Тема 15. Динамика биохимических изменений при работе

План:

1. Направленность биохимических сдвигов при мышечной работе.

2. Последовательное использование энергетических субстратов при работе.

3. Особенности транспорта кислорода и его депонирование в мышцах. Кислородная емкость крови. Понятие о «лаг-периоде», «истинное устойчивое состояние», «ложное устойчивое состояние» в потребление кислорода при мышечной работе.

4. Кислородный запрос упражнения, кислородный долг и пути его погашения.

1-й вопрос

Биохимические изменения при мышечной деятельности происходят не только в работающих мышцах, но и во многих органах и тканях человеческого организма. Уже в предстартовом состоянии активируется деятельность ряда желез внутренней секреции (гипофиз, кора надпочечников). Усиливается нервная и гуморальная активность. Под влиянием нервной импульсации и выделения АКТГ увеличивается образование адреналина и выброс его в кровь.

Действие нервной системы и адреналина приводит к увеличению частоты сердечных сокращений и обмена циркулирующей крови. Образование в мышцах и переход в кровь промежуточных продуктов энергетического обмена (АМФ, молочная кислота, углекислый газ), усиление выброса ионов К и выделение ацетилхолина оказывают местное действие на стенки капилляров в мышцах, вызывая их расширение; в то же время адреналин вызывает сжатие сосудов внутренних органов. Поэтому с началом мышечной работы происходит перераспределение кровотока в организме и улучшение кровоснабжения работающих мышц. Под действием адреналина расслабляются гладкие мышцы бронхов, что облегчает газообмен в легких. Все эти изменения в итоге приводят к увеличению доставки кислорода к работающим мышцам и улучшению работоспособности.

2-й вопрос

В мышцах содержится макроэрг (энергетический резерв) креатинфосфат КрФ

NН О

׀׀ ׀׀

СООН – СН₂ – N – С – N – О ~ Р – ОН КрФ

׀ ׀ ׀

Н СН₃ ОН

Запасы КрФ, используемые в первые секунды работы, быстро снижаются, после чего основным источником энергии становятся углеводы.

В анаэробных условиях расходуется главным образом гликоген мышц. При длительных упражнениях запас гликогена мышц недостаточен и тогда начинает использоваться гликоген печени. Здесь он расщепляется до глюкозы, которая переносится кровью к работающим мышцам.

С увеличением длительности работы все большую роль в энергетическом снабжении мышц играют продукты распада жиров – жирные кислоты и кетоновые тела.

Пока уровень глюкоза и молочной кислоты в крови достаточно высок, жиры мало используются, понижение концентрации этих метаболитов в крови облегчает распад жиров.

Распад гликогена и жиров стимулируют гормоны: адреналин, глюкагон, соматотропин.

Усиление и учащение сердечных сокращений во время мышечной работы требуют увеличения скорости энергетического обмена в сердечной мышце, здесь велика активность ферментов аэробного обмена.

В состоянии покоя основными источниками энергии для сердечной мышцы являются жирные кислоты, кетоновые тела и глюкоза.

При напряженной работе миокард усиленно поглощает из крови и окисляет молочную кислоту, т.е. в отличии от скелетных мышц сердечная мышца не выделяет молочную кислоту в кровь, а наоборот поглощает.

Во время мышечной деятельности усиливается энергетический обмен и в головном мозгу. Увеличивается потребление мозгом глюкозы и кислорода. мозг, как и сердце, снабжается энергией за счет аэробных процессов. Возбуждение нервных клеток, связанное с двигательной активностью сопровождается расщеплением АТФ и усилением образования аммиака. Ресинтез АТФ в головном мозгу происходит путем дыхательного фосфорилирования. В связи с этим резко возрастает потребление головным мозгом кислорода и сахара из крови.

При мышечной деятельности обновление белков угнетается и тем больше, чем в большей степени понижается содержание АТФ в мышцах.

АТФ является непосредственным источником энергии не только различных физиологических функций (мышечных сокращений, нервной деятельности, передачи нервного возбуждения, процессов секреции и т.д.), но и пластических процессов – построения и обновления тканевых белков.