Биохимические основы жизнедеятельности организма человека - Волков Н.И., Несен Э.Н. 2000

Биохимия спорта
Биоэнергетика мышечной деятельности

Как показано в главе 14, непосредственным источни­ком энергии при мышечной деятельности является АТФ. Освобождение энергии происходит при фермен­тативном гидролизе молекулы АТФ до АДФ и орто­фосфата:

Химическая энергия в процессе мышечного сок­ращения преобразуется в механическую работу мышц, а при расслаблении обеспечивает активный транспорт Са²⁺ в саркоплазматический ретикулум. Большое количество АТФ расходуется в скелетных мышцах на работу Nа⁺-К⁺-АТФ-азы, которая поддер­живает определенную концентрацию ионов Na⁺ и К⁺ в мышце, создающих электрохимический потенциал на сарколемме.

Содержание АТФ в мышцах незначительное и составляет около 5 ммоль ⋅ кг^-1 сырой массы ткани (0,25—0,40 %). Оно поддерживается на относительно постоянном уровне, так как повышение концентрации АТФ в мышцах вызывает угнетение АТФ-азы миозина, что препятствует образованию спаек между актиновыми и миозиновыми нитями в миофибриллах и сокра­щению мышц, а снижение ее ниже 2 ммоль ⋅ кг^-1 сы­рой массы ткани приводит к нарушению работы Са²⁺-насоса в ретикулуме и процесса расслабления мышц.

Запасы АТФ в мышечных волокнах могут обес­печить выполнение интенсивной работы только в те­чение очень короткого времени — 0,5—1,5 с, или 3—4 одиночных сокращений максимальной силы. Дальней­шая мышечная работа осуществляется благодаря быстрому восстановлению (ресинтезу) АТФ из про­дуктов ее распада и такого количества энергии, кото­рое выделилось при распаде:

Реакция присоединения фосфата называется фосфорилированием, а реакция переноса его с одно­го вещества на другое — перефосфорилированием.

Энергетическими источниками для ресинтеза АТФ в скелетных мыш­цах и других тканях выступают богатые энергией фосфатсодержащие ве­щества, которые присутствуют в тканях (креатинфосфат, АДФ) или обра­зуются в процессе катаболизма гликогена, жирных кислот и других энер­гетических субстратов (например, метаболиты дифосфоглицериновая и фосфопировиноградная кислоты), а также энергия протонного (Н⁺) гради­ента на мембране митохондрий, образующаяся в результате аэробного окисления различных веществ (см. главу 3).

В зависимости от того, с помощью какого биохимического процесса поставляется энергия для образования молекул АТФ, выделяют четыре механизма или путей ресинтеза АТФ в тканях. Каждый механизм имеет свои метаболические и биоэнергетические особенности. В энергообеспе­чении мышечной работы используются разные механизмы в зависимости от интенсивности и длительности выполняемого упражнения.