Биохимия мышечного сокращения

Источником энергии для сокращения мышц являются экзотермическая реакция расщепления АТФ на аденозиндифосфорную кислоту (АДФ) и фосфорную кислоту. Достаточное количество АТФ в мышце создается за счёт непрерывного реосинтеза этого макроэргического соединения. Механизмы ресинтеза АТФ различны и включаются в строго определенной последовательности. Наиболее экстренным является механизм трисфосфорилирования АДФ креатинфосфатом под влиянием креатинкиназы. Это наиболее быстрый и эффективный путь.

При умеренной работе и достаточном снабжении кислородом мышца может покрывать свои энерготраты за счет аэробного окисления продуктов распада белков, углеводов и жиров. Возможности аэробного генерирования АТФ почти безграничны, так как субстраты окисления в условиях нормального питания практически неисчерпаемы. Аэробное окисление - сложный процесс, в котором можно выделить 4 основных этапа:

1-й — подготовительный, т. е. расщепление гликогена до глюкозы, белков до аминокислот, жиров до жирных кислот и глицерина. Этот этап не дает освобождения энергии.

2-й — окисление до промежуточных продуктов, важнейшим из которых является ацетилкоэнзим А.

3-й — окисление ацетилкоэнзима А в цикле трикарбоновых кислот до углекислоты и воды.

4-й — транспорт водорода по дыхательной цепи на кислород и дыхательное фосфорилирование, приводящее к ресинтезу АТФ. На этом этапе освобождается наибольшее количество энергии.

Однако при значительных нагрузках, когда снабжение кислородом отстает от потребности в нем мышц, используется анаэробный гликолитический путь снабжения энергией. Этот процесс включается через 20 с. от начала интенсивной работы и достигает максимума через 40—80 с. Это наиболее мощный и длительно действующий процесс.

Процесс гликолитического фосфорилирования заключается в образовании АТФ за счет распада гликогена и глюкозы до молочной кислоты. Освобождающаяся при этом энергия аккумулируется в макроэргических фосфорных соединениях. Химические превращения гликогена происходят при участии специальных ферментов. Начало химических превращений гликогена катализируется фосфорилазой, при участии которой образуется гексозо-1-фосфат. Затем гексозо-1-фосфат преобразуется в гексозо-6-фосфат.

Этот процесс продолжается до превращения пировиноградной кислоты в молочную кислоту.

В анаэробной фазе 1/5 часть молочной кислоты окисляется до углекислого газа и воды, а за счет освободившейся энергии остальная часть молочной кислоты восстанавливается в гликоген. Повышение функционального состояния мышц достигается путем определенной тренировки. В результате тренировки в мышцах увеличиваются запасы источников энергии необходимые для ресинтеза АТФ — фосфокреатина, гликогена.

Процессы распада и ресинтеза энергетических веществ в мыш­цах, а также повышение скорости биохимических процессов при адаптации человека к новому темпу мышечной деятельности осуществляются под контролем ЦНС. В начале перехода на новый ритм отмечается повышенное расходование энергетических ресурсов, a по мере усвоения новых ритмов мышечной деятельности скорость метаболических процессов приближается к оптимальной.