Источники энергии для мышечной работы

При работе поперечнополосатого мышечного волокна АТФ распадается с образованием АДФ и неорганического фосфата. Ресинтез АТФ осуществляется в реакциях, протекающих без участия кислорода (анаэробные механизмы) или с участием вдыхаемого кислорода (аэробный) (рис. 25).

Рис. 25. Механизмы ресинтеза АТФ в мышечной ткани

Креатинкиназный механизм (алактатный, анаэробный). Креатинфосфат находится на сократительных нитях миофибрилл и быстро вступает в реакцию перефосфорилирования:

креатинфосфат + АДФ креатин + АТФ

Этот механизм первым включается в ресинтез АТФ в начале мышечной работы и протекает с максимальной скоростью, пока не иссякнут запасы креатинфосфата в мышцах. Он играет решающую роль при кратковременной физической нагрузке (бег на 100 м). Креатинфосфокиназная система работает в быстросокращающихся мышечных волокнах, поэтому составляет основу скорости и выносливости.

Миокиназный механизм – ресинтез АТФ за счет перефосфорилирования между двумя молекулами АДФ с участием миокиназы:

2 АДФ АТФ + АМФ

Протекает в мышцах при увеличении концентрации АДФ в саркоплазме, т.е. при мышечном утомлении.

Гликолитический механизм (лактатный, анаэробный) – ресинтез АТФ в процессе анаэробного расщепления гликогена мышц или глюкозы крови с образованием молочной кислоты. Включается после креатинфосфокиназного через 20 секунд максимально интенсивной работы, достигая максимума через 40-80 секунд.

Аэробный механизм ресинтеза АТФ (окислительное фосфорилирование) в обычных условиях дает 90% ресинтезируемого АТФ. Энергия образуется при окислении (в цикле Кребса) продуктов распада углеводов, жирных кислот, ацетата и ацетоацетата. Реализуется при длительной физической работе (рис. 26).

Для сердечной мышцы основным путем ресинтеза АТФ является окислительное фосфорилирование, причем окисление неуглеводных веществ обеспечивает 65-70% потребности миокарда в энергии. Главный субстрат дыхания сердечной мышцы - жирные кислоты.

 

Рис. 26. Источники энергии для мышечной ткани:

1 – креатинфосфат, 2 – мышечный гликоген, 3 – углеводы, 4 – жиры

9.2. МЕХАНИЗМ МЫШЕЧНОГО СОКРАЩЕНИЯ
И ЕГО РЕГУЛЯЦИЯ

1. Сокращение начинается с нервного импульса. В синапсе выделяется ацетилхолин. Он возбуждает сарколемму, деполяризует мембрану и создает на ее поверхности потенциал действия.

2. Потенциал действия распространяется вглубь мышечного волокна, достигает саркоплазматического ретикулума и способствует выходу ионов кальция из ретикулума в саркоплазму.

3. Ионы кальция активируют АТФ-азные центры в головках миозина. АТФ расщепляется, АДФ и Ф_Н остаются на миозине. Центр взаимодействия миозиновых головок блокирован тропонином.

4. Ионы кальция связываются с тропонином и снимают блокировку с миозиновых головок. Головка миозина свободно вращается и при достижении нужного положения связывается с F-актином, образуя с осью фибриллы угол 90°.

5. Головки миозина и активные центры актина образуют поперечные спайки – актин-миозиновый комплекс.

6. АДФ и Ф_Н отщепляются от головок миозина, выделившаяся энергия используется для конформационных изменений сократительных белков.

7. Головки миозина изгибаются: изменяется угол миозина с осью фибриллы с 90° до 45°. Между толстыми и тонкими нитями создается напряжение. Тонкая нить сдвигается по направлению к саркомеру.

8. Новая молекула АТФ связывается с комплексом миозин - F-актин.

9. Комплекс миозин - F-актин обладает низким сродством к актину, и миозиновая головка отделяется от F-актина. Происходит расслабление мышцы (рис. 27).

Рис. 27. Механизм мышечного сокращения

 

Общий процесс сокращения – результат суммирования образования большого числа спаек по всей длине миофибрилл, вовлеченных в процесс сокращения возбужденной мышцы.

Ионы кальция играют ключевую регуляторную роль в мышечном сокращении. Миофибриллы взаимодействуют с АТФ и сокращаются при
С(Са) = 10^-6-10^{-5 М. Если возбуждение прекращается, концентрация ионов кальция в саркоплазме снижается, и головки миозиновых нитей прекращают прикрепляться к актиновым нитям. В присутствии АТФ мышца расслабляется, и ее длина достигает исходной. Если поступления АТФ не будет (аноксия, смерть, отравление газами), то мышца окоченевает, при этом поперечные мостики миозиновых нитей присоединены к актиновым, что обусловливает неподвижность мышцы.}

 

⇐ Предыдущая6789101112131415Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. I.4. СЕМЬЯ И ШКОЛА : ОТСУТСТВИЕ УСЛОВИЙ ДЛЯ ВОСПИТАНИЯ
2. II. Ассистивные устройства, созданные для лиц с нарушениями зрения
3. II. Порядок представления статистической информации, необходимой для проведения государственных статистических наблюдений
4. III. Защита статистической информации, необходимой для проведения государственных статистических наблюдений
5. III. Охрана гидросферы Источники загрязнения водоемов
6. III. Перечень вопросов для проведения проверки знаний кандидатов на получение свидетельства коммерческого пилота с внесением квалификационной отметки о виде воздушного судна - самолет
7. Qt-1 - сглаженный объем продаж для периода t-1.
8. V Методика выполнения описана для позиции Учителя, так как Ученик находится в позиции наблюдателя и выполняет команды Учителя.
9. V. Порядок разработки и утверждения инструкций по охране труда для работников
10. VII. Перечень вопросов для проведения проверки знаний кандидатов на получение свидетельства линейного пилота с внесением квалификационной отметки о виде воздушного судна - вертолет
11. VIII. Какую массу бихромата калия надо взять для приготовления 2 л 0,02 н. раствора, если он предназначен для изучения окислительных свойств этого вещества в кислой среде.
12. XI. Вход для сопровождающих и зрителей