Ի՞նչն է ստիպում մարդուն շարժվել: Ի՞նչ է էներգիայի փոխանակումը: Որտեղի՞ց է գալիս մարմնի էներգիան: Որքա՞ն կտևի այն: Ի՞նչ ֆիզիկական ծանրաբեռնվածությամբ, ի՞նչ էներգիա է սպառվում: Հարցերը շատ են, ինչպես տեսնում եք։ Բայց ամենից շատ դրանք հայտնվում են, երբ սկսում ես ուսումնասիրել այս թեման։ Ես կփորձեմ հեշտացնել կյանքը ամենահետաքրքրասերների համար և խնայել ժամանակը: Գնա…

Էներգետիկ նյութափոխանակություն - օրգանական նյութերի պառակտման ռեակցիաների մի շարք, որոնք ուղեկցվում են էներգիայի արտազատմամբ:

Շարժում ապահովելու համար (ակտինի և միոզինի թելերը մկաններում) մկանը պահանջում է ադենոզին տրիֆոսֆատ (ATP): Երբ ֆոսֆատների միջև քիմիական կապերը խզվում են, էներգիա է անջատվում, որն օգտագործվում է բջիջի կողմից: Այս դեպքում ATP-ն անցնում է մի վիճակի, որն ունի ավելի ցածր էներգիա ադենոզին դիֆոսֆատով (ADP) և անօրգանական ֆոսֆորով (P)

Եթե ​​մկանը աշխատում է, ապա ATP-ն անընդհատ բաժանվում է ADP-ի և անօրգանական ֆոսֆորի՝ միաժամանակ ազատելով էներգիա (մոտ 40-60 կՋ/մոլ): Երկարատև աշխատանքի համար անհրաժեշտ է վերականգնել ATP-ն այն արագությամբ, որով այս նյութը օգտագործվում է բջջի կողմից:

Կարճաժամկետ, կարճաժամկետ և երկարաժամկետ աշխատանքի համար օգտագործվող էներգիայի աղբյուրները տարբեր են։ Էներգիան կարող է գեներացվել ինչպես անաէրոբ (թթվածնից զերծ), այնպես էլ աերոբ (օքսիդատիվ) եղանակով: Ինչ որակներ է զարգացնում մարզիկը, երբ մարզվում է աերոբիկ կամ անաէրոբ գոտում, ես գրել եմ «» հոդվածում:

Գոյություն ունեն երեք էներգետիկ համակարգեր, որոնք ապահովում են մարդու ֆիզիկական աշխատանքը.

1. Ալակտատ կամ ֆոսֆագեն (անաէրոբ): Այն կապված է ATP-ի վերասինթեզի գործընթացների հետ հիմնականում բարձր էներգիայի ֆոսֆատային միացության՝ Creatine Phosphate (CrP) շնորհիվ:
2. Գլիկոլիտիկ (անաէրոբ): Ապահովում է ATP-ի և CRF-ի վերասինթեզ՝ գլիկոգենի և/կամ գլյուկոզայի անաէրոբ քայքայման ռեակցիաների պատճառով դեպի կաթնաթթուն (լակտատ):
3. Աերոբիկ (օքսիդատիվ): Ածխաջրերի, ճարպերի, սպիտակուցների օքսիդացման շնորհիվ աշխատանք կատարելու ունակություն՝ միաժամանակ մեծացնելով թթվածնի մատակարարումն ու օգտագործումը աշխատող մկաններում:

Կարճաժամկետ աշխատանքի համար էներգիայի աղբյուրներ.

Մկաններին արագ հասանելի էներգիան ապահովում է ATP մոլեկուլը (Ադենոզին Տրիֆոսֆատ): Այս էներգիան բավական է 1-3 վայրկյանի համար։ Այս աղբյուրը օգտագործվում է ակնթարթային աշխատանքի, առավելագույն ջանքերի համար:

ATP + H2O ⇒ ADP + F + էներգիա

Օրգանիզմում ATP-ն ամենահաճախ թարմացվող նյութերից է. Այսպիսով, մարդկանց մոտ ATP-ի մեկ մոլեկուլի կյանքի տեւողությունը 1 րոպեից պակաս է: Օրվա ընթացքում մեկ ATP մոլեկուլ անցնում է միջինը 2000-3000 վերասինթեզի ցիկլեր (մարդու մարմինը օրական սինթեզում է մոտ 40 կգ ATP, բայց ցանկացած պահի պարունակում է մոտ 250 գ), այսինքն՝ գործնականում չկա ATP պաշար: օրգանիզմում, իսկ նորմալ կյանքի համար անհրաժեշտ է անընդհատ սինթեզել նոր ATP մոլեկուլներ։

Այն համալրվում է ATP-ով CRP-ի (Կրեատին Ֆոսֆատ) շնորհիվ, սա ֆոսֆատի երկրորդ մոլեկուլն է, որն ունի մկանում բարձր էներգիա։ CrF-ը Ֆոսֆատի մոլեկուլը նվիրաբերում է ADP մոլեկուլին՝ ATP-ի ձևավորման համար՝ դրանով իսկ ապահովելով մկանների որոշակի ժամանակ աշխատելու ունակությունը:

Այն կարծես այսպիսին է.

ADP+ CrF ⇒ ATP + Cr

KrF-ի պաշարը տևում է մինչև 9 վրկ: աշխատանք։ Այս դեպքում առավելագույն հզորությունը ընկնում է 5-6 վայրկյանում: Պրոֆեսիոնալ արագավազորդները փորձում են էլ ավելի մեծացնել այս տանկը (CrF ռեզերվը)՝ մարզվելով մինչև 15 վայրկյան:

Ե՛վ առաջին դեպքում, և՛ երկրորդում ATP-ի առաջացման գործընթացը տեղի է ունենում անաէրոբ ռեժիմով՝ առանց թթվածնի մասնակցության։ CRF-ի շնորհիվ ATP-ի վերասինթեզն իրականացվում է գրեթե ակնթարթորեն: Այս համակարգն ունի ամենամեծ հզորությունը գլիկոլիտիկ և աերոբիկ համեմատությամբ և ապահովում է «պայթուցիկ» բնույթի աշխատանք մկանների առավելագույն կծկումներով՝ ուժի և արագության առումով։ Ահա թե ինչպիսի տեսք ունի էներգիայի նյութափոխանակությունը կարճատև աշխատանքի ժամանակ, այլ կերպ ասած՝ այսպես է աշխատում օրգանիզմի ալակտիկ էներգիայի մատակարարման համակարգը։

Էներգիայի աղբյուրներ աշխատանքի կարճ ժամանակահատվածների համար:

Որտեղի՞ց է գալիս մարմնի էներգիան կարճ աշխատանքի ընթացքում: Այս դեպքում աղբյուրը կենդանական ածխաջրն է, որը հայտնաբերված է մկաններում և մարդու լյարդում՝ գլիկոգեն։ Գործընթացը, որով գլիկոգենը նպաստում է ATP-ի վերասինթեզին և էներգիայի արտազատմանը, կոչվում է Անաէրոբ գլիկոլիզ(Գլիկոլիտիկ էներգիայի մատակարարման համակարգ):

գլիկոլիզ- Սա գլյուկոզայի օքսիդացման գործընթացն է, որի ժամանակ գլյուկոզայի մեկ մոլեկուլից առաջանում է պիրուվիկ թթվի երկու մոլեկուլ (Պիրուվատ): Պիրուվիկ թթվի հետագա նյութափոխանակությունը հնարավոր է երկու եղանակով՝ աերոբ և անաէրոբ:

Աերոբիկ աշխատանքի ժամանակՊիրուվիկ թթուն (Պիրուվատ) մասնակցում է նյութափոխանակությանը և օրգանիզմում բազմաթիվ կենսաքիմիական ռեակցիաներին: Այն վերածվում է ացետիլ-կոէնզիմի A-ի, որը ներգրավված է Կրեբսի ցիկլում, որն ապահովում է բջջի շնչառությունը: Էուկարիոտներում (կենդանի օրգանիզմների բջիջներ, որոնք պարունակում են միջուկ, այսինքն՝ մարդու և կենդանական բջիջներում) Կրեբսի ցիկլը տեղի է ունենում միտոքոնդրիայի ներսում (MX, սա բջջի էներգետիկ կայանն է)։

Կրեբսի ցիկլը(եռաքարբոքսիլաթթվի ցիկլ) - թթվածին օգտագործող բոլոր բջիջների շնչառության առանցքային քայլն է, այն մարմնում շատ նյութափոխանակության ուղիների խաչմերուկի կենտրոնն է: Բացի էներգետիկ դերից, Կրեբսի ցիկլը ունի զգալի պլաստիկ ֆունկցիա։ Մասնակցելով կենսաքիմիական գործընթացներին՝ այն օգնում է սինթեզել այնպիսի կարևոր բջջային միացություններ, ինչպիսիք են ամինաթթուները, ածխաջրերը, ճարպաթթուները և այլն։

Եթե ​​թթվածինը բավարար չէ, այսինքն՝ աշխատանքն իրականացվում է անաէրոբ ռեժիմով, այնուհետև մարմնում պիրուվիկ թթուն ենթարկվում է անաէրոբ ճեղքման՝ կաթնաթթվի (լակտատ) առաջացմամբ։

Գլիկոլիտիկ անաէրոբ համակարգը բնութագրվում է բարձր հզորությամբ: Այս գործընթացը սկսվում է աշխատանքի համարյա հենց սկզբից և ուժի է հասնում 15-20 վայրկյանում։ առավելագույն ինտենսիվության աշխատանք, և այս հզորությունը չի կարող պահպանվել ավելի քան 3-6 րոպե: Սկսնակների համար, հենց որ սկսում են սպորտով զբաղվել, հզորությունը հազիվ է բավարարում 1 րոպեի համար:

Մկանները էներգիայով ապահովելու էներգետիկ ենթաշերտերն են ածխաջրերը՝ գլիկոգենը և գլյուկոզը: Մարդու մարմնում գլիկոգենի ընդհանուր մատակարարումը 1-1,5 ժամ աշխատանքի համար:

Ինչպես նշվեց վերևում, գլիկոլիտիկ անաէրոբ աշխատանքի բարձր հզորության և տեւողության արդյունքում մկաններում առաջանում է զգալի քանակությամբ լակտատ (կաթնաթթու)։

Գլիկոգեն ⇒ ATP + Կաթնաթթու

Լակտատը մկաններից ներթափանցում է արյան մեջ և կապվում արյան բուֆերային համակարգերին՝ պահպանելով մարմնի ներքին միջավայրը: Եթե ​​արյան մեջ լակտատի մակարդակը բարձրանում է, ապա բուֆերային համակարգերը ինչ-որ պահի կարող են չկարողանալ դիմակայել, ինչը կառաջացնի թթու-բազային հավասարակշռության տեղափոխում դեպի թթվային կողմ: Թթվայնացման դեպքում արյունը դառնում է հաստ, և մարմնի բջիջները չեն կարողանում ստանալ անհրաժեշտ թթվածին և սնուցում: Արդյունքում սա հանգեցնում է անաէրոբ գլիկոլիզի առանցքային ֆերմենտների արգելակմանը, ընդհուպ մինչև դրանց գործունեության ամբողջական արգելակումը։ Նվազում են բուն գլիկոլիզի արագությունը, ալակտիկ անաէրոբ պրոցեսը և աշխատանքի ուժը։

Անաէրոբ ռեժիմում աշխատանքի տևողությունը կախված է արյան մեջ լակտատի կոնցենտրացիայի մակարդակից և մկանների և արյան դիմադրության աստիճանից թթվային տեղաշարժերին:

Արյան բուֆերային հզորությունը արյան լակտատը չեզոքացնելու ունակությունն է: Որքան մարդ պատրաստված է, այնքան ավելի շատ բուֆերային հզորություն ունի:

Էներգիայի աղբյուրներ շարունակական շահագործման համար:

Երկարատև աերոբիկ աշխատանքի ընթացքում մարդու օրգանիզմի էներգիայի աղբյուրները, որոնք անհրաժեշտ են ATP-ի ձևավորման համար, մկանային գլիկոգենն են, արյան գլյուկոզան, ճարպաթթուները, միջմկանային ճարպը: Այս գործընթացը հրահրվում է երկարատև աերոբիկ աշխատանքով: Օրինակ, ճարպերի այրումը (ճարպի օքսիդացում) սկսնակ վազորդների մոտ սկսվում է սրտի հաճախության 2-րդ գոտում (ZZ) 40 րոպե վազելուց հետո: Մարզիկների մոտ օքսիդացման գործընթացը սկսվում է արդեն վազքի 15-20 րոպեից։ Մարդու օրգանիզմում առկա ճարպը բավական է 10-12 ժամ շարունակական աերոբիկ աշխատանքի համար։

Թթվածնի ազդեցության դեպքում գլիկոգենի, գլյուկոզայի, ճարպի մոլեկուլները քայքայվում են՝ սինթեզելով ATP՝ ածխածնի երկօքսիդի և ջրի արտազատմամբ։ Ռեակցիաների մեծ մասը տեղի է ունենում բջջի միտոքոնդրիայում:

Գլիկոգեն + Թթվածին ⇒ ATP + Ածխածնի երկօքսիդ + Ջուր

Այս մեխանիզմի օգտագործմամբ ATP-ի ձևավորումն ավելի դանդաղ է ընթանում, քան կարճաժամկետ և կարճաժամկետ աշխատանքում օգտագործվող էներգիայի աղբյուրների օգնությամբ: Այն տևում է 2-ից 4 րոպե, մինչև ATP-ի բջիջի կարիքը լիովին բավարարվի քննարկված աերոբիկ գործընթացով: Այս ուշացումը պայմանավորված է նրանով, որ ժամանակ է պահանջվում, որպեսզի սիրտը սկսի մեծացնել մկաններին թթվածնով հարուստ արյան մատակարարումը մկանների ATP կարիքները բավարարելու համար անհրաժեշտ արագությամբ:

Ճարպ + Թթվածին ⇒ ATP + Ածխածնի երկօքսիդ + Ջուր

Մարմնի ճարպերի օքսիդացման գործարանը ամենաէներգետիկն է: Ածխաջրերի օքսիդացումից հետո գլյուկոզայի 1 մոլեկուլից արտադրվում է 38 ATP մոլեկուլ։ Իսկ ճարպի 1 մոլեկուլի օքսիդացումով՝ 130 մոլեկուլ ATP։ Բայց դա տեղի է ունենում շատ ավելի դանդաղ: Բացի այդ, ճարպերի օքսիդացման միջոցով ATP-ի արտադրությունը պահանջում է ավելի շատ թթվածին, քան ածխաջրերի օքսիդացումը: Օքսիդատիվ, աերոբ գործարանի մեկ այլ առանձնահատկությունն այն է, որ այն աստիճանաբար թափ է հավաքում, քանի որ մեծանում է թթվածնի մատակարարումը և ավելանում է ճարպային հյուսվածքից ազատվող ճարպաթթուների կոնցենտրացիան արյան մեջ:

Դուք կարող եք գտնել ավելի օգտակար տեղեկություններ և հոդվածներ:

Եթե ​​մարմնում էներգիա արտադրող բոլոր համակարգերը (էներգիայի նյութափոխանակությունը) պատկերացնենք վառելիքի տանկերի տեսքով, ապա դրանք կունենան հետևյալ տեսքը.

1. Ամենափոքր տանկը կրեատին ֆոսֆատ է (այն նման է 98 բենզինի): Այն, կարծես, ավելի մոտ է մկանին և սկսում է արագ աշխատել: Այս «բենզինը» բավարարում է 9 վայրկյան։ աշխատանք։
2. Միջին բաք - Գլիկոգեն (92 բենզին): Այս բաքը գտնվում է մարմնի մեջ մի փոքր ավելի հեռու, և դրանից վառելիքը գալիս է 15-30 վայրկյան ֆիզիկական աշխատանքից: Այս վառելիքը բավարար է 1-1,5 ժամ աշխատանքի համար։
3. Մեծ բաք - Ճարպ (դիզելային վառելիք): Այս տանկը հեռու է, և կպահանջվի 3-6 րոպե, մինչև վառելիքը սկսի հոսել դրանից: Մարդու մարմնում ճարպի պաշար 10-12 ժամ ինտենսիվ, աերոբիկ աշխատանքի համար։

Ես ինքս չեմ մտածել այս ամենի մասին, այլ վերցրել եմ քաղվածքներ գրքերից, գրականությունից, ինտերնետային ռեսուրսներից և փորձել հակիրճ փոխանցել ձեզ: Հարցերի դեպքում գրեք։

Դիտարկենք մարմնի էներգետիկ համակարգը ավելի մանրամասն:

Ամերիկացի գիտնական Ալբերտ Սենտ-Գյորգին գրել է, որ կյանքը տարբեր տեսակի և տարբեր արժեքների էներգիայի կլանման, փոխակերպման և շարժման շարունակական գործընթաց է։

Այս գործընթացն առավել անմիջականորեն կապված է կենդանի նյութի էլեկտրական հատկությունների, իսկ ավելի կոնկրետ՝ նրա էլեկտրական հաղորդունակության հետ։

Էլեկտրական հոսանքը լիցքավորված մասնիկների պատվիրված շարժումն է։ Էլեկտրական լիցքերի կրողներ կարող են լինել էլեկտրոնները, իոնները և անցքերը (կիսահաղորդիչների մեջ)։ Կիսահաղորդիչները բնութագրվում են նաև կեղտաջրերի հաղորդունակությամբ: Երբ կիսահաղորդչային բյուրեղին ավելացվում է մեկ այլ տարրի ատոմ, նրա հաղորդունակությունը մեծանում է: Շատ հետաքրքիր են կիսահաղորդիչների հատկությունները։ Նրանք շատ զգայուն են լույսի, ջերմության, ճառագայթման և այլնի գործողության նկատմամբ։ Եթե, օրինակ, լույսն ընկնում է կիսահաղորդչի վրա, ապա նրա հաղորդունակությունը կտրուկ մեծանում է, քանի որ. Վալենտական ​​գոտու էլեկտրոնները «պոկվում» են ատոմի միջուկից և ապահովում էլեկտրոնային հաղորդունակություն։ Կենդանի նյութը շատ նման է կիսահաղորդչին: Այնուամենայնիվ, կա մի շատ սկզբունքային տարբերություն. Կենդանի մակրոմոլեկուլներում կապի էներգիան ընդամենը մի քանի էլեկտրոն վոլտ է, մինչդեռ լուծույթներում կամ հեղուկ բյուրեղներում կապի էներգիան մոտ 20-30 էՎ է։ Այս հատկությունը շատ կարևոր է, քանի որ այն թույլ է տալիս բարձր զգայունություն: Հաղորդումն իրականացվում է էլեկտրոնների միջոցով, որոնք թունելի ազդեցության պատճառով անցնում են մի մոլեկուլից մյուսը։ Սպիտակուցների և այլ կենսաբանական օբյեկտների մեջ լիցքակիրների շարժունակությունը շատ բարձր է։ Ածխածին-թթվածին և ջրածին-ազոտ կապերի համակարգում թունելի ազդեցության շնորհիվ էլեկտրոնը (գրգռված) շարժվում է սպիտակուցի մոլեկուլի ամբողջ համակարգով։ Քանի որ նման էլեկտրոնների շարժունակությունը շատ բարձր է, սպիտակուցային համակարգի հաղորդունակությունը բարձր է։

Կենդանի օրգանիզմում իրականացվում է նաև իոնային հաղորդակցություն։ Կենդանի նյութում իոնների առաջացմանն ու տարանջատմանը նպաստում է սպիտակուցային համակարգում ջրի առկայությունը։ Դրանից է կախված սպիտակուցային համակարգի դիէլեկտրական հաստատունը։ Լիցքակիրներն այս դեպքում ջրածնի իոններն են՝ պրոտոնները։ Միայն կենդանի օրգանիզմում հաղորդման բոլոր տեսակներն են իրականացվում միաժամանակ։ Տարբեր հաղորդունակությունների հարաբերակցությունը տատանվում է՝ կախված սպիտակուցային համակարգում ջրի քանակից: Որքան քիչ ջուր, այնքան քիչ է իոնային հաղորդունակությունը: Եթե ​​սպիտակուցները չորանում են, ապա հաղորդումն իրականացվում է էլեկտրոնների միջոցով։

Ընդհանուր առմամբ, ջրի ազդեցությունը միայն այն չէ, որ այն ջրածնի իոնների աղբյուր է և դրանով իսկ ապահովում է իոնային հաղորդման հնարավորություն։ Ջուրն ավելի բարդ դեր է խաղում ընդհանուր հաղորդունակությունը փոխելու հարցում: Փաստն այն է, որ ջուրը կեղտ-դոնոր է։ Այն մատակարարում է էլեկտրոններ (ջրի յուրաքանչյուր մոլեկուլ բաժանվում է պրոտոնի (միջուկի) և էլեկտրոնի)։ Արդյունքում էլեկտրոնները լրացնում են անցքերը, ուստի անցքերի հաղորդունակությունը նվազում է։ Այն փոքրանում է միլիոն անգամ։ Հետագայում այդ էլեկտրոնները տեղափոխվում են սպիտակուցներ, և դիրքը վերականգնվում է, բայց ոչ ամբողջությամբ։ Դրանից հետո ընդհանուր հաղորդունակությունը դեռևս 10 անգամ պակաս է մնում, քան մինչև ջրի ավելացումը:

Հնարավոր է սպիտակուցային համակարգերին ավելացնել ոչ միայն դոնոր, այլ նաև ընդունող, ինչը կհանգեցներ անցքերի քանակի ավելացմանը։ Պարզվել է, որ նման ակցեպտոր է, մասնավորապես, քլորանիլը՝ քլոր պարունակող նյութ։

Արդյունքում, անցքերի հաղորդունակությունը մեծանում է այնքան, որ սպիտակուցային համակարգի ընդհանուր հաղորդունակությունը մեծանում է մեկ միլիոնով:

Նուկլեինաթթուները նույնպես կարևոր դեր են խաղում կենդանի օրգանիզմում։ Չնայած այն հանգամանքին, որ դրանց կառուցվածքը, ջրածնային կապերը և այլն, տարբերվում են կենսաբանական համակարգերից, կան նյութեր (ոչ կենսաբանական) սկզբունքորեն նման էլեկտրաֆիզիկական հատկություններով։ Մասնավորապես, այդպիսի նյութ է գրաֆիտը։ Նրանց կապող էներգիան, ինչպես սպիտակուցներինը, ցածր է, և հատուկ հաղորդունակությունը բարձր է, չնայած մի քանի կարգով ավելի ցածր է, քան սպիտակուցներինը։ Բայց ամինաթթուների էլեկտրաֆիզիկական հատկությունները հիմնականում նույնն են, ինչ սպիտակուցների հատկությունները:

Բայց կենդանի օրգանիզմի բաղադրության մեջ պարունակվող ամինաթթուները նույնպես ունեն այնպիսի հատկություններ, որոնք չունեն սպիտակուցները։ Սրանք շատ կարևոր հատկություններ են: Դրանց շնորհիվ մեխանիկական ազդեցությունները դրանցում վերածվում են էլեկտրականության։ Նյութի այս հատկությունը ֆիզիկայում կոչվում է պիեզոէլեկտրական։ Կենդանի օրգանիզմի նուկլեինաթթուներում ջերմային գործողությունը հանգեցնում է նաև էլեկտրականության (ջերմաէլեկտրականության) առաջացմանը։ Երկու հատկություններն էլ որոշվում են ջրի առկայությամբ: Հասկանալի է, որ այդ հատկությունները տարբերվում են ջրի քանակից: Ակնհայտ է այս հատկությունների օգտագործումը կենդանի օրգանիզմի կազմակերպման և գործունեության մեջ։ Այսպիսով, տեսողական ցանցաթաղանթի ձողերի գործողությունը հիմնված է հաղորդունակության կախվածության վրա լուսավորությունից: Բայց կենդանի օրգանիզմների մոլեկուլներն ունեն նաև էլեկտրոնային հաղորդունակություն, ինչպես մետաղները։

Սպիտակուցային համակարգերի և նուկլեինային մոլեկուլների էլեկտրաֆիզիկական հատկությունները դրսևորվում են միայն դինամիկայի մեջ, միայն կենդանի օրգանիզմում։ Մահվան սկիզբով էլեկտրաֆիզիկական ակտիվությունը շատ արագ անհետանում է: Դա պայմանավորված է նրանով, որ լիցքակիրների շարժումը կանգ է առել։

Կիսահաղորդիչների հետ սպիտակուցային համակարգերի և ամինաթթուների էլեկտրական հատկությունների համեմատությունից կարելի է տպավորություն ստեղծել, որ մեկի և մյուսի էլեկտրական հատկությունները նույնն են: Սա լիովին ճիշտ չէ: Չնայած կենդանի օրգանիզմի սպիտակուցային համակարգերում կա և՛ էլեկտրոնային, և՛ անցք, և՛ իոնային հաղորդունակություն, դրանք փոխկապակցված են ավելի բարդ ձևով, քան անօրգանական և օրգանական կիսահաղորդիչներում: Այնտեղ այդ հաղորդունակությունը պարզապես գումարվում է և ստացվում է ընդհանուր, վերջնական հաղորդունակությունը։ Կենդանի օրգանիզմներում հաղորդականության նման թվաբանական ավելացումն անընդունելի է։ Ահա 1+1#2. Դրանում ոչ մի տարօրինակ բան չկա։ Սա ենթադրում է, որ այս հաղորդունակությունները միմյանցից անկախ չեն: Նրանց փոխադարձ փոփոխությունները ուղեկցվում են գործընթացներով, որոնք փոխում են ընդհանուր հաղորդունակությունը ավելի բարդ օրենքի համաձայն։ Ուստի սպիտակուցային համակարգերի էլեկտրոնային (կամ այլ) հաղորդունակության մասին խոսելիս ավելացվում է «սպեցիֆիկ» բառը։ Կենդանի էակների էլեկտրաֆիզիկական հատկությունները որոշող գործընթացները շատ բարդ են։ Էլեկտրական լիցքերի շարժմանը, որը որոշում է էլեկտրական հաղորդունակությունը, էլեկտրամագնիսական դաշտերը նույնպես գործում են միմյանց վրա։ Տարրական մասնիկներն ունեն մագնիսական մոմենտներ, այսինքն՝ մագնիսներ են։ Քանի որ այս մագնիսները փոխազդում են միմյանց հետ, այս գործողության արդյունքում հաստատվում է այս մասնիկների որոշակի կողմնորոշում։ Շարունակաբար մոլեկուլները և ատոմները փոխում են իրենց վիճակը՝ նրանք իրականացնում են շարունակական և կտրուկ (դիսկրետ) անցումներ մի էլեկտրական վիճակից մյուսը։ Ստանալով լրացուցիչ էներգիա՝ նրանք հուզվում են։ Այս անցումները ազդում են կենդանի օրգանիզմում լիցքակիրների շարժունակության վրա։ Այսպիսով, էլեկտրամագնիսական դաշտերի գործողությունը փոխում է լիցքավորված մասնիկների շարժումը։ Այս լիցքակիրների օգնությամբ տեղեկատվությունը փոխանցվում է կենտրոնական նյարդային համակարգում (CNS): Կենտրոնական նյարդային համակարգի ազդանշանները, որոնք ապահովում են ամբողջ օրգանիզմի աշխատանքը որպես ամբողջություն, էլեկտրական ազդակներ են։ Բայց դրանք շատ ավելի դանդաղ են տարածվում, քան տեխնիկական համակարգերում։ Դա պայմանավորված է գործընթացի բարդությամբ: Օրգանիզմը որոշակի արտաքին ազդեցությանը արձագանքում է գործողությամբ միայն այդ ազդեցության մասին տեղեկություն ստանալուց հետո։ Մարմնի արձագանքը շատ դանդաղ է, քանի որ արտաքին ազդեցությունների մասին ազդանշանները դանդաղ են տարածվում: Այսպիսով, կենդանի օրգանիզմի պաշտպանիչ ռեակցիաների արագությունը կախված է կենդանի նյութի էլեկտրաֆիզիկական հատկություններից։ Եթե ​​էլեկտրական և էլեկտրամագնիսական դաշտերը գործում են դրսից, ապա այս ռեակցիան ավելի է դանդաղում։ Սա հաստատվել է ինչպես լաբորատոր փորձերի, այնպես էլ կենդանի համակարգերի վրա մագնիսական փոթորիկների ժամանակ էլեկտրամագնիսական դաշտերի ազդեցության ուսումնասիրության ժամանակ։ Ի դեպ, եթե կենդանի օրգանիզմի արձագանքը արտաքին ազդեցություններին մի քանի անգամ ավելի արագ լիներ, ապա մարդը կկարողանար պաշտպանվել բազմաթիվ ազդեցություններից, որոնցից նա այժմ մահանում է։

Այսօր մարդիկ դեռ չգիտեն կենդանի նյութի բարդ էլեկտրական հաղորդունակության բոլոր հատկությունները։ Բայց պարզ է, որ այդ սկզբունքորեն տարբեր հատկությունները, որոնք բնորոշ են միայն կենդանի էակներին, կախված են դրանցից։

Կենդանի օրգանիզմում էլեկտրական երևույթների էությունը բացահայտելու համար անհրաժեշտ է հասկանալ կենսաբանական համակարգի ներուժի, կենսապոտենցիալի իմաստը։

Ներուժը էներգիայի հնարավորություն է: Ջրածնի ատոմից էլեկտրոնը պոկելու համար անհրաժեշտ է հաղթահարել այն ուժերը, որոնք պահում են այն ատոմում, այսինքն՝ էներգիա է անհրաժեշտ այդ աշխատանքը կատարելու համար։ Տարրական մասնիկների էներգիան չափվում է էլեկտրոն վոլտով։ Այն էներգիան, որը ծախսվում է ատոմի միջուկից էլեկտրոնի անջատման համար, կոչվում է իոնացման պոտենցիալ։ Ջրածնի համար այն հավասար է 13 էՎ-ի։ Տարբեր տարրերի ատոմների համար այն ունի իր նշանակությունը:

Կենդանի նյութերում մոլեկուլներում կապող էներգիան 0,01-1 էՎ է։ Անկենդան մոլեկուլներում 30-50 էՎ. Կենսաբանական մոլեկուլներում իոնացման ներուժը չափելը շատ դժվար է էլեկտրոնային էներգիայի նվազագույն արժեքների փոքրության պատճառով: Հետևաբար, ավելի լավ է դրանք բնութագրել ոչ թե բացարձակ արժեքներով (էլեկտրոն վոլտ), այլ հարաբերական արժեքներով: Ջրի իոնացման ներուժը կարելի է ընդունել որպես միավոր (խոսքը կենսաբանական համակարգերում պարունակվող ջրի մասին է)։ Այժմ կարելի է որոշել բոլոր մյուս կենսաբանական միացությունների իոնացման պոտենցիալները: Այստեղ կա ևս մեկ նրբություն. Ջրածնի ատոմն ունի միայն մեկ վալենտային էլեկտրոն։ Հետեւաբար, նրա իոնացման ներուժը հավասար է միասնության: Եթե ​​ատոմն ու մոլեկուլն ավելի բարդ են, ապա նրանց էլեկտրոնները անջատվելու էներգիայի տարբեր հնարավորություններ ունեն։ Նման դեպքերում իոնացման պոտենցիալը վերագրվում է վալենտային էլեկտրոններին, այսինքն՝ կապման նվազագույն էներգիա ունեցող էլեկտրոններին։

Կենսաբանական համակարգերում էլեկտրական լիցքերի որոշակի բաշխման արդյունքում առաջանում են էլեկտրական դաշտեր, հետևաբար Կուլոնյան ուժերի շնորհիվ հնարավոր է էլեկտրական լիցքերի ձգում և վանում։ Էլեկտրական դաշտի էներգիայի բնութագիրը պոտենցիալ տարբերությունն է (Δj): Կենսաբանական համակարգերի (բիոպոտենցիալների) պոտենցիալ տարբերությունը շատ փոքր է՝ մինչև 10 -6 էՎ։ Կենսապոտենցիալների արժեքը կենսահամակարգի կամ դրա մասերի վիճակի միանշանակ ցուցիչ է: Այն փոխվում է, եթե մարմինը գտնվում է պաթոլոգիական վիճակում։ Այս դեպքում փոխվում են կենդանի օրգանիզմի ռեակցիաները շրջակա միջավայրի գործոնների նկատմամբ։ Կենսաբանական միացությունների էլեկտրաֆիզիկական հատկությունները նաև որոշում են կենդանի օրգանիզմի՝ ինչպես մեկ ամբողջության, այնպես էլ նրա առանձին անալիզատորների ռեակցիայի արագությունը արտաքին գործոնների ազդեցությանը։ Այս հատկություններից է կախված նաեւ օրգանիզմում տեղեկատվության մշակման արագությունը։ Այն գնահատվում է էլեկտրական ակտիվության մեծությամբ։

Կենսաէներգետիկ երևույթները տարրական մասնիկների մակարդակում կենդանի օրգանիզմի հիմնական գործառույթների հիմքն են, առանց այդ գործառույթների կյանքը անհնար է։ Բջիջներում էներգետիկ պրոցեսները (էներգիայի փոխակերպումը և ամենաբարդ կենսաքիմիական նյութափոխանակության գործընթացները) հնարավոր են միայն դրանցում էլեկտրոնների մասնակցության շնորհիվ։

Կենսապոտենցիալները սերտորեն կապված են տվյալ օրգանի էլեկտրական ակտիվության հետ։ Այսպիսով, ուղեղի էլեկտրական ակտիվությունը բնութագրվում է կենսապոտենցիալների սպեկտրային խտությամբ և տարբեր հաճախականությունների լարման իմպուլսներով։ Պարզվել է, որ մարդուն բնորոշ են ուղեղի հետևյալ կենսառիթմերը (Հց-ով)՝ դելտա ռիթմը՝ 0,5-3 Հց; Թետա ռիթմ - 4-7 Հց; Ալֆա ռիթմ - 8-13 Հց; Բետա ռիթմ - 14-35 Հց; Գամմա ռիթմ - 36-55 Հց:

Կան, թեև անկանոն, ավելի մեծ հաճախականությամբ որոշ ռիթմեր։ Մարդու ուղեղի էլեկտրական իմպուլսների ամպլիտուդը հասնում է զգալի արժեքի՝ մինչև 500 մկՎ։

Էլեկտրոնիկայի հետ ծանոթ ցանկացած մարդ գիտի, որ տեղեկատվություն փոխանցելիս և մշակելիս կարևոր է ոչ միայն իմպուլսների կրկնության արագությունը և դրանց ամպլիտուդը, այլև իմպուլսների ձևը:

Ինչպե՞ս են ձևավորվում այդ ազդակները: Նրանց բնութագրերը ցույց են տալիս, որ դրանք չեն կարող ստեղծվել իոնային հաղորդունակության փոփոխություններով: Այս դեպքում գործընթացներն ավելի դանդաղ են զարգանում, այսինքն՝ ավելի իներցիոն են։ Այս իմպուլսները կարող են ձևավորվել միայն էլեկտրոնների շարժումով, որոնց զանգվածը շատ ավելի քիչ է, քան իոնների զանգվածը։

Էլեկտրական իմպուլսների ձևի դերը կարելի է հասկանալ սրտի դեֆիբրիլյացիայի արդյունավետության օրինակով։ Պարզվել է, որ սրտի աշխատանքի վերականգնման արդյունավետությունը կախված է կիրառվող էլեկտրական լարման իմպուլսի ձեւից։ Նրա սպեկտրային խտությունը նույնպես կարևոր է։ Միայն իմպուլսների որոշակի ձևով է վերականգնվում կենդանի օրգանիզմում լիցքակիրների բնականոն շարժումը, այսինքն՝ վերականգնվում է սովորական էլեկտրական հաղորդունակությունը, որի դեպքում հնարավոր է օրգանիզմի բնականոն գործունեությունը։

Այս մեթոդով էլեկտրոդները կիրառվում են մարդու մարմնի վրա կրծքավանդակի տարածքում: Բայց էլեկտրական իմպուլսներն այս դեպքում գործում են ոչ միայն անմիջականորեն սրտի մկանների, այլ նաև կենտրոնական նյարդային համակարգի վրա։ Ըստ երևույթին, երկրորդ ճանապարհն ամենաարդյունավետն է, քանի որ կենտրոնական նյարդային համակարգի բոլոր օրգանների վրա ազդելու հնարավորություններն ամենալայն են։ Բոլոր օրգաններին ուղղված հրամանները ամենաարագ են հասնում կենտրոնական նյարդային համակարգի միջոցով, քանի որ դրա էլեկտրական հաղորդունակությունը շատ ավելի բարձր է, քան մկանային հյուսվածքների և շրջանառու համակարգի էլեկտրական հաղորդունակությունը: Այսպիսով, օրգանիզմի կյանքի վերադարձը տեղի է ունենում, եթե հնարավոր է վերականգնել կենդանի նյութի էլեկտրաֆիզիկական հատկությունները, ավելի ճիշտ, էլեկտրական լիցքերի հատուկ շարժումները այն հատկանիշներով, որոնք բնորոշ են կենդանի համակարգերին:

Կենդանի օրգանիզմի կյանքի և գործունեության համար որոշիչ նշանակություն ունեն հենց կենդանի օրգանիզմի էլեկտրաֆիզիկական հատկությունները: Դա են վկայում նման փաստերը.

Հաստատվել է, որ եթե մարդու վրա հանկարծակի ազդեն գրգռիչ գործոններ, ապա կտրուկ փոխվում է մարդու օրգանիզմի դիմադրողականությունը էլեկտրական հոսանքի նկատմամբ։ Սկզբունքորեն կարևոր է, որ անսպասելի արտաքին ազդեցությունները կարող են ունենալ տարբեր ֆիզիկական բնույթ: Դա կարող է լինել պայծառ լույս, և տաք առարկայի հպում, և մարդուն անսպասելի, նրա համար կարևոր տեղեկատվության հաղորդագրություն: Բոլոր դեպքերում արդյունքը նույնն է՝ մարդու մարմնի էլեկտրական հաղորդունակությունը մեծանում է։ Այս փոփոխությունը կախված է նաև արտաքին գործոնի ուժից։ Բայց բոլոր դեպքերում էլեկտրական հաղորդունակության աճը տեղի է ունենում շատ արագ, և դրա վերականգնումը նորմալ արժեքներին շատ ավելի դանդաղ է: Էլեկտրական հաղորդունակության արագ փոփոխություն կարող է առաջանալ միայն էլեկտրոնային շնորհիվ:

Եկեք վերցնենք մարդու վրա արտաքին գործոնի (էլեկտրական հոսանքի) ազդեցությունը: Այդ ազդեցության հետևանքները կախված են ոչ միայն դրա մեծությունից, այլև տվյալ պահին մարդու նյարդային համակարգի վիճակից։ Մահը արտաքին գործոնի ազդեցության տակ է տեղի ունենում, եթե խախտվում է կենտրոնական նյարդային համակարգի էլեկտրական հաղորդունակությունը։ Եթե ​​արտաքին գործոնների ազդեցության տակ ուղեղի բջիջներում խախտվում է լիցքակիրների շարժումը, ապա տեղի է ունենում բջիջներին թթվածնի մատակարարման ամբողջական կամ մասնակի դադարեցում։

Իհարկե, այս հարցը շատ դժվար է։ Արդեն հաստատվել է, որ տարբեր կենդանի օրգանիզմների և տարբեր համակարգերի էլեկտրական հաղորդունակությունը մեկ կենդանի օրգանիզմում տարբեր է։ Օրգանները, որոնք պետք է ամենաարագ արձագանքեն արտաքին գրգռիչներին, ունեն ամենաքիչ իներցիոն հաղորդունակությունը՝ էլեկտրոնային և էլեկտրոնային անցք:

Այժմ հաշվի առեք մարմնի էներգետիկ համակարգը:

Տարբեր գիտնականների կարծիքներ կան, որ էներգիա է մտնում օրգանիզմ, որն ապահովում է նրա ամբողջ գործունեությունը, ինչպես նաև նրա բոլոր բաղկացուցիչ մասերը։ Էներգիայի լիցքերը կարող են ունենալ ինչպես դրական, այնպես էլ բացասական նշաններ։ Առողջ օրգանիզմում կա էներգիայի դրական և բացասական տարրերի հավասարակշռություն։ Սա նշանակում է հավասարակշռություն գրգռման և արգելակման գործընթացների միջև: Երբ խախտվում է դրական և բացասական էներգիայի հոսքերի միջև հավասարակշռությունը, մարմինը անցնում է հիվանդ վիճակի, քանի որ խախտվում է գրգռման և արգելակման գործընթացի հավասարակշռությունը։

Ամսաթիվ՝ 2010-03-28

Ոչ մի շարժում չի կարող իրականացվել առանց էներգիա ծախսելու։ Մկանների կծկման համար էներգիայի միակ ունիվերսալ և ուղղակի աղբյուրը ադենոզին տրիֆոսֆատ-ATP-ն է; առանց դրա, լայնակի «կամուրջները զուրկ են էներգիայից, և ակտինի թելերը չեն կարող սահել միոզինի թելերի երկայնքով, մկանային մանրաթելերի կծկումը տեղի չի ունենում: ATP-ն բարձր էներգիայի (մակրոէերգիկ) ֆոսֆատ միացություն է, որի քայքայումը (հիդրոլիզը) է: որն արտազատում է մոտ 10 կկալ/կգ ազատ էներգիա: Երբ մկանն ակտիվանում է, տեղի է ունենում ATP-ի հիդրոլիզի ավելացում, ուստի էներգիայի նյութափոխանակության ինտենսիվությունը հանգստի մակարդակի համեմատ ավելանում է 100-1000 անգամ: Այնուամենայնիվ, ATP-ի պաշարները մկանները համեմատաբար աննշան են և կարող են բավարար լինել միայն 2-3 վայրկյան ինտենսիվ աշխատանքի համար: Իրական պայմաններում, որպեսզի մկանները կարողանան երկար ժամանակ պահպանել իրենց կծկողականությունը, պետք է լինի ATP-ի մշտական ​​վերականգնում (վերասինթեզ) Ածխաջրերը, ճարպերը և սպիտակուցները օգտագործվում են որպես էներգիայի աղբյուրներ: Այս նյութերի ամբողջական կամ մասնակի քայքայման դեպքում կուտակված էներգիայի մի մասը ազատվում է նրանց քիմիական կապերում: Այս ազատագրված էներգիան I և ապահովում է ATP-ի վերասինթեզ (տես. սեղան):

Մարդու էներգիայի պաշարները (75 կգ մարմնի քաշով)

Մարմնի բիոէներգետիկ հնարավորությունները նրա ֆիզիկական աշխատանքը սահմանափակող ամենակարևոր գործոնն են։ Մկանների աշխատանքն ապահովելու համար էներգիայի ձևավորումը կարող է իրականացվել անաէրոբ (թթվածնազուրկ) և աերոբ (օքսիդատիվ) ուղիներով: Կախված այս դեպքում տեղի ունեցող գործընթացների կենսաքիմիական բնութագրերից, ընդունված է տարբերակել երեք ընդհանրացված էներգետիկ համակարգեր, որոնք ապահովում են մարդու ֆիզիկական աշխատանքը.

ալակտիկ անաէրոբ,կամ ֆոսֆագեն, որը կապված է ATP-ի վերասինթեզի գործընթացների հետ հիմնականում մեկ այլ բարձր էներգիայի ֆոսֆատային միացության՝ կրեատին ֆոսֆատի (CrF) էներգիայի շնորհիվ.

գլիկոլիտիկ (լակտաթթու) անաէրոբ,ապահովելով ATP-ի և CRF-ի վերասինթեզ՝ գլիկոգենի կամ գլյուկոզայի անաէրոբ քայքայման ռեակցիաների պատճառով դեպի կաթնաթթու (LA);

աերոբիկա(օքսիդատիվ), կապված էներգիայի սուբստրատների օքսիդացման պատճառով աշխատանք կատարելու ունակության հետ, որոնք կարող են օգտագործվել որպես ածխաջրեր, ճարպեր, սպիտակուցներ՝ միաժամանակ մեծացնելով թթվածնի մատակարարումն ու օգտագործումը աշխատող մկաններում:

Ֆիզիկական կատարողականի թվարկված կենսաէներգիայի բաղադրիչներից յուրաքանչյուրը բնութագրվում է չափանիշներով հզորություն, հզորություն և արդյունավետություն(տե՛ս նկ. 1):

Բրինձ. 1. Աշխատանքային մկաններում էներգիայի մատակարարման գործընթացների արագության դինամիկան՝ կախված վարժության տևողությունից (ըստ Ն.Ի. Վոլկովովի, 1986 թ.)

Հզորության չափանիշգնահատում է էներգիայի առավելագույն քանակությունը մեկ միավոր ժամանակում, որը կարող է տրամադրվել նյութափոխանակության համակարգերից յուրաքանչյուրի կողմից:

Հզորության չափանիշգնահատում է օրգանիզմում օգտագործման համար հասանելի էներգետիկ նյութերի ընդհանուր պաշարները կամ այս բաղադրիչի շնորհիվ կատարված աշխատանքի ընդհանուր ծավալը:

Արդյունավետության չափանիշցույց է տալիս, թե որքան արտաքին (մեխանիկական) աշխատանք կարելի է կատարել ծախսված էներգիայի յուրաքանչյուր միավորի համար։

Ֆոսֆագենային համակարգը էներգիայի ամենաարագ մոբիլիզացվող աղբյուրն է: Մկանային աշխատանքի ընթացքում կրեատին ֆոսֆատի շնորհիվ ATP-ի վերասինթեզն իրականացվում է գրեթե ակնթարթորեն: Երբ ֆոսֆատային խումբը կտրվում է CRF-ից, ազատվում է մեծ քանակությամբ էներգիա, որն ուղղակիորեն օգտագործվում է ATP-ի վերականգնման համար: Հետևաբար, CRF-ը մկանների էներգիայի առաջին պահուստն է, որն օգտագործվում է որպես ATP-ի վերականգնման անմիջական աղբյուր: ATP-ն և CrF-ը գործում են որպես մկանների ակտիվության էներգիայի մատակարարման միասնական համակարգ: Այս համակարգն ունի ամենամեծ հզորությունը գլիկոլիտիկ և աերոբիկ համակարգերի համեմատ և հիմնական դերն է խաղում առավելագույն հզորության կարճաժամկետ աշխատանքի ապահովման գործում, որն իրականացվում է մկանների առավելագույն կծկումներով ուժի և արագության առումով. «պայթուցիկ» բնույթ, ժայթքներ, ցնցումներ, ինչպիսիք են, օրինակ, արագավազքը, ցատկելը, նետելը կամ բռունցքով հարվածելը և ոտքով հարվածելը ձեռնամարտում և այլն: Ալակտիկ անաէրոբ պրոցեսի ամենամեծ ուժը ձեռք է բերվում 5-6 տևողությամբ վարժություններում: վայրկյանում, իսկ բարձր պատրաստվածությամբ մարզիկների դեպքում այն ​​հասնում է րոպեում 3700 կՋ/կգ մակարդակի: Այնուամենայնիվ, այս համակարգի հզորությունը փոքր է մկաններում ATP-ի և CrF-ի սահմանափակ պաշարների պատճառով: Միևնույն ժամանակ, առավելագույն անաէրոբ հզորության պահպանման ժամանակը կախված է ոչ այնքան ֆոսֆագենային համակարգի հզորությունից, որքան դրա այն մասից, որը կարող է մոբիլիզացվել առավելագույն հզորությամբ աշխատելիս: Առավելագույն ուժային վարժությունների ժամանակ CRF-ի սպառված քանակությունը կազմում է նրա ընդհանուր ներմկանային պաշարների միայն մեկ երրորդը: Հետեւաբար, առավելագույն հզորության տեւողությունը սովորաբար չի գերազանցում 15-20 վայրկյանը նույնիսկ բարձր որակավորում ունեցող մարզիկների համար:

Անաէրոբ գլիկոլիզսկսվում է գործնականում աշխատանքի հենց սկզբից, բայց առավելագույն հզորությանը հասնում է միայն առավելագույն ինտենսիվության աշխատանքի 15-20 վայրկյանից հետո, և այդ հզորությունը չի կարող պահպանվել ավելի քան 2,5 - 3,0 րոպե:

Գլիկոլիտիկ անաէրոբհամակարգը բնութագրվում է բավականաչափ բարձր հզորությամբ՝ բարձր պատրաստված մարդկանց մոտ հասնելով րոպեում մոտավորապես 2500 կՋ/կգ մակարդակի: Էներգետիկ սուբստրատները ածխաջրեր են՝ գլիկոգեն և գլյուկոզա։ Մկանային բջիջներում և լյարդում պահվող գլիկոգենը գլյուկոզայի մոլեկուլների շղթա է (գլյուկոզայի միավորներ): Երբ գլիկոգենը քայքայվում է, նրա գլյուկոզայի միավորները հաջորդաբար բաժանվում են: Գլիկոգենից յուրաքանչյուր գլյուկոզայի միավորը վերականգնում է 3 ATP մոլեկուլ, իսկ գլյուկոզայի մոլեկուլը՝ ընդամենը 2 ATP մոլեկուլ: Գլյուկոզայի յուրաքանչյուր մոլեկուլից առաջանում է կաթնաթթվի (LA) 2 մոլեկուլ։ Հետևաբար, գլիկոլիտիկ անաէրոբ աշխատանքի բարձր հզորությամբ և տեւողությամբ մկաններում ձևավորվում է զգալի քանակությամբ UA: Կուտակվելով աշխատող մկանային բջիջներում՝ UA-ն հեշտությամբ ցրվում է արյան մեջ և որոշակի կոնցենտրացիայի չափով կապվում է արյան բուֆերային համակարգերով՝ պահպանելով մարմնի ներքին միջավայրը (հոմեոստազ): Եթե ​​գլիկոլիտիկ անաէրոբ կողմնորոշման աշխատանքների կատարման ընթացքում ձևավորված UA-ի քանակը գերազանցում է արյան բուֆերային համակարգերի հնարավորությունները, դա հանգեցնում է դրանց արագ հյուծմանը և արյան թթու-բազային հավասարակշռության տեղափոխմանը թթվային կողմ: Ի վերջո, սա հանգեցնում է անաէրոբ գլիկոլիզի հիմնական ֆերմենտների արգելակմանը, ընդհուպ մինչև դրանց գործունեության ամբողջական արգելակումը: Միևնույն ժամանակ, գլիկոլիզի արագությունը նույնպես նվազում է: Զգալի թթվայնացումը հանգեցնում է նաև ալակտիկայի անաէրոբ պրոցեսի արագության նվազմանը և աշխատանքային հզորության ընդհանուր նվազմանը։

Գլիկոլիտիկ անաէրոբ ռեժիմում աշխատանքի տևողությունը հիմնականում սահմանափակվում է ոչ թե դրա էներգետիկ սուբստրատների քանակով (հզորությամբ), այլ UA-ի կոնցենտրացիայի մակարդակով և հյուսվածքների հարմարվողականության աստիճանով թթվային տեղաշարժերին մկաններում և արյան մեջ: Հիմնականում անաէրոբ գլիկոլիզով ապահովված մկանային աշխատանքի կատարման ժամանակ արյան և լյարդի մեջ մկանային գլիկոգենի և գլյուկոզայի կտրուկ նվազում չի նկատվում։ Ֆիզիկական մարզման գործընթացում հիպոգլիկեմիան (արյան մեջ գլյուկոզայի կոնցենտրացիայի նվազում) կարող է առաջանալ այլ պատճառներով: Գլիկոլիտիկ անաէրոբ հզորության դրսևորման բարձր մակարդակի համար (հատուկ տոկունություն), հյուսվածքների հարմարվողականության աստիճանը առաջացող տեղաշարժերին: թթու-բազային հավասարակշռության մեջ կարևոր է. Այստեղ հատկապես կարևորվում է հոգեկան կայունության գործոնը, որը թույլ է տալիս ինտենսիվ մկանային ակտիվությամբ կամային ջանքերով հաղթահարել աշխատանքային մկանների ցավոտ սենսացիաները, որոնք առաջանում են հոգնածության զարգացման հետ և շարունակում են աշխատանքը՝ չնայած կանգ առնելու աճող ցանկությանը։ այն.

Հանգստյան վիճակից մկանային ակտիվության անցնելիս թթվածնի կարիքը (դրա պահանջը) բազմապատիկ է ավելանում։ Սակայն սիրտ-շնչառական համակարգի ակտիվության բարձրացման համար անհրաժեշտ է առնվազն 1-2 րոպե, որպեսզի թթվածնով հագեցած արյունը հասցվի աշխատող մկաններին։ Աշխատանքային մկանների կողմից թթվածնի սպառումը աստիճանաբար աճում է, քանի որ ակտիվանում է վեգետատիվ աջակցության համակարգերի ակտիվությունը: Զորավարժությունների տևողության 5-6 րոպեի ավելացումով, աերոբիկ էներգիայի առաջացման գործընթացների արագությունը արագորեն մեծանում է, և 10 րոպեից ավելի աշխատանքի տևողության ավելացմամբ, էներգիայի մատակարարումը գրեթե ամբողջությամբ պայմանավորված է աերոբիայով: Այնուամենայնիվ, աերոբ էներգիայի մատակարարման համակարգի հզորությունը մոտավորապես 3 անգամ ցածր է ֆոսֆագենի հզորությունից, և 2 անգամ՝ անաէրոբ գլիկոլիտիկ համակարգի հզորությունից (տես աղյուսակը)

Հիմնական բիոէներգետիկ բնութագրերը նյութափոխանակության գործընթացների - էներգիայի աղբյուրները մկանային գործունեության ընթացքում

Միևնույն ժամանակ, ATP-ի վերասինթեզի աերոբ մեխանիզմը բնութագրվում է ամենաբարձր արտադրողականությամբ և արդյունավետությամբ: Կյանքի կենցաղային պայմաններում երբեմն այն կազմում է օրգանիզմի ընդհանուր էներգիայի արտադրության ավելի քան 90%-ը։ Այս դեպքում որպես օքսիդացման սուբստրատներ օգտագործվում են բոլոր հիմնական սննդանյութերը՝ ածխաջրերը, ճարպերը՝ ամինաթթուների տեսքով։ Սպիտակուցների ներդրումը աերոբ էներգիայի արտադրության ընդհանուր ծավալում շատ փոքր է։ Բայց ածխաջրերն ու ճարպերը օգտագործվում են որպես սուբստրատներ աերոբիկ օքսիդացման համար, քանի դեռ դրանք հասանելի են մկաններին:

Ածխաջրերի աերոբիկ տարրալուծումը մինչև որոշակի փուլ (մինչև պիրուվիթթվի ձևավորումը) իրականացվում է այնպես, ինչպես անաէրոբ գլիկոլիզում: Բայց աերոբիկ պայմաններում պիրուվիկ թթուն չի վերածվում կաթնաթթվի, այլ հետագայում օքսիդանում է ածխաթթու գազի և ջրի, որոնք հեշտությամբ արտազատվում են օրգանիզմից։ Միևնույն ժամանակ, 39 ATP մոլեկուլներ, ի վերջո, ձևավորվում են գլիկոգենի մեկ գլյուկոզայի միավորից: Այսպիսով, աերոբ գլիկոգենի օքսիդացումն ավելի արդյունավետ է, քան անաէրոբը: Էլ ավելի շատ էներգիա է ազատվում ճարպերի օքսիդացման ժամանակ։ Մարդու մարմնին հատուկ տարբեր ճարպաթթուների խառնուրդի 1 մոլը միջինում ապահովում է 138 մոլ ATP-ի վերասինթեզ։ Գլիկոգենի և ճարպաթթուների նույն քաշի սպառման դեպքում վերջիններս ապահովում են գրեթե երեք անգամ ավելի շատ էներգիա, քան ածխաջրերը: Հետևաբար, ճարպերն ունեն ամենաբարձր էներգիայի ինտենսիվությունը բոլոր բիոէներգետիկ սուբստրատներից (տես աղյուսակը)

Աերոբիկ էներգիայի մատակարարման համակարգի ընդհանուր բնութագրերը

Էներգիայի մատակարարման աերոբային համակարգը զգալիորեն զիջում է ալակտատին և լակտատին էներգիայի արտադրության հզորությամբ, մկանային ակտիվության ապահովման մեջ ներառելու տեմպերով, բայց այն բազմիցս գերազանցում է հզորությամբ և տնտեսությամբ (Աղյուսակ 1):

Աղյուսակ թիվ 1. Մկանային աշխատանքի էներգիայի մատակարարում

Աերոբիկ համակարգի առանձնահատկությունն այն է, որ մկանային հյուսվածքում տեղակայված բջջային օրգանել-միտոքոնդրիում ATP-ի ձևավորումը տեղի է ունենում թթվածնի տրանսպորտային համակարգի կողմից մատակարարվող թթվածնի մասնակցությամբ: Սա կանխորոշում է աերոբային համակարգի բարձր արդյունավետությունը և գլիկոգենի բավականին մեծ պաշարները մկանային հյուսվածքում և լյարդում, ինչպես նաև լիպիդների գործնականում անսահմանափակ պաշարներ՝ դրա հզորությունը:

Առավել պարզեցված ձևով աերոբ էներգիայի մատակարարման համակարգի գործունեությունն իրականացվում է հետևյալ կերպ. Առաջին փուլում բարդ պրոցեսների արդյունքում և՛ գլիկոգենը, և՛ ազատ ճարպաթթուները (FFA) վերածվում են ացետիլ-կոէնզիմ A-ի (ացետիլ-CoA), որը քացախաթթվի ակտիվ ձևն է, որն ապահովում է էներգիայի արտադրության հետագա բոլոր գործընթացների ընթացքը: ըստ մեկ սխեմայի. Այնուամենայնիվ, մինչև ացետիլ-CoA-ի ձևավորումը, գլիկոգենի և FFA-ի օքսիդացումը տեղի է ունենում ինքնուրույն:

Բոլոր բազմաթիվ քիմիական ռեակցիաները, որոնք տեղի են ունենում aerobic ATP-ի վերասինթեզի գործընթացում, կարելի է բաժանել երեք տեսակի. 1 - aerobic glycolysis; 2 - Կրեբսի ցիկլ, 3 - էլեկտրոնների փոխադրման համակարգ (նկ. 7):

Բրինձ. 7. ATP-ի վերասինթեզի ռեակցիաների փուլերը աերոբիկ գործընթացում

Ռեակցիաների առաջին փուլը աերոբիկ գլիկոլիզն է, որի արդյունքում գլիկոգենի քայքայումն առաջանում է CO2 և H2O: Աերոբ գլիկոլիզի ընթացքը տեղի է ունենում նույն սխեմայի համաձայն, ինչ վերը քննարկված անաէրոբ գլիկոլիզի ընթացքը: Երկու դեպքում էլ քիմիական ռեակցիաների արդյունքում գլիկոգենը վերածվում է գլյուկոզայի, իսկ գլյուկոզան՝ պիրուվիթթվի՝ ATP վերասինթեզով։ Այս ռեակցիաներին թթվածինը չի մասնակցում։ Թթվածնի առկայությունը հայտնաբերվում է ավելի ուշ, երբ նրա մասնակցությամբ պիրուվիկ թթուն չի վերածվում կաթնաթթվի կաթնաթթվի, այնուհետև լակտատի, որը տեղի է ունենում անաէրոբ գլիկոլիզի գործընթացում, այլ ուղարկվում է աերոբ համակարգ, վերջ. որոնց արտադրանքներն են՝ ածխաթթու գազը (CO2), որն օրգանիզմից արտազատվում է թոքերի միջոցով և ջուրը (նկ. 8)

Բրինձ. 8. Անաէրոբ և աերոբ գլիկոլիզի սխեմատիկ ընթացքը

1 մոլ գլիկոգենի պառակտումը 2 մոլ պիրուվիթթվի մեջ տեղի է ունենում էներգիայի արտազատմամբ, որը բավարար է 3 մոլ ATP-ի վերասինթեզի համար՝ Էներգիա + 3ADP + Fn → 3ATP:

Գլիկոգենի քայքայման արդյունքում առաջացած պիրուվիկ թթվից CO2-ն անմիջապես հեռացվում է՝ երեքածխածնային միացությունից վերածելով երկածխածնի միացության, որը, համակցված կոենզիմ A-ի հետ, ձևավորում է ացետիլ-CoA, որը ներառված է. Աերոբիկ ATP-ի ձևավորման երկրորդ փուլը՝ կիտրոնաթթվի ցիկլը կամ Կրեբսի ցիկլը:

Կրեբսի ցիկլում տեղի են ունենում մի շարք բարդ քիմիական ռեակցիաներ, որոնց արդյունքում օքսիդանում է պիրուվիթթուն՝ ջրածնի իոնների (H +) և էլեկտրոնների (e-) հեռացում, որոնք ի վերջո մտնում են թթվածնի տրանսպորտային համակարգ և մասնակցում ATP-ին։ երրորդ փուլում վերասինթեզի ռեակցիաներ՝ առաջացնելով CO2, որը ցրվում է արյան մեջ և տեղափոխվում թոքեր, որտեղից այն արտազատվում է օրգանիզմից։ Ինքը՝ Կրեբսի ցիկլում, ձևավորվում է միայն 2 մոլ ATP (նկ. 9):

Բրինձ. 9. Ածխածնի օքսիդացման սխեմատիկ ներկայացում Կրեբսի ցիկլում

Երրորդ փուլը տեղի է ունենում էլեկտրոնների տեղափոխման շղթայում (շնչառական շղթա): Կոֆերմենտների մասնակցությամբ առաջացող ռեակցիաները հիմնականում կրճատվում են հետևյալի վրա. Ջրածնի իոնները և էլեկտրոնները, որոնք արտազատվում են Կրեբսի ցիկլում և ավելի քիչ՝ գլիկոլիզում տեղի ունեցող ռեակցիաներից, տեղափոխվում են թթվածին՝ արդյունքում ջուր ձևավորելու համար։ Միաժամանակ արձակված էներգիան մի շարք զուգակցված ռեակցիաներում օգտագործվում է ATP-ի վերասինթեզի համար: Ամբողջ գործընթացը, որը տեղի է ունենում էլեկտրոնների թթվածին փոխանցման շղթայի երկայնքով, կոչվում է օքսիդատիվ ֆոսֆորիլացում: Շնչառական շղթայում տեղի ունեցող գործընթացներում սպառվում է բջիջներին մատակարարվող թթվածնի մոտ 90%-ը և ձևավորվում է ամենամեծ քանակությամբ ATP։ Ընդհանուր առմամբ, օքսիդատիվ էլեկտրոնների փոխադրման համակարգը ապահովում է մեկ գլիկոգենի մոլեկուլից 34 ATP մոլեկուլների ձևավորում:

Մարսողությունը և ածխաջրերի ներծծումը արյան մեջ տեղի է ունենում բարակ աղիքներում: Լյարդում դրանք վերածվում են գլյուկոզայի, որն իր հերթին կարող է վերածվել գլիկոգենի և կուտակվել մկաններում և լյարդում, ինչպես նաև օգտագործվում է տարբեր օրգանների և հյուսվածքների կողմից որպես էներգիայի աղբյուր՝ ակտիվությունը պահպանելու համար: 75 կգ քաշ ունեցող առողջ տղամարդու մարմինը, որը բավարար մակարդակով ֆիզիկական պատրաստվածություն ունի, պարունակում է 500-550 գ ածխաջրեր՝ մկանային գլիկոգենի (մոտ 80%), լյարդի գլիկոգենի (մոտ 16-17%), արյան տեսքով։ գլյուկոզա (3-4%), որը համապատասխանում է 2000 - 2200 կկալ կարգի էներգիայի պաշարներին։

Լյարդի գլիկոգենը (90-100 գ) օգտագործվում է արյան մեջ գլյուկոզայի մակարդակը պահպանելու համար, որն անհրաժեշտ է տարբեր հյուսվածքների և օրգանների բնականոն գործունեությունը ապահովելու համար: Երկարատև աերոբիկ աշխատանքի դեպքում, որը հանգեցնում է մկանային գլիկոգենի պաշարների սպառմանը, լյարդի գլիկոգենի մի մասը կարող է օգտագործվել մկանների կողմից:

Պետք է հիշել, որ մկանների և լյարդի գլիկոգենի պաշարները կարող են զգալիորեն աճել մարզումների և սննդային մանիպուլյացիաների ազդեցության տակ, որոնք ներառում են ածխաջրերի սպառումը և հետագա ածխաջրերի հագեցվածությունը: Մարզումների և հատուկ սնուցման ազդեցության տակ լյարդում գլիկոգենի կոնցենտրացիան կարող է աճել 2 անգամ։ Գլիկոգենի քանակի ավելացումը մեծացնում է դրա հասանելիությունը և օգտագործման մակարդակը հետագա մկանների աշխատանքի ընթացքում:

Միջին ինտենսիվության երկարատև ֆիզիկական ակտիվության դեպքում լյարդում գլյուկոզայի ձևավորումը 2-3 անգամ ավելանում է հանգստի ժամանակ դրա ձևավորման համեմատ: Ծանր երկարատև աշխատանքը կարող է հանգեցնել լյարդում գլյուկոզայի արտադրության 7-10 անգամ ավելացման՝ համեմատած հանգստի ժամանակ ստացված տվյալների հետ:

Ճարպի պաշարների պատճառով էներգիայի մատակարարման գործընթացի արդյունավետությունը որոշվում է լիպոլիզի արագությամբ և ճարպային հյուսվածքում արյան հոսքի արագությամբ, որն ապահովում է ազատ ճարպաթթուների (FFA) ինտենսիվ առաքում մկանային բջիջներին: Եթե ​​աշխատանքը կատարվում է 50 - 60% VO2 max ինտենսիվությամբ, ապա ճարպային հյուսվածքում կա արյան առավելագույն հոսք, ինչը նպաստում է FFA-ի առավելագույն ընդունմանը արյան մեջ: Մկանների ավելի ինտենսիվ աշխատանքը կապված է մկանային արյան հոսքի ինտենսիվացման հետ՝ ճարպային հյուսվածքի արյան մատակարարման միաժամանակյա նվազմամբ և, հետևաբար, մկանային հյուսվածքին ՀՖՖ առաքման վատթարացմամբ:

Չնայած լիպոլիզը բացվում է մկանային գործունեության ընթացքում, այնուամենայնիվ, արդեն միջին ինտենսիվության աշխատանքի 30-40-րդ րոպեին, դրա էներգիայի մատակարարումը հավասարապես իրականացվում է ինչպես ածխաջրերի, այնպես էլ լիպիդների օքսիդացման շնորհիվ: Աշխատանքի հետագա շարունակությունը, որը հանգեցնում է ածխաջրերի սահմանափակ ռեսուրսների աստիճանական սպառմանը, կապված է ՀՖՖ-ի օքսիդացման ավելացման հետ. օրինակ, մարաթոնյան տարածության երկրորդ կեսի էներգիայի մատակարարումը վազքի կամ ճանապարհային հեծանվավազքի ժամանակ (ավելի քան 100 կմ) հիմնականում կապված է ճարպերի օգտագործման հետ:

Չնայած այն հանգամանքին, որ լիպիդային օքսիդացումից էներգիայի օգտագործումը իրական նշանակություն ունի տոկունություն ապահովելու համար միայն երկարատև մկանային գործունեության ընթացքում, աշխատանքի առաջին իսկ րոպեներից սկսած 60% VO2max-ը գերազանցող ինտենսիվությամբ, տեղի է ունենում FFA-ի արտազատում տրիացիլգլիցերիդներից, դրանցից. մուտք և օքսիդացում կծկվող մկաններում: Աշխատանքը սկսելուց 30-40 րոպե հետո ՀՖՖ-ի սպառման տեմպերն ավելանում են 3 անգամ, իսկ 3-4 ժամ աշխատելուց հետո՝ 5-6 անգամ։

Աերոբիկ մարզումների ազդեցության տակ զգալիորեն ավելանում է տրիգլիցերիդների միջմկանային օգտագործումը: Այս հարմարվողական ռեակցիան դրսևորվում է ինչպես էներգիայի գեներացման գործընթացի տեղակայման արագությամբ՝ մկանային տրիցերիդներից FFA-ների օքսիդացման հետևանքով, այնպես էլ մկանային հյուսվածքից դրանց օգտագործման մեծացմամբ:

Մարզված մկանային հյուսվածքի նույնքան կարևոր հարմարվողական ազդեցությունը ճարպային պաշարներն օգտագործելու կարողության բարձրացումն է: Այսպիսով, 12-շաբաթյա աերոբիկ մարզումներից հետո աշխատանքային մկաններում տրիգլիցերիդների օգտագործման ունակությունը կտրուկ աճեց և հասավ 40%-ի:

ATP-ի վերասինթեզի համար սպիտակուցների դերը նշանակալի չէ: Այնուամենայնիվ, շատ ամինաթթուների ածխածնային կմախքը կարող է օգտագործվել որպես էներգիայի վառելիք օքսիդատիվ նյութափոխանակության գործընթացում, որը դրսևորվում է երկարատև չափավոր ինտենսիվության բեռների ժամանակ, որոնց դեպքում սպիտակուցային նյութափոխանակության ներդրումը էներգիայի արտադրության մեջ կարող է հասնել 5-6%: էներգիայի ընդհանուր պահանջարկը.

Օրգանիզմում գլյուկոզայի և ճարպերի զգալի պաշարների և մթնոլորտային օդից թթվածին սպառելու անսահմանափակ հնարավորության պատճառով, աերոբիկ պրոցեսները, որոնք ավելի քիչ ուժ ունեն, քան անաէրոբները, կարող են երկար ժամանակ աշխատել (այսինքն՝ դրանց հզորությունը շատ մեծ է շատ բարձր արդյունավետություն): Ուսումնասիրությունները ցույց են տալիս, որ, օրինակ, մարաթոնյան վազքի ժամանակ մկանային գլիկոգենի օգտագործման շնորհիվ մկանների աշխատանքը շարունակվում է 80 րոպե։ Որոշակի քանակությամբ էներգիա կարող է մոբիլիզացվել լյարդի գլիկոգենից: Ընդհանուր առմամբ, դա կարող է ապահովել մարաթոնյան տարածությունը հաղթահարելու համար անհրաժեշտ ժամանակի 75%-ը: Մնացած էներգիան ստացվում է ճարպաթթուների օքսիդացումից: Այնուամենայնիվ, արյունից մկանների մեջ դրանց տարածման արագությունը սահմանափակ է, ինչը սահմանափակում է այդ թթուներից էներգիայի արտադրությունը: ՀՖՖ-ի օքսիդացման արդյունքում արտադրված էներգիան բավարար է մկանների աշխատանքի ինտենսիվությունը 40–50% VO2max մակարդակում պահպանելու համար, մինչդեռ ԱՀԿ-ն, որպես ամենաուժեղ մարաթոնյան վազորդներ, կարողանում է հաղթահարել 80–ից ավելի ինտենսիվությամբ տարածությունը։ 90% VO2max, ինչը վկայում է աերոբիկ էներգիայի մատակարարման համակարգի հարմարվողականության բարձր մակարդակի մասին, ինչը թույլ է տալիս ոչ միայն ապահովել էներգիայի արտադրության համար ածխաջրերի, ճարպերի, առանձին ամինաթթուների և մետաբոլիտների օգտագործման օպտիմալ համադրություն, այլ նաև տնտեսապես օգտագործել: գլիկոգեն։

Այսպիսով, ռեակցիաների ամբողջ շարքը, որոնք ապահովում են գլիկոգենի աերոբ օքսիդացում, հետևյալն է. Առաջին փուլում աերոբ գլիկոլիզի արդյունքում առաջանում է պիրուվիկ թթու և վերասինթեզվում է որոշակի քանակությամբ ATP։ Երկրորդում՝ Կրեբսի ցիկլում, արտադրվում է CO2, և ջրածնի իոնները (H+) և էլեկտրոնները (e-) ներմուծվում են էլեկտրոնների փոխադրման համակարգ՝ նաև ATP-ի որոշակի քանակի վերասինթեզով։ Եվ վերջապես, վերջնական փուլը կապված է H2O-ի ձևավորման հետ H+, e-ից և թթվածնից՝ էներգիայի արտազատմամբ, որն օգտագործվում է ATP-ի ճնշող քանակի վերասինթեզի համար: Ճարպերն ու սպիտակուցները, որոնք օգտագործվում են որպես վառելիք ATP-ի վերասինթեզի համար, նույնպես անցնում են Կրեբսի ցիկլով և էլեկտրոնների փոխադրման համակարգով (Նկար 10):

Բրինձ. 10. Աերոբ էներգիայի մատակարարման համակարգի գործունեության սխեմատիկ պատկերը

Լակտատային էներգիայի մատակարարման համակարգ.

Լակտատային էներգիայի մատակարարման համակարգում ATP-ի վերասինթեզը տեղի է ունենում թթվածնի բացակայության դեպքում գլյուկոզայի և գլիկոգենի քայքայման պատճառով: Այս գործընթացը սովորաբար կոչվում է անաէրոբ գլիկոլիզ: Անաէրոբ գլիկոլիզը շատ ավելի բարդ քիմիական գործընթաց է, քան ալակտիկայի էներգիայի մատակարարման համակարգում ֆոսֆոգենի քայքայման մեխանիզմները: Այն ներառում է մի շարք բարդ հաջորդական ռեակցիաներ, որոնց արդյունքում գլյուկոզան և գլիկոգենը տրոհվում են կաթնաթթվի, որն օգտագործվում է ATP-ի վերասինթեզի համար զուգակցված ռեակցիաների շարքում (նկ. 2):

Բրինձ. 2. Անաէրոբ գլիկոլիզի գործընթացի սխեմատիկ ներկայացում

1 մոլ գլյուկոզայի քայքայման արդյունքում առաջանում է 2 մոլ ԱԹՖ, իսկ 1 մոլ գլիկոգենի քայքայմամբ՝ 3 մոլ ԱԹՖ։ Մկաններում և մարմնի հեղուկներում էներգիայի արտազատմանը զուգահեռ ձևավորվում է պիրուվիթթու, որն այնուհետև վերածվում է կաթնաթթվի: Կաթնաթթուն արագ քայքայվում է՝ առաջացնելով իր աղը՝ լակտատը։

Գլիկոլիտիկ մեխանիզմի ինտենսիվ գործունեության արդյունքում կաթնաթթվի կուտակումը հանգեցնում է մկաններում լակտատի և ջրածնի իոնների (H +) մեծ առաջացման։ Արդյունքում, չնայած բուֆերային համակարգերի գործողությանը, մկանների pH-ն աստիճանաբար նվազում է 7.1-ից մինչև 6.9 և նույնիսկ մինչև 6.5 - 6.4: Ներբջջային pH-ը, սկսած 6,9 - 6,8 մակարդակից, դանդաղեցնում է ATP-ի համալրման գլիկոլիտիկ ռեակցիայի ինտենսիվությունը, իսկ pH 6,5 - 6,4 դեպքում գլիկոգենի քայքայումը դադարում է։ Այսպիսով, մկաններում կաթնաթթվի կոնցենտրացիայի ավելացումն է, որը սահմանափակում է գլիկոգենի քայքայումը անաէրոբ գլիկոլիզում:

Ի տարբերություն ալակտիկ էներգիայի մատակարարման համակարգի, որի հզորությունը հասնում է իր առավելագույն կատարման արդեն շահագործման առաջին վայրկյանին, գլիկոլիզի ակտիվացման գործընթացը շատ ավելի դանդաղ է ծավալվում և էներգիայի արտադրության բարձր արժեքների է հասնում միայն 5-10 վայրկյանում: շահագործման. Գլիկոլիտիկ գործընթացի հզորությունը զգալիորեն զիջում է կրեատինֆոսֆոկինազի մեխանիզմի հզորությանը, սակայն այն մի քանի անգամ ավելի բարձր է՝ համեմատած աերոբիկ օքսիդացման համակարգի հնարավորությունների հետ։ Մասնավորապես, եթե CF-ի քայքայման հետևանքով ATP էներգիայի արտադրության մակարդակը կազմում է 9–10 մմոլ/կգ դ.մ./վ (թարմ հյուսվածքի զանգված), ապա գլիկոլիզի ավելացմամբ՝ արտադրվող ATP-ի ծավալը կարող է աճել մինչև 14 մմոլ/։ կգ դմ տ/վրկ. 3 րոպե ինտենսիվ աշխատանքի ընթացքում ATP-ի վերասինթեզի երկու աղբյուրների օգտագործման շնորհիվ մարդու մկանային համակարգը կարողանում է արտադրել մոտ 370 մմոլ/կգ բ. Միեւնույն ժամանակ, գլիկոլիզը կազմում է ընդհանուր արտադրության առնվազն 80% -ը: Լակտատային անաէրոբ համակարգի առավելագույն հզորությունը դրսևորվում է աշխատանքի 20–25 վայրկյանում, իսկ 30–60 վայրկյանում ATP-ի վերասինթեզի գլիկոլիտիկ ուղին աշխատանքի էներգիայի մատակարարման մեջ հիմնականն է։

Կաթնաթթվային անաէրոբ համակարգի հզորությունը ապահովում է նրա գերակշռող մասնակցությունը էներգիայի արտադրության մեջ մինչև 30-90 վրկ աշխատանք կատարելիս: Ավելի երկար աշխատանքի դեպքում գլիկոլիզի դերը աստիճանաբար նվազում է, բայց զգալի է մնում նույնիսկ ավելի երկար աշխատանքի դեպքում՝ մինչև 5-6 րոպե: Էներգիայի ընդհանուր քանակը, որը ձևավորվում է գլիկոլիզի արդյունքում, կարող է նաև տեսողականորեն գնահատվել արյան լակտատի ցուցիչներով աշխատանք կատարելուց հետո, որը պահանջում է լակտատի էներգիայի մատակարարման համակարգի առավելագույն մոբիլիզացիա: Չմարզված մարդկանց մոտ արյան մեջ լակտատի սահմանափակ կոնցենտրացիան 11-12 մմոլ/լ է: Մարզումների ազդեցության տակ լակտատային համակարգի հզորությունը կտրուկ մեծանում է, և արյան մեջ լակտատի կոնցենտրացիան կարող է հասնել 25 - 30 մմոլ / լ և ավելի բարձր:

Կանանց արյան մեջ էներգիայի ձևավորման և լակտատի առավելագույն արժեքները 30-40%-ով ցածր են նույն սպորտային մասնագիտության տղամարդկանց համեմատ: Երիտասարդ մարզիկները, համեմատած մեծահասակների հետ, բնութագրվում են ցածր անաէրոբ հզորությամբ: արյան մեջ լակտատի առավելագույն կոնցենտրացիան դրանցում անաէրոբ բնույթի սահմանափակող բեռների դեպքում չի գերազանցում 10 մմոլ/կգ, ինչը 2-3 անգամ ավելի ցածր է, քան մեծահասակ մարզիկների մոտ:

Այսպիսով, լակտատային անաէրոբ համակարգի հարմարվողական ռեակցիաները կարող են ընթանալ տարբեր ուղղություններով։ Դրանցից մեկը գլիկոլիտիկ գործընթացի շարժունակության բարձրացումն է, որն արտահայտվում է դրա առավելագույն կատարողականի շատ ավելի արագ ձեռքբերմամբ (15–20–ից մինչև 5–8 վրկ)։ Երկրորդ ռեակցիան կապված է անաէրոբ գլիկոլիտիկ համակարգի հզորության բարձրացման հետ, ինչը թույլ է տալիս նրան արտադրել շատ ավելի մեծ քանակությամբ էներգիա մեկ միավոր ժամանակում։ Երրորդ ռեակցիան կրճատվում է մինչև համակարգի հզորության բարձրացումը և, իհարկե, արտադրվող էներգիայի ընդհանուր ծավալը, որի արդյունքում մեծանում է աշխատանքի տևողությունը, որը հիմնականում ապահովվում է գլիկոլիզով։

Որոշ մարզաձևերում մրցումների ժամանակ զարկերակային արյան մեջ լակտատի և pH-ի առավելագույն արժեքը ներկայացված է Նկ. 3.

Նկ.3. Զարկերակային արյան մեջ լակտատի և pH-ի առավելագույն արժեքները տարբեր սպորտաձևերում մասնագիտացած մարզիկների մոտ. ա - վազք (400, 800 մ); բ - արագ սահք (500, 1000 մ); գ - թիավարություն (2000 մ); դ - լող 100 մ; e - bobsleigh; e - հեծանվավազք (100 կմ)
(Eindemann & Keul, 1977)

Դրանք բավականին ամբողջական պատկերացում են տալիս լակտատային անաէրոբ էներգիայի աղբյուրների դերի մասին տարբեր մարզաձևերում բարձր սպորտային արդյունքների հասնելու և անաէրոբ գլիկոլիզի համակարգի հարմարվողական պաշարների մասին:

Աշխատանքի օպտիմալ տեւողությունը ընտրելիս, որն ապահովում է մկաններում լակտատի առավելագույն կոնցենտրացիան, պետք է հաշվի առնել, որ լակտատի առավելագույն պարունակությունը դիտվում է ծայրահեղ ծանրաբեռնվածություններ կիրառելիս, որոնց տեւողությունը տատանվում է 1-6 րոպեի սահմաններում: Աշխատանքի տեւողության ավելացումը կապված է մկաններում լակտատի կոնցենտրացիայի նվազման հետ։

Անաէրոբ հզորության բարձրացման օպտիմալ մեթոդ ընտրելու համար կարևոր է հետևել լակտատի կուտակման առանձնահատկություններին առավելագույն ինտենսիվության ընդհատվող աշխատանքի ժամանակ: Օրինակ, մեկ րոպեանոց ծայրահեղ ծանրաբեռնվածությունը չորս րոպեանոց դադարներով հանգեցնում է արյան լակտատի մշտական ​​աճի (նկ. 4)՝ միաժամանակ նվազեցնելով թթու-բազային կարգավիճակը (նկ. 5):

Բրինձ. 4. Արյան լակտատի կոնցենտրացիայի փոփոխություն ընդհատվող առավելագույն վարժությունների ժամանակ (մեկ րոպեանոց վարժություն 95% ինտենսիվությամբ, բաժանված 4 րոպե հանգստի ժամանակաշրջաններով) (Hermansen, Stenswold, 1972 թ.)

Բրինձ. 5. Արյան pH-ի փոփոխություններ առավելագույն ինտենսիվության ընդհատվող մեկ րոպեանոց բեռների ժամանակ (Hollman, Hettinger, 1980 թ.)

Նմանատիպ էֆեկտ նկատվում է 15 - 20 վայրկյան տևողությամբ առավելագույն հզորության վարժություններ կատարելիս մոտ 3 րոպե դադարներով (նկ. 6):

Բրինձ. 6. Մարզիկների կենսաքիմիական փոփոխությունների դինամիկան առավելագույն հզորության կարճաժամկետ վարժությունների կրկնակի կատարման ժամանակ (Ն. Վոլկով և ուրիշներ, 2000 թ.)

Alactate էներգիայի մատակարարման համակարգ.

Էներգամատակարարման այս համակարգը ամենաքիչ բարդն է, այն բնութագրվում է էներգիայի արտանետման բարձր հզորությամբ և գործողության կարճ տևողությամբ: Այս համակարգում էներգիայի ձևավորումը տեղի է ունենում էներգիայով հարուստ ֆոսֆատ միացությունների՝ ադենոզին տրիֆոսֆատի (ATP) և կրեատին ֆոսֆատի (CP) քայքայման պատճառով: «Էյ Թի Փի»-ի քայքայման արդյունքում առաջացած էներգիան արդեն առաջին վայրկյանին ամբողջությամբ ներառվում է աշխատանքի համար էներգիայի մատակարարման գործընթացում: Սակայն արդեն երկրորդ վայրկյանին աշխատանքն իրականացվում է կրեատինֆոսֆատի (CP) շնորհիվ, որը նստում է մկանային մանրաթելերում և պարունակում է էներգիայով հարուստ ֆոսֆատ միացություններ։ Այս միացությունների քայքայումը հանգեցնում է էներգիայի ինտենսիվ արտազատման: CP-ի քայքայման վերջնական արտադրանքներն են կրեատինը (Cr) և անօրգանական ֆոսֆատը (Pn): Ռեակցիան խթանում է կրեատին կինազ ֆերմենտը և սխեմատիկորեն այսպիսի տեսք ունի.

CP-ի քայքայման ժամանակ թողարկված էներգիան հասանելի է ATP-ի վերասինթեզի գործընթացի համար, հետևաբար, մկանների կծկման ժամանակ ATP-ի արագ քայքայմանը անմիջապես հաջորդում է դրա վերասինթեզը ADP-ից և Fn-ից՝ ներգրավելով CP-ի քայքայման ժամանակ թողարկված էներգիան.

Ալակտիկ էներգիայի մատակարարման համակարգի մեկ այլ մեխանիզմ է այսպես կոչված միոկինազային ռեակցիան, որն ակտիվանում է մկանների զգալի հոգնածության ժամանակ, երբ ATP-ի տրոհման արագությունը զգալիորեն գերազանցում է դրա վերասինթեզի արագությունը: Միոկինազի ռեակցիան խթանում է միոկինազ ֆերմենտը և բաղկացած է ֆոսֆատային խմբի մի մոլեկուլից մյուսը տեղափոխելուց և ATP-ի և ադենոզին մոնոֆոսֆատի (AMP) ձևավորումից.

Ադենոզին մոնոֆոսֆատը (AMP), որը միոկինազային ռեակցիայի կողմնակի արտադրանք է, պարունակում է վերջին ֆոսֆատ խումբը և, ի տարբերություն ATP-ի և ADP-ի, չի կարող օգտագործվել որպես էներգիայի աղբյուր: Միոկինազային ռեակցիան ակտիվանում է այն պայմաններում, երբ հոգնածության պատճառով ATP-ի վերասինթեզի այլ ուղիները սպառել են իրենց հնարավորությունները:

CF-ի պաշարները չեն կարող համալրվել աշխատանքի կատարման ընթացքում: Դրա վերասինթեզի համար կարող է օգտագործվել միայն ATP-ի քայքայման արդյունքում արձակված էներգիան, ինչը հնարավոր է միայն աշխատանքի ավարտից հետո վերականգնման շրջանում։

Ալակտատային համակարգը, որն առանձնանում է էներգիայի արտանետման շատ բարձր արագությամբ, միաժամանակ բնութագրվում է չափազանց սահմանափակ հզորությամբ։ Առավելագույն ալակտիկ անաէրոբ հզորության մակարդակը կախված է մկաններում ֆոսֆատների (ATP և CP) քանակից և դրանց օգտագործման արագությունից: Սպրինտային մարզումների ազդեցության տակ ալակտիկ անաէրոբ ուժը կարող է զգալիորեն աճել։ Հատուկ մարզումների ազդեցության տակ ալակտիկ անաէրոբ համակարգի հզորությունը կարող է աճել 40-80%-ով: Օրինակ, վազորդների մոտ 8 շաբաթ սպրինտային մարզումները հանգեցրել են հանգստի մեջ գտնվող կմախքային մկանների ATP-ի և CP-ի աճին մոտ 10%-ով:

Մկանների մարզման ազդեցության տակ ոչ միայն ավելանում է ATP-ի և Kf-ի քանակությունը, այլև զգալիորեն մեծանում է մկանային հյուսվածքի՝ դրանք պառակտելու ունակությունը։ Մեկ այլ հարմարվողական ռեակցիա, որը որոշում է ալակտիկ անաէրոբ համակարգի հզորությունը, ֆոսֆատի ռեսինթեզի արագացումն է ֆերմենտների, մասնավորապես, կրեատինֆոսֆոկինազի և միոկինազի ակտիվության բարձրացման պատճառով:

Մարզումների ազդեցության տակ զգալիորեն ավելանում են նաև էներգիայի մատակարարման ալակտիկա անաէրոբ համակարգի առավելագույն հզորության ցուցանիշները։ Ալակտիկ անաէրոբ համակարգի հզորությունը նպատակային երկարաժամկետ մարզումների ազդեցության տակ կարող է աճել 2,5 անգամ: Դա հաստատում են առավելագույն ալակտիկ O2-պարտքի ցուցանիշները՝ սկսնակ մարզիկների համար այն կազմում է 21,5 մլ/կգ, բարձրակարգ մարզիկների համար կարող է հասնել 54,5 մլ/կգ-ի։

Ալակտիկ էներգիայի համակարգի հզորության աճը դրսևորվում է նաև առավելագույն ինտենսիվության աշխատանքի տեւողությամբ։ Այսպիսով, այն մարդկանց համար, ովքեր սպորտով չեն զբաղվում, ալակտիկայի անաէրոբ պրոցեսի առավելագույն հզորությունը, որը ձեռք է բերվել աշխատանքի մեկնարկից 0,5 - 0,7 վրկ հետո, կարող է պահպանվել ոչ ավելի, քան 7 - 10 վրկ, այնուհետև բարձրակարգ կարգի համար: սպրինտում մասնագիտացած մարզիկները կարող են հայտնվել 15-20 վայրկյանում: Միևնույն ժամանակ աշխատանքի երկար տեւողությունը ուղեկցվում է նրա զգալիորեն ավելի մեծ հզորությամբ, ինչը պայմանավորված է բարձր էներգիայի ֆոսֆատների տարրալուծման և վերասինթեզի բարձր արագությամբ։

ATP-ի և CF-ի կոնցենտրացիան տղամարդկանց և կանանց մոտ գրեթե նույնն է` մոտ 4 մմոլ/կգ ATP և 16 մմոլ/կգ CF: Այնուամենայնիվ, ֆոսֆոգենների ընդհանուր քանակությունը, որը կարող է օգտագործվել մկանային գործունեության մեջ, տղամարդկանց մոտ զգալիորեն ավելի մեծ է, քան կանանց մոտ, ինչը պայմանավորված է կմախքի մկանների ընդհանուր ծավալի մեծ տարբերություններով: Բնականաբար, տղամարդիկ ունեն ալակտիկ անաէրոբ էներգիայի մատակարարման համակարգի շատ ավելի մեծ հզորություն:

Եզրափակելով, հարկ է նշել, որ ալակտիկ անաէրոբ արտադրողականության բարձր մակարդակ ունեցող անհատները, որպես կանոն, ունեն ցածր աերոբունակություն, երկարատև աշխատանքի դիմացկունություն: Միևնույն ժամանակ, երկար տարածությունների վազորդների մոտ ալակտիկ անաէրոբ կարողությունները ոչ միայն անհամեմատելի են արագավազորդների հետ, այլ հաճախ զիջում են ոչ մարզիկների մոտ գրանցվածներին:

Մկանային գործունեության էներգիայի մատակարարման համակարգերի ընդհանուր բնութագրերը

Էներգիան, ինչպես գիտեք, ընդհանուր քանակական միջոց է, որը կապում է բնության բոլոր երևույթները, նյութի շարժման տարբեր ձևերը։ Մկանային գործունեության հետ կապված տարբեր ֆիզիկական պրոցեսներում (ջերմային, մեխանիկական, քիմիական և այլն) առաջացած և օգտագործվող էներգիայի բոլոր տեսակներից հիմնական ուշադրությունը պետք է կենտրոնացնել մարմնի քիմիական էներգիայի վրա, որի աղբյուրը սնունդն է և դրա վերածումը շարժիչի գործունեության մեխանիկական էներգիայի.անձ.

Սննդի քայքայման ժամանակ թողարկված էներգիան օգտագործվում է ադենոզին տրիֆոսֆատ (ATP) արտադրելու համար, որը կուտակվում է մկանային բջիջներում և մի տեսակ վառելիք է մկանների կծկման մեխանիկական էներգիայի արտադրության համար։

Մկանների կծկման էներգիան առաջանում է ադենոզին տրիֆոսֆատի (ATP) տրոհումից մինչև ադենոզին դիֆոսֆատ (ADP) և անօրգանական ֆոսֆատ (P): ATP-ի քանակությունը մկաններում փոքր է և բավարար է միայն 1-2 վրկ բարձր ինտենսիվ աշխատանք ապահովելու համար։ Աշխատանքը շարունակելու համար անհրաժեշտ է ATP-ի վերասինթեզ, որն առաջանում է երեք տեսակի էներգիայի արտազատման ռեակցիաների շնորհիվ. Մկաններում ATP պաշարների համալրումը թույլ է տալիս պահպանել դրա կոնցենտրացիայի մշտական ​​մակարդակը, որն անհրաժեշտ է մկանների լիարժեք կծկման համար:

ATP-ի վերասինթեզն իրականացվում է ինչպես անաէրոբ, այնպես էլ աերոբ ռեակցիաներում՝ որպես էներգիայի աղբյուր մկանային հյուսվածքներում պարունակվող կրեատին ֆոսֆատի (CP) և ADP պաշարների ներգրավմամբ, ինչպես նաև էներգիայով հարուստ սուբստրատների (մկանների և լյարդի գլիկոգեն, լիպոզային հյուսվածքի պաշարներ և այլն): . Քիմիական ռեակցիաները, որոնք հանգեցնում են մկանների էներգիայով ապահովմանը, տեղի են ունենում երեք էներգետիկ համակարգերում՝ 1) անաէրոբ ալակտատ, 2) անաէրոբ լակտատ (գլիկոլիտիկ), 3) աերոբ:

Առաջին երկու համակարգերում էներգիայի ձևավորումն իրականացվում է թթվածնի առկայություն չպահանջող քիմիական ռեակցիաների գործընթացում։ Երրորդ համակարգը ապահովում է մկանային ակտիվության էներգիայի մատակարարում թթվածնի մասնակցությամբ տեղի ունեցող օքսիդացման ռեակցիաների արդյունքում: Այս համակարգերից յուրաքանչյուրի մկանային ակտիվության էներգիայի մատակարարման փոխարկման հաջորդականության և քանակական հարաբերակցության մասին ամենաընդհանուր գաղափարները ներկայացված են նկ. մեկ.

Այս էներգետիկ համակարգերից յուրաքանչյուրի հնարավորությունները որոշվում են հզորությամբ, այսինքն՝ նյութափոխանակության գործընթացներում էներգիայի արտազատման արագությամբ և հզորությամբ, որը որոշվում է սուբստրատի ֆոնդերի օգտագործման չափով և արդյունավետությամբ:

Բրինձ. Նկ. 1. Տարբեր էներգետիկ համակարգերում որակավորված մարզիկների մկանային ակտիվության էներգիայի մատակարարման գործընթացների հաջորդականությունը և քանակական հարաբերությունները (սխեմա). 1 - ալակտիկ; 2 - լակտատ; 3 - aerobic

Ցանկացած հոդի շարժումն իրականացվում է կմախքի մկանների կծկումների պատճառով։ Հետևյալ դիագրամը ցույց է տալիս էներգիայի նյութափոխանակությունը մկանում:

Բոլոր տեսակի մկանների կծկվող ֆունկցիան պայմանավորված է որոշակի կենսաքիմիական պրոցեսների քիմիական էներգիայի փոխակերպմամբ մկանային մանրաթելերում մեխանիկական աշխատանքի: Ադենոզին տրիֆոսֆատի (ATP) հիդրոլիզը մկաններին ապահովում է այս էներգիայով:

Քանի որ մկանների մատակարարումը ATPփոքր, անհրաժեշտ է ակտիվացնել նյութափոխանակության ուղիները վերասինթեզի համար ATPորպեսզի սինթեզի մակարդակը համապատասխանի մկանների կծկման արժեքին։ Մկանների աշխատանքի համար էներգիայի արտադրությունը կարող է իրականացվել անաէրոբ (առանց թթվածնի օգտագործման) և աերոբ եղանակով: ATPսինթեզված ադենոզին դիֆոսֆատից ( ՏԶԾ) կրեատին ֆոսֆատի էներգիայի, անաէրոբ գլիկոլիզի կամ օքսիդատիվ նյութափոխանակության միջոցով։ Բաժնետոմսեր ATPմկանները համեմատաբար աննշան են, և դրանք կարող են բավարար լինել միայն 2-3 վայրկյան ինտենսիվ աշխատանքի համար:

Կրեատին ֆոսֆատ

Կրեատին ֆոսֆատի պաշարներ ( KrF) մկանում ավելի շատ պաշարներ կան ATPև դրանք կարող են անաէրոբ եղանակով արագ վերածվել ATP. KrF- մկանների «ամենաարագ» էներգիան (այն էներգիա է տալիս ուժային բնույթի շատ հզոր, պայթյունավտանգ աշխատանքի առաջին 5-10 վայրկյանում, օրինակ՝ ծանրաձողը բարձրացնելիս): Պահեստը սպառվելուց հետո KrFմարմինը անցնում է մկանային գլիկոգենի քայքայմանը, որն ապահովում է ավելի երկար (մինչև 2-3 րոպե), բայց ավելի քիչ ինտենսիվ (երեք անգամ) աշխատանք:

գլիկոլիզ

Գլիկոլիզը անաէրոբ նյութափոխանակության ձև է, որն ապահովում է վերասինթեզ ATPև KrFգլիկոգենի կամ գլյուկոզայի անաէրոբ տրոհման ռեակցիաների պատճառով կաթնաթթվին։

KrFհամարվում է արագ արձակվող վառելիք, որը վերածնում է ATP, որը մկանների մեջ աննշան քանակություն է և հետևաբար KrFմի քանի վայրկյանի հիմնական էներգետիկ ըմպելիքն է: Գլիկոլիզը ավելի բարդ համակարգ է, որը կարող է երկար ժամանակ գործել, ուստի դրա կարևորությունը կարևոր է ավելի երկար ակտիվ գործողությունների համար: KrFսահմանափակվում է իր փոքր թվով: Մյուս կողմից, գլիկոլիզը ունի էներգիայի համեմատաբար երկարաժամկետ մատակարարման հնարավորություն, սակայն կաթնաթթու արտադրելով՝ դրանով լցնում է շարժիչային բջիջները և, այդ պատճառով, սահմանափակում մկանների գործունեությունը։

Օքսիդատիվ նյութափոխանակություն

Այն կապված է էներգիայի սուբստրատների օքսիդացման պատճառով աշխատանք կատարելու հնարավորության հետ, որոնք կարող են օգտագործվել որպես ածխաջրեր, ճարպեր, սպիտակուցներ՝ միաժամանակ մեծացնելով թթվածնի մատակարարումն ու օգտագործումը աշխատող մկաններում:

Էներգիայի հրատապ և կարճաժամկետ պաշարները համալրելու և երկարաժամկետ աշխատանք կատարելու համար մկանային բջիջն օգտագործում է այսպես կոչված երկարաժամկետ էներգիայի աղբյուրներ։ Դրանք ներառում են գլյուկոզա և այլ մոնոսաքարիդներ, ամինաթթուներ, ճարպաթթուներ, գլիցերին սննդի բաղադրիչներ, որոնք մատակարարվում են մկանային բջիջ մազանոթային ցանցի միջոցով և ներգրավված օքսիդատիվ նյութափոխանակության մեջ: Այս էներգիայի աղբյուրները առաջացնում են ձևավորումը ATPթթվածնի օգտագործումը միտոքոնդրիալ էլեկտրոնների փոխադրման համակարգում ջրածնի կրիչների օքսիդացման հետ համատեղելով։

Գլյուկոզայի մեկ մոլեկուլի ամբողջական օքսիդացման գործընթացում սինթեզվում է 38 մոլեկուլ. ATP. Անաէրոբ գլիկոլիզը ածխաջրերի աերոբ տրոհման հետ համեմատելիս կարելի է տեսնել, որ աերոբ գործընթացը 19 անգամ ավելի արդյունավետ է:

Կարճատև ինտենսիվ ֆիզիկական ակտիվության կատարման ժամանակ էներգիայի հիմնական աղբյուրներն են KrF, գլիկոգեն և կմախքային մկանների գլյուկոզա։ Այս պայմաններում կրթությունը սահմանափակող հիմնական գործոնը ATP, կարելի է ենթադրել անհրաժեշտ քանակությամբ թթվածնի բացակայություն։ Ինտենսիվ գլիկոլիզը հանգեցնում է կմախքի մկաններում մեծ քանակությամբ կաթնաթթվի կուտակմանը, որն աստիճանաբար ցրվում է արյան մեջ և տեղափոխվում լյարդ։ Կաթնաթթվի բարձր կոնցենտրացիաները դառնում են կարևոր գործոն կարգավորող մեխանիզմում, որն արգելակում է ազատ ճարպաթթուների փոխանակումը 30-40 վայրկյան տևողությամբ վարժությունների ընթացքում:

Ֆիզիկական ծանրաբեռնվածության տեւողության ավելացման հետ մեկտեղ նկատվում է արյան մեջ ինսուլինի կոնցենտրացիայի աստիճանական նվազում։ Այս հորմոնն ակտիվորեն մասնակցում է ճարպային նյութափոխանակության կարգավորմանը և բարձր կոնցենտրացիաների դեպքում արգելակում է լիպազների ակտիվությունը։ Երկարատև ֆիզիկական ծանրաբեռնվածության ընթացքում ինսուլինի կոնցենտրացիայի նվազումը հանգեցնում է ինսուլինից կախված ֆերմենտային համակարգերի ակտիվության բարձրացմանը, ինչը դրսևորվում է լիպոլիզի գործընթացի ավելացմամբ և պահեստից ճարպաթթուների արտազատման ավելացմամբ:

Կարգավորող այս մեխանիզմի կարևորությունն ակնհայտ է դառնում, երբ մարզիկները թույլ են տալիս ամենատարածված սխալը: Հաճախ, փորձելով օրգանիզմին ապահովել էներգիայի հեշտությամբ մարսվող աղբյուրներով, մրցումների կամ մարզումների մեկնարկից մեկ ժամ առաջ նրանք ընդունում են ածխաջրերով հարուստ սնունդ կամ գլյուկոզա պարունակող խտացված ըմպելիք: Մարմնի նման հագեցվածությունը հեշտ մարսվող ածխաջրերով 15-20 րոպե հետո հանգեցնում է արյան գլյուկոզայի մակարդակի բարձրացմանը, և դա, իր հերթին, առաջացնում է ենթաստամոքսային գեղձի բջիջների կողմից ինսուլինի ավելացում: Արյան մեջ այս հորմոնի կոնցենտրացիայի ավելացումը հանգեցնում է գլյուկոզայի սպառման ավելացմանը՝ որպես մկանային ակտիվության էներգիայի աղբյուր: Ի վերջո, էներգիայով հարուստ ճարպաթթուների փոխարեն օրգանիզմում ածխաջրեր են սպառվում։ Այսպիսով, մեկնարկից մեկ ժամ առաջ գլյուկոզա ընդունելը կարող է զգալիորեն ազդել սպորտային աշխատանքի վրա և նվազեցնել տոկունությունը երկարատև վարժություններին:

Ազատ ճարպաթթուների ակտիվ մասնակցությունը մկանային ակտիվության էներգիայի մատակարարմանը հնարավորություն է տալիս ավելի տնտեսապես իրականացնել երկարատև ֆիզիկական ակտիվություն: Զորավարժությունների ընթացքում լիպոլիզի ավելացումը հանգեցնում է ճարպաթթուների արյան մեջ ճարպաթթուների արտազատմանը, և դրանք կարող են փոխանցվել կմախքի մկաններին կամ օգտագործվել արյան լիպոպրոտեիններ ձևավորելու համար: Կմախքի մկաններում ազատ ճարպաթթուները մտնում են միտոքոնդրիա, որտեղ նրանք ենթարկվում են հաջորդական օքսիդացման՝ կապված ֆոսֆորիլացման և սինթեզի հետ։ ATP.

Ֆիզիկական կատարողականության թվարկված կենսաէներգիայի բաղադրիչներից յուրաքանչյուրը բնութագրվում է հզորության, հզորության և արդյունավետության չափանիշներով (Աղյուսակ 1):

Աղյուսակ 1. Նյութափոխանակության գործընթացների հիմնական կենսաէներգետիկ բնութագրերը՝ էներգիայի աղբյուրներ մկանային գործունեության ընթացքում

Հզորության չափանիշը գնահատում է էներգիայի առավելագույն քանակությունը մեկ միավոր ժամանակում, որը կարող է տրամադրվել նյութափոխանակության համակարգերից յուրաքանչյուրի կողմից:

Հզորության չափանիշը գնահատում է օրգանիզմում օգտագործման համար հասանելի էներգետիկ նյութերի ընդհանուր պաշարները կամ այս բաղադրիչի շնորհիվ կատարված աշխատանքի ընդհանուր ծավալը:

Արդյունավետության չափանիշը ցույց է տալիս, թե որքան արտաքին (մեխանիկական) աշխատանք կարելի է կատարել ծախսված էներգիայի յուրաքանչյուր միավորի համար։

Տարբեր ինտենսիվության աշխատանք կատարելիս մեծ նշանակություն ունի աերոբ և անաէրոբ էներգիայի արտադրության հարաբերակցությունը։ Աթլետիկայից վազքի հեռավորությունների օրինակով այս հարաբերակցությունը կարելի է ներկայացնել (Աղյուսակ 2)

Աղյուսակ 2. Աերոբ և անաէրոբ էներգիայի արտադրության մեխանիզմների հարաբերական ներդրումը տարբեր տևողության առավելագույն ինտենսիվությամբ մեկ աշխատանք կատարելիս