Хімізм та енергетика м’язового скорочення

Основа скорочення м’яза – біохімічні процеси, які відбуваються в 2 фази: перша, анаеробну (безкисневому), і другу, аеробну (кисневу). У кожній з цих фаз відбувається розщеплення речовин із звільненням енергії і їх відновлення (ресинтез). Тому м’яз, позбавлена кисню, може довго працювати за умови видалення залишкових продуктів обміну речовин. Слід врахувати, що виняткова роль в біохімічних процесах першої фази належить кислоторозчинних фосфорним сполукам, відносний вміст яких в скелетних м’язах кролика дорівнює (у відсотках кислоторозчинних фосфору): аденозинтрифосфорная кислота (АТФ) – 35, креатинфосфорна кислота – 45, гексозомонофосфорная кислота – 5, неорганічна фосфорна кислота – 10.

Перше місце в анаеробної фазі хімічних процесів займає розщеплення АТФ, яке відбувається в першу чергу і з найбільшою швидкістю. АТФ дефосфорилюється завдяки ферментативному дії м’язових білків. Отщепляя групу фосфорної кислоти, АТФ перетворюється спочатку в аденозіідіфосфорную (АДФ), а потім при втраті ще однієї групи фосфорної кислоти – в Аденіловий кислоту. При отщеплении кожного моля фосфорної кислоти звільняється 33,5 – 50,2 кДж, а в результаті відщеплення двох молей фосфорної кислоти – до 100,5 кДж при перетворенні кожного моля АТФ в Аденіловий кислоту. Ця енергія використовується для скорочення м’язів. Так як АТФ витрачається, то тривала м’язова робота неможлива без ресинтеза АТФ.

Ресинтез АТФ в анаеробних умовах відбувається за рахунок енергії, яка звільняється при другому, більш повільному процесі дефосфорілірованний креатинфосфорна кислоти на креатин і фосфорну кислоту. При цьому розщепленні на кожен моль креатинфосфату звільняється 46 кДж. Частина креатину необоротно розпадається.

І, нарешті, відбувається третій, найбільш повільний процес анаеробної фази – розщеплення гексозофосфорной кислоти на фосфорну і молочну кислоти. При цьому процесі на кожен моль утворилася молочної кислоти виділяється 104,6 кДж
Глікоген, приєднуючи фосфорну кислоту, спочатку перетворюється на гексозомонофосфат, а потім у гексозодіфосфат з невеликим поглинанням енергії. Гексозодіфосфат розпадається на молочну та фосфорну кислоти з значним звільненням енергії.

Ресинтез АТФ відбувається протягом тисячних часток секунди в результаті приєднання до адениловой кислоті груп фосфорної кислоти, що звільнилися при розщепленні креатинфосфорна кислоти і гексозофосфата, Ресинтез креатинфосфорна кислоти відбувається в результаті приєднання до креатину фосфорної кислоти, що звільнилася при розщепленні гексозофосфата. Енергія, яка звільнилася при розщепленні креатинфосфорна кислоти і гексозофосфата, забезпечує процеси ресинтезу, головним чином АТФ. Так як надлишок адениловой кислоти, що утворилася в першій фазі з АТФ, необоротно дезамінується і перетворюється на Інозинова кислоту і аміак, то при повному ресинтезі АТФ спочатку йде ресинтез адениловой кислоти. Аденіловая кислота ресинтезируется з инозиновой кислоти і аміаку, що звільняється при дезамінуванні амінокислот.
У другій, аеробного, фазі біохімічних процесів звільняється найбільша кількість енергії, яке використовується як для ресинтезу сполук, що розщеплюються в першій і другій фазах, так і головним чином для м’язової діяльності.

У результаті гліколізу (безкисневого розпаду глюкози на дві частинки молочної кислоти) і розщеплення гексозофосфатов утворюється молочна кислота, яка окислюється до вуглекислоти і води. Але не вся молочна кислота окислюється, а приблизно 76 частина (при втомі близько 1/4). При цьому розщеплення кожного моля молочної кислоти звільняє 1465,5 кДж. За рахунок цієї енергії відбувається ресинтез решті частини молочної кислоти (5/6 – 3/4) до глюкози і глікогену, а також ресинтез АТФ і креатинфосфорна кислоти.

Отже, найбільшу кількість енергії при м’язовій роботі звільняється при окисленні вуглеводів. Глікоген міститься головним чином в анізотропних дисках. У м’язах у спокої, а також при відновленні після скорочення крім вуглеводів розщеплюється невелика частина білків і ліпідів. При достатній кровообіг і вмісті глюкози і кисню в крові м’яз працює за рахунок енергії окисних процесів. У спокої м’яз використовує близько 5% кисню, що надходить з кров’ю. Ресинтез речовин, що розщеплюються при м’язовій діяльності, збільшується при підвищенні інтенсивності тканинного дихання. Таким чином, процес розщеплення посилює ресинтез, що веде до найбільш економного використання речовин та енергії.

Посилання на основну публікацію