Modalități de re-sinteza de ATP în mușchiul de lucru

Odihnindu musculare, ca și alte țesuturi pentru a menține constanța compoziției sale și fluxul continuu al proceselor metabolice, ea necesită menținerea constantă a ATP. În același timp, mușchiul este foarte diferit de alte tesuturi care cererea sa de energie sub formă de ATP în contracția musculară se poate aproape instantaneu crește de 200 de ori.

Resinteza ATP în timpul activității musculare poate avea loc atât în ​​timpul reacțiilor care au loc în condiții anaerobe și prin transformări oxidativ în celulele asociate cu consumul de oxigen. Există trei tipuri de procese anaerobe în care este posibilă resinteza ATP detectate în mușchiul scheletic și unul aerobic.

Luați în considerare toate procesele de re-sinteză a ATP în mușchi și ordinea includerii acestora.

Răspunsul creatina. Primul și cel mai rapid resinteza procesului ATP-ul este răspunsul creatina. creatina fosfat (CP) - energie bogate în substanțe (capitolul 5), care după epuizarea de magazine ATP în mușchiul de lucru trimite un grup de fosforil la ADP:

creatin kinazei catalizează acest proces, care se referă la fosfotransferază (sub denumirea enzimei este numit procesul în cauză).

ATP si creatina sunt adiacente și aproape de elementul contractil al fibrei musculare. Odată ce nivelurile de ATP începe să scadă, începe imediat răspunsul creatina, asigurând resinteza ATP. Rata de scindare a Cp în mușchiul de lucru este direct proporțională cu intensitatea lucrărilor efectuate și valoarea tensiunii musculare.

In primele secunde după începerea funcționării, până când Cp concentrare este mare, și o activitate ridicată a creatin kinazei. Aproape toată cantitatea de ADP format atunci când ATP putrezire, este implicată în acest proces, blocând astfel alte procese resinteza ATP în mușchi. Dupa rezervele Kf din mușchi vor fi epuizate de aproximativ 1/3, viteza de reacție se va reduce creatina; aceasta va determina celelalte procese de re-sinteză a ATP.

Reacția creatina este reversibilă. In timpul lucrului musculare este dominat de o reacție directă pentru a reface rezervele de ATP în perioada latente - reacția inversă care restabilește în concentrație Cf-mușchi. resinteza Cu toate acestea Kf posibil din părți și în timpul lucrărilor musculare prelungite efectuate în condiții aerobe.

Răspunsul creatina joacă un rol major în alimentarea cu energie de exercițiu pe termen scurt de putere maximă - sprint, sărituri, aruncare, exerciții de ridicare.

Glicoliză. Următoarea calea re-sinteza de ATP - glicolizei. Detalii această cale metabolică a fost revizuit în Capitolul 6. Enzimele care catalizează reacțiile de glicoliză localizate pe membrane și reticulul sarcoplasmic celulelor musculare din sarcoplasma. Glicogen fosforilaza și hexochinază - enzime glicogenoliza și glicoliza primă reacție - sunt activate cu creșterea în conținutul ADP sarcoplasma și acid fosforic.

Așa cum sa discutat mai sus (secțiunea 9), efectul energiei glicolizei este mică și se ridică la doar 2 moli de ATP per 1 mol de glucoză-1-fosfat obținut prin fosforoliza glicogen. În plus, trebuie remarcat faptul că aproximativ jumătate din energia totală eliberată în acest proces este transformată în căldură și nu poate fi utilizat atunci când mușchii de lucru; în timp ce temperaturi musculare creste la 41 - 42 ° C.

Produsul final al glicolizei este acidul lactic. Acumulând în mușchi, se produce o modificare a concentrației de ioni de hidrogen în mediul intracelular, adică pH-ul este deplasat în regiunea acidă. În mediu slab acid este o activare a lanțului respirator în enzimele mitocondriei, pe de o parte, și inhibarea enzimelor care reglează contracția musculară (activitatea ATPazei myofibrils) și viteza resinteza ATP în condiții anaerobe, pe de altă parte. Cu toate acestea, înainte de a porni la procesul resinteza ATP, în condiții aerobe, rețineți că glicoliza joacă un rol important în furnizarea de energie pentru a exercita, a cărei durată este de la 30 la 150 de secunde. Acestea sunt distanțe de mijloc de funcționare, înot în 100 și 200 m, curse de biciclete de pe pista, și altele. Ca urmare a glicolizei pentru a face accelerare lungi în timpul exercițiului și la linia de sosire a cursei.

Resinteza ATP în condiții aerobe. Resinteza ATP prin proces aerob este oxidarea glucozei la oxid de carbon (IV) și apă. Capitolul 6 al acestui proces în mai multe etape a fost discutată în detaliu în capitolul 9 și calculat efectul său energetic. Comparând efectele energetice ale glicolizei și defalcarea completă a glucozei în condiții aerobe, se poate afirma că al doilea proces are cea mai mare productivitate. producția totală de energie în timpul procesului de aerobic este de 19 de ori mai mare decât cea în timpul glicoliza.

Atragem atenția asupra faptului că ATP format in mitocondrii prin fosforilare oxidativă, disponibil ATPase localizate în celulele musculare sarcoplasma ca membrana mitocondrială interior este impermeabil la nucleotidele încărcate. Prin urmare, există un sistem de transport activ de ATP din matricea mitocondriala in sarcoplasma. În primul rând, ATP translocase următor transferat din matrice prin membrana interioara a spatiului intermembrane unde ATP reactioneaza cu creatina penetrant de la sarcoplasmic. Această interacțiune catalizează creatin kinazei mitocondrial, care este localizată în membrana mitocondrială exterioară. Creatina rezultată intră din nou sarcoplasma unde trimite o lovitură cu rest de acid fosforic ATP pe ADP sarcoplasmic.

Formarea Eficacitatea ATP în timpul fosforilării oxidative depinde de mușchi de alimentare cu oxigen. În mușchiul de lucru aprovizionarea cu oxigen sunt reduse: o cantitate mică de oxigen dizolvat în partea sarcoplasmic a oxigenului este legată de starea musculară mioglobina. Cantitatea de bază de oxigen necesar pentru mușchi aerobic re-sinteza ATP este livrat prin respirație pulmonară și sistemul de circulația sanguină. Pentru formarea de 1 mol de ATP în procesul de fosforilare oxidativă necesită 3.45 litri de oxigen; o cantitate de oxigen consumată în repaus timp de 10 - 15 minute, și în activitate musculară intensă - per 1 minut.

reacția are loc Miokinaznaya în mușchi, cu o creștere semnificativă a concentrației de ADP în sarcoplasma, când posibilitatea altor moduri aproape epuizate sau aproape de asta. Esența acestei reacții este faptul că reacția a două molecule de ADP produs o moleculă de ATP: