Биохимия спорта. Структура и химический состав мышечного волокна. Механизм мышечного сокращения. Источники энергии при мышечной работе. Анаэробные и аэробные пути ресинтеза АТФ.

СТРУКТУРА И ФУНКЦИИ МЫШЕЧНОГО ВОЛОКНА. Основная функция мышц - сократительная, которая обеспечивает разнообразную деятельность организма. Наибольший интерес для спорта представляют скелетные (поперечнополосатые) мышцы.

Структурной единицей мышцы является мышечное волокно. Оно окружено оболочкой сарколеммой, на поверхности которой располагаются окончания двигательных нервов. Всё внутреннее пространство мышечного волокна занято саркоплазмой, в которой находятся органоиды: ядра, митохондрии, рибосомы, лизосомы, саркоплазматическая сеть (ретикулум). Специальные органоиды мышечного волокна – миофибриллы, которые являются сократительными элементами мышцы.

Каждая миофибрилла имеет поперечную исчерченность благодаря чередующимся светлым и тёмным дискам. При этом тёмные диски одной миофибриллы располагаются рядом м тёмными дисками другой, что создаёт поперечную полосатость всего мышечного волокна.

Миофибриллы построены из сократительных белков. Основным сократительным белком является миозин. Это фибриллярный белок, молекула которого имеет довольно большой отрицательный заряд и обладает способностью взаимодействовать с ионами Са++ и Мg++. В присутствии ионов Са++ миозин проявляет АТФ-азную активность, т.е ферментативную способность ускорять гидролиз АТФ. Молекула миозина состоит из головки и хвоста. Головка миозина участвует в образовании связей (спаек) между миозином и актином.

Второй важнейший сократительный белок – актин. Заряд молекулы актина отрицателен и сравнительно невелик. Актин обладает способностью связывать ионы Са++.

К сократительным белкам относится также тропомиозин, который образует комплекс с белком тропонином. Тропонин имеет большой отрицательный заряд. В покоящихся мышцах тропонин соединён с актином и блокирует его активные центры. Эта блокада снимается после поглощения тропонином ионов Са++.

Тёмные диски миофибрилл построены из толстых и тонких нитей. Толстые нити построены из белка миозина, а тонкие состоят из трёх белков: актина, тропонина и тропомиозина.

МЕХАНИЗМ МЫШЕЧНОГО СОКРАЩЕНИЯ. При мышечном сокращении происходит повторяющееся образование и разрушение спаек между «головками» миозина и активными центрами актина. В покоящейся мышце спайки между миозином и актином не образуются. Этому препятствует комплекс тропомиозина с тропонином, несущий большой отрицательный заряд и блокирующий активные центры актина

Когда на мышцу подействует раздражитель (нервный импульс), происходит деполяризация сарколеммы, волна возбуждения распространяется вглубь волокна и достигает саркоплазматического ретикулума, где хранятся ионы Са++.

Ионы кальция освобождаются и связываются с тропонином, который теряет заряд и освобождает активные центры актиновых нитей. Возникает возможность образования спаек между актином и миозином.

Возвращение сокращённой мышцы при расслаблении в исходное состояние происходит при участии упругих сил, которыми обладают белки миостромины.

ХИМИЗМ (ЭНЕРГЕТИКА) МЫШЕЧНОГО СОКРАЩЕНИЯ. Непосредственным источником энергии для мышечной деятельности является реакция расщепления АТФ. Запасы АТФ в мышцах относительно невелики, накапливать большое количество АТФ мышца не может, поэтому АТФ должна постоянно восстанавливаться (ресинтезироваться).

Ресинтез АТФ при мышечной деятельности может осуществляться как в анаэробных условиях, так и за счёт окислительных превращений в клетках, связанных с потреблением кислорода. В обычных условиях ресинтез АТФ происходит в основном за счёт окислительных превращений. При напряжённой мышечной деятельности, когда доставка кислорода к мышцам затруднена, в тканях усиливаются анаэробные процессы ресинтеза АТФ.

Существуют три вида анаэробных процессов, в ходе которых осуществляется ресинтез АТФ:

- креатинфосфокиназная реакция (креатинфосфатный путь), где ресинтез АТФ происходит за счёт перефосфорилирования между креатинфосфатом и АДФ. Это путь алактатный, включается он очень быстро, сразу после начала работы. Он очень короткий. Его хватает для поддержания усилий максимальной мощности в течение не более 10 – 15 с. Этот путь ресинтеза АТФ играет решающую роль в обеспечении кратковременных упражнений максимальной мощности, таких, как бег на короткие дистанции, прыжки, метания, тяжёлая атлетика и т.п.

- гликолиз. Это анаэробный процесс, лактатный, где ресинтез АТФ осуществляется за счёт ферментативного анаэробного расщепления углеводов, заканчивающегося образованием молочной кислоты. Наибольшей скорости гликолиз достигает к 20-30 с после начала работы и высокая активность его сохраняется до 2,5- 3,0х минут. Он является главным источником энергии при беге на средние дистанции, в плавании на 100 и 200 м, в велосипедных гонках на треке. За счёт гликолиза совершаются ускорения походу дистанции и на финише;

- миокиназная реакция. При этом ресинтез одной молекулы АТФ осуществляется за счёт двух молекул АДФ. Это происходит при выраженном мышечном утомлении.Этот путь ресинтеза АТФ считается аварийным, обеспечивающим восстановление АТФ в условиях, когда другие пути невозможны.

Аэробный механизм ресинтеза АТФ отличается наибольшей производительностью. В обычных условиях на его долю приходится около 90% от общего количества АТФ, ресинтезируемой в организме. Он включается медленно, но может продолжаться длительное время. Он играет ведущую роль как источник энергии при беге на длинные дистанции, в лыжных гонках и.д.

ЛЕКЦИЯ №8