Энергетика мышечного сокращения

Физиология двигательной деятельности человека

ЛЕКЦИЯ № 16

При работе мышц химическая энергия превращается в механическую, т.е. мышца является химическим двигателем, а не тепловым. Для процессов сокращения и расслабления мышц потребляется энергия АТФ. При отщеплении от АТФ одной молекулы фосфата освобождается 10 ккал энергии на 1 моль АТФ. Запасов АТФ в мышце хватает на 1-2 с работы, поэтому для продолжения работы требуется постоянное восполнение запасов АТФ. Восстановление запасов АТФ происходит несколькими способами:

· В анаэробных условиях за счет распада креатинфосфата работает фосфагеннаяэнергетическая система,котораянаиболее эффективна до 5-6-й секунды мышечной работы, что позволяет быстро восстановить АТФ. Потом запасы креатинфосфата исчерпываются.

· В анаэробных условиях за счет распада глюкозы работает гликолитическая или лактациднаясистема энергетического обеспечения.Пригликолизеконечным продуктом реакции является лактат и 2 молекулы АТФ. Эта система включается после фосфагенной и активна до конца 2-й минуты работы. Ограничение использования углеводов при гликолизе связано не с уменьшением запасов глюкозы и гликогена, а с накоплением в мышцах молочной кислоты, которая угнетает реакции гликолиза.

· В аэробных условиях за счет окисления жиров и углеводов работает окислительная или кислородная система. Эта система обеспечивает работу мышц в условиях достаточного поступления кислорода, т.е. при аэробной работе длительностью более 2-3 минут.

Важным показателем мощности аэробных процессов является предельная величина поступления в организм кислорода за 1 минуту – максимальное потребление кислорода (МПК). Эта величина зависит от индивидуальных возможностей человека. У нетренированных лиц за 1 мин к работающим мышцам поступает около 2,5-3 л кислорода, а у высококвалифицированных спортсменов – до 7 л.

При использовании 1 молекулы глюкозы в окислительной системе образуется 38 молекул АТФ (при этом 2 молекулы АТФ затрачивается), молочная кислота не накапливается, а конечными продуктами являются вода и СО₂.

Жиры в качестве источника энергии используются в следующих случаях:

Ø в состоянии двигательного покоя

Ø при любой работе невысокой мощности (до 50% МПК), а также при очень длительной работе на выносливость, требующей около 70-80% МПК

Ø при работах высокой мощности использование жиров почти невозможно из-за трудности доставки кислорода к работающим тканям

Энергетическая мощность 1 моль источников энергии различается:

Ø При расходовании АТФ выделяется 10 ккал энергии;

Ø При расщеплении креатинфосфата - 10,5 ккал;

Ø При использовании глюкозы в анаэробных условиях – 50 ккал;

Ø При использовании глюкозы в аэробных условиях – 700 ккал;

Ø При окислении жиров – 2400 ккал.

Работа мышц сопровождается выделением тепла двух видов:

Ø начальное теплообразование происходит в момент сокращения мышц и составляет 1/1000 всех энерготрат;

Ø запаздывающее теплообразование идет в период восстановления, составляет в обычных условиях около 80% энерготрат (КПД=20%), а у спортсменов 65-70% (КПД=30-35%).