Ознакомительная версия. Доступно 12 страниц из 58
Самым мощным и самым быстрым анаэробным путем восстановления АТФ является креатинфосфокиназная реакция.
Креатинфосфокиназная реакция легко включается в процесс восстановления АТФ и служит своеобразным буфером, предотвращающим резкое снижение концентрации АТФ в мышцах. Метаболическая емкость этой реакции невелика и определяется содержанием КрФ в мышце (0,02-0,06 моля на грамм мышечной ткани, или 0,5–1,5 % от веса мышцы). Через 6–8 с работы максимальной интенсивности запасы КрФ снижаются настолько, что эта реакция теряет свою доминирующую роль в качестве основного источника восстановления АТФ. Скорость этой реакции через 30 с после начала интенсивного упражнения составляет уже около 50 % от ее максимального значения.
Как показано в работах Н.И. Волкова, распад фосфогенов при мышечной работе пропорционален мощности выполняемого упражнения. Уже к 12–15 с напряженной мышечной работы запасы фосфогенов в работающих мышцах снижаются с 17,6 до 8,7 ммоль. Вместе с этим снижается и мощность выполняемой работы.
Креатинфосфокиназная реакция имеет наибольшее значение в энергетическом обеспечении начальных этапов напряженной мышечной работы и при резких увеличениях мощности по ходу упражнения. Алактатный анаэробный механизм является основным в энергетическом обеспечении кратковременных упражнений максимальной интенсивности. Основное количество КрФ возобновляется за 5–8 мин восстановления. Креатинфосфат, затраченный на старте продолжительной работы, может частично восстанавливаться по ходу ее выполнения.
Как известно, скелетные мышцы человека представляют собой совокупность волокон разного типа (быстрых белых и медленных красных). Доказано, что у борцов в икроножных мышцах более 60 % от общего состава волокон приходится на долю быстросо-кращающихся волокон. Эти волокна отличаются более высокой АТФ-азной активностью и способностью развивать мощность в четыре раза более высокую, чем в медленносокращающих-ся волокнах. Следовательно, можно утверждать, что значение максимальной скорости отражает способность к развитию максимальной мощности в алактатном анаэробном процессе, где используется энергия расщепления АТФ и КрФ.
Заметное образование молочной кислоты в результате гликолитических реакций обнаруживается в скелетных мышцах только после того, как в ходе работы в значительной мере будут использованы наличные резервы КрФ. Скорость образования молочной кислоты при работе максимальной мощности тем выше, чем больше процент быстросокращающихся волокон в составе мышц, несущих основную нагрузку. При достижении определенных концентраций лактата и снижения внутриклеточного рН в мышцах обнаруживается падение АТФ-азной активности и уменьшение скорости ресинтеза АТФ в креатинфосфокиназной реакции.
Н.В. Яружным было установлено, что при выполнении упражнений максимальной мощности начало быстрого накопления молочной кислоты в крови точно совпадает с моментом начала падения максимальной мощности выполняемого упражнения. Этим значением определяется алактатная анаэробная емкость, а относительная величина скорости развития утомления здесь будет отражать эффективность использования внутриклеточных запасов АТФ и креатинфосфата.
Следует заключить, что к числу наиболее важных факторов, определяющих результат в упражнениях максимальной интенсивности, прежде всего относится высокий уровень развития мощности и силы специфических мышечных групп, а также тех биоэнергетических свойств организма, от которых в наибольшей степени зависит проявление специальной выносливости, в частности, алактатной и гликолитической анаэробной емкости. Важность анаэробного алактатного процесса в этой последовательности явления определяется тем фактом, что креатинфосфатный механизм, использующийся для быстрого восстановления АТФ, предоставляет необходимое время для развертывания более сложному гликолитическому процессу.
По мере исчерпания емкости алактатного анаэробного источника, который ограничивается внутримышечными запасами АТФ и КрФ, в действие вступает анаэробный гликолитический процесс. Гликолизом называется начальный этап расщепления углеводов, заканчивающийся образованием пировиноградной (в аэробных условиях) или молочной (в анаэробных условиях) кислот. Гликолиз протекает в саркоплазме мышечных клеток, и его ключевыми ферментами являются гексокиназа и фосфорилаза. Активаторами этих ферментов служат АДФ и неорганический фосфат, концентрация которых может увеличиваться при мышечной работе.
Следует отметить, что анаэробный гликолиз активируется не только при исчерпании запасов КрФ при нагрузках с высокой интенсивностью. Х. Шмидт (Schmidt) обнаружил, что после 10-секундной нагрузки мощностью 110 % от максимального потребления кислорода возрастает содержание лактата, и это указывает на то, что анаэробный гликолиз развивается сразу же с началом мышечных сокращений. Полученные в ходе исследований данные свидетельствуют о том, что активация анаэробного гликолиза и распад КрФ происходят практически одновременно. В итоге проведенных исследований установлено, что наиболее высокие скорости восстановления АТФ за счет КрФ и гликолиза при максимальных и околомаксимальных нагрузках проявляются в первые 10 с работы. Наибольшая мощность гликолиза достигается на 20–40 с от начала упражнения. Наблюдаемое быстрое снижение мощности выполняемой работы является результатом исчерпания внутримышечных резервов гликогена и накопления конечных продуктов анаэробного распада в тканях. При нагрузках продолжительностью до 30 с запасы КрФ истощаются между 10-й и 30-й с работы, а скорость гликолитического ресинтеза АТФ в первые 10 с работы составляет не более 50 % от его максимума. В среднем скорость гликолитического образования АТФ при 30-секундных нагрузках высокой интенсивности в 3–4 раза выше, чем это может быть обеспечено за счет только одного КрФ-механизма. Средняя скорость ресинтеза АТФ при 60-секундной физической нагрузке намного ниже той, которая происходит за 30 с. При высокоинтенсивной физической нагрузке продолжительностью от 60 до 90 с оценить гликолитическую продукцию АТФ вполне возможно по количеству лактата, выделяемого из работающих мышц. Согласно данным, суммарная продукция АТФ при интенсивной нагрузке составляет 60 % от гликолиза, 33 % от КрФ и 7 % – от миофибриллярных запасов АТФ.
Другим анаэробным вариантом восстановления АТФ в мышце является миокиназная реакция, в ходе которой происходит слияние двух молекул АДФ с образованием АТФ и АМФ. Эту реакцию, которая происходит в мышцах при значительном увеличении в саркоплазме концентрации АДФ, катализирует фермент аденилаткиназа. Такая ситуация возникает, когда скорость процессов восстановления АТФ не уравновешивает скорость расщепления АТФ. Исходя из этого, аденилаткиназную реакцию можно рассматривать как «аварийный механизм», который обеспечивает постоянство скорости восстановления АТФ. Результатом аденилаткиназной реакции является некоторое повышение содержания АМФ в саркоплазме, что ведет к активации ферментов гликолиза и способствует повышению общей скорости анаэробного восстановления АТФ. Аденилаткиназная реакция легко обратима, и она может использоваться для буферирования резких перепадов в скорости образования и использования АТФ. Восстановление АТФ в ходе аденилаткиназной реакции имеет место и при длительной мышечной деятельности в состоянии выраженного утомления, но в целом значение этой реакции в энергообеспечении мышечной деятельности невелико, так как запасы АДФ в мышечной клетке очень ограничены.
Ознакомительная версия. Доступно 12 страниц из 58
