляхів ресинтезу АТФ.
Для кількісної характеристики різних шляхів ресинтезуАТФ зазвичай використовуються наступні критерії:
а) максимальна потужність, або максимальна швидкість, - ценайбільша кількість АТФ, яке може утворитися в одиницю часу за рахунокданого шляху ресинтезу. Вимірюється максимальна потужність в калоріях абоджоулях, виходячи з того, що 1 ммоль АТФ відповідає у фізіологічнихумовах приблизно 12 кал або 50 Дж. Тому цей критерій має розмірністькал/мінкг м'язової тканини або відповідно Дж/хв-кг м'язової тканини;
б) час розгортання - це мінімальний час, необхіднийдля виходу ресинтезу АТФ на свою найбільшу швидкість, тобто д
ля досягненнямаксимальної потужності. Цей критерій вимірюється в одиницях часу;
в) час збереження або підтримки максимальної потужності - ценайбільший час функціонування даного шляху ресинтезу АТФ з максимальноюпотужністю. Одиниці виміру - с, хв, год;
г) метаболічна ємність - це загальна кількість АТФ,яке може утворитися під час м'язової роботи за рахунок даного шляхуресинтезу АТФ.
В залежності від споживання кисню шляху ресинтезуділяться на аеробні та анаеробні.
Аеробний шлях ресинтезу АТФ
Аеробний шлях ресинтезу АТФ - це основний, базовий спосібутворення АТФ, що протікає в мітохондріях м'язових клітин. В ході тканинногодихання від окисляемого речовини віднімаються два атоми водню і по дихальноїланцюга передаються на молекулярний кисень - 02, доставляється кров'ю в м'язи зповітря, в результаті чого виникає вода. За рахунок енергії, що виділяється приосвіті води, відбувається синтез АТФ з АДФ і фосфорної кислоти. Зазвичай накожну утворилася молекулу води доводиться синтез трьох молекул АТФ.
У спрощеному вигляді ресинтез АТФ аеробним шляхом може бутипредставлений схемою:
Найчастіше водень віднімається від проміжних продуктівциклу трикарбонових кислот - циклу Кребса. Цикл Кребса - це завершальний етапкатаболізму, в ході якого відбувається окислення ацетилкофермента А до С02 іН20. У ході цього процесу від перерахованих вище кислот віднімається 4 париатомів водню і тому утворюється 12 молекул АТФ при окисленні однієїмолекули ацетилкофермента А.
У свою чергу, ацетил-КоА може утворюватися звуглеводів, жирів і амінокислот, тобто через ацетил-КоА в цикл Кребса залучаютьсявуглеводи, жири і амінокислоти:
Швидкість аеробного шляху ресинтезу АТФ контролюєтьсявмістом у м'язових клітинах АДФ, який є активатором ферментівтканинного дихання. В стані спокою, коли в клітинах майже немає АДФ, тканиннедихання протікає з дуже низькою швидкістю. При м'язовій роботі за рахунокінтенсивного використання АТФ відбувається утворення і накопичення АДФ. З'явивсянадлишок АДФ прискорює тканинне дихання, і воно може досягти максимальноїінтенсивності.
Іншим активатором аеробного шляху ресинтезу АТФ є С02.Виникаючий при фізичній роботі в надлишку вуглекислий газ активуєдихальний центр мозку, що в підсумку призводить до підвищення швидкостікровообігу і поліпшення постачання м'язів киснем.
Аеробний шлях утворення АТФ характеризується наступнимикритеріями.
Максимальна потужність складає 350-450 кал/хв-кг. Запорівняно з анаеробними шляхами ресинтезу АТФ тканинне дихання має самоїнизькою величиною максимальної потужності. Це обумовлено тим, що можливостіаеробного процесу обмежені доставкою кисню в мітохондрії і їхкількістю в м'язових клітинах. Тому за рахунок аеробного шляху ресинтезу АТФможливе виконання фізичних навантажень тільки помірної потужності.
Час розгортання - 3-4 хв. Такий великий часрозгортання пояснюється тим, що для забезпечення максимальної швидкостітканинного дихання необхідна перебудова всіх систем організму, що беруть участь вдоставці кисню в мітохондрії м'язів.
Час роботи з максимальною потужністю становить десяткихвилин. Як вже вказувалося, джерелами енергії для аеробного ресинтезу АТФє вуглеводи, жири і амінокислоти, розпад яких завершується цикломКребса. Причому для цієї мети використовуються не тільки внутрішньом'язові запасиданих речовин, але і вуглеводи, жири, кетонові тіла і амінокислоти,доставляються кров'ю в м'язи під час фізичної роботи. У зв'язку з цим данийшлях ресинтезу АТФ функціонує з максимальною потужністю протягом такоготривалого часу.
У порівнянні з іншими йдуть в м'язових клітинах процесамиресинтезу АТФ аеробний ресинтез має ряд переваг. Він відрізняється високоюекономічністю: у ході цього процесу йде глибокий розпад речовин, що окисляютьсядо кінцевих продуктів - С02 і Н20 і тому виділяється велика кількістьенергії. Так, наприклад, при аеробному окисненні м'язового глікогену утворюється39 молекул АТФ в розрахунку на кожну відщеплюється від глікогену молекулу глюкози, втой час як при анаеробному розпаді цього вуглеводу синтезується тільки 3молекули АТФ в розрахунку на одну молекулу глюкози. Іншою перевагою цього шляхуресинтезу є універсальність у використанні субстратів. В ході аеробногоресинтезу АТФ окислюються всі основні органічні речовини організму: амінокислоти,вуглеводи, жирні кислоти, кетонові тіла і ін Ще однією перевагою цьогоспособу утворення АТФ є дуже велика тривалість його роботи: практичновін функціонує постійно протягом всього життя. У спокої швидкість аеробногоресинтезу АТФ низька, при фізичних навантаженнях його потужність може статимаксимальної.
Однак аеробний спосіб утворення АТФ має і ряднедоліків. Так, дія цього способу пов'язано з обов'язковим споживаннямкисню, доставка якого в м'язи забезпечується дихальної тасердечнососудистой системами. Функціональний стан кардіореспіраторноїсистеми є лімітуючим фактором, що обмежує тривалість роботиаеробного шляху ресинтезу АТФ з максимальною потужністю і величину самоїмаксимальної потужності.
Можливості аеробного шляху обмежені ще й тим, що всіферменти тканинного дихання вбудовані у внутрішню мембрану мітохондрій у формідихальних ансамблів і функціонують тільки ffPHнаявності непошкодженої мембрани. Будь-які чинники, що впливають На стан івластивості мембран, порушують утворення АТФ аеробним способом. Наприклад,порушення окисного фосфорилювання спостерігаються при ацидозі, набуханнімітохондрій, при розвитку в м'язових клітинах процесів вільно-радикальногоокислення ліпідів, що входять до складу мембран мітохондрій.
Ще одним недоліком аеробного утворення АТФ можнавважати великий час розгортання і невелику за абсолютною величиноюмаксимальну потужність. Тому м'язова діяльність, властива більшостівидів спорту, не може бути повністю забезпечена цим шляхом ресинтезу АТФ ім'язи змушені додатково включати анаеробні способи утворення АТФ,мають більш короткий час розгортання і більшу максимальну потужність.
У спортивній практиці для оцінки аеробного фосфорилюваннячасто використовують три показники: максимальне споживання кисню, порі...
