Mikä saa ihmisen liikkumaan? Mitä on energianvaihto? Mistä kehon energia tulee? Miten kauan se tulee kestämään? Millä fyysisellä kuormituksella, mitä energiaa kuluu? Kysymyksiä on monia, kuten näette. Mutta ennen kaikkea ne näkyvät, kun alat tutkia tätä aihetta. Yritän helpottaa uteliaimpien elämää ja säästää aikaa. Mennä…

Energia-aineenvaihdunta - joukko orgaanisten aineiden jakamisen reaktioita, joihin liittyy energian vapautuminen.

Liikkumisen (aktiini- ja myosiinifilamentit lihaksessa) aikaansaamiseksi lihas tarvitsee adenosiinitrifosfaattia (ATP). Kun fosfaattien väliset kemialliset sidokset katkeavat, vapautuu energiaa, jonka solu käyttää. Tässä tapauksessa ATP menee tilaan, jossa on pienempi energia adenosiinidifosfaatissa (ADP) ja epäorgaanisessa fosforissa (P).

Jos lihas toimii, ATP jakautuu jatkuvasti ADP:ksi ja epäorgaaniseksi fosforiksi vapauttaen samalla energiaa (noin 40-60 kJ / mol). Pitkäaikaista työtä varten on tarpeen palauttaa ATP nopeudella, jolla solu käyttää tätä ainetta.

Lyhyt-, lyhyt- ja pitkäaikaistyössä käytettävät energialähteet ovat erilaisia. Energiaa voidaan tuottaa sekä anaerobisesti (happivapaasti) että aerobisesti (hapettavasti). Mitä ominaisuuksia urheilija kehittää harjoitellessaan aerobisella tai anaerobisella alueella, kirjoitin artikkelissa "".

On olemassa kolme energiajärjestelmää, jotka varmistavat ihmisen fyysisen työn:

1. Alaktaatti tai fosfageeni (anaerobinen). Se liittyy ATP:n uudelleensynteesiprosesseihin pääasiassa korkeaenergisen fosfaattiyhdisteen - kreatiinifosfaatin (CrP) ansiosta.
2. Glykolyyttinen (anaerobinen). Tarjoaa ATP:n ja CRF:n uudelleensynteesin johtuen glykogeenin ja/tai glukoosin anaerobisen hajoamisen reaktioista maitohapoksi (laktaatiksi).
3. Aerobinen (hapettava). Työkyky hiilihydraattien, rasvojen, proteiinien hapettumisesta ja samalla lisää hapen kulkua ja hyödyntämistä työssä olevissa lihaksissa.

Energianlähteitä lyhytaikaiseen työhön.

Lihakselle nopeasti saatavilla olevaa energiaa tarjoaa ATP-molekyyli (Adenosine TriPhosphate). Tämä energia riittää 1-3 sekunniksi. Tätä lähdettä käytetään välittömään työhön, maksimaaliseen ponnistukseen.

ATP + H2O ⇒ ADP + F + Energia

ATP on elimistössä yksi useimmin päivitetyistä aineista; Siten ihmisillä yhden ATP-molekyylin elinikä on alle 1 minuutti. Päivän aikana yksi ATP-molekyyli käy läpi keskimäärin 2000-3000 uudelleensynteesisykliä (ihmiskeho syntetisoi noin 40 kg ATP:tä vuorokaudessa, mutta sisältää noin 250 g kulloinkin), eli ATP-varastoa ei käytännössä ole. kehossa ja normaalia elämää varten on tarpeen jatkuvasti syntetisoida uusia ATP-molekyylejä.

Se on täydennetty ATP:llä CRP:n (kreatiinifosfaatin) ansiosta, tämä on toinen fosfaattimolekyyli, jolla on korkea energia lihaksessa. CrF luovuttaa fosfaattimolekyylin ADP-molekyylille ATP:n muodostusta varten, mikä varmistaa lihaksen kyvyn työskennellä tietyn ajan.

Se näyttää tältä:

ADP+ CrF ⇒ ATP + Cr

KrF:n varasto kestää jopa 9 sekuntia. tehdä työtä. Tässä tapauksessa huipputeho putoaa 5-6 sekuntiin. Ammattijuoksijat yrittävät kasvattaa tankkia (CrF-reserviä) vielä enemmän harjoittelemalla jopa 15 sekuntia.

Sekä ensimmäisessä että toisessa tapauksessa ATP:n muodostumisprosessi tapahtuu anaerobisessa tilassa ilman hapen osallistumista. CRF:n aiheuttama ATP:n uudelleensynteesi tapahtuu lähes välittömästi. Tällä järjestelmällä on suurin teho verrattuna glykolyyttiseen ja aerobiseen järjestelmään, ja se tarjoaa "räjähdysherkkää" työtä ja maksimaalisia lihasten supistuksia voiman ja nopeuden suhteen. Tältä energia-aineenvaihdunta näyttää lyhytaikaisessa työssä, eli näin toimii elimistön alaktinen energiansyöttöjärjestelmä.

Energianlähteitä lyhyisiin työaikoihin.

Mistä tulee energiaa keholle lyhyen työn aikana? Tässä tapauksessa lähde on eläinhiilihydraatti, jota löytyy lihaksista ja ihmisen maksasta - glykogeeni. Prosessia, jolla glykogeeni edistää ATP:n uudelleensynteesiä ja energian vapautumista, kutsutaan Anaerobinen glykolyysi(Glykolyyttinen energiansyöttöjärjestelmä).

glykolyysi- Tämä on glukoosin hapetusprosessi, jossa yhdestä glukoosimolekyylistä muodostuu kaksi pyruvaattimolekyyliä (pyruvaatti). Pyruviinihapon lisäaineenvaihdunta on mahdollista kahdella tavalla - aerobisella ja anaerobisella.

Aerobisen työn aikana Pyruvaattihappo (pyruvaatti) osallistuu aineenvaihduntaan ja moniin kehon biokemiallisiin reaktioihin. Se muuttuu asetyylikoentsyymi A:ksi, joka osallistuu Krebsin kiertoon ja tarjoaa hengitystä solussa. Eukaryooteissa (elävien organismien solut, jotka sisältävät ytimen, eli ihmis- ja eläinsoluissa) Krebsin kierto tapahtuu mitokondrioiden sisällä (MX, tämä on solun energiaasema).

Krebsin sykli(trikarboksyylihapposykli) - avainvaihe kaikkien happea käyttävien solujen hengityksessä, se on kehon monien aineenvaihduntareittien risteyksen keskus. Energiaroolin lisäksi Krebsin syklillä on merkittävä plastinen tehtävä. Osallistumalla biokemiallisiin prosesseihin se auttaa syntetisoimaan tärkeitä soluyhdisteitä, kuten aminohappoja, hiilihydraatteja, rasvahappoja jne.

Jos happi ei riitä eli työ suoritetaan anaerobisessa tilassa, jolloin kehossa oleva palorypälehappo pilkkoutuu anaerobisesti, jolloin muodostuu maitohappoa (laktaattia)

Glykolyyttiselle anaerobiselle järjestelmälle on ominaista suuri teho. Tämä prosessi alkaa melkein työn alusta ja saavuttaa tehon 15-20 sekunnissa. maksimaalisen intensiteetin työ, ja tätä tehoa ei voida ylläpitää kauempaa kuin 3 - 6 minuuttia. Aloittelijoille, vasta urheilemaan aloittaville, teho tuskin riittää minuuttiin.

Energiasubstraatteja lihaksille energian tuottamiseksi ovat hiilihydraatit - glykogeeni ja glukoosi. Glykogeenin kokonaismäärä ihmiskehossa 1-1,5 tunnin työskentelyyn.

Kuten edellä mainittiin, glykolyyttisen anaerobisen työn suuren tehon ja keston seurauksena lihaksiin muodostuu merkittävä määrä laktaattia (maitohappoa).

Glykogeeni ⇒ ATP + maitohappo

Lihasista peräisin oleva laktaatti tunkeutuu vereen ja sitoutuu veren puskurijärjestelmiin säilyttääkseen kehon sisäisen ympäristön. Jos veren laktaattitaso nousee, puskurijärjestelmät eivät ehkä kestä jossain vaiheessa, mikä aiheuttaa happo-emästasapainon siirtymisen happopuolelle. Happamoitumisen myötä veri sakeutuu, eivätkä kehon solut saa tarvittavaa happea ja ravintoa. Tämän seurauksena tämä aiheuttaa anaerobisen glykolyysin keskeisten entsyymien estämisen niiden toiminnan täydelliseen estämiseen asti. Itse glykolyysinopeus, alaktinen anaerobinen prosessi ja työn teho laskevat.

Työn kesto anaerobisessa tilassa riippuu veren laktaattipitoisuuden tasosta sekä lihasten ja veren vastustuskyvystä happosiirtymille.

Veren puskurointikyky tarkoittaa veren kykyä neutraloida laktaattia. Mitä koulutetumpi henkilö on, sitä enemmän puskurikapasiteettia hänellä on.

Energialähteet jatkuvaan käyttöön.

Ihmiskehon energianlähteitä pitkäaikaisen aerobisen työn aikana, jotka ovat välttämättömiä ATP:n muodostumiselle, ovat lihasglykogeeni, verensokeri, rasvahapot, lihaksensisäinen rasva. Tämän prosessin laukaisee pitkäaikainen aerobinen työ. Esimerkiksi rasvanpoltto (rasvan hapettuminen) aloittelevilla juoksijoilla alkaa 40 minuutin juoksun jälkeen toisella sykealueella (ZZ). Urheilijoilla hapettumisprosessi alkaa jo 15-20 minuutin juoksussa. Ihmiskehon rasva riittää 10-12 tunnin jatkuvaan aerobiseen työhön.

Altistuessaan hapelle glykogeenin, glukoosin ja rasvan molekyylit hajoavat, syntetisoivat ATP:tä vapauttamalla hiilidioksidia ja vettä. Suurin osa reaktioista tapahtuu solun mitokondrioissa.

Glykogeeni + happi ⇒ ATP + hiilidioksidi + vesi

ATP:n muodostuminen tällä mekanismilla on hitaampaa kuin lyhyt- ja lyhytaikaisessa työssä käytettävien energialähteiden avulla. Kestää 2–4 minuuttia, ennen kuin solun ATP-tarve on täysin tyydytetty käsitellyllä aerobisella prosessilla. Tämä viivästys johtuu siitä, että kestää jonkin aikaa, ennen kuin sydän alkaa lisätä happea sisältävän veren tarjontaa lihaksille nopeudella, joka on tarpeen lihaksen ATP-tarpeiden täyttämiseksi.

Rasva + happi ⇒ ATP + hiilidioksidi + vesi

Kehon rasvan hapetustehdas on energiaintensiivisin. Hiilihydraattien hapettumisen jälkeen yhdestä glukoosimolekyylistä muodostuu 38 ATP-molekyyliä. Ja 1 rasvamolekyylin hapettuessa - 130 ATP-molekyyliä. Mutta se tapahtuu paljon hitaammin. Lisäksi ATP:n tuotanto rasvahapetuksella vaatii enemmän happea kuin hiilihydraattien hapetus. Toinen hapettavan, aerobisen tehtaan ominaisuus on, että se kiihtyy vähitellen, kun hapen toimitus lisääntyy ja rasvakudoksesta vapautuvien rasvahappojen pitoisuus veressä kasvaa.

Löydät lisää hyödyllisiä tietoja ja artikkeleita.

Jos kuvittelemme kaikki kehon energiaa tuottavat järjestelmät (energian aineenvaihdunta) polttoainesäiliöiden muodossa, ne näyttävät tältä:

1. Pienin säiliö on kreatiinifosfaatti (se on kuin 98-bensiini). Se on ikään kuin lähempänä lihasta ja alkaa toimia nopeasti. Tämä "bensiini" riittää 9 sekunniksi. tehdä työtä.
2. Keskikokoinen säiliö - Glykogeeni (92 bensiini). Tämä säiliö sijaitsee hieman kauempana rungosta ja siitä saatava polttoaine tulee 15-30 sekunnin fyysisestä työstä. Tämä polttoaine riittää 1-1,5 tunnin työskentelyyn.
3. Suuri säiliö - Rasva (dieselpolttoaine). Tämä säiliö on kaukana ja kestää 3-6 minuuttia ennen kuin polttoainetta alkaa valua siitä. Rasvavarasto ihmiskehossa 10-12 tunnin intensiiviseen, aerobiseen työhön.

En keksi kaikkea tätä itse, vaan otin otteita kirjoista, kirjallisuudesta, Internet-resursseista ja yritin välittää sen sinulle ytimekkäästi. Jos sinulla on kysyttävää - kirjoita.

Harkitse kehon energiajärjestelmää yksityiskohtaisemmin.

Amerikkalainen tiedemies Albert Szent-Györgyi kirjoitti, että elämä on jatkuva prosessi erilaisten ja eriarvoisten energian imeytymisessä, muuntamisessa ja liikkumisessa.

Tämä prosessi liittyy suorimmin elävän aineen sähköisiin ominaisuuksiin ja tarkemmin sanottuna sen sähkönjohtavuuteen.

Sähkövirta on varautuneiden hiukkasten määrättyä liikettä. Sähkövarausten kantajia voivat olla elektroneja, ioneja ja reikiä (puolijohteissa). Puolijohteille on ominaista myös epäpuhtauksien johtavuus. Kun puolijohdekiteeseen lisätään toisen alkuaineen atomi, sen johtavuus kasvaa. Puolijohteiden ominaisuudet ovat erittäin mielenkiintoisia. Ne ovat erittäin herkkiä valolle, lämmölle, säteilylle ja niin edelleen. Jos esimerkiksi valo putoaa puolijohteeseen, sen johtavuus kasvaa jyrkästi, koska. valenssikaistan elektronit "irtautuvat" atomin ytimestä ja tarjoavat elektronisen johtavuuden. Elävä aine on hyvin samanlainen kuin puolijohde. Siinä on kuitenkin hyvin perustavanlaatuinen ero. Elävissä makromolekyyleissä sitoutumisenergia on vain muutama elektronivoltti, kun taas sidosenergia liuoksissa tai nestekiteissä on noin 20-30 eV. Tämä ominaisuus on erittäin tärkeä, koska se mahdollistaa korkean herkkyyden. Johtamisen suorittavat elektronit, jotka siirtyvät molekyylistä toiseen tunneliilmiön vuoksi. Proteiinissa ja muissa biologisissa esineissä varauksenkuljettajien liikkuvuus on erittäin korkea. Hiili-happi- ja vety-typpisidosjärjestelmässä elektroni (viritetty) liikkuu koko proteiinimolekyylin järjestelmän läpi tunneliilmiön vuoksi. Koska tällaisten elektronien liikkuvuus on erittäin korkea, proteiinijärjestelmän johtavuus on korkea.

Elävässä organismissa tapahtuu myös ionijohtamista. Ionien muodostumista ja erottumista elävässä aineessa helpottaa veden läsnäolo proteiinijärjestelmässä. Proteiinijärjestelmän dielektrisyysvakio riippuu siitä. Varauksen kantajat ovat tässä tapauksessa vetyioneja - protoneja. Vain elävässä organismissa kaikki johtumistyypit toteutuvat samanaikaisesti. Eri johtavuuksien välinen suhde vaihtelee riippuen proteiinijärjestelmän vesimäärästä. Mitä vähemmän vettä, sitä pienempi ionijohtavuus. Jos proteiinit kuivataan, johtuminen tapahtuu elektronien avulla.

Yleensä veden vaikutus ei ole vain siinä, että se on vetyionien lähde ja tarjoaa siten mahdollisuuden ionin johtumiseen. Vedellä on monimutkaisempi rooli yleisen johtavuuden muuttamisessa. Tosiasia on, että vesi on epäpuhtauksien luovuttaja. Se toimittaa elektroneja (jokainen vesimolekyyli hajoaa protoniksi (ytimeksi) ja elektroniksi). Tämän seurauksena elektronit täyttävät reiät, jolloin reikien johtavuus pienenee. Se kutistuu miljoona kertaa. Myöhemmin nämä elektronit siirretään proteiineihin ja asema palautetaan, mutta ei kokonaan. Kokonaisjohtavuus jää tämän jälkeen edelleen 10 kertaa pienemmäksi kuin ennen veden lisäystä.

Proteiinijärjestelmiin voidaan lisätä paitsi luovuttaja, myös vastaanottaja, mikä johtaisi reikien määrän kasvuun. On todettu, että tällainen akseptori on erityisesti kloraniili, klooria sisältävä aine.

Tämän seurauksena reiän johtavuus kasvaa niin paljon, että proteiinijärjestelmän kokonaisjohtavuus kasvaa miljoonan verran.

Nukleiinihapoilla on myös tärkeä rooli elävässä organismissa. Huolimatta siitä, että niiden rakenne, vetysidokset ja niin edelleen eroavat biologisten järjestelmien rakenteesta, on olemassa aineita (ei-biologisia), joilla on pohjimmiltaan samanlaiset sähköfysikaaliset ominaisuudet. Erityisesti tällainen aine on grafiitti. Niiden sitoutumisenergia, kuten proteiinien, on alhainen ja ominaisjohtavuus korkea, vaikkakin useita suuruusluokkia pienempi kuin proteiinien. Mutta aminohappojen sähköfysikaaliset ominaisuudet ovat yleensä pohjimmiltaan samat kuin proteiinien ominaisuudet.

Mutta elävän organismin koostumuksessa olevilla aminohapoilla on myös ominaisuuksia, joita proteiineilla ei ole. Nämä ovat erittäin tärkeitä ominaisuuksia. Niiden ansiosta mekaaniset vaikutukset niissä muuttuvat sähköksi. Tätä aineen ominaisuutta fysiikassa kutsutaan pietsosähköiseksi. Elävän organismin nukleiinihapoissa lämpövaikutus johtaa myös sähkön (termosähköisyyden) muodostumiseen. Molemmat ominaisuudet määräytyvät veden läsnäolon perusteella. On selvää, että nämä ominaisuudet vaihtelevat vesimäärän mukaan. Näiden ominaisuuksien käyttö elävän organismin organisoinnissa ja toiminnassa on ilmeistä. Joten visuaalisen verkkokalvon sauvojen toiminta perustuu johtavuuden riippuvuuteen valaistuksesta. Mutta elävien organismien molekyyleillä on myös elektroninen johtavuus, kuten metallit.

Proteiinijärjestelmien ja nukleiinimolekyylien sähköfysikaaliset ominaisuudet ilmenevät vain dynamiikassa, vain elävässä organismissa. Kuoleman alkaessa sähköfyysinen aktiivisuus katoaa hyvin nopeasti. Tämä johtuu siitä, että varauksenkuljettajien liike on pysähtynyt.

Proteiinijärjestelmien ja aminohappojen sähköisten ominaisuuksien vertailusta puolijohteisiin voi saada vaikutelman, että toisen ja toisen sähköiset ominaisuudet ovat samat. Tämä ei ole täysin totta. Vaikka elävän organismin proteiinijärjestelmissä on sekä elektronista että aukko- ja ionijohtavuutta, ne ovat yhteydessä toisiinsa monimutkaisemmalla tavalla kuin epäorgaanisissa ja orgaanisissa puolijohteissa. Siellä nämä johtavuudet yksinkertaisesti lasketaan yhteen ja saadaan lopullinen kokonaisjohtavuus. Elävissä organismeissa tällaista johtavuuden aritmeettista lisäämistä ei voida hyväksyä. Tässä 1+1#2. Siinä ei ole mitään outoa. Tämä viittaa siihen, että nämä johtavuudet eivät ole riippumattomia toisistaan. Niiden keskinäisiin muutoksiin liittyy prosesseja, jotka muuttavat kokonaisjohtavuutta monimutkaisemman lain mukaan. Siksi, kun puhutaan proteiinijärjestelmien elektronisesta (tai muusta) johtavuudesta, sana "spesifinen" lisätään. Elävien olentojen sähköfysikaaliset ominaisuudet määrittävät prosessit ovat hyvin monimutkaisia. Samanaikaisesti sähkövarausten liikkeen kanssa, joka määrää sähkönjohtavuuden, myös sähkömagneettiset kentät vaikuttavat toisiinsa. Alkuainehiukkasilla on magneettimomentteja, eli ne ovat magneetteja. Koska nämä magneetit ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa, näiden hiukkasten tietty suuntaus muodostuu tämän toiminnan seurauksena. Jatkuvasti molekyylit ja atomit muuttavat tilaansa - ne suorittavat jatkuvia ja äkillisiä (diskreettejä) siirtymiä sähkötilasta toiseen. Saatuaan lisäenergiaa he ovat innoissaan. Nämä siirtymät vaikuttavat varauksenkuljettajien liikkuvuuteen elävässä organismissa. Siten sähkömagneettisten kenttien toiminta muuttaa varautuneiden hiukkasten liikettä. Näiden varauksenkuljettajien avulla informaatio välittyy keskushermostossa (CNS). Keskushermoston signaalit, jotka varmistavat koko organismin toiminnan kokonaisuutena, ovat sähköimpulsseja. Mutta ne leviävät paljon hitaammin kuin teknisissä järjestelmissä. Tämä johtuu prosessin monimutkaisuudesta. Organismi reagoi toimenpiteellä tiettyyn ulkoiseen vaikutukseen vasta saatuaan tiedon tästä vaikutuksesta. Elimistön reaktio on hyvin hidas, koska signaalit ulkoisista vaikutuksista leviävät hitaasti. Siten elävän organismin suojareaktioiden nopeus riippuu elävän aineen sähköfysikaalisista ominaisuuksista. Jos sähkö- ja sähkömagneettiset kentät vaikuttavat ulkopuolelta, tämä reaktio hidastuu entisestään. Tämä on todettu sekä laboratoriokokeissa että tutkittaessa sähkömagneettisten kenttien vaikutusta eläviin järjestelmiin magneettimyrskyjen aikana. Muuten, jos elävän organismin reaktio ulkoisiin vaikutuksiin olisi monta kertaa nopeampi, niin ihminen voisi suojautua monilta vaikutuksilta, joista hän nyt kuolee.

Nykyään ihmiset eivät vielä tiedä kaikkia elävän aineen monimutkaisen sähkönjohtavuuden ominaisuuksia. Mutta on selvää, että ne olennaisesti erilaiset ominaisuudet, jotka ovat luontaisia ​​vain eläville olennoille, riippuvat niistä.

Sähköilmiöiden olemuksen paljastamiseksi elävässä organismissa on välttämätöntä ymmärtää biologisen järjestelmän potentiaalin, biopotentiaalin, merkitys.

Potentiaali on energiamahdollisuus. Elektronin repimiseksi irti vetyatomista on voitettava voimat, jotka pitävät sitä atomissa, eli tämän työn suorittamiseen tarvitaan energiaa. Alkuainehiukkasten energia mitataan elektronivolteina. Energiaa, joka kuluu elektronin irrottamiseen atomin ytimestä, kutsutaan ionisaatiopotentiaaliksi. Vedyn osalta se on 13 eV. Eri alkuaineiden atomeille sillä on omat merkityksensä.

Elävissä aineissa molekyylien sitoutumisenergia on 0,01-1 eV. Elottomissa molekyyleissä 30-50 eV. Biologisten molekyylien ionisaatiopotentiaalia on erittäin vaikea mitata elektronienergian vähimmäisarvojen pienuuden vuoksi. Siksi on parempi luonnehtia niitä ei absoluuttisilla arvoilla (elektronivoltit), vaan suhteellisilla arvoilla. Veden ionisaatiopotentiaali voidaan ottaa yksikkönä (puhumme biologisten järjestelmien sisältämästä vedestä). Kaikkien muiden biologisten yhdisteiden ionisaatiopotentiaalit voidaan nyt määrittää. Tässä on toinenkin hienous. Vetyatomilla on vain yksi valenssielektroni. Siksi sen ionisaatiopotentiaali on yhtä suuri kuin yksikkö. Jos atomi ja molekyyli ovat monimutkaisempia, niin niiden elektroneilla on erilaiset energiamahdollisuudet irtautua. Tällaisissa tapauksissa ionisaatiopotentiaali lasketaan valenssielektroneille, eli elektroneille, joilla on pienin sitoutumisenergia.

Biologisissa järjestelmissä sähkövarausten tietyn jakautumisen seurauksena on sähkökenttiä, joten Coulombin voimien ansiosta sähkövarausten veto ja hylkiminen on mahdollista. Sähkökentän energiaominaisuus on potentiaaliero (Δj). Biologisten järjestelmien (biopotentiaalien) potentiaaliero on hyvin pieni, jopa 10 -6 eV. Biopotentiaalien arvo on yksiselitteinen indikaattori biosysteemin tai sen osien tilasta. Se muuttuu, jos keho on patologisessa tilassa. Tässä tapauksessa elävän organismin reaktiot ympäristötekijöihin muuttuvat. Biologisten yhdisteiden sähköfysikaaliset ominaisuudet määräävät myös elävän organismin, sekä yksittäisen kokonaisuuden että yksittäisten analysaattoreiden, reaktionopeuden ulkoisten tekijöiden vaikutukseen. Tietojen käsittelyn nopeus kehossa riippuu myös näistä ominaisuuksista. Se arvioidaan sähköaktiivisuuden suuruuden perusteella.

Bioenergia-ilmiöt alkuainehiukkasten tasolla ovat elävän organismin päätoimintojen perusta, ilman näitä toimintoja elämä on mahdotonta. Solujen energiaprosessit (energian muuntaminen ja monimutkaisimmat biokemialliset aineenvaihduntaprosessit) ovat mahdollisia vain elektronien osallistumisen ansiosta.

Biopotentiaalit liittyvät läheisesti tietyn elimen sähköiseen aktiivisuuteen. Siten aivojen sähköiselle toiminnalle on tunnusomaista biopotentiaalien spektritiheys ja eri taajuuksien jänniteimpulssit. On todettu, että seuraavat aivojen biorytmit (Hz) ovat ominaisia ​​henkilölle: Delta-rytmi - 0,5-3 Hz; Theta-rytmi - 4-7 Hz; Alfa-rytmi - 8-13 Hz; Beeta-rytmi - 14-35 Hz; Gammarytmi - 36-55 Hz.

On, vaikkakin epäsäännöllisesti, joitain rytmejä, joiden taajuus on suurempi. Ihmisaivojen sähköisten impulssien amplitudi saavuttaa merkittävän arvon - jopa 500 μV.

Jokainen elektroniikkaan perehtynyt tietää, että informaatiota siirrettäessä ja sitä käsiteltäessä ei ole tärkeää vain pulssien toistotaajuus ja niiden amplitudi, vaan myös pulssien muoto.

Miten nämä impulssit muodostuvat? Niiden ominaisuudet osoittavat, että niitä ei voida luoda ioninjohtavuuden muutoksilla. Tässä tapauksessa prosessit kehittyvät hitaammin, eli ne ovat inertiaalisempia. Näitä impulsseja voidaan muodostaa vain elektronien liikkeellä, joiden massa on paljon pienempi kuin ionien massa.

Sähköimpulssien muodon rooli voidaan ymmärtää esimerkillä sydämen defibrilloinnin tehokkuudesta. Kävi ilmi, että sydämen toiminnan palauttamisen tehokkuus riippuu käytetyn sähköjännitteen pulssin muodosta. Sen spektritiheys on myös tärkeä. Vain tietyllä impulssimuodolla palautuu varauksenkuljettajien normaali liike elävässä organismissa, eli tavallinen sähkönjohtavuus palautuu, jolloin organismin normaali toiminta on mahdollista.

Tässä menetelmässä elektrodeja asetetaan ihmiskehoon rintakehän alueelle. Mutta sähköimpulssit eivät tässä tapauksessa vaikuta vain suoraan sydänlihakseen, vaan myös keskushermostoon. Ilmeisesti toinen tapa on tehokkain, koska keskushermoston mahdollisuudet vaikuttaa kaikkiin elimiin ovat laajimmat. Komennot kaikille elimille tulevat nopeimmin keskushermoston kautta, koska sen sähkönjohtavuus on paljon suurempi kuin lihaskudosten ja verenkiertojärjestelmän sähkönjohtavuus. Elimistön paluu elämään tapahtuu siis, jos on mahdollista palauttaa elävän aineen sähköfysikaaliset ominaisuudet tai pikemminkin sähkövarausten erityiset liikkeet niillä ominaisuuksilla, jotka ovat luontaisia ​​eläville järjestelmille.

Ratkaisevaa merkitystä elävän organismin elämälle ja toiminnalle ovat juuri elävän organismin sähköfysikaaliset ominaisuudet. Tämän todistavat tällaiset tosiasiat.

On todettu, että jos ärsyttävät tekijät vaikuttavat yhtäkkiä ihmiseen, ihmiskehon vastus sähkövirralle muuttuu dramaattisesti. On erittäin tärkeää, että odottamattomilla ulkoisilla vaikutuksilla voi olla erilainen fyysinen luonne. Se voi olla kirkas valo ja kosketus kuumaan esineeseen ja viesti henkilölle odottamattomista, hänelle tärkeistä tiedoista. Kaikissa tapauksissa tulos on sama - ihmiskehon sähkönjohtavuus kasvaa. Tämä muutos riippuu myös ulkoisen tekijän voimakkuudesta. Mutta kaikissa tapauksissa sähkönjohtavuuden kasvu tapahtuu erittäin nopeasti, ja sen palautuminen normaaleihin arvoihin on paljon hitaampaa. Nopea muutos sähkönjohtavuudessa voi tapahtua vain elektroniikan takia.

Otetaanpa ulkoisen tekijän (sähkövirran) vaikutus ihmiseen. Tämän vaikutuksen seuraukset eivät riipu vain sen suuruudesta, vaan ihmisen hermoston tilasta sillä hetkellä. Kuolema ulkoisen tekijän vaikutuksesta tapahtuu, jos keskushermoston sähkönjohtavuus häiriintyy. Jos varauksenkuljettajien liike aivosoluissa häiriintyy ulkoisten tekijöiden vaikutuksesta, solujen hapen syöttö lakkaa kokonaan tai osittain.

Tietenkin tämä kysymys on erittäin vaikea. On jo todettu, että eri elävien organismien ja eri järjestelmien sähkönjohtavuus yhdessä elävässä organismissa on erilainen. Elimillä, joiden pitäisi reagoida nopeimmin ulkoisiin ärsykkeisiin, on vähiten inertiajohtuminen - elektroninen ja elektronireikä.

Mieti nyt kehon energiajärjestelmää.

Eri tutkijoiden mielipiteitä on, että energia pääsee kehoon, mikä varmistaa sen toiminnan kokonaisuutena, samoin kuin kaikki sen osat. Energiavarauksilla voi olla sekä positiivisia että negatiivisia merkkejä. Terveessä organismissa on tasapaino positiivisten ja negatiivisten energiaelementtien välillä. Tämä tarkoittaa tasapainoa viritys- ja estoprosessien välillä. Kun tasapaino positiivisen ja negatiivisen energian virtojen välillä häiriintyy, keho joutuu sairaustilaan, koska heräte- ja estoprosessin tasapaino häiriintyy.

Päivämäärä: 28.3.2010

Mitään liikettä ei voi suorittaa kuluttamatta energiaa. Ainoa yleinen ja suora lihasten supistumisen energianlähde on adenosiinitrifosfaatti -ATP; ilman sitä poikittaiset "sillat ovat vailla energiaa ja aktiinifilamentit eivät voi liukua myosiinifilamentteja pitkin, lihassäikeen supistumista ei tapahdu. ATP on korkeaenerginen (makroerginen) fosfaattiyhdiste, joka hajoaa (hydrolyysi) joka vapauttaa noin 10 kcal/kg vapaata energiaa Lihaksen aktivoituessa ATP:n hydrolyysi lisääntyy, joten energia-aineenvaihdunnan intensiteetti kasvaa 100-1000 kertaa lepotasoon verrattuna.ATP-varastot kuitenkin lihakset ovat suhteellisen mitättömiä ja voivat riittää vain 2-3 sekuntiin intensiiviseen työhön. Todellisissa olosuhteissa, jotta lihakset pystyisivät säilyttämään supistumiskykynsä pitkään, on ATP:n palautumisen (uudelleensynteesi) tapahtuva jatkuvasti. samalla nopeudella kuin kulutetaan.Hiilihydraatteja, rasvoja ja proteiineja käytetään energialähteinä.Näiden aineiden täydellisen tai osittaisen hajoamisen myötä osa kertyneestä energiasta vapautuu niiden kemiallisissa sidoksissa.Tämä vapautuu energia I ja tarjoaa ATP:n uudelleensynteesin (katso. pöytä).

Henkilön energiavarastot (paino 75 kg)

Kehon bioenergiaominaisuudet ovat tärkein sen fyysistä suorituskykyä rajoittava tekijä. Energian muodostus lihastyön varmistamiseksi voidaan suorittaa anaerobisia (happivapaa) ja aerobisia (hapetus) reittejä pitkin. Tässä tapauksessa tapahtuvien prosessien biokemiallisista ominaisuuksista riippuen on tapana erottaa kolme yleistä energiajärjestelmää, jotka varmistavat henkilön fyysisen suorituskyvyn:

alaktinen anaerobinen, tai fosfogeeninen, joka liittyy ATP:n uudelleensynteesiprosesseihin pääasiassa toisen korkeaenergisen fosfaattiyhdisteen - kreatiinifosfaatin (CrF) - energian vuoksi;

glykolyyttinen (laktasidi) anaerobinen, ATP:n ja CRF:n uudelleensynteesin aikaansaaminen johtuen glykogeenin tai glukoosin anaerobisen hajoamisen reaktioista maitohapoksi (LA);

aerobinen(hapettava), joka liittyy työkykyyn, joka johtuu energiasubstraattien hapettumisesta, joita voidaan käyttää hiilihydraatteina, rasvoina, proteiineina, samalla kun ne lisäävät hapen toimitusta ja käyttöä työskentelylihaksissa.

Jokaiselle luetelluista fyysisen suorituskyvyn bioenergiakomponenteista on ominaista kriteerit tehoa, kapasiteettia ja tehokkuutta(katso kuva 1).

Riisi. 1. Energiaa tuottavien prosessien dynamiikka työssäkäyvissä lihaksissa harjoituksen kestosta riippuen (N.I. Volkovov, 1986)

Tehokriteeri arvioi energian enimmäismäärän aikayksikköä kohti, jonka kukin aineenvaihduntajärjestelmä voi tarjota.

Kapasiteettikriteeri arvioi kehossa käytettävissä olevien energia-aineiden kokonaisvarastot tai tämän komponentin aiheuttaman työn kokonaismäärän.

Tehokkuuskriteeri näyttää kuinka paljon ulkoista (mekaanista) työtä voidaan tehdä jokaista kulutettua energiayksikköä kohden.

Fosfageenijärjestelmä on nopeimmin mobilisoituva energialähde. Kreatiinifosfaatin aiheuttama ATP:n uudelleensynteesi lihastyön aikana tapahtuu lähes välittömästi. Kun fosfaattiryhmä lohkeaa CRF:stä, vapautuu suuri määrä energiaa, joka käytetään suoraan ATP:n palauttamiseen. Siksi CRF on ensimmäinen lihasten energiavarasto, jota käytetään välittömänä ATP-regeneraation lähteenä. ATP ja CrF toimivat yhtenä energiansyöttöjärjestelmänä lihastoiminnalle. Tällä järjestelmällä on suurin teho verrattuna glykolyyttisiin ja aerobisiin järjestelmiin, ja sillä on päärooli lyhytaikaisen maksimaalisen työn varmistamisessa, joka suoritetaan maksimaalisilla lihasten supistoilla voiman ja nopeuden suhteen: suoritettaessa lyhytaikaisia ​​ponnisteluja "räjähdysherkkä" luonne, spurtteja, nykäyksiä, kuten esimerkiksi sprintti, hyppy, heitto tai lyönti ja potkiminen käsitaistelussa jne. Alaktisen anaerobisen prosessin suurin voima saavutetaan harjoituksissa, jotka kestävät 5-6 sekuntia ja korkeasti koulutetuilla urheilijoilla se saavuttaa tason 3700 kJ / kg minuutissa. Tämän järjestelmän kapasiteetti on kuitenkin pieni, koska lihaksissa on rajallisia ATP- ja CrF-varastoja. Samanaikaisesti suurimman anaerobisen tehon retentioaika ei riipu niinkään fosfageenijärjestelmän kapasiteetista, vaan siitä osasta, joka voidaan mobilisoida maksimiteholla työskennellessä. Maksimivoimaharjoittelun aikana kulutettu CRF:n määrä on vain noin kolmannes sen lihaksensisäisistä kokonaisvarannoista. Siksi maksimitehon kesto ei yleensä ylitä 15-20 sekuntia edes erittäin pätevillä urheilijoilla.

Anaerobinen glykolyysi alkaa melkein heti työn alusta, mutta saavuttaa maksimitehonsa vasta 15-20 sekunnin maksimiintensiivisen työn jälkeen, eikä tätä tehoa voida ylläpitää yli 2,5 - 3,0 minuuttia.

Glykolyyttinen anaerobinen järjestelmälle on ominaista riittävän suuri teho, joka saavuttaa tason noin 2500 kJ / kg minuutissa korkeasti koulutetuilla ihmisillä. Energiasubstraatit ovat hiilihydraatit - glykogeeni ja glukoosi. Lihassoluihin ja maksaan varastoitunut glykogeeni on glukoosimolekyylien (glukoosiyksiköiden) ketju. Kun glykogeeni hajoaa, sen glukoosiyksiköt pilkkoutuvat peräkkäin. Jokainen glykogeenin glukoosiyksikkö palauttaa 3 ATP-molekyyliä ja glukoosimolekyyli - vain 2 ATP-molekyyliä. Jokaisesta glukoosimolekyylistä muodostuu 2 maitohappomolekyyliä (LA). Siksi glykolyyttisen anaerobisen työn suurella teholla ja kestolla lihaksiin muodostuu merkittävä määrä UA:ta. Toimiviin lihassoluihin kerääntyvä UA diffundoituu helposti vereen ja sitoutuu tiettyyn pitoisuuteen veripuskurijärjestelmillä kehon sisäisen ympäristön (homeostaasin) säilyttämiseksi. Jos glykolyyttisen anaerobisen orientaation suorittamisen aikana muodostuvan UA:n määrä ylittää veren puskurijärjestelmien kyvyt, tämä johtaa niiden nopeaan ehtymiseen ja aiheuttaa veren happo-emästasapainon siirtymisen happopuolelle. Viime kädessä tämä aiheuttaa anaerobisen glykolyysin keskeisten entsyymien estämisen niiden toiminnan täydelliseen estämiseen asti. Samalla myös itse glykolyysinopeus laskee. Merkittävä happamoituminen johtaa myös laktisen anaerobisen prosessin nopeuden hidastumiseen ja yleiseen työvoiman laskuun.

Työn kestoa glykolyyttisessä anaerobisessa ohjelmassa ei pääasiassa rajoita sen energiasubstraattien määrä (kapasiteetti), vaan UA-pitoisuuden taso ja kudosten sopeutumisaste lihaksissa ja veressä tapahtuviin happosiirtymiin. Pääasiassa anaerobisen glykolyysin aikaansaaman lihastyön aikana ei esiinny jyrkkää lihasglykogeenin ja glukoosin ehtymistä veressä ja maksassa. Fyysisen harjoittelun aikana hypoglykemiaa (veren glukoosipitoisuuden lasku) voi esiintyä muista syistä. Glykolyyttisen anaerobisen kapasiteetin (erityinen kestävyys) ilmentymisen korkean tason vuoksi kudosten sopeutumisaste seurauksena oleviin siirtymiin happo-emästasapainossa on välttämätöntä. Tässä korostuu erityisesti henkisen vakauden tekijä, joka mahdollistaa intensiivisellä lihastoiminnalla tahdonvoimalla voittamaan kipeät tuntemukset työssäkäyvissä lihaksissa, jotka syntyvät väsymyksen kehittyessä ja jatkavat työntekoa huolimatta lisääntyvästä lopettamishalusta. se.

Kun siirrytään lepotilasta lihastoimintaan, hapen tarve (sen pyyntö) moninkertaistuu. Kestää kuitenkin vähintään 1-2 minuuttia, että sydän- ja hengityselinten aktiivisuus lisääntyy, jotta happipitoinen veri pääsee toimiviin lihaksiin. Työskentelylihasten hapenkulutus lisääntyy vähitellen vegetatiivisten tukijärjestelmien toiminnan voimistuessa. Kun harjoituksen kesto pidennetään 5-6 minuuttiin, aerobisen energian tuottoprosessien nopeus kasvaa nopeasti ja työn keston pidentyessä yli 10 minuutiksi energian saanti johtuu melkein kokonaan aerobisesta. Aerobisen energiansyöttöjärjestelmän teho on kuitenkin noin 3 kertaa pienempi kuin fosfogeenisen teho ja 2 kertaa - anaerobisen glykolyyttisen järjestelmän teho (katso taulukko)

Aineenvaihduntaprosessien tärkeimmät bioenergeettiset ominaisuudet - energianlähteet lihastoiminnan aikana

Samaan aikaan ATP:n uudelleensynteesin aerobiselle mekanismille on ominaista korkein tuottavuus ja tehokkuus. Jokapäiväisissä elämänolosuhteissa sen osuus on joskus yli 90 % kehon kokonaisenergiantuotannosta. Tässä tapauksessa hapettumisen substraatteina käytetään kaikkia pääravinteita: hiilihydraatteja, rasvoja aminohappojen muodossa. Proteiinien osuus aerobisen energiantuotannon kokonaismäärästä on hyvin pieni. Mutta hiilihydraatteja ja rasvoja käytetään aerobisen hapettumisen substraatteina niin kauan kuin ne ovat lihasten käytettävissä.

Hiilihydraattien aerobinen hajoaminen tiettyyn vaiheeseen asti (ennen palorypälehapon muodostumista) suoritetaan samalla tavalla kuin anaerobisessa glykolyysissä. Mutta aerobisissa olosuhteissa palorypälehappo ei muutu maitohapoksi, vaan hapettuu edelleen hiilidioksidiksi ja vedeksi, jotka erittyvät helposti kehosta. Samaan aikaan 39 ATP-molekyyliä muodostuu lopulta yhdestä glykogeenin glukoosiyksiköstä. Siten aerobinen glykogeenihapetus on tehokkaampaa kuin anaerobinen. Vielä enemmän energiaa vapautuu rasvojen hapettumisen aikana. Keskimäärin 1 mooli erilaisten ihmiskeholle spesifisten rasvahappojen seosta tuottaa 138 moolia ATP:tä uudelleen. Kun glykogeenia ja rasvahappoja kulutetaan samalla painolla, jälkimmäiset tarjoavat lähes kolme kertaa enemmän energiaa kuin hiilihydraatit. Rasvojen energiaintensiteetti on siksi kaikista bioenergeettisistä substraateista korkein (katso taulukko)

Aerobisen energiansyöttöjärjestelmän yleiset ominaisuudet

Aerobinen energiansyöttöjärjestelmä on huomattavasti heikompi kuin laktaatti ja laktaatti energiantuotantovoiman, lihastoiminnan tarjontaan osallistumisnopeuden suhteen, mutta se on moninkertainen kapasiteetin ja taloudellisuuden suhteen (taulukko 1).

Taulukko 1. Lihastyön energian saanti

Aerobisen järjestelmän ominaisuus on, että ATP:n muodostuminen lihaskudoksessa sijaitsevissa soluorganelleissa-mitokondrioissa tapahtuu hapen kuljetusjärjestelmän toimittaman hapen mukana. Tämä määrää etukäteen aerobisen järjestelmän korkean tehokkuuden ja melko suuret glykogeenivarat lihaskudoksessa ja maksassa sekä käytännössä rajattomat lipidien varannot - sen kapasiteetin.

Yksinkertaistetuimmassa muodossa aerobisen energiansyöttöjärjestelmän toiminta suoritetaan seuraavasti. Ensimmäisessä vaiheessa monimutkaisten prosessien tuloksena sekä glykogeeni että vapaat rasvahapot (FFA) muuttuvat asetyylikoentsyymi A:ksi (asetyyli-CoA), etikkahapon aktiiviseksi muodoksi, mikä varmistaa kaikkien myöhempien energiantuotantoprosessien edetmisen. yhden kaavan mukaan. Kuitenkin ennen asetyyli-CoA:n muodostumista glykogeenin ja FFA:n hapetus tapahtuu itsenäisesti.

Kaikki lukuisat kemialliset reaktiot, jotka tapahtuvat aerobisen ATP:n uudelleensynteesin prosessissa, voidaan jakaa kolmeen tyyppiin: 1 - aerobinen glykolyysi; 2 - Krebsin sykli, 3 - elektroninkuljetusjärjestelmä (kuva 7).

Riisi. 7. ATP:n uudelleensynteesireaktioiden vaiheet aerobisessa prosessissa

Reaktioiden ensimmäinen vaihe on aerobinen glykolyysi, joka johtaa glykogeenin hajoamiseen CO2:n ja H2O:n muodostuessa. Aerobisen glykolyysin kulku tapahtuu saman kaavion mukaisesti kuin edellä käsitellyn anaerobisen glykolyysin kulku. Molemmissa tapauksissa glykogeeni muuttuu kemiallisten reaktioiden seurauksena glukoosiksi ja glukoosi palorypälehapoksi ATP-resynteesin avulla. Happi ei osallistu näihin reaktioihin. Hapen läsnäolo havaitaan myöhemmin, kun sen osallistuessa palorypälehappo ei muutu maitohapoksi maitohapoksi ja sitten laktaatiksi, joka tapahtuu anaerobisen glykolyysin prosessissa, mutta lähetetään aerobiseen järjestelmään, loppu jonka tuotteet ovat hiilidioksidi (CO2), joka erittyy elimistöstä keuhkojen kautta, ja vesi (kuva 8)

Riisi. 8. Anaerobisen ja aerobisen glykolyysin kaaviollinen kulku

1 mooli glykogeenia hajoaa 2 mooliksi palorypälehappoa, kun energiaa vapautuu, joka riittää 3 moolin ATP:n uudelleensynteesiin: Energia + 3ADP + Fn → 3ATP

Glykogeenin hajoamisen seurauksena muodostuneesta palorypälehaposta poistetaan välittömästi CO2, jolloin se muuttuu kolmihiiliyhdisteestä kaksihiiliyhdisteeksi, joka yhdessä koentsyymi A:n kanssa muodostaa asetyyli-CoA:ta, joka sisältyy aerobisen ATP:n muodostumisen toinen vaihe - sitruunahapposykli tai Krebsin sykli.

Krebsin syklissä tapahtuu sarja monimutkaisia ​​kemiallisia reaktioita, joiden seurauksena palorypälehappo hapettuu - vetyionien (H +) ja elektronien (e-) poistaminen, jotka lopulta tulevat hapen kuljetusjärjestelmään ja osallistuvat ATP:hen. uudelleensynteesireaktiot kolmannessa vaiheessa, jolloin muodostuu CO2:ta, joka diffundoituu vereen ja kuljetetaan keuhkoihin, joista se erittyy kehosta. Itse Krebsin syklissä muodostuu vain 2 moolia ATP:tä (kuvio 9).

Riisi. 9. Kaavamainen esitys hiilen hapettumisesta Krebsin syklissä

Kolmas vaihe tapahtuu elektronien kuljetusketjussa (hengitysketjussa). Reaktiot, jotka tapahtuvat koentsyymien osallistuessa, rajoittuvat yleensä seuraaviin. Vetyionit ja elektronit, jotka vapautuvat Krebsin syklin reaktioista ja vähäisemmässä määrin glykolyysissä, siirtyvät happeen muodostaen vettä. Samanaikaisesti vapautuvaa energiaa sarjassa kytkettyjä reaktioita käytetään ATP:n uudelleensynteesiin. Koko prosessia, joka tapahtuu elektronien siirtoketjussa hapeksi, kutsutaan oksidatiiviseksi fosforylaatioksi. Hengitysketjussa tapahtuvissa prosesseissa soluihin syötetystä hapesta kuluu noin 90 % ja muodostuu suurin määrä ATP:tä. Kaiken kaikkiaan oksidatiivinen elektroninkuljetusjärjestelmä varmistaa 34 ATP-molekyylin muodostumisen yhdestä glykogeenimolekyylistä.

Hiilihydraattien sulaminen ja imeytyminen verenkiertoon tapahtuu ohutsuolessa. Maksassa ne muuttuvat glukoosiksi, joka puolestaan ​​voi muuttua glykogeeniksi ja kertyä lihaksiin ja maksaan, ja sitä käyttävät myös erilaiset elimet ja kudokset energialähteenä toiminnan ylläpitämiseen. Terveen miehen, jolla on riittävä fyysinen kunto ja paino 75 kg, keho sisältää 500-550 g hiilihydraatteja lihasglykogeenin (noin 80 %), maksan glykogeenin (noin 16-17 %), veren muodossa. glukoosia (3-4%), mikä vastaa 2000 - 2200 kcal luokkaa olevia energiavarastoja.

Maksan glykogeenia (90 - 100 g) käytetään ylläpitämään verensokeritasoa, joka tarvitaan eri kudosten ja elinten normaalin toiminnan varmistamiseksi. Pitkäaikaisessa aerobisessa työssä, joka johtaa lihasten glykogeenivarastojen ehtymiseen, lihakset voivat käyttää osan maksan glykogeenista.

On pidettävä mielessä, että lihasten ja maksan glykogeenivarastot voivat lisääntyä merkittävästi harjoittelun ja ravitsemuskäsittelyn vaikutuksesta, johon liittyy hiilihydraattien loppuminen ja sitä seuraava hiilihydraattien kyllästyminen. Harjoittelun ja erityisravitsemuksen vaikutuksesta glykogeenipitoisuus maksassa voi nousta 2 kertaa. Glykogeenin määrän kasvu lisää sen saatavuutta ja käyttöastetta myöhemmän lihastyön aikana.

Pitkäaikaisella keskiintensiteetillä fyysisellä aktiivisuudella glukoosin muodostuminen maksassa lisääntyy 2-3 kertaa verrattuna sen muodostumiseen levossa. Raskas pitkäaikainen työ voi johtaa 7-10-kertaiseen glukoosin tuotannon lisääntymiseen maksassa verrattuna levossa saatuihin tietoihin.

Rasvavarastoista johtuvan energiansyöttöprosessin tehokkuuden määrää lipolyysin nopeus ja veren virtausnopeus rasvakudoksessa, mikä varmistaa vapaiden rasvahappojen (FFA) intensiivisen toimituksen lihassoluihin. Jos työtä tehdään 50 - 60 % VO2 max -teholla, rasvakudoksessa on maksimaalinen verenvirtaus, mikä edesauttaa FFA:n maksimaalista saantia vereen. Voimakkaampi lihastyö liittyy lihasten verenvirtauksen voimistumiseen, samalla kun rasvakudoksen verenkierto vähenee ja näin ollen FFA:n kuljetus lihaskudokseen heikkenee.

Vaikka lipolyysi avautuu lihastoiminnan aikana, sen energian saanti tapahtuu kuitenkin jo 30-40 minuutin kohdalla keskimääräisen intensiteetin työssä sekä hiilihydraattien että lipidien hapettumisen vuoksi. Työn jatkaminen, joka johtaa rajallisten hiilihydraattiresurssien asteittaiseen ehtymiseen, liittyy FFA:iden hapettumisen lisääntymiseen; esimerkiksi juoksu- tai maantiepyöräilyn (yli 100 km) maratonmatkan toisen puoliskon energiansaanti liittyy pääasiassa rasvojen käyttöön.

Huolimatta siitä, että lipidien hapettumisen energian käytöllä on todellista merkitystä kestävyyden varmistamisessa vain pitkittyneen lihastoiminnan aikana, ensimmäisistä minuuteista alkaen työskentelyn intensiteetillä yli 60 % VO2max, triasyyliglyserideistä vapautuu FFA:ta, niiden sisäänpääsy ja hapettuminen supistuvissa lihaksissa. 30-40 minuutin kuluttua työn aloittamisesta FFA-kulutus lisääntyy 3 kertaa ja 3-4 tunnin työskentelyn jälkeen - 5-6 kertaa.

Triglyseridien lihaksensisäinen käyttö lisääntyy merkittävästi aerobisen harjoittelun vaikutuksesta. Tämä mukautuva reaktio ilmenee sekä energiantuotantoprosessin nopeudessa, joka johtuu lihastriserideistä peräisin olevien FFA:iden hapettumisesta, että niiden käytön lisääntymisenä lihaskudoksesta.

Yhtä tärkeä harjoitetun lihaskudoksen mukautuva vaikutus on sen kyvyn hyödyntää rasvavarastoja lisääminen. Joten 12 viikon aerobisen harjoittelun jälkeen kyky käyttää triglyseridejä työssäkäyvissä lihaksissa kasvoi jyrkästi ja saavutti 40%.

Proteiinien rooli ATP:n uudelleensynteesissä ei ole olennainen. Monien aminohappojen hiilirunkoa voidaan kuitenkin käyttää energiapolttoaineena oksidatiivisessa aineenvaihdunnassa, joka ilmenee pitkittyneissä kohtalaisen intensiivisissä kuormituksissa, jolloin proteiiniaineenvaihdunnan osuus energian tuotannosta voi olla 5–6 %. kokonaisenergiantarve.

Koska kehossa on merkittäviä glukoosi- ja rasvavarastoja ja rajoittamaton mahdollisuus kuluttaa happea ilmakehän ilmasta, aerobiset prosessit, joilla on vähemmän tehoa kuin anaerobisilla, voivat tarjota työtä pitkäksi aikaa (eli niiden kapasiteetti on erittäin suuri ja erittäin suuri). korkea hyötysuhde). Tutkimukset osoittavat, että esimerkiksi maratonjuoksussa lihasglykogeenin käytön ansiosta lihastyö jatkuu 80 minuuttia. Maksan glykogeenista voidaan mobilisoida tietty määrä energiaa. Yhteensä tämä voi tarjota 75 % ajasta, joka tarvitaan maratonin matkan voittamiseksi. Loput energiasta tulee rasvahappojen hapettumisesta. Niiden diffuusionopeus verestä lihaksiin on kuitenkin rajallinen, mikä rajoittaa energian tuotantoa näistä hapoista. FFA:n hapettumisen tuloksena syntyvä energia riittää pitämään lihastyön intensiteetin 40–50 % VO2max tasolla, kun taas WTO voi vahvimpana maratonjuoksijana ylittää matkan intensiteetillä yli 80– 90 % VO2max, mikä osoittaa aerobisen energiansyöttöjärjestelmän korkeaa mukauttamistasoa, joka mahdollistaa paitsi hiilihydraattien, rasvojen, yksittäisten aminohappojen ja metaboliittien käytön optimaalisen yhdistelmän varmistamisen energiantuotannossa, myös energian taloudellisen käytön. glykogeeni.

Siten koko joukko reaktioita, jotka saavat aikaan glykogeenin aerobisen hapettumisen, on seuraava. Ensimmäisessä vaiheessa aerobisen glykolyysin seurauksena muodostuu palorypälehappoa ja tietty määrä ATP:tä syntetisoituu uudelleen. Toisessa, Krebsin syklissä, syntyy CO2:ta ja vetyioneja (H+) ja elektroneja (e-) viedään elektroninkuljetusjärjestelmään, myös tietyn määrän ATP:tä uudelleensynteesillä. Ja lopuksi, viimeinen vaihe liittyy H2O:n muodostumiseen H+:sta, e-:stä ja hapesta sekä energian vapautumiseen, jota käytetään ylivoimaisen määrän ATP:n uudelleensynteesiin. ATP:n uudelleensynteesin polttoaineena käytetyt rasvat ja proteiinit kulkevat myös Krebsin syklin ja elektroninkuljetusjärjestelmän läpi (kuva 10).

Riisi. 10. Kaavioesitys aerobisen energiansyöttöjärjestelmän toiminnasta

Laktaattienergian syöttöjärjestelmä.

Laktaattienergian syöttöjärjestelmässä ATP:n uudelleensynteesi tapahtuu glukoosin ja glykogeenin hajoamisen vuoksi hapen puuttuessa. Tätä prosessia kutsutaan yleisesti anaerobiseksi glykolyysiksi. Anaerobinen glykolyysi on paljon monimutkaisempi kemiallinen prosessi kuin fosfogeenin hajoamismekanismit alaktisessa energiansyöttöjärjestelmässä. Se sisältää sarjan monimutkaisia ​​peräkkäisiä reaktioita, joiden seurauksena glukoosi ja glykogeeni hajoavat maitohapoksi, jota käytetään sarjassa kytkettyjä reaktioita ATP:n uudelleensynteesiin (kuva 2).

Riisi. 2. Kaavioesitys anaerobisen glykolyysin prosessista

1 mooli glukoosia hajoamisen seurauksena muodostuu 2 moolia ATP:tä ja 1 moolia glykogeenia hajoamalla 3 moolia ATP:tä. Samalla kun energiaa vapautuu lihaksissa ja kehon nesteissä, muodostuu palorypälehappoa, joka muuttuu maitohapoksi. Maitohappo hajoaa nopeasti muodostaen suolansa, laktaattinsa.

Maitohapon kertyminen glykolyyttisen mekanismin intensiivisen toiminnan seurauksena johtaa suureen laktaatti- ja vetyionien (H+) muodostumiseen lihaksissa. Tämän seurauksena, puskurijärjestelmien toiminnasta huolimatta, lihasten pH laskee asteittain 7,1:stä 6,9:ään ja jopa 6,5 ​​- 6,4:ään. Solunsisäinen pH tasolta 6,9 - 6,8 alkaen hidastaa ATP:n täydentymisen glykolyyttisen reaktion voimakkuutta ja pH:ssa 6,5 ​​- 6,4 glykogeenin hajoaminen pysähtyy. Siten maitohapon pitoisuuden kasvu lihaksissa rajoittaa glykogeenin hajoamista anaerobisessa glykolyysissä.

Toisin kuin alaktisessa energiansyöttöjärjestelmässä, jonka teho saavuttaa maksimitehonsa jo ensimmäisessä käyttösekunnissa, glykolyysin aktivointiprosessi etenee paljon hitaammin ja saavuttaa korkeat energiantuotannon arvot vasta 5-10 sekunnissa. operaatio. Glykolyyttisen prosessin teho on huomattavasti huonompi kuin kreatiinifosfokinaasimekanismin teho, mutta se on kuitenkin useita kertoja suurempi verrattuna aerobisen hapetusjärjestelmän kykyihin. Erityisesti, jos CF:n hajoamisesta johtuva ATP-energiantuotannon taso on 9–10 mmol/kg d.m./s (tuore kudosmassa), niin glykolyysin lisäyksellä tuotetun ATP:n määrä voi nousta 14 mmol/:iin. kg d.m. t./s. Molempien ATP-resynteesin lähteiden käytön ansiosta 3 minuutin intensiivisen työn aikana ihmisen lihasjärjestelmä pystyy tuottamaan noin 370 mmol/kg. Samaan aikaan glykolyysin osuus kokonaistuotannosta on vähintään 80 %. Laktaattianaerobisen järjestelmän maksimiteho ilmenee 20–25 sekunnissa työssä ja 30–60 sekunnissa ATP:n uudelleensynteesin glykolyyttinen reitti on pääasiallinen työn energian saannissa.

Maitohappoanaerobisen järjestelmän kapasiteetti varmistaa sen hallitsevan osallistumisen energiantuotantoon tehtäessä töitä jopa 30–90 s. Pidemmällä työllä glykolyysin rooli vähenee vähitellen, mutta pysyy merkittävänä jopa pidemmällä työllä - jopa 5-6 minuuttia. Glykolyysin seurauksena muodostuvan energian kokonaismäärä voidaan myös visuaalisesti arvioida veren laktaatti-indikaattoreilla laktaattienergian syöttöjärjestelmän maksimaalista mobilisointia vaativien töiden jälkeen. Kouluttamattomilla ihmisillä veren laktaatin rajoittava pitoisuus on 11-12 mmol/l. Harjoittelun vaikutuksesta laktaattijärjestelmän kapasiteetti kasvaa dramaattisesti ja veren laktaatin pitoisuus voi nousta 25 - 30 mmol / l:iin ja yli.

Naisten veren energianmuodostuksen ja laktaatin maksimiarvot ovat 30-40 % alhaisemmat verrattuna saman urheilulajin miehiin. Nuorille urheilijoille on tyypillistä alhainen anaerobinen kapasiteetti aikuisiin verrattuna. veren laktaatin maksimipitoisuus niiden anaerobisen luonteen rajoittavilla kuormituksilla ei ylitä 10 mmol/kg, mikä on 2-3 kertaa pienempi kuin aikuisurheilijoilla.

Siten laktaattianaerobisen järjestelmän adaptiiviset reaktiot voivat edetä eri suuntiin. Yksi niistä on glykolyyttisen prosessin liikkuvuuden lisääntyminen, joka ilmenee sen maksimaalisen suorituskyvyn paljon nopeampana saavuttamisessa (15–20:stä 5–8 sekuntiin). Toinen reaktio liittyy anaerobisen glykolyyttisen järjestelmän tehon kasvuun, mikä antaa sille mahdollisuuden tuottaa paljon suuremman määrän energiaa aikayksikköä kohti. Kolmas reaktio vähenee järjestelmän kapasiteetin ja tietysti tuotetun energian kokonaismäärän kasvuksi, minkä seurauksena työn kesto kasvaa pääasiassa glykolyysin aikaansaamana.

Valtimoveren laktaatin ja pH:n maksimiarvo kilpailujen aikana joissakin lajeissa on esitetty kuvassa. 3.

Kuva 3. Valtimoveren laktaatin ja pH:n enimmäisarvot eri urheilulajeihin erikoistuneilla urheilijoilla: a - juoksu (400, 800 m); b - pikaluistelu (500, 1000 m); c - soutu (2000 m); d - uinti 100 m; e - rattikelkka; e - pyöräily (100 km)
(Eindemann & Keul, 1977)

Ne antavat melko kattavan kuvan laktaattianaerobisten energialähteiden roolista korkeiden urheilutulosten saavuttamisessa eri lajeissa sekä anaerobisen glykolyysijärjestelmän mukautuvista varannoista.

Valittaessa optimaalista työn kestoa, joka varmistaa maksimaalisen laktaatin pitoisuuden lihaksissa, tulee ottaa huomioon, että maksimilaktaattipitoisuutta noudatetaan käytettäessä äärimmäisiä kuormituksia, joiden kesto vaihtelee välillä 1 - 6 minuuttia. Työn keston pidentyminen liittyy lihasten laktaattipitoisuuden vähenemiseen.

Optimaalisen menetelmän valitsemiseksi anaerobisen kapasiteetin lisäämiseksi on tärkeää jäljittää laktaatin kertymisen piirteitä maksimiintensiteetin ajoittaisen työn aikana. Esimerkiksi yhden minuutin äärimmäiset kuormitukset ja neljän minuutin tauot johtavat pysyvään veren laktaatin nousuun (kuva 4) samalla kun ne vähentävät happo-emäs-indikaattoreita (kuva 5).

Riisi. 4. Muutos veren laktaattipitoisuudessa jaksoittaisen maksimiharjoituksen aikana (yhden minuutin harjoitus 95 %:n intensiteetillä erotettuna 4 minuutin lepojaksoilla) (Hermansen, Stenswold, 1972)

Riisi. 5. Muutokset veren pH:ssa jaksoittaisten yhden minuutin maksimiintensiteetin kuormituksen aikana (Hollman, Hettinger, 1980)

Samanlainen vaikutus havaitaan suoritettaessa 15 - 20 sekunnin maksimivoimaharjoituksia noin 3 minuutin tauoilla (kuva 6).

Riisi. 6. Biokemiallisten muutosten dynamiikka urheilijoilla suoritettaessa toistuvasti lyhytaikaisia ​​maksimivoimaharjoituksia (N. Volkov et al., 2000)

Alactate energiansyöttöjärjestelmä.

Tämä energiansyöttöjärjestelmä on vähiten monimutkainen, sille on ominaista korkea energian vapautusteho ja lyhyt toiminta-aika. Energian muodostuminen tässä järjestelmässä johtuu energiarikkaiden fosfaattiyhdisteiden - adenosiinitrifosfaatin (ATP) ja kreatiinifosfaatin (CP) - hajoamisesta. ATP:n hajoamisen seurauksena syntyvä energia sisällytetään täysin energiansyöttöprosessiin työhön jo ensimmäisessä sekunnissa. Kuitenkin jo toisessa sekunnissa työ tapahtuu kreatiinifosfaatin (CP) ansiosta, joka kertyy lihaskuituihin ja sisältää runsaasti energiaa sisältäviä fosfaattiyhdisteitä. Näiden yhdisteiden hajoaminen johtaa voimakkaaseen energian vapautumiseen. CP:n hajoamisen lopputuotteet ovat kreatiini (Cr) ja epäorgaaninen fosfaatti (Pn). Reaktiota stimuloi kreatiinikinaasientsyymi, ja se näyttää kaavamaisesti tältä:

CP:n hajoamisen aikana vapautuva energia on käytettävissä ATP:n uudelleensynteesin prosessissa, joten ATP:n nopeaa hajoamista lihasten supistumisen aikana seuraa välittömästi sen uudelleensynteesi ADP:stä ja Fn:stä CP:n hajoamisen aikana vapautuvan energian mukana:

Toinen alaktisen energiansyöttöjärjestelmän mekanismi on ns. myokinaasireaktio, joka aktivoituu merkittävän lihasväsymyksen aikana, kun ATP:n halkeamisnopeus ylittää merkittävästi sen uudelleensynteesin nopeuden. Myokinaasireaktiota stimuloi myokinaasientsyymi, ja se koostuu fosfaattiryhmän siirtymisestä molekyylistä toiseen ja ATP:n ja adenosiinimonofosfaatin (AMP) muodostumiseen:

Adenosiinimonofosfaatti (AMP), joka on myokinaasireaktion sivutuote, sisältää viimeisen fosfaattiryhmän, eikä sitä voida käyttää energialähteenä, toisin kuin ATP ja ADP. Myokinaasireaktio aktivoituu olosuhteissa, joissa väsymyksen vuoksi muut ATP:n uudelleensynteesin reitit ovat käyttäneet kykynsä.

CF-varastoja ei voida täydentää työn suorittamisen aikana. Sen uudelleensynteesiin voidaan käyttää vain ATP:n hajoamisen seurauksena vapautuvaa energiaa, mikä on mahdollista vain palautumisjaksolla työn päätyttyä.

Alaktaattijärjestelmälle, jolle on tunnusomaista erittäin korkea energian vapautumisnopeus, on samalla ominaista erittäin rajallinen kapasiteetti. Maksimaalisen alaktisen anaerobisen tehon taso riippuu fosfaattien (ATP ja CP) määrästä lihaksissa ja niiden käyttönopeudesta. Sprinttiharjoittelun vaikutuksesta alaktista anaerobista tehoa voidaan lisätä merkittävästi. Erityiskoulutuksen vaikutuksesta alaktisen anaerobisen järjestelmän tehoa voidaan lisätä 40-80%. Esimerkiksi 8 viikon sprinttiharjoittelu juoksijoilla johti levossa olevien luurankolihasten ATP:n ja CP:n nousuun noin 10 %.

Lihasharjoittelun vaikutuksesta ei vain ATP:n ja Kf:n määrä kasva, vaan myös lihaskudoksen kyky pilkkoa niitä lisääntyy merkittävästi. Toinen adaptiivinen reaktio, joka määrittää alaktisen anaerobisen järjestelmän tehon, on fosfaattiresynteesin kiihtyminen entsyymien, erityisesti kreatiinifosfokinaasin ja myokinaasin, aktiivisuuden lisääntymisen vuoksi.

Harjoittelun vaikutuksesta myös alaktisen anaerobisen energiansyöttöjärjestelmän enimmäiskapasiteetin indikaattorit kasvavat merkittävästi. Alaktisen anaerobisen järjestelmän kapasiteetti kohdistetun pitkän aikavälin harjoittelun vaikutuksesta voi kasvaa 2,5-kertaiseksi. Tämän vahvistavat maksimilaktisen O2-velan indikaattorit: aloittelijaurheilijoilla se on 21,5 ml/kg, korkealuokkaisilla urheilijoilla 54,5 ml/kg.

Alaktisen energiajärjestelmän kapasiteetin kasvu näkyy myös maksimiintensiteetin työn kestona. Joten ihmisille, jotka eivät harrasta urheilua, alaktisen anaerobisen prosessin maksimiteho, joka saavutetaan 0,5 - 0,7 s kuluttua työn aloittamisesta, voidaan säilyttää enintään 7 - 10 s, sitten huippuluokan sprinttilajeihin erikoistuneet urheilijat, se voi ilmaantua 15-20 sekunnissa. Pitkään työskentelyyn liittyy samanaikaisesti sen huomattavasti suurempi teho, mikä johtuu korkeaenergisten fosfaattien korkeasta hajoamis- ja uudelleensynteesistä.

ATP:n ja CF:n pitoisuus miehillä ja naisilla on lähes sama - noin 4 mmol/kg ATP:tä ja 16 mmol/kg CF:ää. Lihastoiminnan aikana käytettävien fosfogeenien kokonaismäärä on kuitenkin miehillä huomattavasti suurempi kuin naisilla, mikä johtuu suurista eroista luurankolihasten kokonaistilavuuksissa. Luonnollisesti miehillä on paljon suurempi alaktisen anaerobisen energian syöttöjärjestelmän kapasiteetti.

Yhteenvetona on huomattava, että henkilöillä, joilla on korkea alaktinen anaerobinen tuottavuus, on yleensä alhainen aerobinen kapasiteetti, kestävyys pitkäaikaiseen työhön. Samanaikaisesti pitkän matkan juoksijoilla alaktiset anaerobiset kyvyt eivät ole vain verrattavissa pikajuoksijoiden kykyihin, vaan ne ovat usein huonompia kuin ei-urheilijoilla.

Lihastoiminnan energiansyöttöjärjestelmien yleiset ominaisuudet

Energia, kuten tiedätte, on yleinen määrällinen mitta, joka yhdistää kaikki luonnonilmiöt, aineen eri liikkeet. Kaikista erilaisissa fysikaalisissa prosesseissa (lämpö, ​​mekaaninen, kemiallinen jne.) syntyvistä ja lihasten toimintaan liittyvistä energiatyypeistä päähuomio tulee kiinnittää kehon kemialliseen energiaan, jonka lähde on ruoka ja sen muuntuminen motorisen toiminnan mekaaniseksi energiaksi. henkilö.

Ruoan hajoamisen aikana vapautuvasta energiasta tuotetaan adenosiinitrifosfaattia (ATP), joka kertyy lihassoluihin ja on eräänlainen polttoaine lihasten supistumisen mekaanisen energian tuottamiseen.

Lihasten supistumisen energia tulee adenosiinitrifosfaatin (ATP) hajoamisesta adenosiinidifosfaatiksi (ADP) ja epäorgaaniseksi fosfaatiksi (P). ATP:n määrä lihaksissa on pieni ja se riittää tarjoamaan intensiivistä työtä vain 1-2 sekunniksi. Työn jatkamiseksi tarvitaan ATP:n uudelleensynteesi, joka syntyy kolmen tyyppisten energiaa vapauttavien reaktioiden seurauksena. Lihasten ATP-varantojen täydentäminen mahdollistaa sen pitoisuuden jatkuvan tason, joka on tarpeen täysimittaiselle lihasten supistumiselle.

ATP:n uudelleensynteesi saadaan aikaan sekä anaerobisissa että aerobisissa reaktioissa, joissa energialähteinä ovat mukana lihaskudoksissa olevat kreatiinifosfaatti (CP) ja ADP-varat sekä energiarikkaat substraatit (lihas- ja maksaglykogeeni, lipoosikudosvarat jne.) . Kemialliset reaktiot, jotka johtavat lihasten energian saamiseen, tapahtuvat kolmessa energiajärjestelmässä: 1) anaerobinen laktaatti, 2) anaerobinen laktaatti (glykolyyttinen), 3) aerobinen.

Energian muodostuminen kahdessa ensimmäisessä järjestelmässä tapahtuu kemiallisten reaktioiden prosessissa, jotka eivät vaadi happea. Kolmas järjestelmä tarjoaa lihastoiminnan energiansyötön hapen mukana tulevien hapettumisreaktioiden seurauksena. Yleisimmät ideat kytkentäsekvenssistä ja kvantitatiivisista suhteista kunkin järjestelmän lihastoiminnan energiahuollossa on esitetty kuvassa. yksi.

Kunkin näiden energiajärjestelmien kyvyt määräytyvät tehon eli aineenvaihduntaprosesseissa tapahtuvan energian vapautumisen nopeuden ja kapasiteetin mukaan, jonka määrää substraattivarojen käytön koko ja tehokkuus.

Riisi. Kuva 1. Pätevien urheilijoiden lihastoiminnan energiansyöttöprosessien järjestys ja kvantitatiiviset suhteet eri energiajärjestelmissä (kaavio): 1 - alaktinen; 2 - laktaatti; 3 - aerobinen

Minkä tahansa nivelen liike tapahtuu luurankolihasten supistumisen vuoksi. Seuraava kaavio esittää energian aineenvaihduntaa lihaksessa.

Kaikentyyppisten lihasten supistumistoiminto johtuu tiettyjen biokemiallisten prosessien kemiallisen energian muuntamisesta lihaskuitujen mekaaniseksi työksi. Adenosiinitrifosfaatin (ATP) hydrolyysi antaa lihakselle tätä energiaa.

Koska tarjonnan lihaksia ATP pieni, on välttämätöntä aktivoida metaboliset reitit uudelleensynteesiä varten ATP niin, että synteesin taso vastaa lihasten supistumisen kustannuksia. Energiantuotanto lihastyöhön voidaan suorittaa anaerobisesti (ilman happea) ja aerobisesti. ATP syntetisoitu adenosiinidifosfaatista ( ADP) kreatiinifosfaatin energian, anaerobisen glykolyysin tai oksidatiivisen aineenvaihdunnan kautta. Osakkeet ATP lihaksissa ovat suhteellisen vähäiset ja ne voivat riittää vain 2-3 sekuntiin intensiiviseen työhön.

Kreatiinifosfaatti

kreatiinifosfaattivarastot ( KrF) lihaksessa on enemmän varauksia ATP ja ne voidaan muuttaa anaerobisesti nopeasti ATP. KrF- "nopein" energia lihaksissa (se antaa energiaa ensimmäisten 5-10 sekunnin aikana erittäin voimakkaasta, räjähtävästä voimatyöstä, esimerkiksi nostettaessa tankoa). Varaston loppumisen jälkeen KrF keho etenee lihasglykogeenin hajoamiseen, mikä tarjoaa pidemmän (jopa 2-3 minuuttia), mutta vähemmän intensiivisen (kolme kertaa) työn.

glykolyysi

Glykolyysi on anaerobisen aineenvaihdunnan muoto, joka mahdollistaa uudelleensynteesin ATP ja KrF johtuen glykogeenin tai glukoosin anaerobisen hajoamisen reaktioista maitohapoksi.

KrF pidetään nopeasti vapautuvana polttoaineena, joka regeneroituu ATP, joka lihaksissa on merkityksetön määrä ja siksi KrF on tärkein energiajuoma muutaman sekunnin ajan. Glykolyysi on monimutkaisempi järjestelmä, joka voi toimia pitkään, joten sen merkitys on olennainen pidempien aktiivisten toimien kannalta. KrF rajoitettu sen pieneen määrään. Glykolyysillä taas on mahdollisuus suhteellisen pitkäkestoiseen energian saantiin, mutta tuottamalla maitohappoa se täyttää moottorisolut sillä ja rajoittaa tämän vuoksi lihasten toimintaa.

Oksidatiivinen aineenvaihdunta

Se liittyy mahdollisuuteen työskennellä energiasubstraattien hapettumisen vuoksi, joita voidaan käyttää hiilihydraatteina, rasvoina, proteiineina, samalla kun ne lisäävät hapen toimitusta ja käyttöä työskentelylihaksissa.

Kiireellisten ja lyhytaikaisten energiavarastojen täydentämiseen ja pitkäaikaisen työn suorittamiseen lihassolu käyttää ns. pitkän aikavälin energialähteitä. Näitä ovat glukoosi ja muut monosakkaridit, aminohapot, rasvahapot, glyseroliruokakomponentit, jotka kulkeutuvat lihassoluun kapillaariverkoston kautta ja osallistuvat oksidatiiviseen aineenvaihduntaan. Nämä energialähteet synnyttävät muodostumisen ATP yhdistämällä hapen hyödyntäminen mitokondrioiden elektronien kuljetusjärjestelmän vetykantajien hapettumiseen.

Yhden glukoosimolekyylin täydellisen hapettumisen prosessissa syntetisoidaan 38 molekyyliä ATP. Kun vertaat anaerobista glykolyysiä hiilihydraattien aerobiseen hajoamiseen, voit nähdä, että aerobinen prosessi on 19 kertaa tehokkaampi.

Lyhytaikaisen intensiivisen fyysisen toiminnan aikana tärkeimmät energianlähteet ovat KrF, glykogeeni ja luustolihasten glukoosi. Näissä olosuhteissa tärkein koulutusta rajoittava tekijä ATP, voimme olettaa, että tarvittava määrä happea puuttuu. Intensiivinen glykolyysi johtaa suurien määrien maitohappomäärien kerääntymiseen luurankolihaksiin, joka diffundoituu vähitellen vereen ja siirtyy maksaan. Suurista maitohappopitoisuuksista tulee tärkeä tekijä säätelymekanismissa, joka estää vapaiden rasvahappojen vaihtoa 30-40 sekuntia kestävän harjoituksen aikana.

Kun fyysisen toiminnan kesto pitenee, veren insuliinipitoisuus laskee asteittain. Tämä hormoni osallistuu aktiivisesti rasva-aineenvaihdunnan säätelyyn ja korkeina pitoisuuksina estää lipaasien toimintaa. Insuliinipitoisuuden lasku pitkäaikaisen fyysisen rasituksen aikana johtaa insuliinista riippuvaisten entsyymijärjestelmien toiminnan lisääntymiseen, mikä ilmenee lipolyysiprosessin lisääntymisenä ja rasvahappojen vapautumisen lisääntymisenä varastosta.

Tämän säätelymekanismin merkitys käy ilmi, kun urheilijat tekevät yleisimmän virheen. Usein yrittäessään tarjota elimistölle helposti sulavia energianlähteitä, he nauttivat tunti ennen kilpailun tai harjoituksen alkua hiilihydraattipitoisen aterian tai glukoosia sisältävän tiivistetyn juoman. Tällainen kehon kyllästyminen helposti sulavilla hiilihydraateilla johtaa 15-20 minuutin kuluttua veren glukoositason nousuun, mikä puolestaan ​​​​aiheuttaa haiman solujen lisääntynyttä insuliinin vapautumista. Tämän hormonin pitoisuuden nousu veressä johtaa glukoosin kulutuksen lisääntymiseen lihastoiminnan energialähteenä. Loppujen lopuksi elimistö kuluttaa energiapitoisten rasvahappojen sijaan hiilihydraatteja. Joten glukoosin ottaminen tuntia ennen alkua voi vaikuttaa merkittävästi urheilusuoritukseen ja vähentää kestävyyttä pitkäaikaiseen harjoitteluun.

Vapaiden rasvahappojen aktiivinen osallistuminen lihastoiminnan energiahuoltoon mahdollistaa pitkäkestoisen fyysisen toiminnan taloudellisemman suorittamisen. Lipolyysiprosessin lisääntyminen harjoituksen aikana johtaa rasvahappojen vapautumiseen rasvavarastoista vereen, ja niitä voidaan kuljettaa luustolihaksiin tai käyttää veren lipoproteiinien muodostamiseen. Luurankolihaksissa vapaat rasvahapot kulkeutuvat mitokondrioihin, joissa ne käyvät läpi peräkkäisen hapettumisen, joka liittyy fosforylaatioon ja synteesiin ATP.

Jokaiselle luetelluista fyysisen suorituskyvyn bioenergiakomponenteista on tunnusomaista teho-, kapasiteetti- ja hyötysuhdekriteerit (taulukko 1).

Taulukko 1. Aineenvaihduntaprosessien tärkeimmät bioenergeettiset ominaisuudet - energianlähteet lihastoiminnan aikana

Tehokriteeri arvioi energian enimmäismäärän aikayksikköä kohti, jonka kukin aineenvaihduntajärjestelmä voi tarjota.

Kapasiteettikriteerissä arvioidaan kehon käytettävissä olevien energia-aineiden kokonaisvarastoja tai tämän komponentin aiheuttaman työn kokonaismäärää.

Tehokkuuskriteeri osoittaa, kuinka paljon ulkoista (mekaanista) työtä voidaan tehdä kullekin käytetylle energiayksikölle.

Suuri merkitys on aerobisen ja anaerobisen energiantuotannon suhde eri intensiteetin työssä. Yleisurheilun juoksumatkojen esimerkissä tämä suhde voidaan esittää (taulukko 2)

Taulukko 2. Aerobisen ja anaerobisen energiantuotannon mekanismien suhteellinen osuus suoritettaessa yksittäistä työtä eripituisella maksimiintensiteetillä