Ресинтез АТФ в мышечных волокнах
Определение
Ресинтез АТФ – синтез АТФ из различных энергетических субстратов во время физической работы в мышечных волокнах.
Формула ресинтеза АТФ выглядит следующим образом:
АДФ+фосфат+энергия → АТФ.
Пути ресинтеза АТФ
Ресинтез АТФ может осуществляться двумя путями:
с участием кислорода (аэробный путь).
без участия кислорода (анаэробный путь);
Аэробный путь (тканевое дыхание, аэробное или окислительное фосфорилирование) – основной образования АТФ в мышечных волокнах. Он протекает в митохондриях мышечных волокон. В результате тканевого дыхания выделяется 39 молекул АТФ. Окисляемое вещество распадается до углекислого газа и воды.
Анаэробный ресинтез АТФ
Анаэробные пути ресинтеза АТФ являются дополнительными образования АТФ в мышечных волокнах в тех случаях, когда основной путь получения АТФ – тканевое дыхание не может обеспечить мышечную деятельность необходимым количество кислорода. Эти механизмы ресинтеза АТФ активно функционируют в начале выполнения физических упражнений, когда тканевое дыхание не полностью «развернулось», а также при физических нагрузках высокой мощности.
Анаэробный ресинтез АТФ в мышечных волокнах возможен посредством нескольких механизмов:
Креатинфосфатный ресинтез АТФ – ресинтез АТФ из креатинфосфата;
Гликолитический ресинтез АТФ – ресинтез АТФ из гликогена мышц;
Миокиназный (аденилаткиназный) ресинтез АТФ – ресинтез АТФ из АДФ при значительном накоплении в мышечных волокнах АДФ. Рассматривается как аварийный механизм, обеспечивающий ресинтез АТФ, когда другие пути ресинтеза АТФ невозможны.
Количественные критерии путей ресинтеза АТФ
Существуют количественные критерии путей ресинтеза АТФ. К ним можно отнести: максимальную мощность, время развертывания, время сохранения или поддержания максимальной мощности, метаболическую ёмкость (табл. 1).
Максимальная мощность – максимальное количество АТФ, которое может образоваться в единицу времени при функционировании данного пути ресинтеза АТФ.
Время развертывания – минимальная длительность, необходимая для выхода ресинтеза АТФ на свою максимальную мощность.
Время сохранения или поддержания максимальной скорости – длительность функционирования данного пути ресинтеза АТФ с максимальной мощностью.
Метаболическая ёмкость – количество АТФ, которое может образоваться во время мышечной работы за счёт данного пути ресинтеза АТФ.
Таблица 1. Количественные критерии основных путей ресинтеза АТФ (С.С. Михайлов, 2009)
Пути ресинтеза АТФ Критерии
Максимальная мощность, кал/мин кг Время развертывания Время сохранения максимальной мощности Метаболическая ёмкость
Креатинфосфатный 900-1100 1-2 с 8-10 с
Гликолитический 750-850 20-30 с 2-3 мин. При анаэробном окислении гликогена образуются 3 молекулы АТФ в расчете на одну молекулу глюкозы
Аэробный 350-450 3-4 мин. Десятки минут При аэробном окислении гликогена образуются 39 молекул АТФ в расчете на одну молекулу глюкозы (самый экономичный)
Более подробно строение и функции мышц описаны в моих книгах:
Гипертрофия скелетных мышц человека
Биомеханика опорно-двигательного аппарата человека
Соотношение между различными путями ресинтеза АТФ
При любой мышечной работе функционируют все три основных механизма ресинтеза АТФ, но включаются они последовательно. В первые секунды ресинтез АТФ осуществляется за счет креатинфосфатной реакции, затем включается гликолиз. По мере продолжения работы на смену гликолизу приходит тканевое дыхание (рис.1). Эта смена механизмов ресинтеза АТФ приводит к уменьшению суммарной выработки АТФ.
Ресинтез АТФ в мышечных волокнах
Рис.1. Включение путей ресинтеза АТФ при выполнении физической работы (С.С. Михайлов, 2009)
Пути ресинтеза АТФ и зоны относительной мощности
В.С. Фарфель приводит следующее соотношение мощности работы и основной системы энергообеспечения (табл.2)
Таблица 2. Зоны мощности работы и основная система энергообеспечения (В.С. Фарфель)
Мощность работы Основная система энергообеспечения Типичное время работы
Максимальная Креатинфосфатная реакция до 20 с
Субмаксимальная Гликолиз до 5 мин.
Большая Гликолиз+ тканевое дыхание до 30 мин.
Умеренная Тканевое дыхание Более 30 мин.
J.T. Cramer (2008) приводит несколько иное соотношение зон мощности и основных систем энергообеспечения (табл.3)
Таблица 3. — Зоны относительной мощности и основная ситема энергообеспечения (J.T. Cramer, 2008)
% от максимальной мощности работы Основная система энергообеспечения Время работы
90-100 Креатинфосфатная реакция 5-10 с
75-90 Гликолиз 15-30 с
30-75 Гликолиз+ тканевое дыхание 1-3 мин.
Объяснение:
var
s, a, n, i : longint;
begin
read (a, n);
s := 1;
for i := 0 to n - 1 do
s := s * (a + i);
writeln (s);
end.