Odamni harakatga nima majbur qiladi? Energiya almashinuvi nima? Tananing energiyasi qayerdan keladi? Bu qancha davom etadi? Qanday jismoniy yukda, qanday energiya sarflanadi? Ko'rib turganingizdek, ko'plab savollar mavjud. Lekin, eng muhimi, ular ushbu mavzuni o'rganishni boshlaganingizda paydo bo'ladi. Men eng qiziquvchanlar uchun hayotni osonlashtirishga va vaqtni tejashga harakat qilaman. Boring…

Energiya almashinuvi - energiya chiqishi bilan birga bo'lgan organik moddalarning bo'linish reaktsiyalari to'plami.

Harakatni ta'minlash uchun (mushakdagi aktin va miyozin filamentlari) mushak adenozin trifosfat (ATP) ni talab qiladi. Fosfatlar orasidagi kimyoviy bog'lanishlar buzilganda energiya ajralib chiqadi, bu hujayra tomonidan ishlatiladi. Bunday holda, ATP adenozin difosfat (ADP) va noorganik fosfor (P) tarkibida kamroq energiyaga ega bo'lgan holatga o'tadi.

Agar mushak ishlayotgan bo'lsa, u holda ATP doimiy ravishda ADP va noorganik fosforga bo'linadi va energiya chiqaradi (taxminan 40-60 kJ / mol). Uzoq muddatli ish uchun ATP ni ushbu moddaning hujayra tomonidan ishlatiladigan tezligida tiklash kerak.

Qisqa muddatli, qisqa muddatli va uzoq muddatli ishlar uchun ishlatiladigan energiya manbalari har xil. Energiya anaerob (kislorodsiz) va aerob (oksidlanish) yo'l bilan hosil bo'lishi mumkin. Aerob yoki anaerob zonada mashq qilishda sportchi qanday fazilatlarni rivojlantiradi, men "" maqolasida yozganman.

Insonning jismoniy ishini ta'minlaydigan uchta energiya tizimi mavjud:

1. Alaktat yoki fosfagen (anaerob). Bu asosan yuqori energiyali fosfat birikmasi - kreatin fosfat (CrP) tufayli ATP resintezi jarayonlari bilan bog'liq.
2. Glikolitik (anaerob). Glikogen va / yoki glyukozaning sut kislotasiga (laktat) anaerob parchalanishi reaktsiyalari tufayli ATP va CRF ning resintezini ta'minlaydi.
3. Aerobik (oksidlovchi). Uglevodlar, yog'lar, oqsillarning oksidlanishi tufayli ishlaydigan muskullarga kislorod etkazib berish va undan foydalanishni oshirish bilan bog'liq ishlarni bajarish qobiliyati.

Qisqa muddatli ish uchun energiya manbalari.

Mushaklar uchun tezkor energiya ATP molekulasi (adenozin trifosfat) tomonidan ta'minlanadi. Bu energiya 1-3 soniya uchun etarli. Bu manba lahzali ish, maksimal harakat uchun ishlatiladi.

ATP + H2O ⇒ ADP + F + energiya

Tanadagi ATP tez-tez yangilanadigan moddalardan biridir; Shunday qilib, odamlarda bitta ATP molekulasining ishlash muddati 1 daqiqadan kam. Kun davomida bitta ATP molekulasi o'rtacha 2000-3000 resintez siklidan o'tadi (inson tanasi kuniga taxminan 40 kg ATP sintez qiladi, lekin har qanday vaqtda taxminan 250 g ni o'z ichiga oladi), ya'ni ATP zahirasi deyarli yo'q. organizmda va normal hayot uchun doimiy ravishda yangi ATP molekulalarini sintez qilish kerak.

U CRP (kreatin fosfat) tufayli ATP bilan to'ldiriladi, bu mushakda yuqori energiyaga ega bo'lgan ikkinchi fosfat molekulasi. CrF fosfat molekulasini ADP molekulasiga ATP hosil bo'lishi uchun beradi va shu bilan mushakning ma'lum vaqt davomida ishlash qobiliyatini ta'minlaydi.

Bu shunday ko'rinadi:

ADP+ CrF ⇒ ATP + Cr

KrF zaxirasi 9 soniyagacha davom etadi. ish. Bunday holda, eng yuqori quvvat 5-6 soniyaga to'g'ri keladi. Professional sprinterlar 15 soniyagacha mashq qilish orqali ushbu tankni (CrF zahirasi) yanada oshirishga harakat qilishadi.

Birinchi holda ham, ikkinchi holatda ham ATP hosil bo'lish jarayoni kislorod ishtirokisiz anaerob rejimda sodir bo'ladi. CRF tufayli ATP resintezi deyarli bir zumda amalga oshiriladi. Ushbu tizim glikolitik va aerob bilan solishtirganda eng katta kuchga ega va kuch va tezlik bo'yicha mushaklarning maksimal qisqarishi bilan "portlovchi" tabiatning ishini ta'minlaydi. Qisqa muddatli ish paytida energiya almashinuvi shunday ko'rinadi, boshqacha qilib aytganda, tananing alaktik energiya ta'minoti tizimi shunday ishlaydi.

Qisqa muddatli ish uchun energiya manbalari.

Qisqa ish paytida tanaga energiya qayerdan keladi? Bunday holda, manba hayvonlarning uglevodlari bo'lib, mushaklarda va inson jigarida - glikogenda mavjud. Glikogenning ATP resintezi va energiya chiqishiga yordam beradigan jarayon deyiladi Anaerob glikoliz(Glikolitik energiya ta'minoti tizimi).

glikoliz- Bu glyukoza oksidlanish jarayoni bo'lib, unda bir molekula glyukozadan ikki molekula piruvik kislota (Piruvat) hosil bo'ladi. Pirouzum kislotasining keyingi metabolizmi ikki yo'l bilan mumkin - aerob va anaerob.

Aerobik ish paytida piruvik kislota (piruvat) organizmdagi metabolizm va ko'plab biokimyoviy reaktsiyalarda ishtirok etadi. U hujayrada nafas olishni ta'minlaydigan Krebs siklida ishtirok etadigan atsetil-koenzim A ga aylanadi. Eukariotlarda (yadrosi bo'lgan tirik organizm hujayralari, ya'ni odam va hayvon hujayralarida) Krebs sikli mitoxondriya ichida sodir bo'ladi (MX, bu hujayraning energiya stantsiyasi).

Krebs tsikli(trikarboksilik kislota aylanishi) - kislorod yordamida barcha hujayralar nafas olishda asosiy qadam, u organizmdagi ko'plab metabolik yo'llarning kesishish markazidir. Energiya rolidan tashqari, Krebs tsikli muhim plastik funktsiyaga ega. Biokimyoviy jarayonlarda ishtirok etib, aminokislotalar, uglevodlar, yog 'kislotalari va boshqalar kabi muhim hujayra birikmalarini sintez qilishga yordam beradi.

Agar kislorod etarli bo'lmasa, ya'ni ish anaerob rejimda olib boriladi, so'ngra organizmda piruvik kislota sut kislotasi (laktat) hosil bo'lishi bilan anaerobik parchalanishga uchraydi.

Glikolitik anaerob tizim yuqori quvvat bilan tavsiflanadi. Bu jarayon deyarli ishning boshidan boshlanadi va 15-20 soniya ichida kuchga etadi. maksimal intensivlikdagi ish va bu quvvatni 3-6 daqiqadan ko'proq ushlab bo'lmaydi. Yangi boshlanuvchilar uchun, endigina sport o'ynashni boshlaganlar uchun, quvvat 1 daqiqaga deyarli yetmaydi.

Mushaklarni energiya bilan ta'minlash uchun energiya substratlari uglevodlar - glikogen va glyukozadir. 1-1,5 soatlik ish uchun inson tanasida glikogenning umumiy ta'minoti.

Yuqorida aytib o'tilganidek, glikolitik anaerob ishning yuqori quvvati va davomiyligi natijasida mushaklarda sezilarli miqdorda laktat (sut kislotasi) hosil bo'ladi.

Glikogen ⇒ ATP + sut kislotasi

Mushaklardagi laktat qonga kirib, tananing ichki muhitini saqlab qolish uchun qonning bufer tizimlariga bog'lanadi. Agar qonda laktat darajasi ko'tarilsa, u holda bufer tizimlari ma'lum bir nuqtada bardosh bera olmasligi mumkin, bu kislota-ishqor balansining kislota tomoniga o'tishini keltirib chiqaradi. Kislotalanish bilan qon qalinlashadi va tananing hujayralari zarur kislorod va ovqatlanishni ololmaydi. Natijada, bu anaerob glikolizning asosiy fermentlarini, ularning faoliyatini to'liq inhibe qilishgacha inhibe qiladi. Glikolizning o'zi tezligi, alaktik anaerob jarayon va ish kuchi kamayadi.

Anaerob rejimda ishlashning davomiyligi qondagi laktat kontsentratsiyasi darajasiga va mushaklar va qonning kislotali siljishlarga qarshilik darajasiga bog'liq.

Qonning buferlash qobiliyati qonning laktatni neytrallash qobiliyatidir. Inson qanchalik ko'p o'qitilgan bo'lsa, uning bufer qobiliyati shunchalik ko'p bo'ladi.

Uzluksiz ishlash uchun energiya manbalari.

ATP hosil bo'lishi uchun zarur bo'lgan uzoq muddatli aerobik ish paytida inson tanasi uchun energiya manbalari mushak glikogeni, qon glyukoza, yog 'kislotalari, mushak ichiga yog'dir. Bu jarayon uzoq muddatli aerobik ish bilan qo'zg'atiladi. Misol uchun, yangi yuguruvchilarda yog 'yoqilishi (yog'ning oksidlanishi) 2-chi yurak urish tezligi zonasida (ZZ) 40 daqiqa yugurishdan keyin boshlanadi. Sportchilarda oksidlanish jarayoni 15-20 daqiqa yugurishda boshlanadi. Inson tanasidagi yog '10-12 soat uzluksiz aerobik ish uchun etarli.

Kislorod ta'sirida glikogen, glyukoza, yog 'molekulalari parchalanadi, karbonat angidrid va suvning chiqishi bilan ATP sintezlanadi. Aksariyat reaktsiyalar hujayraning mitoxondriyalarida sodir bo'ladi.

Glikogen + Kislorod ⇒ ATP + Karbonat angidrid + Suv

Ushbu mexanizm yordamida ATP hosil bo'lishi qisqa muddatli va qisqa muddatli ishlarda ishlatiladigan energiya manbalari yordamiga qaraganda sekinroq. Hujayraning ATPga bo'lgan ehtiyoji muhokama qilingan aerob jarayon orqali to'liq qondirilgunga qadar 2 dan 4 minutgacha vaqt ketadi. Bu kechikish yurakning mushaklarga kislorodga boy qon ta'minotini mushakning ATP ehtiyojlarini qondirish uchun zarur bo'lgan tezlikda ko'paytirishni boshlashi uchun vaqt kerak bo'ladi.

Yog '+ Kislorod ⇒ ATP + Karbonat angidrid + Suv

Tanadagi yog 'oksidlanish zavodi eng ko'p energiya talab qiladi. Uglevodlarning oksidlanishidan beri 1 glyukoza molekulasidan 38 ta ATP molekulasi hosil bo'ladi. Va 1 molekula yog'ning oksidlanishi bilan - 130 molekula ATP. Ammo bu juda sekinroq sodir bo'ladi. Bundan tashqari, yog 'oksidlanishi bilan ATP ishlab chiqarish karbongidrat oksidlanishiga qaraganda ko'proq kislorod talab qiladi. Oksidlovchi, aerob zavodining yana bir xususiyati shundaki, u asta-sekin kuchayib boradi, chunki kislorod etkazib berish kuchayadi va qondagi yog 'to'qimalaridan ajralib chiqadigan yog' kislotalari kontsentratsiyasi oshadi.

Siz ko'proq foydali ma'lumotlar va maqolalarni topishingiz mumkin.

Agar tanadagi barcha energiya ishlab chiqaruvchi tizimlarni (energiya almashinuvi) yonilg'i baklari ko'rinishida tasavvur qilsak, ular quyidagicha ko'rinadi:

1. Eng kichik tank kreatin fosfatdir (bu 98 benzinga o'xshaydi). U go'yo mushakka yaqinroq va tez ishlay boshlaydi. Bu "benzin" 9 soniya uchun etarli. ish.
2. O'rta tank - Glikogen (92 benzin). Bu tank tanada bir oz uzoqroqda joylashgan va undan yoqilg'i 15-30 soniyalik jismoniy mehnatdan kelib chiqadi. Ushbu yoqilg'i 1-1,5 soatlik ish uchun etarli.
3. Katta tank - Yog '(dizel yoqilg'isi). Bu tank uzoqda va undan yoqilg'i oqib chiqa boshlaguncha 3-6 daqiqa vaqt ketadi. 10-12 soatlik intensiv, aerobik ish uchun inson tanasida yog 'zaxirasi.

Bularning barchasini o‘zim o‘ylab topmadim, balki kitoblardan, adabiyotlardan, internet manbalaridan parchalar olib, sizga ixcham tarzda yetkazishga harakat qildim. Agar sizda biron bir savol bo'lsa - yozing.

Tananing energiya tizimini batafsilroq ko'rib chiqing.

Amerikalik olim Albert Szent-Dyordji hayot - har xil turdagi va har xil qiymatdagi energiyaning yutilishi, o'zgarishi va harakatining uzluksiz jarayoni deb yozgan.

Bu jarayon tirik materiyaning elektr xususiyatlariga, aniqrog'i, uning elektr o'tkazuvchanligiga bevosita bog'liq.

Elektr toki - bu zaryadlangan zarralarning tartibli harakati. Elektr zaryadlarining tashuvchilari elektronlar, ionlar va teshiklar (yarim o'tkazgichlarda) bo'lishi mumkin. Yarimo'tkazgichlar, shuningdek, nopoklik o'tkazuvchanligi bilan ajralib turadi. Yarimo'tkazgich kristaliga boshqa element atomi qo'shilsa, uning o'tkazuvchanligi ortadi. Yarimo'tkazgichlarning xususiyatlari juda qiziq. Ular yorug'lik, issiqlik, radiatsiya va boshqalar ta'siriga juda sezgir. Agar, masalan, yarim o'tkazgichga yorug'lik tushsa, u holda uning o'tkazuvchanligi keskin ortadi, chunki. valentlik zonasidagi elektronlar atom yadrosidan "ajraladi" va elektron o'tkazuvchanlikni ta'minlaydi. Tirik materiya yarim o'tkazgichga juda o'xshaydi. Biroq, juda fundamental farq bor. Tirik makromolekulalarda bog'lanish energiyasi bir necha elektron voltni tashkil qiladi, eritmalar yoki suyuq kristallarda esa bog'lanish energiyasi taxminan 20-30 eV ni tashkil qiladi. Bu xususiyat juda muhim, chunki u yuqori sezuvchanlikka imkon beradi. O'tkazuvchanlik tunnel effekti tufayli bir molekuladan ikkinchisiga o'tadigan elektronlar tomonidan amalga oshiriladi. Protein va boshqa biologik ob'ektlarda zaryad tashuvchilarning harakatchanligi juda yuqori. Uglerod-kislorod va vodorod-azot aloqalari tizimida tunnel effekti tufayli elektron (qo'zg'aluvchi) oqsil molekulasining butun tizimi bo'ylab harakatlanadi. Bunday elektronlarning harakatchanligi juda yuqori bo'lganligi sababli, oqsil tizimining o'tkazuvchanligi yuqori.

Tirik organizmda ion o'tkazuvchanligi ham amalga oshiriladi. Tirik moddada ionlarning hosil bo'lishi va ajralishi oqsil tizimida suv mavjudligi bilan osonlashadi. Protein tizimining dielektrik o'tkazuvchanligi unga bog'liq. Bu holda zaryad tashuvchilar vodorod ionlari - protonlardir. Faqat tirik organizmda o'tkazuvchanlikning barcha turlari bir vaqtning o'zida amalga oshiriladi. Turli o'tkazuvchanlik o'rtasidagi nisbat oqsil tizimidagi suv miqdoriga qarab o'zgaradi. Suv qancha kam bo'lsa, ion o'tkazuvchanligi shunchalik past bo'ladi. Agar oqsillar quritilgan bo'lsa, u holda o'tkazuvchanlik elektronlar tomonidan amalga oshiriladi.

Umuman olganda, suvning ta'siri nafaqat vodorod ionlarining manbai va shuning uchun ion o'tkazuvchanligini ta'minlaydi. Suv umumiy o'tkazuvchanlikni o'zgartirishda murakkabroq rol o'ynaydi. Gap shundaki, suv harom donordir. U elektronlarni beradi (har bir suv molekulasi proton (yadro) va elektronga bo'linadi). Natijada, elektronlar teshiklarni to'ldiradi, shuning uchun teshik o'tkazuvchanligi pasayadi. U million marta qisqaradi. Keyinchalik, bu elektronlar oqsillarga o'tkaziladi va pozitsiyasi tiklanadi, lekin to'liq emas. Shundan so'ng umumiy o'tkazuvchanlik hali ham suv qo'shilishidan oldin 10 baravar kam bo'lib qoladi.

Protein tizimlariga nafaqat donorni, balki akseptorni ham qo'shish mumkin, bu esa teshiklar sonining ko'payishiga olib keladi. Bunday qabul qiluvchi, xususan, xloranil, tarkibida xlor bo'lgan modda ekanligi aniqlandi.

Natijada, teshik o'tkazuvchanligi shunchalik ko'payadiki, oqsil tizimining umumiy o'tkazuvchanligi bir million marta ortadi.

Nuklein kislotalar ham tirik organizmda muhim rol o'ynaydi. Ularning tuzilishi, vodorod aloqalari va boshqalar biologik tizimlarnikidan farq qilishiga qaramay, elektrofizik xususiyatlariga ko'ra printsipial jihatdan o'xshash moddalar (biologik bo'lmagan) mavjud. Xususan, bunday modda grafitdir. Ularning bog'lanish energiyasi, xuddi oqsillarniki kabi, past va o'ziga xos o'tkazuvchanligi yuqori bo'lsa-da, oqsillarnikidan bir necha daraja pastroqdir. Ammo aminokislotalarning elektrofizik xususiyatlari asosan oqsillarning xususiyatlari bilan bir xil.

Ammo tirik organizm tarkibidagi aminokislotalar ham oqsillarga ega bo'lmagan xususiyatlarga ega. Bu juda muhim xususiyatlar. Ular tufayli ulardagi mexanik ta'sirlar elektrga aylanadi. Fizikada moddaning bu xossasi piezoelektrik deb ataladi. Tirik organizmning nuklein kislotalarida issiqlik ta'siri ham elektr (termoelektr) hosil bo'lishiga olib keladi. Ikkala xususiyat ham suv mavjudligi bilan belgilanadi. Bu xususiyatlar suv miqdori bilan farq qilishi aniq. Tirik organizmning tashkil etilishi va faoliyatida bu xususiyatlardan foydalanish aniq. Shunday qilib, ko'rish to'r pardasi tayoqlarining harakati o'tkazuvchanlikning yorug'likka bog'liqligiga asoslanadi. Ammo tirik organizmlarning molekulalari ham metallar kabi elektron o'tkazuvchanlikka ega.

Protein tizimlari va nuklein molekulalarining elektrofizik xususiyatlari faqat dinamikada, faqat tirik organizmda namoyon bo'ladi. O'limning boshlanishi bilan elektrofizik faollik juda tez yo'qoladi. Buning sababi, zaryad tashuvchilarning harakati to'xtagan.

Protein tizimlari va aminokislotalarning elektr xossalarini yarim o'tkazgichlar bilan taqqoslash natijasida birining va ikkinchisining elektr xossalari bir xil degan taassurot paydo bo'lishi mumkin. Bu mutlaqo to'g'ri emas. Tirik organizmning oqsil tizimlarida ham elektron, ham teshik, ham ion o'tkazuvchanligi mavjud bo'lsa-da, ular noorganik va organik yarim o'tkazgichlarga qaraganda ancha murakkab tarzda o'zaro bog'langan. U erda bu o'tkazuvchanlik oddiygina qo'shiladi va umumiy, yakuniy o'tkazuvchanlik olinadi. Tirik organizmlarda o'tkazuvchanliklarning bunday arifmetik qo'shilishi qabul qilinishi mumkin emas. Bu erda 1+1#2. Bunda g'alati narsa yo'q. Bu shuni ko'rsatadiki, bu o'tkazuvchanlik bir-biridan mustaqil emas. Ularning o'zaro o'zgarishi murakkabroq qonunga muvofiq umumiy o'tkazuvchanlikni o'zgartiradigan jarayonlar bilan birga keladi. Shuning uchun, oqsil tizimlarining elektron (yoki boshqa) o'tkazuvchanligi haqida gapirganda, "o'ziga xos" so'zi qo'shiladi. Tirik mavjudotlarning elektrofizik xususiyatlarini belgilovchi jarayonlar juda murakkab. Elektr o'tkazuvchanligini aniqlaydigan elektr zaryadlarining harakati bilan bir vaqtda elektromagnit maydonlar ham bir-biriga ta'sir qiladi. Elementar zarralar magnit momentlarga ega, ya'ni ular magnitdir. Ushbu magnitlar bir-biri bilan o'zaro ta'sir qilganligi sababli, ushbu harakat natijasida ushbu zarrachalarning ma'lum bir yo'nalishi o'rnatiladi. Doimiy ravishda molekulalar va atomlar o'z holatini o'zgartiradilar - ular bir elektr holatidan ikkinchisiga uzluksiz va keskin (diskret) o'tishlarni amalga oshiradilar. Qo'shimcha energiya olish, ular hayajonlanadi. Bu o'tishlar tirik organizmdagi zaryad tashuvchilarning harakatchanligiga ta'sir qiladi. Shunday qilib, elektromagnit maydonlarning ta'siri zaryadlangan zarrachalarning harakatini o'zgartiradi. Ushbu zaryad tashuvchilar yordamida ma'lumotlar markaziy asab tizimida (CNS) uzatiladi. Butun organizmning ishlashini ta'minlaydigan markaziy asab tizimidagi signallar elektr impulslaridir. Ammo ular texnik tizimlarga qaraganda ancha sekinroq tarqaladilar. Bu jarayonning murakkabligi bilan bog'liq. Organizm ma'lum bir tashqi ta'sirga bu ta'sir haqida ma'lumot olgandan keyingina harakat bilan javob beradi. Tananing javobi juda sekin, chunki tashqi ta'sirlar haqidagi signallar sekin tarqaladi. Shunday qilib, tirik organizmning himoya reaktsiyalarining tezligi tirik moddaning elektrofizik xususiyatlariga bog'liq. Agar elektr va elektromagnit maydonlar tashqaridan ta'sir qilsa, bu reaktsiya yanada sekinlashadi. Bu laboratoriya tajribalarida ham, magnit bo'ronlari paytida elektromagnit maydonlarning tirik tizimlarga ta'sirini o'rganishda ham aniqlangan. Aytgancha, agar tirik organizmning tashqi ta'sirlarga reaktsiyasi bir necha barobar tezroq bo'lganida, inson o'zini hozir o'layotgan ko'plab ta'sirlardan himoya qila oladi.

Bugungi kunda odamlar hali ham tirik materiyaning murakkab elektr o'tkazuvchanligining barcha xususiyatlarini bilishmaydi. Ammo faqat tirik mavjudotlarga xos bo'lgan tub farqli xususiyatlar ularga bog'liqligi aniq.

Tirik organizmdagi elektr hodisalarining mohiyatini ochish uchun biologik tizimning potentsial, biopotentsial ma'nosini tushunish kerak.

Potensial energiya imkoniyatidir. Vodorod atomidan elektronni uzib tashlash uchun uni atomda ushlab turuvchi kuchlarni yengish kerak, ya'ni bu ishni bajarish uchun energiya kerak bo'ladi. Elementar zarrachalarning energiyasi elektron voltlarda o'lchanadi. Atom yadrosidan elektronni ajratish uchun sarflangan energiyaga ionlanish potensiali deyiladi. Vodorod uchun u 13 eV ga teng. Turli elementlarning atomlari uchun u o'ziga xos ma'noga ega.

Tirik moddalarda molekulalardagi bog'lanish energiyasi 0,01-1 eV ni tashkil qiladi. Jonsiz molekulalarda 30-50 eV. Elektron energiyasining minimal qiymatlari kichikligi sababli biologik molekulalarda ionlanish potentsialini o'lchash juda qiyin. Shuning uchun ularni mutlaq qiymatlar (elektron volts) bilan emas, balki nisbiy qiymatlar bilan tavsiflash yaxshiroqdir. Suvning ionlanish potentsialini birlik sifatida olish mumkin (biologik tizimlardagi suv haqida gapiramiz). Endi boshqa barcha biologik birikmalarning ionlanish potentsiallarini aniqlash mumkin. Bu erda yana bir noziklik bor. Vodorod atomida faqat bitta valent elektron mavjud. Shuning uchun uning ionlanish potensiali birlikka teng. Agar atom va molekula murakkabroq bo'lsa, ularning elektronlari ajralib chiqish uchun turli xil energiya imkoniyatlariga ega. Bunday hollarda ionlanish potentsiali valentlik elektronlarga, ya'ni eng kam bog'lanish energiyasiga ega bo'lgan elektronlarga xosdir.

Biologik tizimlarda elektr zaryadlarining ma'lum taqsimlanishi natijasida elektr maydonlari paydo bo'ladi, shuning uchun Kulon kuchlari tufayli elektr zaryadlarining tortilishi va qaytarilishi mumkin. Elektr maydonining energiya xarakteristikasi potentsial farq (Dj) dir. Biologik tizimlardagi potentsial farq (biopotensiallar) juda kichik, 10 -6 eV gacha. Biopotentsiallarning qiymati biotizim yoki uning qismlari holatining aniq ko'rsatkichidir. Tana patologik holatda bo'lsa, u o'zgaradi. Bunday holda, tirik organizmning atrof-muhit omillariga reaktsiyalari o'zgaradi. Biologik birikmalarning elektrofizik xossalari ham tirik organizmning, ham bir butunning, ham uning alohida analizatorlarining tashqi omillar ta'siriga reaktsiya tezligini belgilaydi. Tanadagi axborotni qayta ishlash tezligi ham shu xususiyatlarga bog'liq. Bu elektr faolligining kattaligi bilan baholanadi.

Elementar zarrachalar darajasidagi bioenergiya hodisalari tirik organizmning asosiy funktsiyalarining asosi bo'lib, bu funktsiyalarsiz hayot mumkin emas. Hujayralardagi energiya jarayonlari (energiya konvertatsiyasi va eng murakkab biokimyoviy metabolik jarayonlar) faqat ulardagi elektronlarning ishtiroki tufayli mumkin.

Biopotentsiallar ma'lum bir organning elektr faolligi bilan chambarchas bog'liq. Shunday qilib, miyaning elektr faolligi biopotentsiallarning spektral zichligi va turli chastotalardagi kuchlanish impulslari bilan tavsiflanadi. Miyaning quyidagi bioritmlari (Gts da) odamga xos ekanligi aniqlandi: Delta ritmi - 0,5-3 Gts; Teta ritmi - 4-7 Gts; Alfa ritmi - 8-13 Gts; Beta ritmi - 14-35 Gts; Gamma ritmi - 36-55 Gts.

Noqonuniy bo'lsa-da, kattaroq chastotali ba'zi ritmlar mavjud. Inson miyasining elektr impulslarining amplitudasi sezilarli qiymatga etadi - 500 mkVgacha.

Elektronika bilan tanish bo'lgan har bir kishi, axborotni uzatish va uni qayta ishlashda nafaqat pulsning takrorlanish tezligi va ularning amplitudasi, balki impulslarning shakli ham muhimligini biladi.

Bu impulslar qanday shakllanadi? Ularning xarakteristikalari shuni ko'rsatadiki, ular ion o'tkazuvchanligining o'zgarishi bilan yaratilishi mumkin emas. Bunday holda jarayonlar sekinroq rivojlanadi, ya'ni ular inertialdir. Bu impulslar faqat massasi ionlar massasidan ancha kichik bo'lgan elektronlar harakati natijasida hosil bo'lishi mumkin.

Elektr impulslari shaklining rolini yurak defibrilatsiyasining samaradorligi misolida tushunish mumkin. Ma'lum bo'lishicha, yurak ishini tiklash samaradorligi qo'llaniladigan elektr kuchlanishining zarba shakliga bog'liq. Uning spektral zichligi ham muhimdir. Faqat impulslarning ma'lum bir shakli bilan tirik organizmda zaryad tashuvchilarning normal harakati tiklanadi, ya'ni odatdagi elektr o'tkazuvchanligi tiklanadi, bunda organizmning normal ishlashi mumkin.

Ushbu usulda ko'krak qafasidagi inson tanasiga elektrodlar qo'llaniladi. Ammo bu holda elektr impulslari nafaqat yurak mushaklariga, balki markaziy asab tizimiga ham ta'sir qiladi. Ko'rinishidan, ikkinchi usul eng samarali hisoblanadi, chunki markaziy asab tizimining barcha organlarga ta'sir qilish imkoniyatlari eng kengdir. Barcha organlarga buyruqlar markaziy asab tizimi orqali eng tez keladi, chunki uning elektr o'tkazuvchanligi mushak to'qimalari va qon aylanish tizimining elektr o'tkazuvchanligiga qaraganda ancha yuqori. Shunday qilib, tirik materiyaning elektrofizik xususiyatlarini, aniqrog'i, tirik tizimlarga xos bo'lgan xususiyatlarga ega bo'lgan elektr zaryadlarining o'ziga xos harakatlarini tiklash mumkin bo'lsa, organizmning hayotga qaytishi sodir bo'ladi.

Tirik organizmning hayoti va faoliyati uchun aynan tirik organizmning elektrofizik xususiyatlari hal qiluvchi ahamiyatga ega. Buni ana shunday faktlar ham tasdiqlaydi.

Aniqlanishicha, tirnash xususiyati beruvchi omillar odamga to'satdan ta'sir etsa, u holda inson tanasining elektr tokiga qarshiligi keskin o'zgaradi. Kutilmagan tashqi ta'sirlar boshqa jismoniy tabiatga ega bo'lishi juda muhimdir. Bu yorqin yorug'lik va issiq ob'ektga tegishi va odamga kutilmagan, u uchun muhim ma'lumotlarning xabari bo'lishi mumkin. Barcha holatlarda natija bir xil - inson tanasining elektr o'tkazuvchanligi ortadi. Bu o'zgarish tashqi omilning kuchiga ham bog'liq. Ammo barcha holatlarda elektr o'tkazuvchanligining oshishi juda tez sodir bo'ladi va uning normal qiymatlarga qaytishi ancha sekinroq. Elektr o'tkazuvchanligining tez o'zgarishi faqat elektron tufayli sodir bo'lishi mumkin.

Keling, odamga tashqi omil (elektr toki) ta'sirini olaylik. Ushbu ta'sirning oqibatlari nafaqat uning kattaligiga, balki o'sha paytdagi inson asab tizimining holatiga ham bog'liq. Tashqi omil ta'sirida o'lim, markaziy asab tizimining elektr o'tkazuvchanligi buzilgan taqdirda sodir bo'ladi. Agar tashqi omillar ta'sirida miya hujayralarida zaryad tashuvchilarning harakati buzilgan bo'lsa, u holda hujayralarni kislorod bilan ta'minlash to'liq yoki qisman to'xtaydi.

Albatta, bu savol juda qiyin. Bir tirik organizmdagi turli xil tirik organizmlar va turli tizimlarning elektr o'tkazuvchanligi har xil ekanligi allaqachon aniqlangan. Tashqi ogohlantirishlarga eng tez javob beradigan organlar eng kam inertial o'tkazuvchanlikka ega - elektron va elektron teshik.

Endi tananing energiya tizimini ko'rib chiqing.

Turli olimlarning fikricha, energiya tanaga kiradi, bu uning bir butun sifatida, shuningdek, uning barcha tarkibiy qismlarining ishlashini ta'minlaydi. Energiya zaryadlari ham ijobiy, ham salbiy belgilarga ega bo'lishi mumkin. Sog'lom organizmda energiyaning ijobiy va salbiy elementlari muvozanati mavjud. Bu qo'zg'alish va inhibisyon jarayonlari o'rtasidagi muvozanatni anglatadi. Ijobiy va salbiy energiya oqimlari o'rtasidagi muvozanat buzilganda, tana kasallik holatiga o'tadi, chunki qo'zg'alish va inhibisyon jarayonining muvozanati buziladi.

Sana: 2010-03-28

Hech qanday harakat energiya sarflamasdan amalga oshirilmaydi. Mushaklar qisqarishi uchun yagona universal va to'g'ridan-to'g'ri energiya manbai adenozin trifosfat -ATP; busiz ko'ndalang "ko'priklar energiyadan mahrum va aktin filamentlari miyozin filamentlari bo'ylab sirg'alib keta olmaydi, mushak tolasining qisqarishi sodir bo'lmaydi. ATP - yuqori energiyali (makroergik) fosfat birikmasi, parchalanishi (gidroliz). Bu taxminan 10 kkal/kg erkin energiyani chiqaradi.Mushak faollashganda ATP gidrolizi kuchayadi, shuning uchun energiya almashinuvining intensivligi dam olish darajasiga nisbatan 100-1000 marta ortadi.Biroq, ATP zahiralari mushaklar nisbatan ahamiyatsiz va atigi 2-3 soniya qizg'in ish uchun etarli bo'lishi mumkin.Haqiqiy sharoitda mushaklar uzoq vaqt davomida qisqarish qobiliyatini saqlab turishi uchun ATP ning doimiy tiklanishi (resintezi) bo'lishi kerak. iste'mol qilinadigan darajada bir xil. Uglevodlar, yog'lar va oqsillar energiya manbalari sifatida ishlatiladi. Bu moddalarning to'liq yoki qisman parchalanishi bilan to'plangan energiyaning bir qismi kimyoviy bog'larda ajralib chiqadi. Bu ozod qilingan energiya. Men va ATP resintezini ta'minlaydi (qarang. jadval).

Insonning energiya zaxiralari (tana og'irligi 75 kg)

Tananing bioenergiya imkoniyatlari uning jismoniy faoliyatini cheklovchi eng muhim omil hisoblanadi. Mushaklar ishini ta'minlash uchun energiya hosil bo'lishi anaerob (kislorodsiz) va aerob (oksidlanish) yo'llari bilan amalga oshirilishi mumkin. Bu holda sodir bo'ladigan jarayonlarning biokimyoviy xususiyatlariga qarab, insonning jismoniy ishlashini ta'minlaydigan uchta umumiy energiya tizimini ajratish odatiy holdir:

alaktik anaerob, yoki fosfagenik, asosan boshqa yuqori energiyali fosfat birikmasi - kreatin fosfat (CrF) energiyasi tufayli ATP resintezi jarayonlari bilan bog'liq;

glikolitik (laktatsid) anaerob, glikogen yoki glyukozaning sut kislotasiga (LA) anaerob parchalanishi reaktsiyalari tufayli ATP va CRF ning resintezini ta'minlash;

aerobik(oksidlovchi), uglevodlar, yog'lar, oqsillar sifatida ishlatilishi mumkin bo'lgan energiya substratlarining oksidlanishi tufayli ishni bajarish qobiliyati bilan bog'liq bo'lib, ishlaydigan mushaklarda kislorod etkazib berish va undan foydalanishni oshiradi.

Jismoniy ko'rsatkichlarning sanab o'tilgan bioenergiya komponentlarining har biri mezonlar bilan tavsiflanadi quvvat, quvvat va samaradorlik(1-rasmga qarang).

Guruch. 1. Mashqning davomiyligiga qarab ishlaydigan mushaklarda energiya bilan ta'minlash jarayonlarining tezligi dinamikasi (N.I. Volkovov bo'yicha, 1986 yil).

Quvvat mezoni metabolik tizimlarning har biri tomonidan ta'minlanishi mumkin bo'lgan vaqt birligi uchun maksimal energiya miqdorini hisoblaydi.

Imkoniyatlar mezoni organizmda foydalanish uchun mavjud bo'lgan energiya moddalarining umumiy zaxiralarini yoki ushbu komponent tufayli bajarilgan ishlarning umumiy miqdorini baholaydi.

Samaradorlik mezoni har bir sarflangan energiya birligi uchun qancha tashqi (mexanik) ish bajarilishi mumkinligini ko'rsatadi.

Fosfagen tizimi eng tez mobilizatsiya qilinadigan energiya manbai hisoblanadi. Mushaklar ishi paytida kreatin fosfat tufayli ATPning qayta sintezi deyarli bir zumda amalga oshiriladi. Fosfat guruhi CRF dan ajratilganda, katta miqdorda energiya ajralib chiqadi, bu to'g'ridan-to'g'ri ATPni tiklash uchun ishlatiladi. Shuning uchun CRF - bu ATP regeneratsiyasining bevosita manbai sifatida ishlatiladigan birinchi mushak energiya zahirasi. ATP va CrF mushaklar faoliyati uchun yagona energiya ta'minoti tizimi sifatida ishlaydi. Ushbu tizim glikolitik va aerobiklarga nisbatan eng katta kuchga ega va kuch va tezlik bo'yicha mushaklarning maksimal qisqarishi bilan amalga oshiriladigan maksimal quvvatning qisqa muddatli ishini ta'minlashda asosiy rol o'ynaydi: qisqa muddatli harakatlarni bajarishda. "portlovchi" tabiat, chayqalishlar, chayqalishlar, masalan, qo'l jangida yugurish, sakrash, uloqtirish yoki mushtlash va tepish va boshqalar. Alaktik anaerob jarayonning eng katta kuchi 5-6 davom etadigan mashqlarda erishiladi. soniyalar va yuqori malakali sportchilarda u daqiqada 3700 kJ / kg darajasiga etadi. Biroq, mushaklardagi ATP va CrF ning cheklangan zahiralari tufayli bu tizimning imkoniyatlari kichikdir. Shu bilan birga, maksimal anaerob quvvatni ushlab turish vaqti fosfagen tizimning imkoniyatlariga emas, balki uning maksimal quvvatda ishlaganda safarbar qilinishi mumkin bo'lgan qismiga bog'liq. Maksimal quvvat mashqlari paytida iste'mol qilingan CRF miqdori uning mushak ichiga umumiy zahiralarining uchdan bir qismini tashkil qiladi. Shuning uchun maksimal quvvatning davomiyligi odatda yuqori malakali sportchilar uchun ham 15-20 soniyadan oshmaydi.

Anaerob glikoliz amalda ishning boshidan boshlanadi, lekin maksimal quvvatga faqat 15-20 soniya maksimal intensivlikdagi ishdan so'ng erishadi va bu quvvatni 2,5 - 3,0 daqiqadan ko'proq ushlab bo'lmaydi.

Glikolitik anaerob tizim etarlicha yuqori quvvat bilan tavsiflanadi, yuqori malakali odamlarda daqiqada taxminan 2500 kJ / kg darajaga etadi. Energiya substratlari uglevodlar - glikogen va glyukoza. Mushak hujayralari va jigarda saqlanadigan glikogen glyukoza molekulalari zanjiri (glyukoza birliklari). Glikogen parchalanganda uning glyukoza birliklari ketma-ket ajraladi. Glikogendan har bir glyukoza birligi 3 ta ATP molekulasini, glyukoza molekulasi esa faqat 2 ta ATP molekulasini tiklaydi. Glyukozaning har bir molekulasidan 2 molekula sut kislotasi (LA) hosil bo'ladi. Shuning uchun glikolitik anaerob ishning yuqori quvvati va davomiyligi bilan mushaklarda sezilarli miqdorda UA hosil bo'ladi. Ishlaydigan mushak hujayralarida to'planib, UA qonga osongina tarqaladi va ma'lum darajada kontsentratsiyada tananing ichki muhitini (gomeostaz) saqlash uchun qon bufer tizimlari bilan bog'lanadi. Agar glikolitik anaerobik yo'nalish ishini bajarish jarayonida hosil bo'lgan UA miqdori qon bufer tizimlarining imkoniyatlaridan oshsa, bu ularning tez charchashiga olib keladi va qonning kislota-ishqor balansining kislota tomoniga siljishiga olib keladi. Oxir oqibat, bu anaerob glikolizning asosiy fermentlarini, ularning faoliyatini to'liq inhibe qilishgacha inhibe qiladi. Shu bilan birga, glikoliz tezligining o'zi ham kamayadi. Sezilarli kislotalanish ham alaktik anaerob jarayon tezligining pasayishiga va ish kuchining umumiy pasayishiga olib keladi.

Glikolitik anaerob rejimda ishlash muddati asosan uning energiya substratlari miqdori (sig'imi) bilan emas, balki UA kontsentratsiyasi darajasi va mushaklar va qondagi kislota siljishiga to'qimalarning moslashish darajasi bilan chegaralanadi. Asosan anaerob glikoliz bilan ta'minlangan mushak ishini bajarish jarayonida qon va jigarda mushak glikogeni va glyukozaning keskin kamayishi kuzatilmaydi. Jismoniy tarbiya jarayonida gipoglikemiya (qondagi glyukoza kontsentratsiyasining pasayishi) boshqa sabablarga ko'ra yuzaga kelishi mumkin.Glikolitik anaerob qobiliyatining yuqori darajada namoyon bo'lishi uchun (maxsus chidamlilik), to'qimalarning paydo bo'lgan siljishlarga moslashish darajasi. kislota-baz muvozanatida muhim ahamiyatga ega. Bu erda aqliy barqarorlik omili alohida ta'kidlanadi, bu mushaklarning intensiv faoliyati bilan ixtiyoriy sa'y-harakatlar bilan ishlaydigan mushaklardagi og'riqli his-tuyg'ularni charchoqning rivojlanishi bilan engish va to'xtash istagi kuchayishiga qaramay, ishni davom ettirishga imkon beradi. bu.

Dam olish holatidan mushak faoliyatiga o'tishda kislorodga bo'lgan ehtiyoj (uning so'rovi) ko'p marta ortadi. Shu bilan birga, kislorodli qonni ishlaydigan mushaklarga etkazish uchun yurak-nafas olish tizimining faolligini oshirish uchun kamida 1-2 daqiqa kerak bo'ladi. Ishlaydigan mushaklar tomonidan kislorod iste'moli asta-sekin o'sib boradi, chunki vegetativ qo'llab-quvvatlash tizimlarining faolligi kuchayadi. Jismoniy mashqlar davomiyligi 5-6 daqiqagacha ko'tarilishi bilan aerob energiya ishlab chiqarish jarayonlarining tezligi tezda oshadi va ish davomiyligi 10 daqiqadan ko'proq vaqtga ko'tarilishi bilan energiya ta'minoti deyarli butunlay aerobik jarayonlarga bog'liq. Shu bilan birga, aerob energiya ta'minoti tizimining kuchi fosfagen kuchidan taxminan 3 baravar va anaerob glikolitik tizimning kuchidan 2 baravar past (jadvalga qarang).

Metabolik jarayonlarning asosiy bioenergetik xususiyatlari - mushaklar faoliyati davomida energiya manbalari

Shu bilan birga, ATP resintezining aerob mexanizmi eng yuqori mahsuldorlik va samaradorlik bilan tavsiflanadi. Kundalik hayot sharoitida u ba'zan tananing umumiy energiya ishlab chiqarishining 90% dan ortig'ini tashkil qiladi. Bunday holda, barcha asosiy oziq moddalar oksidlanish uchun substrat sifatida ishlatiladi: uglevodlar, aminokislotalar ko'rinishidagi yog'lar. Aerob energiya ishlab chiqarishning umumiy hajmiga oqsillarning hissasi juda kichik. Ammo uglevodlar va yog'lar, agar ular mushaklarda mavjud bo'lsa, aerob oksidlanish uchun substrat sifatida ishlatiladi.

Uglevodlarning ma'lum bir bosqichgacha (piruvik kislota hosil bo'lishidan oldin) aerob parchalanishi anaerob glikolizdagi kabi amalga oshiriladi. Ammo aerob sharoitda piruvik kislota sut kislotasiga aylanmaydi, balki organizmdan osonlik bilan chiqariladigan karbonat angidrid va suvga oksidlanadi. Shu bilan birga, glikogenning bitta glyukoza birligidan 39 ta ATP molekulasi hosil bo'ladi. Shunday qilib, aerob glikogen oksidlanishi anaerobga qaraganda samaraliroq. Yog'larning oksidlanishi jarayonida undan ham ko'proq energiya ajralib chiqadi. O'rtacha 1 mol inson organizmiga xos bo'lgan turli yog' kislotalari aralashmasi 138 mol ATP ning qayta sintezini ta'minlaydi. Glikogen va yog 'kislotalarining bir xil og'irlikdagi iste'moli bilan, ikkinchisi uglevodlarga qaraganda deyarli uch baravar ko'proq energiya beradi. Shuning uchun yog'lar barcha bioenergetik substratlar orasida eng yuqori energiya intensivligiga ega (jadvalga qarang).

Aerob energiya ta'minoti tizimining umumiy xususiyatlari

Aerobik energiya ta'minoti tizimi energiya ishlab chiqarish quvvati, mushaklarning faolligini ta'minlashga qo'shilish tezligi bo'yicha alaktat va laktatdan sezilarli darajada past, lekin u quvvati va tejamkorligi bo'yicha ko'p marta ustundir (1-jadval).

Jadval raqami 1. Mushaklar ishini energiya bilan ta'minlash

Aerobik tizimning o'ziga xos xususiyati shundaki, mushak to'qimasida joylashgan hujayrali organellalar-mitoxondriyalarda ATP hosil bo'lishi kislorodni tashish tizimi tomonidan etkazib beriladigan kislorod ishtirokida sodir bo'ladi. Bu aerob tizimning yuqori samaradorligini va mushak to'qimalarida va jigarda glikogenning juda katta zaxiralarini, shuningdek, lipidlarning deyarli cheksiz zaxiralarini - uning imkoniyatlarini oldindan belgilaydi.

Eng soddalashtirilgan shaklda aerob energiya ta'minoti tizimining faoliyati quyidagicha amalga oshiriladi. Birinchi bosqichda murakkab jarayonlar natijasida ham glikogen, ham erkin yog 'kislotalari (FFA) sirka kislotasining faol shakli bo'lgan atsetil-koenzim A (atsetil-KoA) ga aylanadi, bu esa barcha keyingi energiya hosil qilish jarayonlarining borishini ta'minlaydi. yagona sxema bo'yicha. Biroq, atsetil-KoA hosil bo'lishidan oldin, glikogen va FFA ning oksidlanishi mustaqil ravishda sodir bo'ladi.

Aerob ATP resintezi jarayonida yuzaga keladigan barcha ko'p sonli kimyoviy reaktsiyalarni uch turga bo'lish mumkin: 1 - aerob glikoliz; 2 - Krebs sikli, 3 - elektron tashish tizimi (7-rasm).

Guruch. 7. Aerob jarayonda ATP resintezlanish reaksiyalarining bosqichlari

Reaktsiyalarning birinchi bosqichi aerob glikoliz bo'lib, CO2 va H2O hosil bo'lishi bilan glikogenning parchalanishiga olib keladi. Aerob glikoliz jarayoni yuqorida muhokama qilingan anaerob glikoliz jarayoni bilan bir xil sxema bo'yicha sodir bo'ladi. Ikkala holatda ham kimyoviy reaksiyalar natijasida glikogen glyukozaga, glyukoza ATP resintezi bilan piruvik kislotaga aylanadi. Kislorod bu reaksiyalarda qatnashmaydi. Kislorodning mavjudligi keyinchalik uning ishtirokida pirouzum kislotasi sut kislotasiga sut kislotasiga, so'ngra anaerob glikoliz jarayonida sodir bo'lgan laktatga aylantirilmaganda, ammo aerob tizimga yuborilganda aniqlanadi. mahsuloti karbonat angidrid (CO2), o'pka va suv bilan tanadan chiqariladi (8-rasm).

Guruch. 8. Anaerob va aerob glikolizning sxematik kechishi

1 mol glikogenning 2 mol piruvik kislotaga boʻlinishi 3 mol ATP ning qayta sintezi uchun yetarli energiya ajralib chiqishi bilan sodir boʻladi: Energiya + 3ADP + Fn → 3ATP.

Glikogenning parchalanishi natijasida hosil bo'lgan piruvik kislotadan CO2 darhol chiqariladi va uni uch uglerodli birikmadan ikki uglerodli birikmaga aylantiradi, u A koenzimi bilan qo'shilib, tarkibiga kiradigan atsetil-KoA hosil qiladi. aerob ATP hosil bo'lishining ikkinchi bosqichi - limon kislotasi aylanishi yoki Krebs tsikli.

Krebs tsiklida bir qator murakkab kimyoviy reaktsiyalar sodir bo'ladi, buning natijasida piruvik kislota oksidlanadi - vodorod ionlari (H +) va elektronlar (e-), ular oxir-oqibat kislorod tashish tizimiga kiradi va ATPda ishtirok etadi. uchinchi bosqichda resintez reaktsiyalari, CO2 hosil qiladi, u qonga tarqaladi va o'pkaga o'tadi, undan u tanadan chiqariladi. Krebs siklining o'zida atigi 2 mol ATP hosil bo'ladi (9-rasm).

Guruch. 9. Krebs siklida uglerod oksidlanishining sxematik tasviri

Uchinchi bosqich elektron tashish zanjirida (nafas olish zanjiri) sodir bo'ladi. Kofermentlar ishtirokida sodir bo'ladigan reaktsiyalar odatda quyidagilarga qisqartiriladi. Vodorod ionlari va Krebs siklidagi reaksiyalar natijasida va ozroq darajada glikolizda ajralib chiqqan elektronlar kislorodga oʻtib, natijada suv hosil qiladi. Bir vaqtning o'zida bir qator qo'shilgan reaktsiyalarda chiqarilgan energiya ATP resintezi uchun ishlatiladi. Elektronlarning kislorodga o'tish zanjiri bo'ylab sodir bo'ladigan butun jarayon oksidlovchi fosforlanish deb ataladi. Nafas olish zanjirida sodir bo'ladigan jarayonlarda hujayralarga etkazib beriladigan kislorodning taxminan 90% iste'mol qilinadi va eng katta miqdorda ATP hosil bo'ladi. Hammasi bo'lib, oksidlovchi elektron transport tizimi bir glikogen molekulasidan 34 ta ATP molekulasini hosil qilishni ta'minlaydi.

Uglevodlarni hazm qilish va qonga singishi ingichka ichakda sodir bo'ladi. Jigarda ular glyukozaga aylanadi, bu esa o'z navbatida glikogenga aylanishi va mushaklar va jigarda to'planishi mumkin, shuningdek, turli organlar va to'qimalar tomonidan faollikni saqlash uchun energiya manbai sifatida ishlatiladi. Tana vazni 75 kg bo'lgan jismoniy tayyorgarligi etarli darajada bo'lgan sog'lom odamning tanasida mushak glikogeni (taxminan 80%), jigar glikogeni (taxminan 16-17%), qon shaklida 500-550 g uglevodlar mavjud. glyukoza (3-4%), bu 2000 - 2200 kkal darajadagi energiya zaxiralariga to'g'ri keladi.

Jigar glikogeni (90 - 100 g) turli to'qimalar va organlarning normal ishlashini ta'minlash uchun zarur bo'lgan qon glyukoza darajasini saqlab turish uchun ishlatiladi. Uzoq muddatli aerobik ish bilan mushaklarning glikogen zahiralarining kamayishiga olib keladi, jigar glikogenining bir qismi mushaklar tomonidan ishlatilishi mumkin.

Shuni esda tutish kerakki, mushaklar va jigar glikogen zahiralari uglevodlarning kamayishi va keyinchalik uglevodlarning to'yinganligi bilan bog'liq bo'lgan ta'lim va ozuqaviy manipulyatsiyalar ta'siri ostida sezilarli darajada oshishi mumkin. Trening va maxsus ovqatlanish ta'siri ostida jigarda glikogen kontsentratsiyasi 2 baravar oshishi mumkin. Glikogen miqdorining ortishi uning mavjudligi va undan foydalanish tezligini keyingi mushak ishlarida oshiradi.

O'rta intensivlikdagi uzoq muddatli jismoniy faollik bilan jigarda glyukoza hosil bo'lishi uning dam olish holatiga nisbatan 2-3 barobar ortadi. Kuchli, uzoq muddatli ish, dam olishda olingan ma'lumotlarga qaraganda, jigarda glyukoza ishlab chiqarishning 7-10 baravar oshishiga olib kelishi mumkin.

Yog 'zaxiralari hisobiga energiya ta'minoti jarayonining samaradorligi lipoliz tezligi va yog 'to'qimalarida qon oqimining tezligi bilan belgilanadi, bu esa mushak hujayralariga erkin yog' kislotalarini (FFA) intensiv etkazib berishni ta'minlaydi. Agar ish 50 - 60% VO2 max intensivligi bilan bajarilgan bo'lsa, yog 'to'qimalarida maksimal qon oqimi mavjud bo'lib, bu qonga FFA ning maksimal darajada kiritilishiga yordam beradi. Mushaklarning yanada qizg'in ishi mushaklarning qon oqimining kuchayishi bilan bir vaqtning o'zida yog 'to'qimalariga qon ta'minotining pasayishi va natijada mushak to'qimalariga FFA etkazib berishning yomonlashishi bilan bog'liq.

Lipoliz mushak faoliyati jarayonida yuzaga kelgan bo'lsa-da, o'rtacha intensivlikdagi ishning 30-40 daqiqasida uning energiya ta'minoti ham uglevodlar, ham lipidlarning oksidlanishi tufayli teng darajada amalga oshiriladi. Cheklangan uglevod resurslarining bosqichma-bosqich tugashiga olib keladigan ishning keyingi davom etishi FFA oksidlanishining kuchayishi bilan bog'liq; masalan, yugurish yoki yo'l velosipedida (100 km dan ortiq) marafon masofasining ikkinchi yarmini energiya bilan ta'minlash asosan yog'larni ishlatish bilan bog'liq.

Lipidlarning oksidlanishidan energiyadan foydalanish chidamlilikni ta'minlash uchun haqiqiy ahamiyatga ega bo'lsa-da, faqat uzoq muddatli mushak faoliyatida, intensivligi 60% VO2max dan yuqori bo'lgan ishning birinchi daqiqalaridan boshlab, triatsilgliseridlardan FFA ajralishi, ularning kirib borishi kuzatiladi. va qisqaruvchi mushaklarda oksidlanish. Ish boshlanganidan keyin 30-40 daqiqadan so'ng, FFA iste'mol qilish tezligi 3 marta, 3-4 soatlik ishdan keyin esa 5-6 marta ortadi.

Aerobik mashg'ulotlar ta'sirida triglitseridlarning mushak ichiga ishlatilishi sezilarli darajada oshadi. Ushbu adaptiv reaktsiya mushak triseridlaridan FFA ning oksidlanishi tufayli energiya ishlab chiqarish jarayonining tarqalish tezligida ham, mushak to'qimalaridan ulardan foydalanishning ortishida ham namoyon bo'ladi.

O'qitilgan mushak to'qimalarining bir xil darajada muhim moslashuvchan ta'siri uning yog 'zaxiralaridan foydalanish qobiliyatini oshirishdir. Shunday qilib, 12 haftalik aerobik mashg'ulotdan so'ng, ishlaydigan mushaklarda triglitseridlardan foydalanish qobiliyati keskin oshdi va 40% ga etdi.

ATP resintezi uchun oqsillarning roli muhim emas. Shu bilan birga, ko'plab aminokislotalarning uglerod skeleti oksidlanish metabolizmi jarayonida energiya yoqilg'isi sifatida ishlatilishi mumkin, bu o'rtacha intensivlikdagi uzoq muddatli yuklarda o'zini namoyon qiladi, bunda oqsil almashinuvining energiya ishlab chiqarishdagi hissasi 5-6% ga yetishi mumkin. umumiy energiya talabi.

Tanadagi glyukoza va yog'larning katta zahiralari va atmosfera havosidan kislorodni iste'mol qilishning cheksiz imkoniyati tufayli, anaeroblarga qaraganda kamroq kuchga ega bo'lgan aerob jarayonlar uzoq vaqt davomida ishni ta'minlashi mumkin (ya'ni, ularning sig'imi juda katta va juda katta. yuqori samaradorlik). Tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, masalan, marafonda yugurishda mushak glikogenidan foydalanish tufayli mushaklar ishi 80 daqiqa davom etadi. Jigar glikogenidan ma'lum miqdorda energiya safarbar qilinishi mumkin. Umuman olganda, bu marafon masofasini bosib o'tish uchun zarur bo'lgan vaqtning 75% ni ta'minlashi mumkin. Qolgan energiya yog 'kislotalarining oksidlanishidan kelib chiqadi. Biroq, ularning qondan mushaklarga tarqalish tezligi cheklangan, bu esa bu kislotalardan energiya ishlab chiqarishni cheklaydi. FFA oksidlanishi natijasida hosil bo'lgan energiya mushak ishining intensivligini 40-50% VO2max darajasida ushlab turish uchun etarli, JST esa eng kuchli marafon yuguruvchilari sifatida 80-dan yuqori intensivlikdagi masofani bosib o'tishga qodir. 90% VO2max, bu aerob energiya ta'minoti tizimining yuqori darajada moslashuvidan dalolat beradi, bu nafaqat energiya ishlab chiqarish uchun uglevodlar, yog'lar, individual aminokislotalar va metabolitlardan foydalanishning optimal kombinatsiyasini ta'minlashga, balki energiya ishlab chiqarishda tejamkor foydalanishga imkon beradi. glikogen.

Shunday qilib, glikogenning aerob oksidlanishini ta'minlovchi reaktsiyalarning butun majmuasi quyidagicha. Birinchi bosqichda aerob glikoliz natijasida piruvik kislota hosil bo'ladi va ma'lum miqdorda ATP qayta sintezlanadi. Ikkinchisida, Krebs siklida CO2 hosil bo'ladi va vodorod ionlari (H+) va elektronlar (e-) elektron tashish tizimiga, shuningdek, ma'lum miqdorda ATP ning qayta sintezi bilan kiritiladi. Va nihoyat, yakuniy bosqich H+, e- va kisloroddan H2O hosil bo'lishi bilan bog'liq bo'lib, ATPning katta miqdorini qayta sintez qilish uchun ishlatiladigan energiya ajralib chiqadi. ATP resintezi uchun yoqilg'i sifatida ishlatiladigan yog'lar va oqsillar ham Krebs sikli va elektron tashish tizimidan o'tadi (10-rasm).

Guruch. 10. Aerob energiya ta'minoti tizimining ishlashining sxematik tasviri

Laktat energiya ta'minoti tizimi.

Laktat energiya ta'minoti tizimida kislorod yo'qligida glyukoza va glikogenning parchalanishi tufayli ATP resintezi sodir bo'ladi. Bu jarayon odatda anaerob glikoliz deb ataladi. Anaerob glikoliz alaktik energiya ta'minoti tizimidagi fosfogen parchalanish mexanizmlariga qaraganda ancha murakkab kimyoviy jarayondir. U bir qator murakkab ketma-ket reaktsiyalarni o'z ichiga oladi, buning natijasida glyukoza va glikogen sut kislotasiga parchalanadi, bu ATP resintezi uchun bir qator qo'shilgan reaktsiyalarda qo'llaniladi (2-rasm).

Guruch. 2. Anaerob glikoliz jarayonining sxematik tasviri

1 mol glyukoza parchalanishi natijasida 2 mol ATP, 1 mol glikogen parchalanishi bilan 3 mol ATP hosil bo'ladi. Mushaklar va tana suyuqliklarida energiya chiqishi bilan bir vaqtda piruvik kislota hosil bo'ladi, keyinchalik u sut kislotasiga aylanadi. Sut kislotasi tezda parchalanib, uning tuzi, laktat hosil qiladi.

Glikolitik mexanizmning intensiv faoliyati natijasida sut kislotasining to'planishi mushaklarda laktat va vodorod ionlarining (H +) ko'p shakllanishiga olib keladi. Natijada, bufer tizimlarining ta'siriga qaramay, mushaklarning pH darajasi asta-sekin 7,1 dan 6,9 gacha va hatto 6,5 - 6,4 gacha kamayadi. Hujayra ichidagi pH 6,9 - 6,8 darajasidan boshlab, ATPni to'ldirishning glikolitik reaktsiyasi intensivligini sekinlashtiradi va pH 6,5 - 6,4 da glikogenning parchalanishi to'xtaydi. Shunday qilib, anaerob glikolizda glikogenning parchalanishini cheklaydigan mushaklardagi sut kislotasi kontsentratsiyasining ortishi.

Quvvati ishning birinchi soniyasida o'zining maksimal ishlashiga erishadigan alaktik energiya ta'minoti tizimidan farqli o'laroq, glikoliz faollashuvi jarayoni ancha sekinroq rivojlanadi va energiya ishlab chiqarishning yuqori ko'rsatkichlariga faqat 5-10 soniyada erishadi. operatsiya. Glikolitik jarayonning kuchi kreatin fosfokinaz mexanizmining kuchidan sezilarli darajada past, ammo bu aerob oksidlanish tizimining imkoniyatlaridan bir necha baravar yuqori. Xususan, agar CF parchalanishi natijasida ATP energiya ishlab chiqarish darajasi 9-10 mmol / kg f.w. / s (yangi to'qima massasi) bo'lsa, u holda glikoliz bog'langanda ishlab chiqarilgan ATP hajmi 14 mmol / kg gacha oshishi mumkin. f.m.t./s. 3 daqiqalik intensiv ish paytida ATP resintezining ikkala manbasidan foydalanish tufayli inson mushak tizimi taxminan 370 mmol / kg b.w. ishlab chiqarishga qodir. Shu bilan birga, glikoliz umumiy ishlab chiqarishning kamida 80% ni tashkil qiladi. Laktat anaerob tizimining maksimal quvvati ishning 20-25 soniyasida namoyon bo'ladi va 30-60 soniyada ATP resintezining glikolitik yo'li ishning energiya ta'minotida asosiy hisoblanadi.

Laktik anaerob tizimning quvvati 30-90 s gacha bo'lgan ishlarni bajarishda uning energiya ishlab chiqarishda ustun ishtirok etishini ta'minlaydi. Uzoqroq ishlaganda glikolizning roli asta-sekin pasayadi, lekin uzoqroq ishlaganda ham ahamiyatli bo'lib qoladi - 5-6 daqiqagacha. Glikoliz natijasida hosil bo'lgan energiyaning umumiy miqdori, shuningdek, laktat energiya ta'minoti tizimini maksimal safarbar qilishni talab qiladigan ishlarni bajargandan so'ng, qon laktat ko'rsatkichlari bilan vizual tarzda baholanishi mumkin. O'qitilmagan odamlarda qondagi laktatning chegaralangan kontsentratsiyasi 11 - 12 mmol / l ni tashkil qiladi. Trening ta'siri ostida laktat tizimining imkoniyatlari keskin oshadi va qondagi laktat kontsentratsiyasi 25 - 30 mmol / l va undan yuqoriga yetishi mumkin.

Ayollarda qonda energiya va laktat hosil bo'lishining maksimal qiymatlari bir xil sport ixtisosligidagi erkaklarga qaraganda 30-40% past. Yosh sportchilar kattalarga nisbatan past anaerob qobiliyati bilan ajralib turadi. qondagi laktatning maksimal kontsentratsiyasi ulardagi anaerob tabiatning chegaraviy yuklarida 10 mmol / kg dan oshmaydi, bu kattalar sportchilariga qaraganda 2-3 baravar past.

Shunday qilib, laktat anaerob tizimining adaptiv reaktsiyalari turli yo'nalishlarda davom etishi mumkin. Ulardan biri glikolitik jarayonning harakatchanligining oshishi bo'lib, u o'zining maksimal ishlashiga (15-20 dan 5-8 s gacha) tezroq erishishda namoyon bo'ladi. Ikkinchi reaksiya anaerob glikolitik tizimning kuchini oshirish bilan bog'liq bo'lib, u vaqt birligida juda ko'p energiya ishlab chiqarish imkonini beradi. Uchinchi reaktsiya tizimning quvvatini oshirishga va, albatta, ishlab chiqarilgan energiyaning umumiy hajmiga kamayadi, buning natijasida ishning davomiyligi, asosan, glikoliz bilan ta'minlanadi.

Ba'zi sport turlari bo'yicha musobaqalar paytida arterial qondagi laktat va pH ning maksimal qiymati rasmda ko'rsatilgan. 3.

3-rasm. Turli sport turlariga ixtisoslashgan sportchilarda arterial qondagi laktat va pHning maksimal qiymatlari: a - yugurish (400, 800 m); b - konkida uchish (500, 1000 m); c - eshkak eshish (2000 m); d - 100 m suzish; e - bobsley; e - velosiped (100 km)
(Eindemann va Keul, 1977)

Ular turli sport turlarida yuqori sport natijalariga erishishda laktatli anaerob energiya manbalarining roli va anaerob glikoliz tizimining moslashuvchan zaxiralari haqida to'liq ma'lumot beradi.

Mushaklardagi laktatning maksimal kontsentratsiyasini ta'minlaydigan ishning optimal davomiyligini tanlashda, maksimal laktat miqdori ekstremal yuklarni qo'llashda kuzatilishini hisobga olish kerak, uning davomiyligi 1 - 6 minut orasida o'zgarib turadi. Ish davomiyligining oshishi mushaklardagi laktat kontsentratsiyasining pasayishi bilan bog'liq.

Anaerob quvvatni oshirishning optimal usulini tanlash uchun maksimal intensivlikdagi intervalgacha ish paytida laktat to'planishining xususiyatlarini kuzatish muhimdir. Misol uchun, to'rt daqiqali pauza bilan bir daqiqali ekstremal yuklar qonda laktatning doimiy o'sishiga olib keladi (4-rasm), kislota-ishqor holatini pasaytiradi (5-rasm).

Guruch. 4. Vaqti-vaqti bilan maksimal jismoniy mashqlar paytida qon laktat kontsentratsiyasining o'zgarishi (95% intensivlikdagi bir daqiqali mashqlar, 4 daqiqalik dam olish davrlari bilan ajratilgan) (Hermansen, Stenswold, 1972).

Guruch. 5. Maksimal intensivlikdagi intervalgacha bir daqiqalik yuklamalar paytida qon pH ning o'zgarishi (Xollman, Xettinger, 1980)

Shunga o'xshash ta'sir 15 - 20 soniyali maksimal quvvat mashqlarini taxminan 3 daqiqalik pauza bilan bajarishda kuzatiladi (6-rasm).

Guruch. 6. Maksimal quvvatning qisqa muddatli mashqlarini takroriy bajarishda sportchilarda biokimyoviy o'zgarishlarning dinamikasi (N. Volkov va boshqalar, 2000).

Alaktat energiya ta'minoti tizimi.

Ushbu energiya ta'minoti tizimi eng murakkab tizim bo'lib, u yuqori energiya chiqarish quvvati va qisqa ta'sir muddati bilan tavsiflanadi. Ushbu tizimda energiya hosil bo'lishi energiyaga boy fosfat birikmalari - adenozin trifosfat (ATP) va kreatin fosfat (CP) ning parchalanishi tufayli sodir bo'ladi. ATP parchalanishi natijasida hosil bo'lgan energiya birinchi soniyada ish uchun energiya ta'minoti jarayoniga to'liq kiritilgan. Biroq, ikkinchi soniyada ish mushak tolalarida to'plangan va energiyaga boy fosfat birikmalarini o'z ichiga olgan kreatin fosfat (CP) tufayli amalga oshiriladi. Ushbu birikmalarning parchalanishi energiyaning intensiv chiqishiga olib keladi. CP parchalanishining yakuniy mahsulotlari kreatin (Cr) va noorganik fosfatdir (Pn). Reaktsiya kreatin kinaz fermenti tomonidan rag'batlantiriladi va sxematik tarzda quyidagicha ko'rinadi:

CP parchalanishi paytida chiqarilgan energiya ATP resintezi jarayoni uchun mavjud, shuning uchun mushaklarning qisqarishi paytida ATP ning tez parchalanishi darhol uning ADP va Fn dan resintezlanishi bilan CP parchalanishi paytida ajralib chiqadigan energiya ishtirokida sodir bo'ladi:

Alaktik energiya ta'minoti tizimining yana bir mexanizmi - bu miokinaza reaktsiyasi bo'lib, u mushaklarning sezilarli charchoqlari paytida, ATP bo'linish tezligi uning resintez tezligidan sezilarli darajada oshib ketganda faollashadi. Miokinaza reaktsiyasi miokinaza fermenti tomonidan rag'batlantiriladi va fosfat guruhini bir molekuladan ikkinchisiga o'tkazish va ATP va adenozin monofosfat (AMP) hosil bo'lishidan iborat:

Miokinaz reaktsiyasining qo'shimcha mahsuloti bo'lgan adenozin monofosfat (AMP) oxirgi fosfat guruhini o'z ichiga oladi va ATP va ADPdan farqli o'laroq, energiya manbai sifatida foydalanilmaydi. Miokinaza reaktsiyasi charchoq tufayli ATP resintezining boshqa yo'llari o'z imkoniyatlarini tugatgan sharoitlarda faollashadi.

Ishlarni bajarish jarayonida CF zahiralarini to'ldirish mumkin emas. Uning qayta sintezi uchun faqat ATP parchalanishi natijasida chiqarilgan energiya ishlatilishi mumkin, bu faqat ish tugagandan so'ng tiklanish davrida mumkin.

Energiyani chiqarishning juda yuqori tezligi bilan ajralib turadigan alaktat tizimi bir vaqtning o'zida juda cheklangan quvvat bilan tavsiflanadi. Maksimal alaktik anaerob quvvat darajasi mushaklardagi fosfatlar (ATP va CP) miqdori va ulardan foydalanish tezligiga bog'liq. Sprint mashg'ulotlari ta'sirida alaktik anaerob quvvatni sezilarli darajada oshirish mumkin. Maxsus mashg'ulotlar ta'sirida alaktik anaerob tizimning quvvatini 40-80% ga oshirish mumkin. Masalan, yuguruvchilarda 8 haftalik sprint mashg'ulotlari dam olish skelet mushaklari ATP va CP ning taxminan 10% ga oshishiga olib keldi.

Mushaklardagi mashg'ulotlar ta'sirida nafaqat ATP va Kf miqdori oshadi, balki mushak to'qimalarining ularni bo'linish qobiliyati ham sezilarli darajada oshadi. Alaktik anaerob tizimning kuchini aniqlaydigan yana bir adaptiv reaktsiya fermentlar, xususan, kreatin fosfokinaz va miokinaza faolligining oshishi hisobiga fosfat resintezining tezlashishi hisoblanadi.

Trening ta'sirida energiya ta'minotining alaktik anaerob tizimining maksimal quvvati ko'rsatkichlari ham sezilarli darajada oshadi. Maqsadli uzoq muddatli mashg'ulotlar ta'sirida alaktik anaerob tizimning imkoniyatlari 2,5 baravar oshishi mumkin. Bu maksimal alaktik O2-qarz ko'rsatkichlari bilan tasdiqlanadi: boshlang'ich sportchilar uchun u 21,5 ml / kg, yuqori toifali sportchilar uchun 54,5 ml / kg ga yetishi mumkin.

Alaktik energiya tizimining imkoniyatlarini oshirish maksimal intensivlikdagi ishning davomiyligida ham namoyon bo'ladi. Shunday qilib, sport bilan shug'ullanmaydigan odamlar uchun, ish boshlanganidan keyin 0,5 - 0,7 s dan keyin erishilgan alaktik anaerob jarayonning maksimal quvvati 7 - 10 s dan ko'p bo'lmagan vaqt davomida, keyin esa yuqori sinf uchun saqlanishi mumkin. sprint intizomiga ixtisoslashgan sportchilar, u 15 - 20 s ichida paydo bo'lishi mumkin. Shu bilan birga, ishning uzoq davom etishi uning sezilarli darajada katta quvvati bilan birga keladi, bu yuqori energiyali fosfatlarning parchalanish va resintezlanish tezligining yuqoriligi bilan bog'liq.

Erkaklar va ayollarda ATP va CF kontsentratsiyasi deyarli bir xil - taxminan 4 mmol / kg ATP va 16 mmol / kg CF. Biroq, skelet mushaklarining umumiy hajmidagi katta farqlar tufayli, mushaklarning faolligida ishlatilishi mumkin bo'lgan fosfogenlarning umumiy miqdori erkaklarda ayollarga qaraganda sezilarli darajada ko'pdir. Tabiiyki, erkaklar alaktik anaerob energiya ta'minoti tizimining ancha katta quvvatiga ega.

Xulosa qilib shuni ta'kidlash kerakki, yuqori darajadagi alaktik anaerob mahsuldorlikka ega bo'lgan shaxslar, qoida tariqasida, past aerob qobiliyatiga, uzoq muddatli mehnatga chidamliligiga ega. Shu bilan birga, uzoq masofaga yuguruvchilarda alaktik anaerob qobiliyatlari nafaqat sprinterlarniki bilan taqqoslanmaydi, balki ko'pincha sportchi bo'lmaganlarda qayd etilganlardan ham past bo'ladi.

Mushaklar faoliyatini energiya bilan ta'minlash tizimlarining umumiy xususiyatlari

Ma'lumki, energiya tabiatning barcha hodisalarini, materiya harakatining turli shakllarini bir-biriga bog'laydigan umumiy miqdoriy o'lchovdir. Har xil jismoniy jarayonlarda (issiqlik, mexanik, kimyoviy va boshqalar) mushak faoliyati bilan bog'liq holda hosil bo'ladigan va ishlatiladigan energiyaning barcha turlaridan asosiy e'tiborni tananing kimyoviy energiyasiga qaratish kerak, uning manbai oziq-ovqat va uning harakat faoliyatining mexanik energiyasiga aylanishi.shaxs.

Oziq-ovqatning parchalanishi paytida chiqarilgan energiya mushak hujayralarida to'plangan va mushaklar qisqarishining mexanik energiyasini ishlab chiqarish uchun bir turdagi yoqilg'i bo'lgan adenozin trifosfat (ATP) ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.

Mushaklarning qisqarishi uchun energiya adenozin trifosfat (ATP) adenozin difosfat (ADP) va noorganik fosfat (P) ga parchalanishidan kelib chiqadi. Mushaklardagi ATP miqdori kichik bo'lib, faqat 1-2 soniya davomida yuqori intensiv ishni ta'minlash uchun etarli. Ishni davom ettirish uchun ATP resintezi zarur bo'lib, u uch turdagi energiyani ajratish reaktsiyalari natijasida hosil bo'ladi. Mushaklardagi ATP zahiralarini to'ldirish mushaklarning to'liq qisqarishi uchun zarur bo'lgan uning kontsentratsiyasining doimiy darajasini saqlab turishga imkon beradi.

ATP resintezi ham anaerob, ham aerob reaktsiyalarda energiya manbai sifatida mushak to'qimalarida mavjud bo'lgan kreatin fosfat (CP) va ADP zahiralari, shuningdek energiyaga boy substratlar (mushak va jigar glikogeni, lipoz to'qimalari zaxiralari va boshqalar) ishtirokida ta'minlanadi. . Mushaklarning energiya bilan ta'minlanishiga olib keladigan kimyoviy reaktsiyalar uchta energiya tizimida sodir bo'ladi: 1) anaerob alaktat, 2) anaerob laktat (glikolitik), 3) aerob.

Birinchi ikkita tizimda energiya hosil bo'lishi kislorod mavjudligini talab qilmaydigan kimyoviy reaktsiyalar jarayonida amalga oshiriladi. Uchinchi tizim kislorod ishtirokida sodir bo'ladigan oksidlanish reaktsiyalari natijasida mushaklar faoliyatini energiya bilan ta'minlashni ta'minlaydi. Ushbu tizimlarning har birining mushak faolligini energiya bilan ta'minlashda kommutatsiya ketma-ketligi va miqdoriy nisbatlar haqidagi eng umumiy g'oyalar shaklda ko'rsatilgan. bitta.

Ushbu energiya tizimlarining har birining imkoniyatlari quvvat, ya'ni metabolik jarayonlarda energiyani chiqarish tezligi va substrat fondlaridan foydalanish hajmi va samaradorligi bilan belgilanadigan quvvat bilan belgilanadi.

Guruch. 1-rasm. Turli energiya tizimlarida malakali sportchilarda mushak faoliyatini energiya bilan ta'minlash jarayonlarining ketma-ketligi va miqdoriy nisbatlari (sxema): 1 - alaktik; 2 - laktat; 3 - aerobik

Har qanday bo'g'imning harakati skelet mushaklarining qisqarishi tufayli amalga oshiriladi. Quyidagi diagrammada mushakdagi energiya almashinuvi ko'rsatilgan.

Barcha turdagi mushaklarning qisqarish funktsiyasi ma'lum biokimyoviy jarayonlarning kimyoviy energiyasini mushak tolalarida mexanik ishga aylantirish bilan bog'liq. Adenozin trifosfat (ATP) gidrolizi mushakni bu energiya bilan ta'minlaydi.

Mushaklar ta'minoti beri ATP kichik, resintez uchun metabolik yo'llarni faollashtirish kerak ATP shuning uchun sintez darajasi mushaklarning qisqarishi narxiga mos keladi. Mushaklar ishi uchun energiya ishlab chiqarish anaerob (kisloroddan foydalanmasdan) va aerob yo'l bilan amalga oshirilishi mumkin. ATP adenozin difosfatdan sintez qilingan ( ADP) kreatin fosfat energiyasi, anaerob glikoliz yoki oksidlovchi metabolizm orqali. Aktsiyalar ATP mushaklarda nisbatan ahamiyatsiz va ular faqat 2-3 soniya intensiv ish uchun etarli bo'lishi mumkin.

Kreatin fosfat

Kreatin fosfat zahiralari ( KrF) mushakda ko'proq zahiralar mavjud ATP va ular anaerobik tarzda tez aylanadi ATP. KrF- mushaklardagi "eng tez" energiya (bu kuch tabiatining juda kuchli, portlovchi ishining dastlabki 5-10 soniyasida energiya beradi, masalan, shtangani ko'tarishda). Stok tugagandan keyin KrF tana mushak glikogenining parchalanishiga o'tadi, bu uzoqroq (2-3 daqiqagacha), ammo kamroq intensiv (uch marta) ishni ta'minlaydi.

glikoliz

Glikoliz anaerob metabolizmning bir shakli bo'lib, resintezni ta'minlaydi ATP va KrF glikogen yoki glyukozaning sut kislotasiga anaerob parchalanishi reaksiyalari tufayli.

KrF qayta tiklanadigan tez chiqadigan yoqilg'i hisoblanadi ATP, bu mushaklarda ahamiyatsiz miqdor va shuning uchun KrF bir necha soniya davomida asosiy energiya ichimligi hisoblanadi. Glikoliz uzoq vaqt davomida ishlay oladigan murakkabroq tizimdir, shuning uchun uning ahamiyati uzoqroq faol harakatlar uchun muhimdir. KrF uning kichik soni bilan cheklangan. Boshqa tomondan, glikoliz nisbatan uzoq muddatli energiya ta'minoti uchun imkoniyatga ega, ammo sut kislotasini ishlab chiqarish orqali u motor hujayralarini to'ldiradi va shu sababli mushaklar faoliyatini cheklaydi.

Oksidlanish metabolizmi

Bu uglevodlar, yog'lar, oqsillar sifatida ishlatilishi mumkin bo'lgan energiya substratlarining oksidlanishi hisobiga ishlarni bajarish imkoniyati bilan bog'liq bo'lib, ishlaydigan mushaklarda kislorodni etkazib berish va undan foydalanishni oshiradi.

Shoshilinch va qisqa muddatli energiya zaxiralarini to'ldirish va uzoq muddatli ishlarni bajarish uchun mushak hujayrasi uzoq muddatli energiya manbalaridan foydalanadi. Bular glyukoza va boshqa monosaxaridlar, aminokislotalar, yog 'kislotalari, kapillyar tarmoq orqali mushak hujayrasiga etkazib beriladigan va oksidlovchi metabolizmda ishtirok etadigan glitserinli oziq-ovqat komponentlarini o'z ichiga oladi. Bu energiya manbalari shakllanish hosil qiladi ATP kisloroddan foydalanishni mitoxondriyal elektron tashish tizimidagi vodorod tashuvchilarning oksidlanishi bilan birlashtirish orqali.

Bir molekula glyukozaning to'liq oksidlanishi jarayonida 38 molekula sintezlanadi. ATP. Anaerob glikolizni uglevodlarning aerob parchalanishi bilan taqqoslaganda, aerob jarayon 19 marta samaraliroq ekanligini ko'rishingiz mumkin.

Qisqa muddatli intensiv jismoniy faoliyatni bajarishda asosiy energiya manbalari hisoblanadi KrF, glikogen va skelet mushaklari glyukoza. Bunday sharoitda ta'limni cheklovchi asosiy omil ATP, biz kislorodning kerakli miqdori yo'qligini taxmin qilishimiz mumkin. Intensiv glikoliz skelet mushaklarida ko'p miqdorda sut kislotasi to'planishiga olib keladi, u asta-sekin qonga tarqaladi va jigarga o'tadi. Sut kislotasining yuqori konsentratsiyasi 30-40 soniya davom etadigan mashqlar paytida erkin yog 'kislotalari almashinuvini inhibe qiluvchi tartibga solish mexanizmining muhim omiliga aylanadi.

Jismoniy faoliyatning davomiyligi oshishi bilan qonda insulin kontsentratsiyasining asta-sekin kamayishi kuzatiladi. Ushbu gormon yog 'almashinuvini tartibga solishda faol ishtirok etadi va yuqori konsentratsiyalarda lipazlarning faolligini inhibe qiladi. Uzoq muddatli jismoniy zo'riqish paytida insulin kontsentratsiyasining pasayishi insulinga bog'liq ferment tizimlarining faolligini oshirishga olib keladi, bu lipoliz jarayonining kuchayishi va depodan yog 'kislotalarining chiqarilishining ko'payishi bilan namoyon bo'ladi.

Ushbu tartibga solish mexanizmining ahamiyati sportchilar eng ko'p uchraydigan xatoga yo'l qo'yganlarida ayon bo'ladi. Ko'pincha, tanani oson hazm bo'ladigan energiya manbalari bilan ta'minlashga harakat qilib, musobaqa yoki mashg'ulot boshlanishidan bir soat oldin ular uglevodlarga boy ovqat yoki glyukoza o'z ichiga olgan konsentrlangan ichimlikni qabul qilishadi. Tananing oson hazm bo'ladigan uglevodlar bilan to'yinganligi 15-20 daqiqadan so'ng qondagi glyukoza darajasining oshishiga olib keladi va bu, o'z navbatida, oshqozon osti bezi hujayralari tomonidan insulinning ko'payishiga olib keladi. Qonda bu gormon kontsentratsiyasining ortishi mushaklar faoliyati uchun energiya manbai sifatida glyukoza iste'molining oshishiga olib keladi. Oxir-oqibat, energiyaga boy yog'li kislotalar o'rniga uglevodlar tanada iste'mol qilinadi. Shunday qilib, glyukozani boshlashdan bir soat oldin qabul qilish sport ko'rsatkichlariga sezilarli ta'sir ko'rsatishi va uzoq muddatli mashqlar uchun chidamlilikni kamaytirishi mumkin.

Mushaklar faoliyatini energiya bilan ta'minlashda erkin yog 'kislotalarining faol ishtiroki uzoq muddatli jismoniy faoliyatni yanada tejamkor bajarishga imkon beradi. Jismoniy mashqlar paytida lipoliz jarayonining kuchayishi yog 'kislotalarining yog' omborlaridan qonga chiqishiga olib keladi va ular skelet mushaklariga etkazilishi yoki qon lipoproteinlarini hosil qilish uchun ishlatilishi mumkin. Skelet mushaklarida erkin yog 'kislotalari mitoxondriyaga kirib, u erda fosforlanish va sintez bilan bog'liq bo'lgan ketma-ket oksidlanishdan o'tadi. ATP.

Jismoniy ko'rsatkichlarning sanab o'tilgan bioenergiya komponentlarining har biri quvvat, quvvat va samaradorlik mezonlari bilan tavsiflanadi (1-jadval).

Jadval 1. Metabolik jarayonlarning asosiy bioenergetik xususiyatlari - mushak faoliyati davomida energiya manbalari

Quvvat mezoni metabolik tizimlarning har biri tomonidan ta'minlanishi mumkin bo'lgan vaqt birligi uchun maksimal energiya miqdorini baholaydi.

Imkoniyatlar mezoni organizmda foydalanish uchun mavjud bo'lgan energiya moddalarining umumiy zaxiralarini yoki ushbu komponent tufayli bajarilgan ishlarning umumiy miqdorini baholaydi.

Samaradorlik mezoni sarflangan energiyaning har bir birligi uchun qancha tashqi (mexanik) ishlarni bajarish mumkinligini ko'rsatadi.

Har xil intensivlikdagi ishlarni bajarishda aerob va anaerob energiya ishlab chiqarish nisbati katta ahamiyatga ega. Yengil atletikadan yugurish masofalari misolida bu nisbatni ko'rsatish mumkin (2-jadval).

Jadval 2. Har xil davomiylikdagi maksimal intensivlikdagi bitta ishni bajarishda aerob va anaerob energiya ishlab chiqarish mexanizmlarining nisbiy hissasi