Co sprawia, że ​​człowiek się porusza? Czym jest wymiana energii? Skąd pochodzi energia ciała? Jak długo to będzie trwało? Przy jakim obciążeniu fizycznym, jaka energia jest zużywana? Jak widać, pytań jest wiele. Ale przede wszystkim pojawiają się, gdy zaczynasz studiować ten temat. Postaram się ułatwić życie najbardziej ciekawskim i zaoszczędzić czas. Udać się…

Metabolizm energetyczny - zestaw reakcji rozszczepiania substancji organicznych, któremu towarzyszy uwalnianie energii.

Aby zapewnić ruch (włókna aktyny i miozyny w mięśniu), mięsień potrzebuje trójfosforanu adenozyny (ATP). Kiedy wiązania chemiczne między fosforanami zostają zerwane, uwalniana jest energia, która jest wykorzystywana przez komórkę. W tym przypadku ATP przechodzi w stan z niższą energią w difosforanie adenozyny (ADP) i fosforze nieorganicznym (P)

Jeśli mięsień działa, to ATP jest stale rozbijany na ADP i nieorganiczny fosfor, uwalniając jednocześnie Energię (około 40-60 kJ/mol). W przypadku długotrwałej pracy konieczne jest przywrócenie ATP w tempie, w jakim ta substancja jest wykorzystywana przez komórkę.

Źródła energii wykorzystywane do pracy krótkoterminowej, krótkoterminowej i długoterminowej są różne. Energia może być wytwarzana zarówno w warunkach beztlenowych (beztlenowych), jak i tlenowych (oksydacyjnych). Jakie cechy rozwija sportowiec trenując w strefie tlenowej lub beztlenowej, pisałam w artykule „”.

Istnieją trzy systemy energetyczne, które zapewniają fizyczną pracę człowieka:

1. Alactate lub fosfagenne (beztlenowe). Jest on związany z procesami resyntezy ATP głównie za sprawą wysokoenergetycznego związku fosforanowego - Creatine Phosphate (CrP).
2. Glikolityczny (beztlenowy). Zapewnia resyntezę ATP i CRF dzięki reakcjom beztlenowego rozkładu glikogenu i/lub glukozy do kwasu mlekowego (mleczanu).
3. Aerobowy (oksydacyjny). Zdolność do wykonywania pracy dzięki utlenianiu węglowodanów, tłuszczów, białek przy jednoczesnym zwiększeniu dostarczania i wykorzystania tlenu w pracujących mięśniach.

Źródła energii do pracy krótkoterminowej.

Szybko dostępna energia dla mięśni jest dostarczana przez cząsteczkę ATP (Adenozyno Trójfosforan). Ta energia wystarcza na 1-3 sekundy. To źródło służy do natychmiastowej pracy, maksymalnego wysiłku.

ATP + H2O ⇒ ADP + F + Energia

W organizmie ATP jest jedną z najczęściej aktualizowanych substancji; Tak więc u ludzi czas życia jednej cząsteczki ATP jest krótszy niż 1 minuta. W ciągu dnia jedna cząsteczka ATP przechodzi średnio 2000-3000 cykli resyntezy (organizm ludzki syntetyzuje dziennie ok. 40 kg ATP, ale w danym momencie zawiera ok. 250 g), czyli praktycznie nie ma rezerwy ATP w ciele, a do normalnego życia konieczna jest ciągła synteza nowych cząsteczek ATP.

Jest uzupełniany w ATP dzięki CRP (Creatine Phosphate), jest to druga cząsteczka fosforanu, która ma wysoką energię w mięśniach. CrF przekazuje cząsteczkę fosforanu cząsteczce ADP w celu wytworzenia ATP, zapewniając w ten sposób mięśniom zdolność do pracy przez określony czas.

To wygląda tak:

ADP+ CrF ⇒ ATP + Cr

Zapas KrF trwa do 9 sek. praca. W tym przypadku moc szczytowa przypada na 5-6 sekund. Zawodowi sprinterzy próbują zwiększyć ten zbiornik (rezerwa CrF) jeszcze bardziej trenując do 15 sekund.

Zarówno w pierwszym, jak iw drugim przypadku proces tworzenia ATP przebiega w trybie beztlenowym, bez udziału tlenu. Resynteza ATP spowodowana CRF jest przeprowadzana niemal natychmiast. System ten ma największą moc w porównaniu z glikolitycznym i tlenowym i zapewnia pracę o charakterze „wybuchowym” z maksymalnymi skurczami mięśni pod względem siły i szybkości. Tak wygląda metabolizm energetyczny podczas krótkotrwałej pracy, czyli tak działa system zaopatrzenia organizmu w energię alaktyczną.

Źródła energii na krótkie okresy pracy.

Skąd bierze się energia dla ciała podczas krótkiej pracy? W tym przypadku źródłem jest węglowodan zwierzęcy, który znajduje się w mięśniach i wątrobie ludzkiej - glikogen. Proces, w którym glikogen promuje resyntezę ATP i uwalnianie energii, nazywa się glikoliza beztlenowa(System zaopatrzenia w energię glikolityczną).

glikoliza- Jest to proces utleniania glukozy, w którym z jednej cząsteczki glukozy powstają dwie cząsteczki kwasu pirogronowego (Pirogronian). Dalszy metabolizm kwasu pirogronowego jest możliwy na dwa sposoby - tlenowy i beztlenowy.

Podczas pracy aerobowej kwas pirogronowy (Pirogronian) bierze udział w metabolizmie i wielu reakcjach biochemicznych w organizmie. Jest przekształcany do acetylokoenzymu A, który bierze udział w cyklu Krebsa, zapewniając oddychanie w komórce. U eukariontów (komórek organizmów żywych zawierających jądro, czyli w komórkach ludzkich i zwierzęcych) cykl Krebsa odbywa się wewnątrz mitochondriów (MX, to stacja energetyczna komórki).

cykl Krebsa(cykl kwasów trikarboksylowych) – kluczowy etap w oddychaniu wszystkich komórek za pomocą tlenu, stanowi centrum przecięcia wielu szlaków metabolicznych w organizmie. Oprócz roli energetycznej, cykl Krebsa pełni istotną funkcję plastyczną. Uczestnicząc w procesach biochemicznych, pomaga w syntezie tak ważnych związków komórkowych jak aminokwasy, węglowodany, kwasy tłuszczowe itp.

Jeśli tlen to za mało czyli praca odbywa się w trybie beztlenowym, następnie kwas pirogronowy w organizmie ulega rozszczepieniu beztlenowemu z wytworzeniem kwasu mlekowego (mleczanu)

System glikolityczny anaerobowy charakteryzuje się dużą mocą. Proces ten zaczyna się prawie od samego początku pracy i osiąga moc w 15-20 sekund. praca z maksymalną intensywnością, a tej mocy nie można utrzymać dłużej niż 3 - 6 minut. Dla początkujących, którzy dopiero zaczynają uprawiać sport, moc nie wystarcza na 1 minutę.

Substratami energetycznymi do dostarczania mięśniom energii są węglowodany – glikogen i glukoza. Całkowita podaż glikogenu w organizmie człowieka na 1-1,5 godziny pracy.

Jak wspomniano powyżej, w wyniku dużej mocy i czasu trwania glikolitycznej pracy beztlenowej w mięśniach powstaje znaczna ilość mleczanu (kwasu mlekowego).

Glikogen (ATP + kwas mlekowy)

Mleczan z mięśni przenika do krwi i wiąże się z układami buforowymi krwi, aby zachować wewnętrzne środowisko organizmu. Jeśli poziom mleczanu we krwi wzrośnie, układy buforowe w pewnym momencie mogą nie być w stanie sobie z tym poradzić, co spowoduje przesunięcie równowagi kwasowo-zasadowej na stronę kwasową. Wraz z zakwaszeniem krew staje się gęsta, a komórki organizmu nie mogą otrzymać niezbędnego tlenu i odżywienia. W efekcie powoduje to zahamowanie kluczowych enzymów glikolizy beztlenowej, aż do całkowitego zahamowania ich aktywności. Zmniejsza się szybkość samej glikolizy, beztlenowy proces alaktyczny i siła pracy.

Czas pracy w trybie beztlenowym zależy od poziomu stężenia mleczanu we krwi oraz stopnia odporności mięśni i krwi na przesunięcia kwasowe.

Zdolność buforowania krwi to zdolność krwi do neutralizacji mleczanu. Im bardziej wyszkolona osoba, tym większą ma pojemność buforową.

Źródła energii do pracy ciągłej.

Źródłami energii dla organizmu człowieka podczas długotrwałej pracy tlenowej, niezbędnymi do tworzenia ATP, są glikogen mięśniowy, glukoza we krwi, kwasy tłuszczowe, tłuszcz śródmięśniowy. Proces ten jest wywoływany przez długotrwałą pracę aerobową. Na przykład spalanie tłuszczu (utlenianie tłuszczu) u początkujących biegaczy rozpoczyna się po 40 minutach biegu w drugiej strefie tętna (ZZ). U sportowców proces utleniania zaczyna się już po 15-20 minutach biegu. Tłuszcz w ludzkim ciele wystarcza na 10-12 godzin ciągłej pracy aerobowej.

Pod wpływem tlenu cząsteczki glikogenu, glukozy i tłuszczu ulegają rozkładowi, syntetyzując ATP z uwolnieniem dwutlenku węgla i wody. Większość reakcji zachodzi w mitochondriach komórki.

Glikogen + tlen (ATP + dwutlenek węgla + woda)

Tworzenie ATP z wykorzystaniem tego mechanizmu jest wolniejsze niż przy pomocy źródeł energii wykorzystywanych w pracy krótkoterminowej i krótkoterminowej. Zapotrzebowanie komórki na ATP zostanie całkowicie zaspokojone przez omawiany proces aerobowy po 2 do 4 minutach. To opóźnienie jest spowodowane tym, że serce potrzebuje czasu, aby zacząć zwiększać dopływ krwi bogatej w tlen do mięśni w tempie niezbędnym do zaspokojenia zapotrzebowania mięśni na ATP.

Tłuszcz + tlen (ATP + dwutlenek węgla + woda)

Najbardziej energochłonna jest fabryka utleniania tłuszczu w organizmie. Od czasu utlenienia węglowodanów z 1 cząsteczki glukozy powstaje 38 cząsteczek ATP. A wraz z utlenianiem 1 cząsteczki tłuszczu - 130 cząsteczek ATP. Ale dzieje się to znacznie wolniej. Ponadto produkcja ATP przez utlenianie tłuszczów wymaga więcej tlenu niż utlenianie węglowodanów. Inną cechą oksydacyjnej, tlenowej fabryki jest to, że stopniowo nabiera ona rozpędu wraz ze wzrostem dostarczania tlenu i wzrostem stężenia kwasów tłuszczowych uwalnianych z tkanki tłuszczowej we krwi.

Możesz znaleźć więcej przydatnych informacji i artykułów.

Jeśli wyobrazimy sobie wszystkie systemy wytwarzające energię (metabolizm energetyczny) w organizmie w postaci zbiorników na paliwo, to będą one wyglądać tak:

1. Najmniejszy zbiornik to Fosforan Kreatyny (to jak benzyna 98). Jest jakby bliżej mięśnia i zaczyna działać szybko. Ta „benzyna” wystarcza na 9 sekund. praca.
2. Zbiornik średni - glikogen (92 benzyna). Zbiornik ten znajduje się nieco dalej w ciele, a paliwo z niego pochodzi z 15-30 sekund pracy fizycznej. Paliwo to wystarcza na 1-1,5 godziny pracy.
3. Duży zbiornik - Tłuszcz (olej napędowy). Ten zbiornik jest daleko i paliwo zacznie z niego wypływać po 3-6 minutach. Zapas tłuszczu w organizmie człowieka na 10-12 godzin intensywnej, aerobowej pracy.

Sam tego wszystkiego nie wymyśliłem, ale wziąłem fragmenty książek, literatury, zasobów internetowych i starałem się to zwięźle przekazać. Jeśli masz jakieś pytania - napisz.

Rozważ bardziej szczegółowo system energetyczny ciała.

Amerykański naukowiec Albert Szent-Györgyi napisał, że życie jest ciągłym procesem wchłaniania, przekształcania i przemieszczania energii różnego rodzaju i różnych wartości.

Proces ten jest najbardziej bezpośrednio związany z właściwościami elektrycznymi żywej materii, a dokładniej z jej przewodnością elektryczną.

Prąd elektryczny to uporządkowany ruch naładowanych cząstek. Nośnikami ładunków elektrycznych mogą być elektrony, jony i dziury (w półprzewodnikach). Półprzewodniki charakteryzują się również przewodnictwem zanieczyszczeń. Gdy atom innego pierwiastka zostanie dodany do kryształu półprzewodnika, jego przewodnictwo wzrasta. Bardzo ciekawe są właściwości półprzewodników. Są bardzo wrażliwe na działanie światła, ciepła, promieniowania i tak dalej. Jeśli na przykład światło pada na półprzewodnik, to jego przewodnictwo gwałtownie wzrasta, ponieważ. elektrony z pasma walencyjnego „odrywają się” od jądra atomu i zapewniają przewodnictwo elektronowe. Żywa materia jest bardzo podobna do półprzewodnika. Jest jednak bardzo zasadnicza różnica. W żywych makrocząsteczkach energia wiązania wynosi zaledwie kilka elektronowoltów, podczas gdy energia wiązania w roztworach lub ciekłych kryształach wynosi około 20-30 eV. Ta właściwość jest bardzo ważna, ponieważ pozwala na wysoką czułość. Przewodzenie jest prowadzone przez elektrony, które przechodzą z jednej cząsteczki do drugiej w wyniku efektu tunelowego. W białku i innych obiektach biologicznych ruchliwość nośników ładunku jest bardzo wysoka. W układzie wiązań węgiel-tlen i wodór-azot elektron (wzbudzony) przemieszcza się przez cały układ cząsteczki białka dzięki efektowi tunelu. Ponieważ ruchliwość takich elektronów jest bardzo wysoka, przewodność układu białkowego jest wysoka.

W żywym organizmie zachodzi również przewodnictwo jonowe. Tworzenie i oddzielanie jonów w żywej materii jest ułatwione dzięki obecności wody w układzie białkowym. Od tego zależy stała dielektryczna układu białkowego. Nośnikami ładunku są w tym przypadku jony wodorowe – protony. Tylko w żywym organizmie wszystkie rodzaje przewodzenia są realizowane jednocześnie. Stosunek między różnymi przewodnościami zmienia się w zależności od ilości wody w układzie białkowym. Im mniej wody, tym mniejsza przewodność jonowa. Jeśli białka są suszone, to przewodnictwo jest prowadzone przez elektrony.

Ogólnie rzecz biorąc, wpływ wody to nie tylko to, że jest ona źródłem jonów wodorowych, a tym samym daje możliwość przewodzenia jonów. Woda odgrywa bardziej złożoną rolę w zmianie ogólnej przewodności. Faktem jest, że woda jest dawcą nieczystości. Dostarcza elektrony (każda cząsteczka wody rozpada się na proton (jądro) i elektron). W rezultacie elektrony wypełniają dziury, więc przewodność dziury spada. Kurczy się milion razy. Następnie elektrony te są przenoszone do białek, a pozycja zostaje przywrócona, ale nie do końca. Całkowita przewodność po tym nadal pozostaje 10 razy mniejsza niż przed dodaniem wody.

Możliwe jest dodanie do systemów białkowych nie tylko donora, ale także akceptora, co prowadziłoby do zwiększenia liczby dziur. Ustalono, że takim akceptorem jest w szczególności chloranil, substancja zawierająca chlor.

W rezultacie przewodnictwo dziury wzrasta tak bardzo, że ogólna przewodność układu białkowego wzrasta milion razy.

Kwasy nukleinowe odgrywają również ważną rolę w żywym organizmie. Pomimo tego, że ich budowa, wiązania wodorowe itp. różnią się od struktur biologicznych, istnieją substancje (niebiologiczne) o zasadniczo podobnych właściwościach elektrofizycznych. W szczególności taką substancją jest grafit. Ich energia wiązania, podobnie jak białek, jest niska, a przewodnictwo właściwe wysokie, chociaż o kilka rzędów wielkości niższe niż białek. Ale właściwości elektrofizyczne aminokwasów są zasadniczo takie same jak właściwości białek.

Ale aminokwasy w składzie żywego organizmu mają też właściwości, których nie mają białka. To bardzo ważne właściwości. Dzięki nim wpływy mechaniczne w nich zamieniają się w elektryczność. Ta właściwość materii w fizyce nazywana jest piezoelektryką. W kwasach nukleinowych żywego organizmu oddziaływanie termiczne również prowadzi do powstania elektryczności (termoelektryczności). Obie właściwości są determinowane obecnością wody. Oczywiste jest, że właściwości te zmieniają się wraz z ilością wody. Wykorzystanie tych właściwości w organizacji i funkcjonowaniu żywego organizmu jest oczywiste. Tak więc działanie pręcików siatkówki wzrokowej opiera się na zależności przewodności od oświetlenia. Ale cząsteczki żywych organizmów również mają przewodnictwo elektronowe, podobnie jak metale.

Właściwości elektrofizyczne układów białkowych i cząsteczek nukleinowych przejawiają się tylko w dynamice, tylko w żywym organizmie. Wraz z nadejściem śmierci aktywność elektrofizyczna bardzo szybko zanika. Dzieje się tak, ponieważ ruch nośników ładunku ustał.

Porównując właściwości elektryczne układów białkowych i aminokwasów z półprzewodnikami, można odnieść wrażenie, że właściwości elektryczne jednego i drugiego są takie same. To nie do końca prawda. Chociaż w układach białkowych żywego organizmu występuje zarówno przewodnictwo elektronowe, jak i dziurowe oraz jonowe, są one ze sobą połączone w sposób bardziej złożony niż w półprzewodnikach nieorganicznych i organicznych. Tam te przewodnictwa są po prostu sumowane i uzyskuje się całkowitą, końcową przewodność. W organizmach żywych takie arytmetyczne dodawanie przewodności jest niedopuszczalne. Tutaj 1+1#2.Nie ma w tym nic dziwnego. Sugeruje to, że te przewodnictwa nie są od siebie niezależne. Ich wzajemnym zmianom towarzyszą procesy, które zmieniają ogólną przewodność zgodnie z bardziej złożonym prawem. Dlatego mówiąc o przewodnictwie elektronicznym (lub innym) systemów białkowych dodaje się słowo „specyficzne”. Procesy, które określają właściwości elektrofizyczne żywych istot, są bardzo złożone. Równolegle z ruchem ładunków elektrycznych, które decydują o przewodności elektrycznej, oddziałują na siebie również pola elektromagnetyczne. Cząstki elementarne mają momenty magnetyczne, to znaczy są magnesami. Ponieważ magnesy te oddziałują ze sobą, w wyniku tego działania ustala się pewna orientacja tych cząstek. Cząsteczki i atomy w sposób ciągły zmieniają swój stan - dokonują ciągłych i nagłych (dyskretnych) przejść z jednego stanu elektrycznego w drugi. Odbierając dodatkową energię, są podekscytowani. Te przejścia wpływają na ruchliwość nośników ładunku w żywym organizmie. W ten sposób działanie pól elektromagnetycznych zmienia ruch naładowanych cząstek. Za pomocą tych nośników ładunku informacje są przekazywane w ośrodkowym układzie nerwowym (OUN). Sygnały w ośrodkowym układzie nerwowym, które zapewniają pracę całego organizmu, to impulsy elektryczne. Ale propagują się znacznie wolniej niż w systemach technicznych. Wynika to ze złożoności procesu. Organizm reaguje działaniem na pewien wpływ zewnętrzny dopiero po otrzymaniu informacji o tym wpływie. Reakcja organizmu jest bardzo powolna, ponieważ sygnały o wpływach zewnętrznych rozprzestrzeniają się powoli. Tak więc tempo reakcji ochronnych żywego organizmu zależy od elektrofizycznych właściwości żywej materii. Jeśli pola elektryczne i elektromagnetyczne działają z zewnątrz, reakcja ta jest jeszcze bardziej spowalniana. Zostało to ustalone zarówno w eksperymentach laboratoryjnych, jak i podczas badania wpływu pól elektromagnetycznych podczas burz magnetycznych na żywe systemy. Nawiasem mówiąc, gdyby reakcja żywego organizmu na wpływy zewnętrzne była wielokrotnie szybsza, człowiek byłby w stanie uchronić się przed wieloma wpływami, z których teraz umiera.

Dzisiaj ludzie nadal nie znają wszystkich właściwości złożonej przewodności elektrycznej żywej materii. Ale jasne jest, że od nich zależą te fundamentalnie różne właściwości, które są nieodłączne tylko żywym istotom.

Aby odsłonić istotę zjawisk elektrycznych w żywym organizmie, konieczne jest zrozumienie znaczenia potencjału systemu biologicznego, biopotencjału.

Potencjał to możliwość energetyczna. Aby oderwać elektron od atomu wodoru, konieczne jest pokonanie sił, które go trzymają w atomie, czyli do wykonania tej pracy potrzebna jest energia. Energię cząstek elementarnych mierzy się w elektronowoltach. Energia zużywana na oderwanie elektronu od jądra atomu nazywana jest potencjałem jonizacyjnym. Dla wodoru wynosi 13 eV. Dla atomów różnych pierwiastków ma to swoje własne znaczenie.

W żywych substancjach energia wiązania w cząsteczkach wynosi 0,01-1 eV. W cząsteczkach nieożywionych 30-50 eV. Bardzo trudno jest zmierzyć potencjał jonizacji w cząsteczkach biologicznych ze względu na małe wartości minimalne energii elektronów. Dlatego lepiej scharakteryzować je nie wartościami bezwzględnymi (wolty elektronów), ale względnymi. Potencjał jonizacji wody można traktować jako jednostkę (mówimy o wodzie zawartej w układach biologicznych). Teraz można określić potencjały jonizacji wszystkich innych związków biologicznych. Jest tu kolejna subtelność. Atom wodoru ma tylko jeden elektron walencyjny. Dlatego jego potencjał jonizacyjny jest równy jedności. Jeśli atom i cząsteczka są bardziej złożone, to ich elektrony mają różne możliwości energetyczne oderwania się. W takich przypadkach potencjał jonizacji przypisuje się elektronom walencyjnym, czyli elektronom o najniższej energii wiązania.

W układach biologicznych w wyniku pewnego rozkładu ładunków elektrycznych powstają pola elektryczne, dlatego dzięki siłom kulombowskim możliwe jest przyciąganie i odpychanie ładunków elektrycznych. Cechą energetyczną pola elektrycznego jest różnica potencjałów (Δj). Potencjalna różnica w układach biologicznych (biopotencjałach) jest bardzo mała do 10 -6 eV. Wartość biopotencjałów jest jednoznacznym wskaźnikiem stanu biosystemu lub jego części. Zmienia się, gdy organizm jest w stanie patologicznym. W tym przypadku zmieniają się reakcje żywego organizmu na czynniki środowiskowe. Właściwości elektrofizyczne związków biologicznych decydują również o szybkości reakcji organizmu żywego, zarówno pojedynczej całości, jak i poszczególnych jej analizatorów, na działanie czynników zewnętrznych. Od tych właściwości zależy również szybkość przetwarzania informacji w organizmie. Jest szacowany na podstawie wielkości aktywności elektrycznej.

Zjawiska bioenergetyczne na poziomie cząstek elementarnych są podstawą głównych funkcji żywego organizmu, bez tych funkcji życie jest niemożliwe. Procesy energetyczne w komórkach (konwersja energii i najbardziej złożone biochemiczne procesy metaboliczne) są możliwe tylko dzięki udziałowi w nich elektronów.

Biopotencjały są ściśle związane z czynnością elektryczną danego narządu. Tak więc aktywność elektryczna mózgu charakteryzuje się gęstością widmową biopotencjałów i impulsami napięciowymi o różnych częstotliwościach. Ustalono, że dla człowieka charakterystyczne są następujące biorytmy mózgu (w Hz): Rytm delta - 0,5-3 Hz; Rytm Theta - 4-7 Hz; Rytm alfa - 8-13 Hz; Rytm beta - 14-35 Hz; Rytm gamma - 36-55 Hz.

Występują, choć nieregularnie, rytmy o większej częstotliwości. Amplituda impulsów elektrycznych ludzkiego mózgu osiąga znaczną wartość - do 500 μV.

Każdy obeznany z elektroniką wie, że przy przesyłaniu informacji i ich przetwarzaniu ważna jest nie tylko częstotliwość impulsów i ich amplituda, ale także kształt impulsów.

Jak powstają te impulsy? Ich cechy charakterystyczne wskazują, że nie mogą powstać w wyniku zmian przewodnictwa jonowego. W tym przypadku procesy rozwijają się wolniej, to znaczy są bardziej bezwładne. Impulsy te mogą powstawać jedynie w wyniku ruchu elektronów, których masa jest znacznie mniejsza niż masa jonów.

Rolę postaci impulsów elektrycznych można zrozumieć na przykładzie skuteczności defibrylacji serca. Okazało się, że skuteczność przywracania pracy serca zależy od kształtu impulsu przyłożonego napięcia elektrycznego. Ważna jest również jego gęstość widmowa. Tylko przy pewnej formie impulsów przywracany jest normalny ruch nośników ładunku w żywym organizmie, to znaczy przywracana jest zwykła przewodność elektryczna, przy której możliwe jest normalne funkcjonowanie organizmu.

W tej metodzie elektrody są nakładane na ludzkie ciało w okolicy klatki piersiowej. Ale impulsy elektryczne w tym przypadku działają nie tylko bezpośrednio na mięsień sercowy, ale także na centralny układ nerwowy. Najwyraźniej drugi sposób jest najskuteczniejszy, ponieważ możliwości oddziaływania ośrodkowego układu nerwowego na wszystkie narządy są najszersze. Polecenia do wszystkich organów najszybciej docierają do ośrodkowego układu nerwowego, ponieważ jego przewodnictwo elektryczne jest znacznie wyższe niż przewodnictwo elektryczne tkanek mięśniowych i układu krążenia. Tak więc powrót organizmu do życia następuje, jeśli możliwe jest przywrócenie elektrofizycznych właściwości żywej materii, a raczej specyficznych ruchów ładunków elektrycznych z cechami, które są nieodłączne od żywych systemów.

Decydujące znaczenie dla życia i funkcjonowania żywego organizmu mają właśnie właściwości elektrofizyczne żywego organizmu. Świadczą o tym takie fakty.

Ustalono, że jeśli czynniki drażniące nagle działają na człowieka, to odporność organizmu ludzkiego na prąd elektryczny zmienia się dramatycznie. Zasadniczo ważne jest, aby nieoczekiwane wpływy zewnętrzne mogły mieć inną naturę fizyczną. Może to być jasne światło i dotknięcie gorącego przedmiotu, a także wiadomość dla osoby o nieoczekiwanej, ważnej dla niej informacji. We wszystkich przypadkach wynik jest taki sam - wzrasta przewodność elektryczna ludzkiego ciała. Ta zmiana zależy również od siły czynnika zewnętrznego. Ale we wszystkich przypadkach wzrost przewodności elektrycznej następuje bardzo szybko, a jego powrót do normalnych wartości jest znacznie wolniejszy. Gwałtowna zmiana przewodności elektrycznej może nastąpić tylko z powodu elektroniki.

Weźmy pod uwagę wpływ na osobę czynnika zewnętrznego (prąd elektryczny). Konsekwencje tego oddziaływania zależą nie tylko od jego wielkości, ale od stanu układu nerwowego człowieka w tym momencie. Śmierć pod wpływem czynnika zewnętrznego następuje w przypadku zaburzenia przewodnictwa elektrycznego ośrodkowego układu nerwowego. Jeżeli pod wpływem czynników zewnętrznych ruch nośników ładunku w komórkach mózgu zostaje zakłócony, wówczas następuje całkowite lub częściowe zaprzestanie dostarczania tlenu do komórek.

Oczywiście to pytanie jest bardzo trudne. Ustalono już, że przewodność elektryczna różnych żywych organizmów i różnych systemów w jednym żywym organizmie jest różna. Organy, które powinny najszybciej reagować na bodźce zewnętrzne, mają najmniejsze przewodnictwo bezwładności – elektronowe i dziurę elektronową.

Rozważmy teraz system energetyczny ciała.

Istnieją opinie różnych naukowców, że energia wnika do organizmu, co zapewnia jego funkcjonowanie jako całości, a także wszystkich jego części składowych. Ładunki energetyczne mogą mieć zarówno pozytywne, jak i negatywne znaki. W zdrowym organizmie istnieje równowaga pozytywnych i negatywnych elementów energii. Oznacza to równowagę między procesami wzbudzania i hamowania. Gdy równowaga między przepływami energii pozytywnej i negatywnej zostaje zaburzona, organizm przechodzi w stan chorobowy, ponieważ zaburzona jest równowaga procesu wzbudzania i hamowania.

Data: 2010-03-28

Żaden ruch nie może być wykonany bez wydawania energii. Jedynym uniwersalnym i bezpośrednim źródłem energii do skurczu mięśni jest trójfosforan adenozyny -ATP; bez niego poprzeczne "mostki są pozbawione energii, a włókna aktynowe nie mogą przesuwać się wzdłuż włókien miozyny, nie dochodzi do skurczu włókna mięśniowego. ATP jest wysokoenergetycznym (makroergicznym) związkiem fosforanowym, rozpad (hydroliza) który uwalnia około 10 kcal/kg wolnej energii.W momencie aktywacji mięśnia dochodzi do zwiększonej hydrolizy ATP, przez co intensywność metabolizmu energetycznego wzrasta 100-1000 razy w stosunku do poziomu spoczynku.Jednak zapasy ATP w mięśnie są stosunkowo znikome i mogą wystarczyć tylko na 2-3 sekundy intensywnej pracy. W rzeczywistych warunkach, aby mięśnie były w stanie utrzymać kurczliwość przez długi czas, musi następować ciągła regeneracja (resynteza) ATP przy w takim samym tempie, w jakim jest spożywana. Węglowodany, tłuszcze i białka są wykorzystywane jako źródła energii. Wraz z całkowitym lub częściowym rozkładem tych substancji część nagromadzonej energii jest uwalniana w ich wiązaniach chemicznych. I i zapewnia resyntezę ATP (zob. stół).

Zapasy energii osoby (o masie ciała 75 kg)

Możliwości bioenergetyczne organizmu są najważniejszym czynnikiem ograniczającym jego sprawność fizyczną. Wytwarzanie energii w celu zapewnienia pracy mięśni może odbywać się drogami beztlenowymi (beztlenowymi) i tlenowymi (oksydacyjnymi). W zależności od biochemicznych cech procesów zachodzących w tym przypadku, zwyczajowo rozróżnia się trzy uogólnione systemy energetyczne, które zapewniają fizyczną sprawność osoby:

beztlenowy alaktyczny, lub fosfagenny, związany z procesami resyntezy ATP głównie dzięki energii innego wysokoenergetycznego związku fosforanowego – fosforanu kreatyny (CrF);

beztlenowy glikolityczny (mlekowo-kwasowy), zapewnienie resyntezy ATP i CRF w wyniku reakcji beztlenowego rozkładu glikogenu lub glukozy do kwasu mlekowego (LA);

aerobik(oksydacyjne), związane ze zdolnością do wykonywania pracy dzięki utlenianiu substratów energetycznych, które mogą być wykorzystane jako węglowodany, tłuszcze, białka, przy jednoczesnym zwiększeniu dostarczania i wykorzystania tlenu w pracujących mięśniach.

Każdy z wymienionych bioenergetycznych składników sprawności fizycznej charakteryzuje się kryteriami moc, pojemność i sprawność(patrz rys. 1).

Ryż. 1. Dynamika tempa procesów zaopatrzenia w energię w pracujących mięśniach w zależności od czasu trwania ćwiczenia (według N.I. Volkovova, 1986)

Kryterium mocy szacuje maksymalną ilość energii w jednostce czasu, jaką może dostarczyć każdy z systemów metabolicznych.

Kryterium pojemności ocenia całkowite zapasy substancji energetycznych dostępnych do wykorzystania w organizmie, czyli całkowitą ilość pracy wykonanej dzięki temu składnikowi.

Kryterium wydajności pokazuje, ile pracy zewnętrznej (mechanicznej) można wykonać na każdą jednostkę zużytej energii.

System fosfagenny jest najszybciej mobilizowanym źródłem energii. Resynteza ATP pod wpływem fosforanu kreatyny podczas pracy mięśni przebiega niemal natychmiast. Kiedy grupa fosforanowa jest odcinana od CRF, uwalniana jest duża ilość energii, która jest bezpośrednio wykorzystywana do przywrócenia ATP. Dlatego CRF jest pierwszą rezerwą energii mięśni, wykorzystywaną jako bezpośrednie źródło regeneracji ATP. ATP i CrF działają jako pojedynczy system zaopatrzenia w energię dla aktywności mięśni. System ten ma największą moc w porównaniu do glikolitycznych i tlenowych i odgrywa główną rolę w zapewnieniu krótkotrwałej pracy z maksymalną mocą, realizowanej przy maksymalnych skurczach mięśni pod względem siły i szybkości: przy wykonywaniu krótkotrwałych wysiłków „wybuchowa” natura, zrywy, szarpnięcia, takie jak np. sprinty, skoki, rzucanie lub uderzanie i kopanie w walce wręcz itp. Największą moc procesu beztlenowego alaktycznego osiąga się w ćwiczeniach trwających 5-6 sekund, a u wysoko wytrenowanych sportowców osiąga poziom 3700 kJ/kg na minutę. Jednak pojemność tego systemu jest niewielka ze względu na ograniczone rezerwy ATP i CrF w mięśniach. Jednocześnie czas retencji maksymalnej mocy beztlenowej zależy nie tyle od pojemności układu fosfagenowego, ile od tej części, którą można zmobilizować podczas pracy z maksymalną mocą. Zużyta ilość CRF podczas ćwiczeń z maksymalną mocą stanowi tylko około jednej trzeciej jego całkowitych rezerw śródmięśniowych. Dlatego czas trwania maksymalnej mocy zwykle nie przekracza 15-20 sekund nawet dla wysoko wykwalifikowanych sportowców.

glikoliza beztlenowa zaczyna się praktycznie od samego początku pracy, ale swoją moc maksymalną osiąga dopiero po 15-20 sekundach pracy z maksymalną intensywnością, a mocy tej nie można utrzymać dłużej niż 2,5 - 3,0 minuty.

Beztlenowy glikolityczny system charakteryzuje się odpowiednio dużą mocą, osiągając poziom około 2500 kJ/kg na minutę u wysoko przeszkolonych osób. Substratami energetycznymi są węglowodany – glikogen i glukoza. Glikogen magazynowany w komórkach mięśniowych i wątrobie to łańcuch cząsteczek glukozy (jednostek glukozy). Kiedy glikogen jest rozkładany, jego jednostki glukozy są kolejno odcinane. Każda jednostka glukozy z glikogenu przywraca 3 cząsteczki ATP, a cząsteczka glukozy tylko 2 cząsteczki ATP. Z każdej cząsteczki glukozy powstają 2 cząsteczki kwasu mlekowego (LA). Dlatego przy dużej mocy i czasie trwania glikolitycznej pracy beztlenowej w mięśniach powstaje znaczna ilość UA. Gromadząc się w pracujących komórkach mięśniowych UA łatwo dyfunduje do krwi i do pewnego stopnia jest wiązany przez układy buforowe krwi w celu zachowania wewnętrznego środowiska organizmu (homeostazy). Jeżeli ilość UA powstających w procesie wykonywania pracy beztlenowej orientacji glikolitycznej przekracza możliwości układów buforowych krwi, prowadzi to do ich szybkiego wyczerpania i powoduje przesunięcie równowagi kwasowo-zasadowej krwi na stronę kwasową. Docelowo powoduje to zahamowanie kluczowych enzymów glikolizy beztlenowej, aż do całkowitego zahamowania ich aktywności. Jednocześnie zmniejsza się również tempo samej glikolizy. Znaczne zakwaszenie prowadzi również do zmniejszenia tempa beztlenowego procesu alaktycznego i ogólnego spadku siły roboczej.

Czas pracy w glikolitycznym reżimie beztlenowym jest ograniczony głównie nie ilością (wydajnością) jego substratów energetycznych, ale poziomem stężenia UA i stopniem adaptacji tkanek do przesunięć kwasowych w mięśniach i krwi. Podczas wykonywania pracy mięśniowej, zapewnianej głównie przez glikolizę beztlenową, nie dochodzi do gwałtownego ubytku glikogenu mięśniowego i glukozy we krwi i wątrobie. W procesie treningu fizycznego hipoglikemia (spadek stężenia glukozy we krwi) może wystąpić z innych powodów.W przypadku wysokiego poziomu manifestacji wydolności beztlenowej glikolitycznej (specjalna wytrzymałość), stopień adaptacji tkanek do wynikających z tego przesunięć w równowadze kwasowo-zasadowej jest niezbędna. W tym miejscu szczególnie podkreślany jest czynnik stabilności psychicznej, który pozwala, przy intensywnej aktywności mięśni, poprzez wolicjonalny wysiłek przezwyciężyć bolesne odczucia w pracujących mięśniach, które pojawiają się wraz z rozwojem zmęczenia i kontynuować pracę, pomimo narastającej chęci zaprzestania to.

Kiedy przechodzimy ze stanu spoczynku do aktywności mięśni, zapotrzebowanie na tlen (jego zapotrzebowanie) wzrasta wielokrotnie. Jednak potrzeba co najmniej 1-2 minut, aby aktywność układu sercowo-oddechowego wzrosła, aby natleniona krew mogła zostać dostarczona do pracujących mięśni. Zużycie tlenu przez pracujące mięśnie wzrasta stopniowo wraz ze wzrostem aktywności wegetatywnych systemów wsparcia. Wraz ze wzrostem czasu trwania ćwiczenia do 5-6 minut, szybkość procesów wytwarzania energii tlenowej szybko wzrasta, a wraz ze wzrostem czasu pracy o ponad 10 minut zaopatrzenie w energię jest prawie w całości spowodowane tlenem Jednak moc tlenowego układu zasilania energią jest ok. 3 razy mniejsza od mocy układu fosfagennego, a 2 razy - moc układu glikolitycznego beztlenowego (patrz tabela)

Główne cechy bioenergetyczne procesów metabolicznych – źródła energii podczas aktywności mięśni

Jednocześnie tlenowy mechanizm resyntezy ATP charakteryzuje się najwyższą produktywnością i wydajnością. W codziennych warunkach życia stanowi czasami ponad 90% całkowitej produkcji energii organizmu. W tym przypadku wszystkie główne składniki odżywcze są wykorzystywane jako substraty do utleniania: węglowodany, tłuszcze w postaci aminokwasów. Udział białek w całkowitej objętości produkcji energii tlenowej jest bardzo mały. Ale węglowodany i tłuszcze są wykorzystywane jako substraty do utleniania tlenowego, o ile są dostępne dla mięśni.

Rozkład tlenowy węglowodanów do pewnego etapu (przed wytworzeniem kwasu pirogronowego) odbywa się w taki sam sposób, jak w glikolizie beztlenowej. Jednak w warunkach tlenowych kwas pirogronowy nie zamienia się w kwas mlekowy, ale dalej utlenia się do dwutlenku węgla i wody, które są łatwo wydalane z organizmu. Jednocześnie z jednej jednostki glukozy glikogenu powstaje ostatecznie 39 cząsteczek ATP. Zatem tlenowe utlenianie glikogenu jest bardziej wydajne niż beztlenowe. Jeszcze więcej energii uwalnia się podczas utleniania tłuszczów. Średnio 1 mol mieszaniny różnych kwasów tłuszczowych specyficznych dla organizmu człowieka zapewnia resyntezę 138 moli ATP. Przy takim samym spożyciu wagowym glikogenu i kwasów tłuszczowych te ostatnie dostarczają prawie trzykrotnie więcej energii niż węglowodany. Tłuszcze mają zatem najwyższą energochłonność ze wszystkich substratów bioenergetycznych (patrz tabela)

Ogólna charakterystyka tlenowego systemu zasilania energią

System zaopatrzenia w energię tlenową jest znacznie gorszy od mleczanowo-mleczanowego pod względem mocy wytwarzania energii, szybkości włączania się w zapewnienie aktywności mięśni, ale wielokrotnie przewyższa wydolność i ekonomiczność (tab. 1).

Tabela nr 1. Zaopatrzenie w energię pracy mięśni

Cechą układu tlenowego jest to, że tworzenie ATP w organellach komórkowych-mitochondriach zlokalizowanych w tkance mięśniowej odbywa się przy udziale tlenu dostarczanego przez system transportu tlenu. Przesądza to o wysokiej sprawności układu tlenowego i dość dużych zapasach glikogenu w tkance mięśniowej i wątrobie oraz praktycznie nieograniczonych zapasach lipidów – jego pojemności.

W najbardziej uproszczonej formie działanie tlenowego systemu zaopatrzenia w energię odbywa się w następujący sposób. W pierwszym etapie, w wyniku złożonych procesów, zarówno glikogen, jak i wolne kwasy tłuszczowe (WKT) są przekształcane w acetylo-koenzym A (acetylo-CoA), aktywną formę kwasu octowego, co zapewnia zachodzenie wszystkich kolejnych procesów wytwarzania energii według jednego schematu. Jednak przed powstaniem acetylo-CoA utlenianie glikogenu i FFA zachodzi niezależnie.

Wszystkie liczne reakcje chemiczne zachodzące w procesie tlenowej resyntezy ATP można podzielić na trzy typy: 1 - glikoliza tlenowa; 2 – cykl Krebsa, 3 – system transportu elektronów (rys. 7).

Ryż. 7. Etapy reakcji resyntezy ATP w procesie tlenowym

Pierwszym etapem reakcji jest glikoliza tlenowa, w wyniku której dochodzi do rozpadu glikogenu z wytworzeniem CO2 i H2O. Przebieg glikolizy tlenowej przebiega według tego samego schematu, co omówiony powyżej przebieg glikolizy beztlenowej. W obu przypadkach w wyniku reakcji chemicznych glikogen jest przekształcany w glukozę, a glukoza w kwas pirogronowy z resyntezą ATP. Tlen nie uczestniczy w tych reakcjach. Obecność tlenu wykrywa się później, gdy przy jego udziale kwas pirogronowy nie jest przekształcany w kwas mlekowy w kwas mlekowy, a następnie w mleczan, który odbywa się w procesie glikolizy beztlenowej, ale jest przesyłany do układu tlenowego, koniec których produktami są dwutlenek węgla (CO2), wydalany z organizmu przez płuca oraz woda (ryc. 8)

Ryż. 8. Schematyczny przebieg glikolizy beztlenowej i tlenowej

Rozszczepienie 1 mola glikogenu na 2 mole kwasu pirogronowego następuje z uwolnieniem energii wystarczającej do resyntezy 3 moli ATP: Energia + 3ADP + Fn → 3ATP

Z kwasu pirogronowego powstałego w wyniku rozpadu glikogenu, CO2 jest natychmiast usuwany, zamieniając go ze związku trójwęglowego w związek dwuwęglowy, który w połączeniu z koenzymem A tworzy acetylo-CoA, który wchodzi w skład drugi etap tlenowego tworzenia ATP - cykl kwasu cytrynowego lub cykl Krebsa.

W cyklu Krebsa dochodzi do szeregu złożonych reakcji chemicznych, w wyniku których utlenia się kwas pirogronowy - usuwanie jonów wodorowych (H+) i elektronów (e-), które ostatecznie dostają się do układu transportu tlenu i uczestniczą w ATP reakcje resyntezy na trzecim etapie, tworząc CO2, który dyfunduje do krwi i jest transportowany do płuc, skąd jest wydalany z organizmu. W samym cyklu Krebsa powstają tylko 2 mole ATP (ryc. 9).

Ryż. 9. Schematyczne przedstawienie utleniania węgla w cyklu Krebsa

Trzeci etap ma miejsce w łańcuchu transportu elektronów (łańcuch oddechowy). Reakcje zachodzące z udziałem koenzymów sprowadzają się na ogół do następujących. Jony wodorowe i elektrony uwolnione z reakcji w cyklu Krebsa oraz w mniejszym stopniu w glikolizie są transportowane do tlenu, tworząc w rezultacie wodę. Energia uwalniana jednocześnie w serii sprzężonych reakcji jest wykorzystywana do resyntezy ATP. Cały proces zachodzący w łańcuchu przenoszenia elektronów do tlenu nazywa się fosforylacją oksydacyjną. W procesach zachodzących w łańcuchu oddechowym zużywane jest około 90% tlenu dostarczanego do komórek i powstaje największa ilość ATP. W sumie oksydacyjny system transportu elektronów zapewnia powstanie 34 cząsteczek ATP z jednej cząsteczki glikogenu.

Trawienie i wchłanianie węglowodanów do krwi następuje w jelicie cienkim. W wątrobie są przekształcane w glukozę, która z kolei może zostać przekształcona w glikogen i odkładana w mięśniach i wątrobie, a także jest wykorzystywana przez różne narządy i tkanki jako źródło energii do utrzymania aktywności. Ciało zdrowego mężczyzny o wystarczającej sprawności fizycznej o masie ciała 75 kg zawiera 500-550 g węglowodanów w postaci glikogenu mięśniowego (około 80%), glikogenu wątrobowego (około 16-17%), krwi glukoza (3-4%), co odpowiada rezerwom energetycznym rzędu 2000 - 2200 kcal.

Glikogen wątrobowy (90 - 100 g) służy do utrzymania poziomu glukozy we krwi niezbędnego do prawidłowego funkcjonowania różnych tkanek i narządów. Przy długotrwałej pracy tlenowej, prowadzącej do wyczerpania zapasów glikogenu mięśniowego, część glikogenu wątrobowego może być wykorzystana przez mięśnie.

Należy pamiętać, że zapasy glikogenu w mięśniach i wątrobie mogą znacznie wzrosnąć pod wpływem treningu i manipulacji żywieniowych polegających na ubytku węglowodanów, a następnie wysyceniu węglowodanów. Pod wpływem treningu i specjalnego odżywiania stężenie glikogenu w wątrobie może wzrosnąć nawet 2 razy. Zwiększenie ilości glikogenu zwiększa jego dostępność i tempo wykorzystania podczas późniejszej pracy mięśni.

Przy długotrwałej aktywności fizycznej o średniej intensywności tworzenie glukozy w wątrobie wzrasta 2-3 razy w porównaniu z jej tworzeniem w spoczynku. Długotrwała intensywna praca może prowadzić do 7-10-krotnego wzrostu produkcji glukozy w wątrobie w porównaniu z danymi uzyskanymi w spoczynku.

O sprawności procesu dostarczania energii dzięki zapasom tłuszczu decyduje tempo lipolizy oraz tempo przepływu krwi w tkance tłuszczowej, co zapewnia intensywne dostarczanie wolnych kwasów tłuszczowych (WKT) do komórek mięśniowych. Jeżeli praca jest wykonywana z intensywnością 50 - 60% VO2 max, w tkance tłuszczowej występuje maksymalny przepływ krwi, co przyczynia się do maksymalnego spożycia wolnych kwasów tłuszczowych do krwi. Intensywniejsza praca mięśni wiąże się z intensyfikacją przepływu krwi przez mięśnie z jednoczesnym zmniejszeniem ukrwienia tkanki tłuszczowej, a co za tym idzie pogorszeniem dostarczania wolnych kwasów tłuszczowych do tkanki mięśniowej.

Wprawdzie lipoliza rozwija się w toku aktywności mięśni, jednak już w 30-40 minucie średniej intensywności pracy, jej zaopatrzenie w energię odbywa się w równym stopniu dzięki utlenianiu zarówno węglowodanów, jak i lipidów. Dalsza kontynuacja prac, prowadząca do stopniowego wyczerpywania się ograniczonych zasobów węglowodanów, wiąże się ze wzrostem utleniania WKT; na przykład zaopatrzenie w energię drugiej połowy dystansu maratonu w bieganiu lub kolarstwie szosowym (powyżej 100 km) wiąże się głównie ze stosowaniem tłuszczów.

Pomimo tego, że wykorzystanie energii z utleniania lipidów ma realne znaczenie dla zapewnienia wytrzymałości jedynie podczas długotrwałej aktywności mięśniowej, począwszy od pierwszych minut pracy z intensywnością przekraczającą 60% VO2max, dochodzi do uwalniania FFA z triacyloglicerydów, ich wejście i utlenianie w kurczących się mięśniach. Po 30-40 minutach od rozpoczęcia pracy tempo zużycia FFA wzrasta 3 razy, a po 3-4 godzinach pracy 5-6 razy.

Domięśniowe wykorzystanie triglicerydów znacznie wzrasta pod wpływem treningu aerobowego. Ta reakcja adaptacyjna przejawia się zarówno szybkością uruchomienia procesu wytwarzania energii w wyniku utleniania wolnych kwasów tłuszczowych z tricerydów mięśniowych, jak i wzrostem ich wykorzystania z tkanki mięśniowej.

Równie ważnym efektem adaptacyjnym wytrenowanej tkanki mięśniowej jest zwiększenie jej zdolności do wykorzystania rezerw tłuszczu. Tak więc po 12-tygodniowym treningu aerobowym zdolność do wykorzystania trójglicerydów w pracujących mięśniach gwałtownie wzrosła i osiągnęła 40%.

Rola białek w resyntezie ATP nie jest istotna. Jednak szkielet węglowy wielu aminokwasów może być wykorzystany jako paliwo energetyczne w procesie metabolizmu oksydacyjnego, co objawia się podczas długotrwałych obciążeń o umiarkowanej intensywności, przy których udział metabolizmu białek w produkcji energii może sięgać 5-6% całkowite zapotrzebowanie na energię.

Ze względu na znaczne rezerwy glukozy i tłuszczów w organizmie oraz nieograniczoną możliwość pobierania tlenu z powietrza atmosferycznego procesy tlenowe, mające mniejszą moc niż beztlenowe, mogą zapewniać pracę przez długi czas (tj. ich pojemność jest bardzo duża przy bardzo wysoka wydajność) . Badania pokazują, że np. w biegu maratońskim, dzięki wykorzystaniu glikogenu mięśniowego, praca mięśni trwa przez 80 minut. Z glikogenu wątrobowego można zmobilizować pewną ilość energii. W sumie może to zapewnić 75% czasu potrzebnego na pokonanie dystansu maratonu. Reszta energii pochodzi z utleniania kwasów tłuszczowych. Jednak ich szybkość dyfuzji z krwi do mięśni jest ograniczona, co ogranicza wytwarzanie energii z tych kwasów. Energia wytworzona w wyniku utleniania FFA wystarcza do utrzymania intensywności pracy mięśni na poziomie 40–50% VO2max, podczas gdy WTO jako najsilniejsi maratończycy jest w stanie pokonywać dystans z intensywnością przekraczającą 80– 90% VO2max, co wskazuje na wysoki poziom adaptacji tlenowego systemu zaopatrzenia w energię, co pozwala zapewnić nie tylko optymalne połączenie wykorzystania węglowodanów, tłuszczów, poszczególnych aminokwasów i metabolitów do produkcji energii, ale także ekonomiczne wykorzystanie glikogen.

Tak więc cały zestaw reakcji, które zapewniają tlenowe utlenianie glikogenu, jest następujący. W pierwszym etapie w wyniku glikolizy tlenowej powstaje kwas pirogronowy i resyntetyzowana jest pewna ilość ATP. W drugim, w cyklu Krebsa, powstaje CO2, a do systemu transportu elektronów wprowadzane są jony wodorowe (H+) i elektrony (e-), również z resyntezą pewnej ilości ATP. I wreszcie ostatni etap związany jest z powstawaniem H2O z H+, e- i tlenu z uwolnieniem energii wykorzystywanej do resyntezy przytłaczającej ilości ATP. Tłuszcze i białka wykorzystywane jako paliwo do resyntezy ATP również przechodzą przez cykl Krebsa i system transportu elektronów (Rysunek 10).

Ryż. 10. Schematyczne przedstawienie funkcjonowania tlenowego systemu zaopatrzenia w energię

System zaopatrzenia w energię mleczanową.

W systemie zaopatrzenia w energię mleczanową resynteza ATP zachodzi w wyniku rozpadu glukozy i glikogenu przy braku tlenu. Proces ten jest powszechnie określany jako glikoliza beztlenowa. Glikoliza beztlenowa jest znacznie bardziej złożonym procesem chemicznym niż mechanizmy rozpadu fosfogenów w alaktycznym układzie energetycznym. Obejmuje szereg złożonych reakcji sekwencyjnych, w wyniku których glukoza i glikogen są rozkładane do kwasu mlekowego, który jest wykorzystywany w szeregu sprzężonych reakcji do resyntezy ATP (ryc. 2).

Ryż. 2. Schematyczne przedstawienie procesu glikolizy beztlenowej

W wyniku rozpadu 1 mola glukozy powstają 2 mole ATP, a przy rozpadzie 1 mola glikogenu 3 mole ATP. Równolegle z uwolnieniem energii w mięśniach i płynach ustrojowych powstaje kwas pirogronowy, który jest następnie przekształcany w kwas mlekowy. Kwas mlekowy szybko rozkłada się, tworząc sól, mleczan.

Nagromadzenie kwasu mlekowego w wyniku intensywnego działania mechanizmu glikolitycznego prowadzi do dużego tworzenia się jonów mleczanowych i wodorowych (H+) w mięśniach. W efekcie, pomimo działania układów buforowych, pH mięśni stopniowo spada z 7,1 do 6,9, a nawet do 6,5 - 6,4. Wewnątrzkomórkowe pH, począwszy od poziomu 6,9 – 6,8, spowalnia intensywność glikolitycznej reakcji uzupełniania ATP, a przy pH 6,5 – 6,4 zatrzymuje się rozkład glikogenu. Zatem to wzrost stężenia kwasu mlekowego w mięśniach ogranicza rozpad glikogenu w glikolizie beztlenowej.

W przeciwieństwie do układu zasilania energią alaktyczną, którego moc osiąga maksymalną wydajność już w pierwszej sekundzie pracy, proces aktywacji glikolizy przebiega znacznie wolniej i osiąga wysokie wartości produkcji energii dopiero w 5-10 sekundach pracy. Moc procesu glikolitycznego jest znacznie gorsza od mocy mechanizmu fosfokinazy kreatynowej, jednak jest kilkakrotnie wyższa w porównaniu z możliwościami układu tlenowego utleniania. W szczególności, jeśli poziom produkcji energii ATP w wyniku rozpadu CP wynosi 9–10 mmol/kg s.m./s (masa tkanki świeżej), to po połączeniu glikolizy objętość wytwarzanego ATP może wzrosnąć do 14 mmol/kg d.m.t./s. Dzięki wykorzystaniu obu źródeł resyntezy ATP podczas 3-minutowej intensywnej pracy, układ mięśniowy człowieka jest w stanie wyprodukować około 370 mmol/kg m.c. Jednocześnie glikoliza stanowi co najmniej 80% całkowitej produkcji. Maksymalna moc układu beztlenowego mleczanu objawia się po 20–25 sekundach pracy, a po 30–60 sekundach główny szlak glikolityczny resyntezy ATP jest w zaopatrzeniu w energię pracy.

Wydajność układu beztlenowego kwasu mlekowego zapewnia jego dominujący udział w produkcji energii podczas wykonywania pracy do 30–90 s. Przy dłuższej pracy rola glikolizy stopniowo maleje, ale pozostaje znacząca nawet przy dłuższej pracy – do 5-6 minut. Całkowitą ilość energii, która powstaje w wyniku glikolizy, można również wizualnie oszacować za pomocą wskaźników mleczanowych we krwi po wykonaniu pracy wymagającej maksymalnej mobilizacji układu zasilania w energię mleczanową. U osób nieprzeszkolonych graniczne stężenie mleczanu we krwi wynosi 11-12 mmol/l. Pod wpływem treningu pojemność układu mleczanowego dramatycznie wzrasta, a stężenie mleczanu we krwi może osiągnąć 25 – 30 mmol/l i więcej.

Maksymalne wartości wytwarzania energii i mleczanu we krwi u kobiet są o 30-40% niższe w porównaniu z mężczyznami o tej samej specjalizacji sportowej. Młodych sportowców w porównaniu z dorosłymi wyróżnia niska wydolność beztlenowa. maksymalne stężenie mleczanów we krwi przy obciążeniach granicznych o charakterze beztlenowym nie przekracza w nich 10 mmol/kg, czyli 2-3 razy mniej niż u dorosłych sportowców.

W ten sposób reakcje adaptacyjne układu beztlenowego mleczanu mogą przebiegać w różnych kierunkach. Jednym z nich jest wzrost ruchliwości procesu glikolitycznego, który objawia się znacznie szybszym osiągnięciem jego maksymalnej wydajności (od 15–20 do 5–8 s). Druga reakcja związana jest ze wzrostem mocy beztlenowego układu glikolitycznego, co pozwala na wytworzenie znacznie większej ilości energii w jednostce czasu. Trzecia reakcja sprowadza się do zwiększenia wydajności układu i oczywiście całkowitej ilości wytworzonej energii, w wyniku czego wydłuża się czas pracy, głównie dostarczanej przez glikolizę.

Maksymalne wartości mleczanu i pH we krwi tętniczej podczas zawodów w niektórych dyscyplinach sportowych przedstawiono na ryc. 3.

Rys.3. Maksymalne wartości mleczanu i pH we krwi tętniczej u sportowców specjalizujących się w różnych dyscyplinach sportowych: a - bieganie (400, 800 m); b - łyżwiarstwo szybkie (500, 1000m); c - wioślarstwo (2000 m); d - pływanie 100 m; e - bobsleje; e-rower (100 km)
(Eindemann i Keul, 1977)

Dają one dość pełny obraz roli mleczanowych źródeł energii beztlenowej w osiąganiu wysokich wyników sportowych w różnych dyscyplinach sportowych oraz rezerw adaptacyjnych układu glikolizy beztlenowej.

Wybierając optymalny czas pracy, który zapewnia maksymalne stężenie mleczanu w mięśniach, należy wziąć pod uwagę, że maksymalną zawartość mleczanu obserwuje się przy stosowaniu ekstremalnych obciążeń, których czas trwania waha się od 1 do 6 minut. Wydłużenie czasu pracy wiąże się ze spadkiem stężenia mleczanu w mięśniach.

Aby wybrać optymalną metodę zwiększania wydolności beztlenowej, ważne jest prześledzenie cech akumulacji mleczanu podczas pracy przerywanej o maksymalnej intensywności. Na przykład jednominutowe ekstremalne obciążenia z czterominutowymi przerwami prowadzą do trwałego wzrostu mleczanu we krwi (ryc. 4) przy jednoczesnym obniżeniu wskaźników kwasowo-zasadowych (ryc. 5).

Ryż. 4. Zmiana stężenia mleczanu we krwi podczas przerywanego maksymalnego wysiłku (jednominutowe ćwiczenie o intensywności 95%, oddzielone okresami odpoczynku trwającymi 4 minuty) (Hermansen, Stenswold, 1972)

Ryż. 5. Zmiany pH krwi podczas przerywanego wykonywania jednominutowych obciążeń o maksymalnej intensywności (Hollman, Hettinger, 1980)

Podobny efekt obserwuje się przy wykonywaniu 15-20 sekundowych ćwiczeń o maksymalnej mocy z przerwami około 3 minut (rys. 6).

Ryż. 6. Dynamika zmian biochemicznych u sportowców podczas powtarzanego wykonywania krótkotrwałych ćwiczeń o maksymalnej sile (N. Volkov i in., 2000)

System zaopatrzenia w energię alactate.

Ten system zasilania energią jest najmniej złożony, charakteryzuje się dużą siłą uwalniania energii i krótkim czasem działania. Powstawanie energii w tym układzie następuje na skutek rozpadu bogatych w energię związków fosforanowych – adenozynotrójfosforanu (ATP) i fosforanu kreatyny (CP). Energia wytworzona w wyniku awarii ATP już w pierwszej sekundzie jest w pełni włączana w proces dostarczania energii do pracy. Jednak już w drugiej sekundzie praca jest wykonywana dzięki fosforanowi kreatyny (CP), który odkłada się we włóknach mięśniowych i zawiera bogate w energię związki fosforanowe. Rozkład tych związków prowadzi do intensywnego uwalniania energii. Produktami końcowymi rozpadu CP są kreatyna (Cr) i nieorganiczny fosforan (Pn). Reakcja jest stymulowana przez enzym kinazę kreatynową i schematycznie wygląda tak:

Energia uwolniona podczas rozpadu CP jest dostępna dla procesu resyntezy ATP, dlatego po szybkim rozpadzie ATP podczas skurczu mięśnia następuje jego resynteza z ADP i Fn z udziałem energii uwolnionej podczas rozpadu CP:

Innym mechanizmem systemu zaopatrzenia w energię alaktyczną jest tzw. reakcja miokinazowa, która aktywuje się podczas znacznego zmęczenia mięśni, kiedy tempo rozszczepiania ATP znacznie przewyższa tempo jego resyntezy. Reakcja miokinazy jest stymulowana przez enzym miokinazę i polega na przeniesieniu grupy fosforanowej z jednej cząsteczki do drugiej oraz utworzeniu ATP i adenozynomonofosforanu (AMP):

Monofosforan adenozyny (AMP), który jest produktem ubocznym reakcji miokinazy, zawiera ostatnią grupę fosforanową i w przeciwieństwie do ATP i ADP nie może być wykorzystywany jako źródło energii. Reakcja miokinazy jest aktywowana w warunkach, gdy z powodu zmęczenia inne szlaki resyntezy ATP wyczerpały swoje możliwości.

Zapasy CF nie mogą być uzupełniane w trakcie wykonywania pracy. Do jego resyntezy można wykorzystać jedynie energię uwolnioną w wyniku rozpadu ATP, co jest możliwe tylko w okresie rekonwalescencji po zakończeniu pracy.

System mleczanów, który wyróżnia się bardzo dużą szybkością uwalniania energii, charakteryzuje się jednocześnie niezwykle ograniczoną pojemnością. Poziom maksymalnej mocy beztlenowej alaktycznej zależy od ilości fosforanów (ATP i CP) w mięśniach oraz tempa ich wykorzystania. Pod wpływem treningu sprinterskiego moc beztlenowa alaktyczna może ulec znacznemu zwiększeniu. Pod wpływem specjalnego treningu moc alaktycznego systemu beztlenowego może wzrosnąć o 40-80%. Na przykład 8 tygodni treningu sprinterskiego u biegaczy spowodowało wzrost ATP i CP w spoczynku mięśni szkieletowych o około 10%.

Pod wpływem treningu w mięśniach wzrasta nie tylko ilość ATP i Kf, ale także znacząco wzrasta zdolność tkanki mięśniowej do ich rozszczepiania. Kolejną reakcją adaptacyjną, która warunkuje siłę alaktycznego układu beztlenowego, jest przyspieszenie resyntezy fosforanów na skutek wzrostu aktywności enzymów, w szczególności fosfokinazy kreatynowej i miokinazy.

Pod wpływem treningu znacznie wzrastają również wskaźniki maksymalnej wydajności beztlenowego systemu zaopatrzenia w energię. Wydolność alaktycznego układu beztlenowego pod wpływem ukierunkowanego treningu długoterminowego może wzrosnąć 2,5-krotnie. Potwierdzają to wskaźniki maksymalnego alaktycznego długu tlenowego: dla początkujących sportowców wynosi 21,5 ml/kg, dla sportowców wysokiej klasy może osiągnąć 54,5 ml/kg.

Wzrost wydolności systemu energii alaktycznej przejawia się również w czasie trwania pracy o maksymalnej intensywności. Tak więc dla osób nie uprawiających sportu maksymalna moc procesu beztlenowego alaktycznego, osiągnięta po 0,5 - 0,7 s od rozpoczęcia pracy, może być utrzymana nie dłużej niż 7 - 10 s, potem dla najwyższej klasy sportowców specjalizujących się w dyscyplinach sprinterskich może pojawić się w ciągu 15 - 20 s. Jednocześnie długiemu czasowi pracy towarzyszy znacznie wyższa moc, co wynika z wysokiego tempa rozkładu i resyntezy fosforanów wysokoenergetycznych.

Stężenie ATP i CF u mężczyzn i kobiet jest prawie takie samo - około 4 mmol/kg ATP i 16 mmol/kg CF. Jednak całkowita ilość fosfogenów, które można wykorzystać podczas aktywności mięśniowej, jest znacznie większa u mężczyzn niż u kobiet, ze względu na duże różnice w całkowitej objętości mięśni szkieletowych. Oczywiście mężczyźni mają znacznie większą pojemność systemu zaopatrzenia w energię alaktyczną beztlenową.

Podsumowując, należy zauważyć, że osoby o wysokim poziomie wydajności beztlenowej alaktycznej z reguły mają niską wydolność tlenową, wytrzymałość do długotrwałej pracy. Jednocześnie u biegaczy długodystansowych zdolności beztlenowe alaktyczne nie tylko nie są porównywalne ze sprinterami, ale często są gorsze od tych, jakie osiągają osoby niebędące sportowcami.

Ogólna charakterystyka systemów zasilania energią dla aktywności mięśni

Energia, jak wiecie, jest ogólną miarą ilościową, która łączy ze sobą wszystkie zjawiska przyrody, różne formy ruchu materii. Spośród wszystkich rodzajów energii wytwarzanej i wykorzystywanej w różnych procesach fizycznych (termicznych, mechanicznych, chemicznych itp.) w związku z aktywnością mięśni, główną uwagę należy zwrócić na energię chemiczną organizmu, której źródłem jest pożywienie i jego przekształcenie w energię mechaniczną czynności ruchowej osoba.

Energia uwalniana podczas rozkładu pożywienia jest wykorzystywana do produkcji adenozynotrójfosforanu (ATP), który odkłada się w komórkach mięśniowych i jest rodzajem paliwa do produkcji energii mechanicznej skurczu mięśni.

Energia potrzebna do skurczu mięśni pochodzi z rozpadu adenozynotrójfosforanu (ATP) na adenozynodifosforan (ADP) i fosforan nieorganiczny (P). Ilość ATP w mięśniach jest niewielka i wystarcza tylko na 1-2 s do pracy o wysokiej intensywności. Do kontynuacji prac konieczna jest resynteza ATP, który powstaje w wyniku reakcji uwalniania energii trzech typów. Uzupełnienie zapasów ATP w mięśniach pozwala na utrzymanie stałego poziomu jego koncentracji, co jest niezbędne do pełnoprawnego skurczu mięśni.

Resynteza ATP realizowana jest zarówno w reakcjach beztlenowych, jak i tlenowych z udziałem rezerw fosforanu kreatyny (CP) i ADP zawartych w tkankach mięśniowych jako źródła energii, a także substratów bogatych w energię (glikogen mięśniowy i wątrobowy, rezerwy tkanki tłuszczowej itp.) . Reakcje chemiczne prowadzące do zaopatrzenia mięśni w energię zachodzą w trzech układach energetycznych: 1) mleczan beztlenowy, 2) mleczan beztlenowy (glikolityczny), 3) tlenowy.

Wytwarzanie energii w dwóch pierwszych układach odbywa się w procesie reakcji chemicznych niewymagających obecności tlenu. Trzeci system zapewnia dostarczanie energii do aktywności mięśni w wyniku reakcji utleniania zachodzących z udziałem tlenu. Najbardziej ogólne pomysły dotyczące kolejności włączania i stosunków ilościowych w dostarczaniu energii do aktywności mięśniowej każdego z tych układów pokazano na ryc. jeden.

O możliwościach każdego z tych systemów energetycznych decyduje moc, czyli tempo uwalniania energii w procesach metabolicznych, oraz pojemność, która jest zdeterminowana wielkością i efektywnością wykorzystania środków substratów.

Ryż. Ryc. 1. Sekwencja i stosunki ilościowe procesów zaopatrzenia energetycznego aktywności mięśniowej u wykwalifikowanego sportowca w różnych układach energetycznych (schemat): 1 - alaktyczny; 2 - mleczan; 3 - aerobik

Ruch dowolnego stawu odbywa się z powodu skurczów mięśni szkieletowych. Poniższy diagram przedstawia metabolizm energetyczny w mięśniu.

Funkcja skurczowa wszystkich rodzajów mięśni wynika z konwersji energii chemicznej pewnych procesów biochemicznych na pracę mechaniczną we włóknach mięśniowych. Hydroliza trójfosforanu adenozyny (ATP) dostarcza mięśniom tej energii.

Od podaży mięśni ATP mały, konieczna jest aktywacja szlaków metabolicznych do resyntezy ATP aby poziom syntezy odpowiadał kosztowi skurczu mięśni. Wytwarzanie energii do pracy mięśni może odbywać się w warunkach beztlenowych (bez użycia tlenu) oraz tlenowych. ATP syntetyzowany z difosforanu adenozyny ( ADP) poprzez energię fosforanu kreatyny, glikolizę beztlenową lub metabolizm oksydacyjny. Dyby ATP w mięśniach są stosunkowo znikome i mogą wystarczyć tylko na 2-3 sekundy intensywnej pracy.

Fosforan kreatyny

Zapasy fosforanu kreatyny ( KrF) w mięśniu jest więcej rezerw ATP i można je szybko przekształcić w beztlenowe ATP. KrF- „najszybsza” energia w mięśniach (dostarcza energii w pierwszych 5-10 sekundach bardzo potężnej, wybuchowej pracy o charakterze siłowym np. przy podnoszeniu sztangi). Po wyczerpaniu zapasów KrF organizm przystępuje do rozpadu glikogenu mięśniowego, co zapewnia dłuższą (do 2-3 minut), ale mniej intensywną (trzykrotnie) pracę.

glikoliza

Glikoliza jest formą metabolizmu beztlenowego, która zapewnia resyntezę ATP oraz KrF w wyniku reakcji beztlenowego rozkładu glikogenu lub glukozy do kwasu mlekowego.

KrF uważany za szybko uwalniające się paliwo, które się regeneruje ATP, czyli niewielka ilość w mięśniach, a zatem KrF jest głównym napojem energetycznym przez kilka sekund. Glikoliza jest bardziej złożonym układem, który może funkcjonować przez długi czas, dlatego jej znaczenie jest niezbędne dla dłuższych aktywnych działań. KrF ograniczone do niewielkiej liczby. Z drugiej strony glikoliza ma szansę na stosunkowo długofalowe zaopatrzenie w energię, ale produkując kwas mlekowy wypełnia nim komórki ruchowe i przez to ogranicza aktywność mięśni.

Metabolizm oksydacyjny

Wiąże się to z możliwością wykonywania pracy dzięki utlenianiu substratów energetycznych, które mogą być wykorzystane jako węglowodany, tłuszcze, białka, przy jednoczesnym zwiększeniu dostarczania i wykorzystania tlenu w pracujących mięśniach.

W celu uzupełnienia pilnych i krótkoterminowych zapasów energii oraz wykonywania długotrwałej pracy komórka mięśniowa wykorzystuje tzw. długoterminowe źródła energii. Należą do nich glukoza i inne cukry proste, aminokwasy, kwasy tłuszczowe, glicerolowe składniki pokarmowe dostarczane do komórki mięśniowej przez sieć naczyń włosowatych i biorące udział w metabolizmie oksydacyjnym. Te źródła energii generują formację ATPłącząc wykorzystanie tlenu z utlenianiem nośników wodoru w mitochondrialnym systemie transportu elektronów.

W procesie całkowitego utlenienia jednej cząsteczki glukozy syntetyzuje się 38 cząsteczek ATP. Porównując glikolizę beztlenową z tlenowym rozkładem węglowodanów, można zauważyć, że proces tlenowy jest 19 razy bardziej wydajny.

Podczas wykonywania krótkotrwałej intensywnej aktywności fizycznej głównymi źródłami energii są: KrF, glikogen i glukozę w mięśniach szkieletowych. W tych warunkach główny czynnik ograniczający edukację ATP, możemy założyć brak wymaganej ilości tlenu. Intensywna glikoliza prowadzi do gromadzenia się w mięśniach szkieletowych dużych ilości kwasu mlekowego, który stopniowo przenika do krwi i jest przenoszony do wątroby. Wysokie stężenia kwasu mlekowego stają się ważnym czynnikiem w mechanizmie regulacyjnym hamującym wymianę wolnych kwasów tłuszczowych podczas wysiłku fizycznego trwającego 30-40 sekund.

Wraz ze wzrostem czasu trwania aktywności fizycznej następuje stopniowy spadek stężenia insuliny we krwi. Hormon ten aktywnie uczestniczy w regulacji metabolizmu tłuszczów, a w wysokich stężeniach hamuje aktywność lipaz. Spadek stężenia insuliny podczas długotrwałego wysiłku fizycznego prowadzi do wzrostu aktywności układów enzymatycznych insulinozależnych, co objawia się nasileniem procesu lipolizy i wzrostem uwalniania kwasów tłuszczowych z magazynu.

Znaczenie tego mechanizmu regulacyjnego staje się oczywiste, gdy sportowcy popełniają najczęstszy błąd. Często, starając się dostarczyć organizmowi łatwo przyswajalnych źródeł energii, na godzinę przed rozpoczęciem zawodów lub treningu przyjmują posiłek bogaty w węglowodany lub skoncentrowany napój zawierający glukozę. Takie nasycenie organizmu łatwo przyswajalnymi węglowodanami prowadzi już po 15-20 minutach do wzrostu poziomu glukozy we krwi, a to z kolei powoduje zwiększone wydzielanie insuliny przez komórki trzustki. Wzrost stężenia tego hormonu we krwi prowadzi do wzrostu zużycia glukozy jako źródła energii do aktywności mięśni. Ostatecznie zamiast bogatych w energię kwasów tłuszczowych, organizm zużywa węglowodany. Tak więc przyjmowanie glukozy na godzinę przed startem może znacząco wpłynąć na wyniki sportowe i zmniejszyć wytrzymałość na długotrwałe ćwiczenia.

Aktywny udział wolnych kwasów tłuszczowych w zaopatrzeniu energetycznym aktywności mięśni pozwala na bardziej ekonomiczne wykonywanie długotrwałej aktywności fizycznej. Nasilenie procesu lipolizy podczas wysiłku prowadzi do uwolnienia do krwi kwasów tłuszczowych ze złogów tłuszczu, które mogą być dostarczane do mięśni szkieletowych lub wykorzystywane do tworzenia lipoprotein we krwi. W mięśniach szkieletowych wolne kwasy tłuszczowe przedostają się do mitochondriów, gdzie ulegają sekwencyjnemu utlenianiu związanemu z fosforylacją i syntezą ATP.

Każdy z wymienionych bioenergetycznych składników sprawności fizycznej charakteryzuje się kryteriami mocy, pojemności i sprawności (tab. 1).

Tabela 1. Główne cechy bioenergetyczne procesów metabolicznych – źródła energii podczas aktywności mięśniowej

Kryterium mocy ocenia maksymalną ilość energii w jednostce czasu, którą może dostarczyć każdy z systemów metabolicznych.

Kryterium pojemności ocenia łączne rezerwy substancji energetycznych dostępnych do wykorzystania w organizmie lub całkowitą ilość pracy wykonanej dzięki temu składnikowi.

Kryterium efektywności pokazuje, ile pracy zewnętrznej (mechanicznej) można wykonać na każdą jednostkę zużytej energii.

Duże znaczenie ma stosunek tlenowej i beztlenowej produkcji energii przy wykonywaniu pracy o różnej intensywności. Na przykładzie dystansów biegowych z lekkoatletyki stosunek ten można przedstawić (tabela 2)

Tabela 2. Względny udział mechanizmów tlenowej i beztlenowej produkcji energii przy wykonywaniu pojedynczej pracy z maksymalną intensywnością o różnym czasie trwania