Sstrukturu i kontrakciju mišićnih vlakana.
Kontrakcija mišića u živom sustavu je mehanokemijski proces. Moderna ga znanost smatra najsavršenijim oblikom biološke pokretljivosti. Biološki objekti su "razvili" kontrakciju mišićnih vlakana kao način kretanja u prostoru (što je značajno proširilo njihove životne mogućnosti).
Mišićnoj kontrakciji prethodi faza napetosti, koja je rezultat rada koji se odvija pretvorbom kemijske energije u mehaničku energiju izravno i s dobrom učinkovitošću (30-50%). Akumulacija potencijalne energije u fazi napetosti dovodi mišić u stanje moguće, ali još nerealizirane kontrakcije.
Životinje i ljudi imaju (a ljudi vjeruju da su već dobro proučeni) dvije glavne vrste mišića: isprugano i glatko. Poprečno-prugasti mišići ili skeletni su pričvršćeni na kosti (osim poprečno-prugastih vlakana srčanog mišića, koja se razlikuju od skeletnih mišića po sastavu). Glatko, nesmetano mišići podupiru tkiva unutarnjih organa i kože te formiraju mišiće stijenki krvnih žila, kao i crijeva.
U biokemiji sporta proučavaju skeletni mišići, “posebno odgovoran” za sportske rezultate.
Mišić (kao makro tvorevina koja pripada makro objektu) sastoji se od pojedinačnih mišićna vlakna(mikro formacije). U mišiću ih ima na tisuće; prema tome, mišićni napor je integralna vrijednost koja sažima kontrakcije mnogih pojedinačnih vlakana. Postoje tri vrste mišićnih vlakana: bijela brzotrzajući , srednji I Crvena sporotrzajući. Vrste vlakana razlikuju se u mehanizmu opskrbe energijom i njima upravljaju različiti motorički neuroni. Vrste mišića se razlikuju po omjeru vrsta vlakana.
Zasebno mišićno vlakno - acelularna formacija poput niti - simplast. Symplast "ne izgleda kao stanica": ima jako izdužen oblik s duljinom od 0,1 do 2-3 cm, u mišiću sartorius do 12 cm i debljinom od 0,01 do 0,2 mm. Simplast je okružen ljuskom - sarkolema,čijoj se površini približavaju završeci nekoliko motoričkih živaca. Sarcolemma je dvoslojna lipoproteinska membrana (debljine 10 nm) ojačana mrežom kolagenih vlakana. Kada se nakon kontrakcije opuste, vraćaju simplast u prvobitni oblik (slika 4).
Riža. 4. Pojedinačno mišićno vlakno.
Na vanjskoj površini sarkolemme-membrane uvijek se održava električni membranski potencijal, čak iu mirovanju je jednak 90-100 mV. Prisutnost potencijala nužan je uvjet za kontrolu muskulfibra (poput akumulatora automobila). Potencijal nastaje zahvaljujući aktivnom (znači uz utrošak energije - ATP) prijenosu tvari kroz membranu i njezinoj selektivnoj propusnosti (po principu - "koga hoću, pustit ću ga unutra ili ga pustiti van" ). Stoga se unutar simplasta neki ioni i molekule nakupljaju u većim koncentracijama nego izvana.
Sarkolema je dobro propusna za K + ione - oni se nakupljaju unutra, a Na + ioni se uklanjaju izvana. Sukladno tome, koncentracija Na + iona u međustaničnoj tekućini veća je od koncentracije K + iona unutar simplasta. Pomak pH na kiselu stranu (primjerice tijekom stvaranja mliječne kiseline) povećava propusnost sarkoleme za visokomolekularne tvari (masne kiseline, proteine, polisaharide), koje inače ne prolaze kroz nju. Niskomolekularne tvari (glukoza, mliječna i pirogrožđana kiselina, ketonska tijela, aminokiseline, kratki peptidi) lako prolaze (difundiraju) kroz membranu.
Unutarnji sadržaj simplasta – sarkoplazma– Ovo je koloidna proteinska struktura (konzistencija podsjeća na žele). U suspendiranom stanju sadrži glikogenske inkluzije, kapljice masti i "ugrađene" su razne subcelularne čestice: jezgre, mitohondriji, miofibrili, ribosomi i drugi.
Kontraktilni “mehanizam” unutar simplasta – miofibrile. To su tanki (Ø 1 - 2 mikrona) mišićni filamenti, dugi - gotovo jednaki duljini mišićnog vlakna. Utvrđeno je da u simplastima netreniranih mišića miofibrile nisu raspoređene uredno, duž simplasta, već s raspršenostima i odstupanjima, a kod treniranih miofibrile su orijentirane duž uzdužne osi i također su grupirane u snopovi, kao u konopcima. (Prilikom predenja umjetnih i sintetičkih vlakana, makromolekule polimera nisu u početku smještene striktno duž vlakna i, poput sportaša, "uporno se treniraju" - pravilno usmjerene - duž osi vlakana, ponovljenim premotavanjem: vidi dugi radionice u ZIV-u i Khimvoloknu).
Pod svjetlosnim mikroskopom može se primijetiti da su miofibrile doista "prugaste". Izmjenjuju svijetla i tamna područja - diskove. Tamne felge A (anizotropni) proteini sadrže više od lakih diskova ja (izotropno). Svjetlosni diskovi ispresijecani membranama Z (telofragme) i dio miofibrila između dva Z - nazivaju se membrane sarkomera. Miofibrila se sastoji od 1000 – 1200 sarkomera (slika 5).
Kontrakcija mišićnog vlakna u cjelini sastoji se od pojedinačnih kontrakcija sarkomere. Kontrahirajući svaki zasebno, sarkomeri zajedno stvaraju integralnu silu i obavljaju mehanički rad za kontrakciju mišića.
Duljina sarkomera varira od 1,8 µm u mirovanju do 1,5 µm tijekom umjerene i do 1 µm tijekom pune kontrakcije. Diskovi sarkomera, tamni i svijetli, sadrže protofibrile (miofilamente) - proteinske strukture poput niti. Nalaze se u dvije vrste: debeli (Ø – 11 – 14 nm, duljina – 1500 nm) i tanki (Ø – 4 – 6 nm, duljina – 1000 nm).
Riža. 5. Područje miofibrila.
Lagani kotači ( ja ) sastoji se samo od tankih protofibrila i tamnih diskova ( A ) – od dvije vrste protofibrila: tankih, međusobno pričvršćenih membranom, i debelih, koncentriranih u zasebnoj zoni ( H ).
Kada se sarkomera kontrahira, duljina tamnog diska ( A ) ne mijenja se, a duljina svjetlosnog diska ( ja ) smanjuje kako se tanki protofibrili (svijetli diskovi) pomiču u prostor između debelih (tamni diskovi). Na površini protofibrila postoje posebne izrasline - adhezije (debljine oko 3 nm). U "radnom položaju" tvore zahvat (poprečne mostove) između debelih i tankih niti protofibrila (Sl. 6). Kod ugovaranja Z -membrane se naslanjaju na krajeve debelih protofibrila, a tanke protofibrile se čak mogu omotati oko debelih. Tijekom superkontrakcije, krajevi tankih filamenata u središtu sarkomera su uvijeni, a krajevi debelih protofibrila su zgnječeni.
Riža. 6. Stvaranje adhezija između aktina i miozina.
Opskrba mišićnih vlakana energijom provodi se pomoću sarkoplazmatski retikulum(aka - sarkoplazmatski retikulum) – sustavi uzdužnih i poprečnih cijevi, membrana, mjehurića, odjeljaka.
U sarkoplazmatskom retikulumu odvijaju se organizirano i kontrolirano različiti biokemijski procesi; mreža pokriva sve zajedno i svaku miofibrilu posebno. Retikulum uključuje ribosome, oni provode sintezu proteina i mitohondrije - "stanične energetske stanice" (kako je definirano u školskom udžbeniku). Zapravo mitohondrije ugrađen između miofibrila, čime se stvaraju optimalni uvjeti za opskrbu energijom procesa mišićne kontrakcije. Utvrđeno je da je u treniranim mišićima broj mitohondrija veći nego u istim netreniranim mišićima.
Kemijski sastav mišića.
Voda sa ostavlja 70 - 80% težine mišića.
Vjeverice. Proteini čine od 17 do 21% mišićne težine: oko 40% svih mišićnih proteina koncentrirano je u miofibrilama, 30% u sarkoplazmi, 14% u mitohondrijima, 15% u sarkolemi, ostatak u jezgri i drugim staničnim organelama.
Mišićno tkivo sadrži enzimske miogenih proteina grupe, mioalbumin– rezervna bjelančevina (njegov sadržaj postupno opada s godinama), crvena bjelančevina mioglobina– kromoprotein (naziva se mišićni hemoglobin, veže više kisika nego hemoglobin krvi), te također globulini, miofibrilarni proteini. Više od polovice miofibrilarnih proteina su miozin, oko četvrtine - aktin, ostalo je tropomiozin, troponin, α- i β-aktinini, enzimi kreatin fosfokinaza, deaminaza i drugi. Mišićno tkivo sadrži nuklearnivjeverice– nukleoproteini, mitohondrijski proteini. U proteinima stroma, prepletanje mišićnog tkiva - glavni dio - kolagena I elastin sarkoleme, kao i miostromini (povezani s Z -membrane).
Uprethodno topljivi dušikovi spojevi. Ljudski skeletni mišići sadrže različite dušikove spojeve topive u vodi: ATP, od 0,25 do 0,4%, kreatin fosfat (CrP)– od 0,4 do 1% (treningom njegova količina raste), njihovi razgradni produkti su ADP, AMP, kreatin. Osim toga, mišići sadrže dipeptid karnozin, oko 0,1 - 0,3%, uključeno u obnavljanje mišićne učinkovitosti tijekom umora; karnitin, odgovoran za transport masnih kiselina kroz stanične membrane; aminokiseline, a među njima prevladava glutamin (objašnjava li to upotrebu mononatrijevog glutamata, pročitajte sastav začina, kako bi hrana dobila okus mesa); purinske baze, urea i amonijak. Skeletni mišići također sadrže oko 1,5% fosfatidi, koji sudjeluju u disanju tkiva.
Bez dušika veze. Mišići sadrže ugljikohidrate, glikogen i njegove produkte metabolizma, kao i masti, kolesterol, ketonska tijela i mineralne soli. Ovisno o načinu prehrane i stupnju treniranosti, količina glikogena varira od 0,2 do 3%, dok se treningom povećava masa slobodnog glikogena. Skladišne masti nakupljaju se u mišićima tijekom treninga izdržljivosti. Masti vezane na proteine čine približno 1%, a membrane mišićnih vlakana mogu sadržavati do 0,2% kolesterola.
Minerali. Minerali u mišićnom tkivu čine približno 1 - 1,5% težine mišića; to su uglavnom soli kalija, natrija, kalcija i magnezija. Mineralni ioni kao što su K + , Na + , Mg 2+ , Ca 2+ , Cl - , HP0 4 ~ igraju vitalnu ulogu u biokemijskim procesima tijekom mišićne kontrakcije (uključeni su u “sportske” suplemente i mineralnu vodu).
Biokemija mišićnih proteina.
Glavni kontraktilni protein mišića je miozin odnosi se na fibrilarne proteine (molekulska težina oko 470 000). Važna značajka miozina je sposobnost stvaranja kompleksa s molekulama ATP-a i ADP-a (što vam omogućuje "uzimanje" energije iz ATP-a) i s proteinom aktinom (što omogućuje održavanje kontrakcije).
Molekula miozina ima negativan naboj i specifično komunicira s ionima Ca ++ i Mg ++. Miozin, u prisutnosti iona Ca++, ubrzava hidrolizu ATP-a i tako pokazuje enzimatsku aktivnost adenozin trifosfata:
miozin-ATP+H2O → miozin + ADP + H3PO4 + posao(energija 40 kJ/mol)
Protein miozina čine dva identična, duga polipeptidna α-lanca, uvijena poput dvostruke spirale, sl. 7. Pod djelovanjem proteolitičkih enzima molekula miozina se raspada na dva dijela. Jedan njegov dio sposoban je vezati se za aktin putem adhezija, tvoreći aktomiozin. Ovaj dio je odgovoran za aktivnost adenozin trifosfataze koja ovisi o pH okoline, optimalni je pH 6,0 - 9,5, kao i koncentraciji KCl. Aktomiozinski kompleks se raspada u prisutnosti ATP-a, ali u odsutnosti slobodnog ATP-a stabilan je. Drugi dio molekule miozina također se sastoji od dvije upletene spirale; one zbog elektrostatskog naboja vežu molekule miozina u protofibrile.
Riža. 7. Građa aktomiozina.
Drugi najvažniji kontraktilni protein je aktin(slika 7). Može postojati u tri oblika: monomerni (globularni), dimerni (globularni) i polimerni (fibrilarni). Monomerni globularni aktin, kada su njegovi polipeptidni lanci čvrsto upakirani u kompaktnu sferičnu strukturu, povezan je s ATP-om. Cijepanjem ATP-a, monomeri aktina - A, tvore dimere, uključujući ADP: A - ADP - A. Polimerni fibrilarni aktin je dvostruka spirala koja se sastoji od dimera, Sl. 7.
Globularni aktin se pretvara u fibrilarni aktin u prisutnosti iona K + i Mg ++, a fibrilarni aktin prevladava u živim mišićima.
Miofibrile sadrže značajnu količinu proteina tropomiozin, koji se sastoji od dva α-spiralna polipeptidna lanca. U mišićima u mirovanju stvara kompleks s aktinom i blokira njegove aktivne centre, budući da se aktin može vezati na Ca++ ione, koji uklanjaju ovu blokadu.
Na molekularnoj razini, debeli i tanki protofibrili sarkomera međusobno djeluju elektrostatski, budući da imaju posebna područja - izrasline i izbočine - gdje se formira naboj. U području A-diska debele protofibrile građene su od snopa uzdužno orijentiranih molekula miozina, tanke protofibrile su radijalno raspoređene oko debelih, tvoreći strukturu sličnu višežilnom kabelu. U središnjem M-pojasu debelih protofibrila, molekule miozina povezane su svojim "repovima", a njihove izbočene "glave" - izrasline usmjerene su u različitim smjerovima i smještene duž pravilnih spiralnih linija. Zapravo, nasuprot njih u fibrilarnim aktinskim spiralama na određenoj udaljenosti jedna od druge također strše monomerne aktinske globule. Svaka izbočina ima aktivni centar, zbog čega je moguć nastanak priraslica s miozinom. Z-membrane sarkomera (poput izmjeničnih postolja) drže tanke protofibrile zajedno.
Biokemija kontrakcije i relaksacije.
Cikličke biokemijske reakcije koje se odvijaju u mišiću tijekom kontrakcije osiguravaju ponovljeno stvaranje i uništavanje priraslica između "glava" - izdanaka molekula miozina debelih protofibrila i izbočina - aktivnih centara tankih protofibrila. Rad na formiranju adhezija i pomicanje aktinskog filamenta duž miozinskog filamenta zahtijeva i preciznu kontrolu i značajan utrošak energije. U stvarnosti, u trenutku kontrakcije vlakana, u svakom aktivnom centru – protruziji nastaje oko 300 priraslica u minuti.
Kao što smo ranije primijetili, samo ATP energija može se izravno pretvoriti u mehanički rad mišićne kontrakcije. ATP hidroliziran enzimskim središtem miozina tvori kompleks s cijelim proteinom miozina. U kompleksu ATP-miozin miozin, zasićen energijom, mijenja svoju strukturu, a s njom i vanjske “dimenzije” te na taj način vrši mehanički rad skraćivanja rasta miozinske niti.
U mišiću koji miruje, miozin je još uvijek vezan za ATP, ali preko iona Mg++ bez hidrolitičkog cijepanja ATP-a. Stvaranje adhezija između miozina i aktina u mirovanju sprječava kompleks tropomiozina s troponinom koji blokira aktivne centre aktina. Blokada se održava i ATP se ne razgrađuje dok su ioni Ca++ vezani. Kada živčani impuls stigne do mišićnog vlakna, on se oslobađa odašiljač pulsa– neurohormon acetilkolina. Ioni Na+ neutraliziraju negativni naboj na unutarnjoj površini sarkoleme i depolariziraju je. U tom slučaju oslobađaju se Ca++ ioni koji se vežu za troponin. Zauzvrat, troponin gubi svoj naboj, uzrokujući deblokadu aktivnih centara - izbočine aktinskih filamenata - i nastanak adhezija između aktina i miozina (budući da je elektrostatsko odbijanje tankih i debelih protofibrila već uklonjeno). Sada, u prisutnosti Ca ++, ATP stupa u interakciju s središtem enzimske aktivnosti miozina i cijepa se, a energija transformirajućeg kompleksa koristi se za smanjenje adhezije. Gore opisani lanac molekularnih događaja sličan je električnoj struji koja ponovno puni mikrokondenzator; njegova se električna energija na licu mjesta odmah pretvara u mehanički rad i potrebno ju je ponovno napuniti (ako želite ići dalje).
Nakon puknuća adheziva, ATP se ne cijepa, već ponovno tvori kompleks enzim-supstrat s miozinom:
M–A + ATP -----> M – ATP + A ili
M–ADP–A + ATP ----> M–ATP + A + ADP
Ako u tom trenutku stigne novi živčani impuls, tada se ponavljaju reakcije "ponovnog punjenja", ako sljedeći impuls ne stigne, mišić se opušta. Povratak kontrahiranog mišića nakon opuštanja u prvobitno stanje osiguravaju elastične sile proteina u mišićnoj stromi. Iznoseći suvremene hipoteze mišićne kontrakcije, znanstvenici sugeriraju da u trenutku kontrakcije aktinski filamenti klize duž miozinskih filamenata, a njihovo skraćivanje također je moguće zbog promjena u prostornoj strukturi kontraktilnih proteina (promjena oblika spirale).
U mirovanju ATP djeluje plastificirajuće: spajanjem s miozinom sprječava stvaranje njegovih priraslica s aktinom. Razgradnjom tijekom mišićne kontrakcije ATP osigurava energiju za proces skraćivanja priraslica, kao i rad “kalcijeve pumpe” - opskrbu Ca++ ionima. Razgradnja ATP-a u mišićima odvija se vrlo velikom brzinom: do 10 mikromola po 1 g mišića u minuti. Budući da su ukupne rezerve ATP-a u mišićima male (mogu biti dovoljne samo za 0,5-1 s rada pri maksimalnoj snazi), da bi se osigurala normalna mišićna aktivnost, ATP se mora obnavljati istom brzinom kojom se razgrađuje.
Nekoliko riječi o ovom članku:
Prvo, kao što sam rekao u javnosti, ovaj članak je preveden s drugog jezika (iako, u principu, bliskog ruskom, ali ipak je prijevod prilično težak posao). Smiješno je to što sam, nakon što sam sve preveo, na internetu pronašao mali dio ovog članka, koji je već preveden na ruski. Oprostite na izgubljenom vremenu. svejedno..Drugo, ovo je članak o biokemiji! Odavde moramo zaključiti da će biti teško razumljivo, i koliko god se trudili pojednostaviti, ipak je nemoguće sve objasniti jednostavnim riječima, tako da veliku većinu opisanih mehanizama nisam objasnio jednostavnim jezikom , da čitatelje još više ne zbunimo. Ako pažljivo i promišljeno čitate, moći ćete sve shvatiti. I treće, članak sadrži dovoljan broj pojmova (neki su ukratko objašnjeni u zagradama, neki nisu, jer se ne mogu objasniti u dvije-tri riječi, a ako ih počnete opisivati, članak može postati predug i potpuno nerazumljiv ). Stoga bih savjetovao korištenje internetskih tražilica za one riječi čije značenje ne znate.
Pitanje poput: "Zašto objavljivati tako složene članke ako ih je teško razumjeti?" Takvi su članci potrebni kako bi se razumjelo koji se procesi odvijaju u tijelu u određenom vremenskom razdoblju. Vjerujem da tek nakon poznavanja ove vrste materijala možete početi stvarati metodološke sustave obuke za sebe. Ako to ne znate, onda će mnogi od načina da promijenite tijelo vjerojatno biti iz kategorije "popiranje prstom u nebo", tj. Jasno je na čemu se temelje. Ovo je samo moje mišljenje.
I još jedna molba: ako postoji nešto u članku što je, po vašem mišljenju, netočno ili neka netočnost, onda napišite o tome u komentarima (ili mi pošaljite PM).
Ići..
Ljudsko tijelo, a još više sportaš, nikada ne radi u "linearnom" (nepromjenjivom) načinu rada. Vrlo često ga proces treninga može natjerati da ide maksimalnom mogućom "brzinom". Kako bi izdržalo opterećenje, tijelo počinje optimizirati svoj rad pod ovom vrstom stresa. Ako konkretno uzmemo u obzir treninge snage (bodybuilding, powerlifting, dizanje utega, itd.), onda su prvi koji ljudskom tijelu daju signal o potrebnim privremenim promjenama (adaptaciji) naši mišići.Mišićna aktivnost uzrokuje promjene ne samo u radnom vlaknu, već dovodi i do biokemijskih promjena u cijelom tijelu. Povećanju metabolizma mišićne energije prethodi značajno povećanje aktivnosti živčanog i humoralnog sustava.
U stanju prije lansiranja aktivira se djelovanje hipofize, kore nadbubrežne žlijezde i gušterače. Kombinirano djelovanje adrenalina i simpatičkog živčanog sustava dovodi do: povećanja broja otkucaja srca, povećanja volumena cirkulirajuće krvi, stvaranja u mišićima i prodiranja u krv metabolita metabolizma energije (CO2, CH3-CH (OH) )-COOH, AMP). Dolazi do preraspodjele iona kalija, što dovodi do širenja krvnih žila mišića i suženja krvnih žila u unutarnjim organima. Gore navedeni čimbenici dovode do preraspodjele općeg protoka krvi u tijelu, poboljšavajući opskrbu kisikom mišićima koji rade.
Budući da su unutarstanične rezerve makroerga dovoljne za kratko vrijeme, energetski resursi tijela mobiliziraju se u stanju prije pokretanja. Pod utjecajem adrenalina (hormona nadbubrežne žlijezde) i glukagona (hormona gušterače) povećava se razgradnja jetrenog glikogena u glukozu, koja se krvotokom prenosi do mišića koji rade. Intramuskularni i jetreni glikogen je supstrat za resintezu ATP-a u kreatin fosfatu i glikolitičkim procesima.
Povećanjem trajanja rada (stadij aerobne resinteze ATP-a) produkti razgradnje masti (masne kiseline i ketonska tijela) počinju igrati glavnu ulogu u opskrbi energijom mišićne kontrakcije. Lipolizu (proces razgradnje masti) aktiviraju adrenalin i somatotropin (poznat i kao "hormon rasta"). Istodobno se povećava jetreno "upijanje" i oksidacija krvnih lipida. Kao rezultat toga, jetra oslobađa značajne količine ketonskih tijela u krvotok, koja se oksidiraju u ugljični dioksid i vodu u radnim mišićima. Procesi oksidacije lipida i ugljikohidrata odvijaju se paralelno, a funkcionalna aktivnost mozga i srca ovisi o količini potonjeg. Stoga se tijekom razdoblja aerobne resinteze ATP-a javljaju procesi glukoneogeneze - sinteza ugljikohidrata iz tvari ugljikovodične prirode. Ovaj proces regulira hormon nadbubrežne žlijezde kortizol. Glavni supstrat glukoneogeneze su aminokiseline. U malim količinama dolazi i do stvaranja glikogena iz masnih kiselina (jetra).Prelaskom iz stanja mirovanja u aktivni mišićni rad, potreba za kisikom značajno se povećava, budući da je potonji konačni akceptor elektrona i vodikovih protona sustava dišnog lanca mitohondrija u stanicama, osiguravajući procese aerobne resinteze ATP-a.
Na kvalitetu opskrbe kisikom aktivnih mišića utječe "zakiseljavanje" krvi metabolitima bioloških oksidacijskih procesa (mliječna kiselina, ugljikov dioksid). Potonji utječu na kemoreceptore stijenki krvnih žila, koji prenose signale u središnji živčani sustav, povećavajući aktivnost respiratornog centra medule oblongate (prijelazno područje između mozga i leđne moždine).
Kisik iz zraka širi se u krv kroz stijenke plućnih alveola (vidi sliku) i krvnih kapilara zbog razlike u njegovim parcijalnim tlakovima:
1) Parcijalni tlak u alveolarnom zraku je 100-105 mm. Hg sv
2) Parcijalni tlak u krvi u mirovanju je 70-80 mm. Hg sv
3) Parcijalni tlak u krvi tijekom aktivnog rada je 40-50 mm. Hg svSamo mali postotak kisika koji ulazi u krv otapa se u plazmi (0,3 ml na 100 ml krvi). Glavni dio je vezan u eritrocitima hemoglobinom:
Hb + O2 -> HbO2
Hemoglobin- multimolekula proteina koja se sastoji od četiri potpuno neovisne podjedinice. Svaka podjedinica povezana je s hemom (hem je prostetička skupina koja sadrži željezo).Dodavanje kisika skupini hemoglobina koja sadrži željezo objašnjava se konceptom srodstva. Afinitet prema kisiku u različitim proteinima je različit i ovisi o strukturi proteinske molekule.
Molekula hemoglobina može vezati 4 molekule kisika. Na sposobnost hemoglobina da veže kisik utječu sljedeći čimbenici: temperatura krvi (što je niža, to bolje veže kisik, a njeno povećanje pospješuje razgradnju oksi-hemoglobina); alkalna reakcija krvi.
Nakon vezanja prvih molekula kisika, afinitet hemoglobina prema kisiku se povećava kao rezultat konformacijskih promjena u polipeptidnim lancima globina.
Krv obogaćena kisikom u plućima ulazi u sistemsku cirkulaciju (srce u mirovanju svake minute pumpa 5-6 litara krvi, a prenosi 250-300 ml O2). Tijekom intenzivnog rada u jednoj minuti brzina pumpanja se povećava na 30-40 litara, a količina kisika koju prenosi krv iznosi 5-6 litara.U mišićima koji rade (zbog prisutnosti visokih koncentracija CO2 i povišene temperature) dolazi do ubrzane razgradnje oksihemoglobina:
H-Hb-O2 -> H-Hb + O2
Budući da je tlak ugljičnog dioksida u tkivu veći nego u krvi, hemoglobin oslobođen kisika reverzibilno veže CO2, stvarajući karbaminohemoglobin:
H-Hb + CO2 -> H-Hb-CO2
koji se u plućima razgrađuje na ugljikov dioksid i vodikove protone:H-Hb-CO2 -> H + + Hb-+ CO2
Protone vodika neutraliziraju negativno nabijene molekule hemoglobina, a ugljični dioksid se oslobađa u okoliš:H + + Hb -> H-Hb
Unatoč određenoj aktivaciji biokemijskih procesa i funkcionalnih sustava u predstartnom stanju, tijekom prijelaza iz stanja mirovanja u intenzivan rad, uočava se određena neravnoteža između potrebe za kisikom i njegove isporuke. Količina kisika koja je potrebna da zadovolji tijelo pri obavljanju mišićnog rada naziva se tjelesna potreba za kisikom. Međutim, povećana potreba za kisikom ne može se zadovoljiti neko vrijeme, pa je potrebno neko vrijeme da se pojača aktivnost dišnog i krvožilnog sustava. Dakle, početak svakog intenzivnog rada nastaje u uvjetima nedostatka kisika – manjka kisika.Ako se rad odvija maksimalnom snagom u kratkom vremenu, tada je potreba za kisikom tolika da se ne može zadovoljiti ni maksimalnom mogućom apsorpcijom kisika. Primjerice, pri trčanju na 100 m tijelo je opskrbljeno kisikom 5-10%, a nakon cilja stiže 90-95% kisika. Višak kisika koji se potroši nakon obavljenog rada naziva se kisikov dug.
Prvi dio kisika, koji ide na resintezu kreatin fosfata (raspao se tijekom rada), naziva se alaktični kisikov dug; drugi dio kisika, koji ide za uklanjanje mliječne kiseline i resintezu glikogena, naziva se laktatni kisikov dug.
Crtanje. Dotok kisika, nedostatak kisika i kisikov dug tijekom dugotrajnog rada na različitim snagama. A - za lagani rad, B - za težak rad i C - za iscrpljujući rad; I - razdoblje uhodavanja; II - stabilno (A, B) i lažno stabilno (C) stanje tijekom rada; III - razdoblje oporavka nakon izvođenja vježbe; 1 - alaktičke, 2 - glikolitičke komponente duga kisika (prema Volkov N.I., 1986).Alaktatni kisikov dug relativno brzo kompenzira (30 sek. - 1 min.). Karakterizira doprinos kreatin fosfata opskrbi energijom mišićne aktivnosti.
Laktatni kisikov dug u potpunosti se nadoknađuje unutar 1,5-2 sata po završetku rada. Označava udio glikolitičkih procesa u opskrbi energijom. Tijekom duljeg intenzivnog rada prisutan je značajan udio drugih procesa u stvaranju laktatnog kisikovog duga.
Obavljanje intenzivnog mišićnog rada nemoguće je bez intenziviranja metaboličkih procesa u živčanom tkivu i tkivu srčanog mišića. Najbolja opskrba srčanog mišića energijom određena je brojnim biokemijskim i anatomsko-fiziološkim značajkama:
1. Srčani mišić prožet je izuzetno velikim brojem krvnih kapilara kroz koje teče krv s velikom koncentracijom kisika.
2. Najaktivniji enzimi su aerobne oksidacije.
3. U mirovanju se masne kiseline, ketonska tijela i glukoza koriste kao energetski supstrati. Tijekom intenzivnog mišićnog rada glavni energetski supstrat je mliječna kiselina.Intenziviranje metaboličkih procesa u živčanom tkivu izražava se u sljedećem:
1. Povećava se potrošnja glukoze i kisika u krvi.
2. Brzina obnove glikogena i fosfolipida se povećava.
3. Povećava se razgradnja bjelančevina i stvaranje amonijaka.
4. Ukupna količina visokoenergetskih rezervi fosfata se smanjuje.
Budući da se biokemijske promjene događaju u živim tkivima, prilično ih je problematično izravno promatrati i proučavati. Stoga, poznavajući osnovne obrasce metaboličkih procesa, glavni zaključci o njihovom tijeku donose se na temelju rezultata pretraga krvi, urina i izdahnutog zraka. Na primjer, doprinos reakcije kreatin fosfata opskrbi mišića energijom procjenjuje se koncentracijom produkata razgradnje (kreatin i kreatinin) u krvi. Najprecizniji pokazatelj intenziteta i kapaciteta aerobnih mehanizama opskrbe energijom je količina potrošena kisika. Razina razvoja glikolitičkih procesa procjenjuje se sadržajem mliječne kiseline u krvi tijekom rada iu prvim minutama odmora. Promjene u pokazateljima kiselinske ravnoteže omogućuju nam da donesemo zaključak o sposobnosti tijela da se odupre kiselim metabolitima anaerobnog metabolizma.Promjene u brzini metaboličkih procesa tijekom mišićne aktivnosti ovise o:
- Ukupan broj mišića koji sudjeluju u radu;
- Način rada mišića (statički ili dinamički);
- Intenzitet i trajanje rada;
- Broj ponavljanja i pauze između vježbi.Ovisno o broju mišića uključenih u rad, potonji se dijeli na lokalne (u izvedbu je uključeno manje od 1/4 svih mišića), regionalne i globalne (uključeno je više od 3/4 mišića).
Lokalni rad(šah, streljaštvo) - uzrokuje promjene u radnom mišiću bez izazivanja biokemijskih promjena u tijelu kao cjelini.
Globalni rad(hodanje, trčanje, plivanje, skijanje, hokej i dr.) - izaziva velike biokemijske promjene u svim organima i tkivima tijela, najjače aktivira rad dišnog i kardiovaskularnog sustava. Postotak aerobnih reakcija u energetskoj opskrbi mišića koji rade izuzetno je visok.
Statički način rada kontrakcija mišića dovodi do stezanja kapilara, što znači lošiju opskrbu mišića koji rade kisikom i energetskim supstratima. Anaerobni procesi djeluju kao izvor energije za aktivnost. Odmor nakon izvođenja statičkog rada trebao bi biti dinamički rad niskog intenziteta.
Dinamički način rada rad puno bolje osigurava kisik mišićima koji rade, pa naizmjenična kontrakcija mišića djeluje kao neka vrsta pumpe, tjerajući krv kroz kapilare.Ovisnost biokemijskih procesa o snazi obavljenog rada i njegovom trajanju izražava se na sljedeći način:
- Što je veća snaga (visoka stopa raspada ATP-a), to je veći udio anaerobne resinteze ATP-a;
- Snaga (intenzitet) pri kojoj se postiže najveći stupanj procesa opskrbe glikolitičkom energijom naziva se snagom iscrpljivanja.Najveća moguća snaga definirana je kao najveća anaerobna snaga. Snaga rada obrnuto je proporcionalna trajanju rada: što je snaga veća, brže se događaju biokemijske promjene koje dovode do umora.
Iz svega rečenog može se izvući nekoliko jednostavnih zaključaka:
1) Tijekom trenažnog procesa intenzivno se troše različiti resursi (kisik, masne kiseline, ketoni, proteini, hormoni i još mnogo toga). Zbog toga se tijelo sportaša stalno mora opskrbljivati korisnim tvarima (prehrana, vitamini, dodaci prehrani). Bez takve podrške postoji velika vjerojatnost štete zdravlju.
2) Prilikom prelaska na "borbeni" način ljudskom tijelu treba neko vrijeme da se prilagodi opterećenju. Zbog toga se ne biste trebali previše opterećivati od prve minute treninga - vaše tijelo jednostavno nije spremno za to.
3) Na kraju treninga također morate zapamtiti da je potrebno vrijeme da tijelo prijeđe iz uzbuđenog stanja u mirno. Dobra opcija za rješavanje ovog problema je cool-down (smanjenje intenziteta treninga).
4) Ljudsko tijelo ima svoje granice (otkucaji srca, tlak, količina hranjivih tvari u krvi, brzina sinteze tvari). Na temelju toga trebate odabrati optimalan trening za sebe u smislu intenziteta i trajanja, tj. pronađite sredinu u kojoj možete dobiti maksimalnu pozitivu i minimalnu negativnost.
5) Moraju se koristiti i statički i dinamički!
6) Nije sve tako komplicirano kao što se na prvi pogled čini.Završimo ovdje.
p.s.
Što se tiče umora, postoji još jedan članak (o kojem sam također pisao jučer u javnom postu - “Biokemijske promjene tijekom umora i tijekom odmora.” Upola je duži i 3 puta jednostavniji od ovog, ali ne znam je li Vrijedi objaviti ovdje. Suština ovog članka je da sažima članak o superkompenzaciji i "toksinima umora". da li je potrebno ili ne.
Fiziologija sporta proučava duboke funkcionalne promjene u tijelu koje su nastale u procesu njegove prilagodbe na povećanu mišićnu aktivnost. No, temelje se na biokemijskim promjenama u metabolizmu tkiva i organa te, u konačnici, organizma u cjelini. Međutim, razmotrit ćemo u najopćenitijem obliku glavne promjene koje se događaju pod utjecajem treninga samo u mišićima.
Biokemijsko restrukturiranje mišića pod utjecajem treninga temelji se na međuovisnosti procesa potrošnje i obnove funkcionalnih i energetskih rezervi mišića. Kao što ste već shvatili iz prethodnog, tijekom mišićne aktivnosti dolazi do intenzivne razgradnje ATP-a i, sukladno tome, intenzivno se troše druge tvari. U mišićima su to kreatin fosfat, glikogen, lipidi; u jetri se glikogen razgrađuje u šećer koji se krvlju transportira do mišića, srca i mozga koji rade; masti se intenzivno razgrađuju i masne kiseline oksidiraju. Istodobno se u tijelu nakupljaju metabolički proizvodi - fosforna i mliječna kiselina, ketonska tijela, ugljični dioksid. Tijelo ih djelomično gubi, a djelomično ih ponovno koristi, uključeni su u metabolizam. Mišićna aktivnost je popraćena povećanjem aktivnosti mnogih enzima, a zahvaljujući tome počinje sinteza istrošenih tvari. Resinteza ATP-a, kreatin-fosfata i glikogena moguća je već tijekom rada, ali uz to dolazi i do intenzivne razgradnje ovih tvari. Stoga njihov sadržaj u mišićima tijekom rada nikada ne doseže izvornu razinu.
Tijekom razdoblja mirovanja, kada prestaje intenzivna razgradnja izvora energije, procesi resinteze dobivaju jasnu prednost i ne dolazi samo do obnove utrošenog (kompenzacija), već i do super obnove (superkompenzacije), koja prelazi početnu razinu. Taj se obrazac naziva "zakon superkompenzacije".
Suština fenomena superkompenzacije.
U biokemiji sporta proučavani su obrasci ovog procesa. Utvrđeno je, primjerice, da ako se tvar intenzivno troši u mišićima, jetri i drugim organima, to brže dolazi do resinteze i to je izraženiji fenomen super-oporavka. Na primjer, nakon kratkotrajnog intenzivnog rada dolazi do porasta razine glikogena u mišićima iznad početne razine nakon 1 sata odmora, a nakon 12 sati vraća se na prvobitnu, prijeradnu razinu. Nakon dugotrajnog rada superkompenzacija nastupa tek nakon 12 sati, ali povećana razina glikogena u mišićima traje i dulje od tri dana. To je moguće samo zahvaljujući visokoj aktivnosti enzima i njihovoj pojačanoj sintezi.
Dakle, jedna od biokemijskih osnova promjena u tijelu pod utjecajem treninga je povećanje aktivnosti enzimskih sustava i superkompenzacija izvora energije utrošenih tijekom rada. Zašto je vrlo važno uzeti u obzir zakone superkompenzacije u praksi sportskog treninga?
Poznavanje zakona superkompenzacije omogućuje nam da znanstveno potkrijepimo intenzitet opterećenja i intervale odmora tijekom normalnih tjelesnih vježbi i sportskog treninga.
Budući da superkompenzacija postoji još neko vrijeme nakon završetka rada, naknadni rad može se izvoditi pod povoljnijim biokemijskim uvjetima, što zauzvrat dovodi do daljnjeg povećanja funkcionalne razine (Slika...). Ako se naknadni rad izvodi u uvjetima nepotpunog oporavka, to dovodi do smanjenja funkcionalne razine (Slika...).
Pod utjecajem treninga dolazi do aktivne prilagodbe u tijelu, ali ne na rad "općenito", već na određene vrste. Pri proučavanju različitih vrsta sportskih aktivnosti utvrđeno je načelo specifičnosti biokemijske prilagodbe i postavljeni biokemijski temelji kvaliteta motoričke aktivnosti - brzina, snaga, izdržljivost. To znači znanstveno utemeljene preporuke za ciljani sustav obuke.
Navedimo samo jedan primjer. Sjetite se kako se nakon intenzivne vježbe brzine (trčanja) javlja pojačano disanje („kratkoća daha“). s čime je ovo povezano? Tijekom rada (trčanje), zbog nedostatka kisika, u krvi se nakupljaju nedovoljno oksidirani produkti (mliječna kiselina i dr.), kao i ugljični dioksid, što dovodi do promjene stupnja kiselosti krvi. Sukladno tome, to uzrokuje ekscitaciju respiratornog centra u produljenoj moždini i pojačano disanje. Kao rezultat intenzivne oksidacije, kiselost krvi se normalizira. A to je moguće samo uz visoku aktivnost enzima aerobne oksidacije. Posljedično, na kraju intenzivnog rada, enzimi aerobne oksidacije aktivno djeluju tijekom razdoblja odmora. Istodobno, izdržljivost sportaša koji obavljaju dugotrajan rad izravno ovisi o aktivnosti aerobne oksidacije. Na temelju toga biokemičari su preporučili uključivanje kratkotrajnih opterećenja visokog intenziteta u trening mnogih sportova, što je danas općeprihvaćeno.
Koja je biokemijska karakteristika treniranog organizma?
U mišićima treniranog tijela:
Povećava se sadržaj miozina i povećava se broj slobodnih HS grupa u njemu, tj. sposobnost mišića da razgrađuju ATP;
Povećavaju se rezerve izvora energije potrebnih za resintezu ATP-a (sadržaj kreatin fosfata, glikogena, lipida i dr.)
Značajno se povećava aktivnost enzima koji kataliziraju i anaerobne i aerobne oksidativne procese;
Povećava se sadržaj mioglobina u mišićima, čime se stvara rezerva kisika u mišićima.
Povećava se sadržaj proteina u mišićnoj stromi, koji osigurava mehaniku opuštanja mišića. Promatranja na sportašima pokazuju da se sposobnost opuštanja mišića povećava pod utjecajem treninga.
Prilagodba na jedan čimbenik povećava otpornost na druge čimbenike (na primjer, stres itd.);
Trening suvremenog sportaša zahtijeva tjelesnu aktivnost visokog intenziteta i velikog volumena, što može imati jednostrani učinak na organizam. Stoga zahtijeva stalni nadzor liječnika i specijalista sportske medicine, temeljen na biokemiji i fiziologiji sporta.
A tjelesni odgoj, poput sportskih aktivnosti, omogućuje vam razvoj rezervnih sposobnosti ljudskog tijela i osiguravanje potpunog zdravlja, visoke performanse i dugovječnosti. Tjelesno zdravlje sastavni je dio harmoničnog razvoja čovjekove osobnosti, ono oblikuje karakter, stabilnost mentalnih procesa, voljne kvalitete itd.
Utemeljitelj znanstvenog sustava tjelesnog odgoja i medicinsko-pedagoške kontrole u tjelesnoj kulturi je izvanredan domaći znanstvenik, izvanredni učitelj, anatom i liječnik Pyotr Frantsevich Lesgaft. Njegova teorija temelji se na načelu jedinstva tjelesnog i duševnog, moralnog i estetskog razvoja čovjeka. Teoriju tjelesnog odgoja smatrao je “granom biološke znanosti”.
Biokemija ima veliku ulogu u sustavu bioloških znanosti koje proučavaju osnove tjelesnog odgoja i sporta.
Već 40-ih godina prošlog stoljeća u laboratoriju lenjingradskog znanstvenika Nikolaja Nikolajeviča Jakovljeva započela su ciljana znanstvena istraživanja na području sportske biokemije. Omogućili su saznati bit i specifičnosti prilagodbe tijela različitim vrstama mišićne aktivnosti, potkrijepiti principe sportskog treninga, čimbenike koji utječu na izvedbu sportaša, stanja umora, pretreniranosti i još mnogo toga. itd. Kasnije je razvoj sportske biokemije stvorio osnovu za obuku astronauta za svemirske letove.
Koja pitanja rješava sportska biokemija?
Biokemija sporta osnova je sportske fiziologije i sportske medicine. Biokemijska istraživanja rada mišića utvrdila su:
Obrasci biokemijskih promjena kao aktivna prilagodba na povećanu mišićnu aktivnost;
Obrazloženje principa sportskog treninga (ponavljanje, redovitost, omjer rada i odmora, itd.)
Biokemijske karakteristike kvalitete motoričke aktivnosti (brzina, snaga, izdržljivost)
Načini za ubrzavanje oporavka tijela sportaša i mnogi drugi. itd.
Pitanja i zadaci.
Zašto opterećenja velike brzine imaju svestraniji učinak na tijelo?
Pokušajte dati fiziološko i biokemijsko opravdanje za Aristotelovu tvrdnju “Ništa čovjeka ne iscrpljuje i ne uništava toliko kao dugotrajna tjelesna neaktivnost.” Zašto je toliko relevantan za moderne ljude?
Mišićni sustav i njegove funkcije
kontrakcije, opći pregled skeletnih mišića)
Postoje dvije vrste mišića: glatko, nesmetano(nehotično) i prugasta(proizvoljno). Glatki mišići nalaze se u stijenkama krvnih žila i nekih unutarnjih organa. Oni sužavaju ili šire krvne žile, pomiču hranu duž gastrointestinalnog trakta i skupljaju stijenke mjehura. Poprečno-prugasti mišići su svi skeletni mišići koji omogućuju različite pokrete tijela. U poprečno-prugastu muskulaturu spada i srčani mišić, koji automatski osigurava ritmično funkcioniranje srca tijekom cijelog života. Osnova mišića su proteini koji čine 80-85% mišićnog tkiva (isključujući vodu). Glavno svojstvo mišićnog tkiva je kontraktilnost, osiguravaju ga kontraktilni mišićni proteini – aktin i miozin.
Mišićno tkivo je vrlo složeno. Mišić ima fibroznu strukturu, svako vlakno je mišić u malom, kombinacija tih vlakana čini mišić kao cjelinu. mišićna vlakna, pak se sastoji od miofibrile Svaka miofibrila podijeljena je na izmjenična svijetla i tamna područja. Tamna područja – protofibrili se sastoje od dugih lanaca molekula miozin, lake tvore tanje proteinske niti aktina. Kada je mišić u nekontrahiranom (opuštenom) stanju, aktinski i miozinski filamenti samo su djelomično napredovali jedan u odnosu na drugi, pri čemu je svaki miozinski filament nasuprot i okružen s nekoliko aktinskih filamenata. Dublje napredovanje jedno u odnosu na drugo uzrokuje skraćivanje (kontrakciju) miofibrila pojedinih mišićnih vlakana i cijelog mišića u cjelini (slika 2.3).
Brojna živčana vlakna prilaze i odlaze od mišića (princip refleksnog luka) (slika 2.4). Motorna (eferentna) živčana vlakna prenose impulse iz mozga i leđne moždine, dovodeći mišiće u radno stanje; senzorna vlakna prenose impulse u suprotnom smjeru, informirajući središnji živčani sustav o mišićnoj aktivnosti. Preko simpatičkih živčanih vlakana reguliraju se metabolički procesi u mišićima, čime se njihova aktivnost prilagođava promijenjenim uvjetima rada i različitim opterećenjima mišića. Svaki mišić prožet je razgranatom mrežom kapilara kroz koje ulaze tvari potrebne za rad mišića i izlučuju se produkti metabolizma.
Skeletni mišići. Skeletni mišići dio su strukture mišićno-koštanog sustava, pričvršćeni su za kosti kostura i kontrahirani pokreću pojedine dijelove kostura i poluge. Oni sudjeluju u održavanju položaja tijela i njegovih dijelova u prostoru, osiguravaju pokrete pri hodanju, trčanju, žvakanju, gutanju, disanju itd., uz stvaranje topline. Skeletni mišići imaju sposobnost uzbuđenja pod utjecajem živčanih impulsa. Uzbuđenje se provodi na kontraktilne strukture (miofibrile), koje, kontrahirajući, izvode određeni motorički čin - pokret ili napetost.
Riža. 2.3. Shematski prikaz mišića.
Mišić (L) sastoji se od mišićnih vlakana (B), svaki od njih izgrađen je od miofibrila (U). miofibril (G) sastavljen od debelih i tankih miofilamenata (D). Slika prikazuje jednu sarkomeru, omeđenu linijama s obje strane: 1 - izotropni disk, 2 - anizotropni disk, 3 - područje s manjom anizotropijom. Transverzalni mediji multifibrila (4), dajući ideju o heksagonalnoj distribuciji debelih i tankih multifilamenata
Riža. 2.4. Dijagram najjednostavnijeg refleksnog luka:
1 - aferentni (osjetljivi) neuron, 2 - spinalni čvor, 3 - interneuron, 4 .- siva tvar leđne moždine, 5 - eferentni (motorni) neuron, 6 - motorički živčani završetak u mišićima; 7 - osjetilni živčani završetak u koži
Podsjetimo se da se svi skeletni mišići sastoje od poprečno-prugastih mišića. Kod čovjeka ih ima oko 600 i većina ih je parnih. Njihova težina čini 35-40% ukupne tjelesne težine odrasle osobe. Skeletni mišići izvana su prekriveni gustom vezivnom membranom. Svaki mišić ima aktivni dio (mišićno tijelo) i pasivni dio (tetiva). Mišići se dijele na dugo kratko I širok.
Mišići čije je djelovanje usmjereno u suprotnom smjeru nazivaju se antagonisti jednosmjerno - sinergisti. Isti mišići u različitim situacijama mogu djelovati u jednom i drugom svojstvu. Kod ljudi su češći vretenasti i vrpčasti. Fusiform mišići smješteni i funkcioniraju u području dugih koštanih tvorevina udova, mogu imati dva trbuha (digastrični mišići) i nekoliko glava (biceps, triceps, quadriceps mišići). Trakasti mišići imaju različite širine i obično sudjeluju u formiranju korzeta zidova tijela. Mišići s pernatom strukturom, koji imaju veliki fiziološki promjer zbog velikog broja kratkih mišićnih struktura, mnogo su jači od onih mišića u kojima vlakna imaju linearni (uzdužni) raspored. Prvi se nazivaju jaki mišići koji izvode pokrete male amplitude, drugi se nazivaju spretni mišići koji sudjeluju u pokretima velike amplitude. Prema funkcionalnoj namjeni i smjeru kretanja u zglobovima razlikuju se mišići fleksori I ekstenzori, aduktori I abducens, sfinkteri(kompresivni) i ekspanderi.
Snaga mišića određen težinom tereta koji može podići na određenu visinu (ili ga može držati pri maksimalnom pobuđivanju) bez promjene svoje duljine. Snaga mišića ovisi o zbroju sila mišićnih vlakana i njihove kontraktilnosti; o broju mišićnih vlakana u mišiću i broju funkcionalnih jedinica, istovremeno uzbuđeni kada se razvije napetost; iz početna duljina mišića(prethodno istegnuti mišić razvija veću snagu); iz uvjeti interakcije s kostima kostura.
Kontraktilnost mišić se odlikuje svojim apsolutna sila, oni. sila po 1 cm 2 presjeka mišićnih vlakana. Da bi se izračunao ovaj pokazatelj, snaga mišića podijeljena je po površini njegov fiziološki promjer(tj. zbroj površina svih mišićnih vlakana koja čine mišić). Na primjer: prosječna osoba ima snagu (na 1 cm 2 presjeka mišića) gastrocnemius mišića. - 6,24; ekstenzori vrata - 9,0; triceps brachii mišić - 16,8 kg.
Središnji živčani sustav regulira snagu mišićne kontrakcije mijenjajući broj funkcionalnih jedinica koje su istovremeno uključene u kontrakciju, kao i učestalost impulsa koji im se šalju. Povećanje frekvencije pulsa dovodi do povećanja napona.
Rad mišića. Tijekom procesa kontrakcije mišića potencijalna kemijska energija se pretvara u potencijalnu mehaničku energiju napetosti i kinetičku energiju pokreta. Postoji razlika između internog i vanjskog rada. Unutarnji rad povezan je s trenjem u mišićnom vlaknu tijekom njegove kontrakcije. Vanjski rad se očituje pomicanjem vlastitog tijela, tereta ili pojedinih dijelova tijela (dinamički rad) u prostoru. Karakterizira ga faktor učinkovitosti (učinkovitost) mišićnog sustava, tj. omjer obavljenog rada i ukupne potrošnje energije (za ljudske mišiće učinkovitost je 15-20%, za fizički razvijene, trenirane ljude ta je brojka nešto veća).
Kod statičkih napora (bez pokreta) ne može se govoriti o radu kao takvom sa stajališta fizike, već o radu, koji treba ocjenjivati fiziološkim energetskim troškovima tijela.
Mišić kao organ. Općenito, mišić kao organ je složena strukturna tvorevina koja obavlja određene funkcije i sastoji se od 72-80% vode i 16-20% guste tvari. Mišićna vlakna sastoje se od miofibrila sa staničnim jezgrama, ribosoma, mitohondrija, sarkoplazmatskog retikuluma, osjetljivih živčanih tvorevina - proprioceptora i drugih funkcionalnih elemenata koji osiguravaju sintezu proteina, oksidativnu fosforilaciju i resintezu adenozin trifosforne kiseline, transport tvari unutar mišićne stanice itd. tijekom funkcioniranja mišićnih vlakana. Važna strukturna i funkcionalna tvorba mišića je motorna ili neuromotorna jedinica koja se sastoji od jednog motornog neurona i mišićnih vlakana koja su njime inervirana. Razlikuju se male, srednje i velike motorne jedinice ovisno o broju mišićnih vlakana koja sudjeluju u aktu kontrakcije.
Sustav slojeva i membrana vezivnog tkiva povezuje mišićna vlakna u jedan radni sustav, koji uz pomoć tetiva prenosi vuču koja se javlja tijekom kontrakcije mišića na kosti kostura.
Cijeli mišić prožet je razgranatom mrežom krvnih žila i limfnih ogranaka. naivčine. Crvena mišićna vlakna imaju gušću mrežu krvnih žila od bijela. Imaju veliku zalihu glikogena i lipida, karakterizirani su značajnom toničkom aktivnošću, sposobnošću podnošenja dugotrajnog stresa i dugotrajnog dinamičkog rada. Svako crveno vlakno ima više mitohondrija od bijelih - generatora i dobavljača energije, okruženih s 3-5 kapilara, što stvara uvjete za intenzivniju prokrvljenost crvenih vlakana i visoku razinu metaboličkih procesa.
Bijela mišićna vlakna imaju miofibrile koje su deblje i jače od miofibrila crvenih vlakana; brzo se kontrahiraju, ali nisu sposobne za dugotrajnu napetost. Mitohondriji bijele tvari imaju samo jednu kapilaru. Većina mišića sadrži crvena i bijela vlakna u različitim omjerima. Tu su i mišićna vlakna tonik(sposoban za lokalnu ekscitaciju bez širenja); faza,.sposoban odgovoriti na širenje vala ekscitacije kontrakcijom i relaksacijom; prijelazni, kombinirajući oba svojstva.
Pumpa za mišiće- fiziološki koncept povezan s radom mišića i njegovim učinkom na vlastitu opskrbu krvlju. Njegovo glavno djelovanje očituje se na sljedeći način: tijekom kontrakcije skeletnih mišića usporava se dotok arterijske krvi u njih i ubrzava njezin odljev kroz vene; u razdoblju opuštanja venski se otjecanje smanjuje, a arterijski priljev doseže svoj maksimum. Razmjena tvari između krvi i tkivne tekućine odvija se kroz stijenku kapilara.
Riža. 2.5. Shematski prikaz procesa koji se odvijaju u
sinapsa nakon ekscitacije:
1 - sinaptičke vezikule, 2 - presinaptička membrana, 3 - posrednik, 4 - postsinaptička membrana, 5 - sinaptička pukotina
Mehanizmi mišića Funkcije mišića regulirane su različitim smanjenja odjela središnjeg živčanog sustava (SŽS), koji uvelike određuju prirodu njihove svestrane aktivnosti
(faze kretanja, tonička napetost i dr.). Receptori Motorni aparat daje aferentna vlakna motoričkog analizatora, koja čine 30-50% vlakana mješovitih (aferentno-eferentnih) živaca koji idu do leđne moždine. Kontrakcija mišića uzrokuje impulse koji su izvor mišićnog osjeta - kinestezija.
Prijenos uzbude od živčanog vlakna do mišićnog vlakna događa se kroz neuromuskularni spoj(Sl. 2.5), koja se sastoji od dvije membrane odvojene prorezom - presinaptičke (živčanog podrijetla) i postsinaptičke (mišićnog podrijetla). Kada su izloženi živčanom impulsu, kvanti acetilkolina se oslobađaju, što dovodi do pojave električnog potencijala koji može pobuditi mišićno vlakno. Brzina prijenosa živčanog impulsa kroz sinapsu je tisućama puta manja nego u živčanom vlaknu. Provodi uzbuđenje samo u smjeru mišića. Normalno, do 150 impulsa može proći kroz neuromuskularni spoj sisavaca u jednoj sekundi. S umorom (ili patologijom), pokretljivost neuromuskularnih završetaka se smanjuje, a priroda impulsa može se promijeniti.
Kemija i energija mišićne kontrakcije. Kontrakcija i napetost mišića provodi se zahvaljujući energiji koja se oslobađa tijekom kemijskih transformacija koje se događaju prilikom ulaska u
mišić sa živčanim impulsom ili primjenom izravne iritacije na njega. Kemijske transformacije u mišićima događaju se kao u prisutnosti kisika(u aerobnim uvjetima) i u njegovoj odsutnosti(u anaerobnim uvjetima).
Cijepanje i resinteza adenozin trifosforne kiseline (ATP). Primarni izvor energije za mišićnu kontrakciju je razgradnja ATP-a (koji se nalazi u staničnoj membrani, retikulumu i miozinskim filamentima) u adenozin difosfornu kiselinu (ADP) i fosfornu kiselinu. U ovom slučaju, 10 000 kalorija se oslobađa iz svakog grama ATP molekule:
ATP = ADP + H3PO4 + 10 000 kal.
Tijekom daljnjih transformacija, ADP se defosforilira u adenilnu kiselinu. Razgradnju ATP-a potiče proteinski enzim aktomiozin (adenozin trifosfataza). U mirovanju nije aktivan, ali se aktivira kada je mišićno vlakno uzbuđeno. Zauzvrat, ATP djeluje na miozinske niti, povećavajući njihovu rastezljivost. Aktivnost aktomiozina se povećava pod utjecajem iona Ca, koji se u mirovanju nalaze u sarkoplazmatskom retikulumu.
Rezerve ATP-a u mišićima su neznatne i za održavanje njihove aktivnosti potrebna je kontinuirana resinteza ATP-a. Nastaje zbog energije dobivene razgradnjom kreatin fosfata (CrP) na kreatin (Cr) i fosfornu kiselinu (anaerobna faza). Uz pomoć enzima, fosfatna skupina iz KrP brzo se prenosi na ADP (unutar tisućinki sekunde). U ovom slučaju, za svaki mol CrP oslobađa se 46 kJ:
Tako, konačni proces koji osigurava svu potrošnju energije mišića je proces oksidacije. U međuvremenu, dugotrajna mišićna aktivnost moguća je samo ako postoji dovoljna opskrba kisikom, jer Sadržaj tvari sposobnih za oslobađanje energije postupno se smanjuje u anaerobnim uvjetima. Osim toga, nakuplja se mliječna kiselina; pomak u reakciji na kiselu stranu remeti enzimske reakcije i može dovesti do inhibicije i dezorganizacije metabolizma i smanjenja mišićne učinkovitosti. Slična stanja nastaju u ljudskom tijelu tijekom rada maksimalnog, submaksimalnog i visokog intenziteta (snage), na primjer, pri trčanju na kratke i srednje udaljenosti. Zbog razvijene hipoksije (nedostatka kisika), ATP se ne obnavlja u potpunosti, nastaje takozvani kisikov dug i nakuplja se mliječna kiselina.
Aerobna resinteza ATP-a(sinonimi: oksidativna fosforilacija, tkivno disanje) - 20 puta učinkovitiji od anaerobnog stvaranja energije. Dio mliječne kiseline akumuliran tijekom anaerobne aktivnosti iu procesu dugotrajnog rada oksidira se u ugljični dioksid i vodu (1/4-1/6), dobivena energija se koristi za obnavljanje preostalih dijelova mliječne kiseline u glukozu i glikogen, osiguravajući pritom resintezu ATP-a i KrF. Energija oksidativnih procesa također se koristi za resintezu ugljikohidrata potrebnih mišiću za njegovu neposrednu aktivnost.
Općenito, ugljikohidrati daju najveću količinu energije za rad mišića. Na primjer, tijekom aerobne oksidacije glukoze nastaje 38 molekula ATP-a (za usporedbu: tijekom anaerobne razgradnje ugljikohidrata nastaju samo 2 molekule ATP-a).
Vrijeme razvoja aerobnog puta Formiranje ATP-a je 3-4 minute (za trenirane osobe - do 1 minute), maksimalna snaga je 350-450 cal/min/kg, vrijeme održavanja maksimalne snage je nekoliko desetaka minuta. Ako je u mirovanju stopa aerobne resinteze ATP-a niska, tada tijekom tjelesne aktivnosti njegova snaga postaje maksimalna, au isto vrijeme aerobni put može raditi satima. Također je vrlo ekonomičan: tijekom ovog procesa dolazi do duboke razgradnje polaznih tvari do konačnih proizvoda CO2 i NaO. Osim toga, aerobni put resinteze ATP-a razlikuje se po svojoj svestranosti u korištenju supstrata: sve organske tvari u tijelu se oksidiraju (aminokiseline, proteini, ugljikohidrati, masne kiseline, ketonska tijela itd.).
Međutim, aerobna metoda resinteze ATP-a ima i nedostatke: 1) zahtijeva potrošnju kisika, čiju dostavu mišićnom tkivu osiguravaju respiratorni i kardiovaskularni sustav, što je prirodno povezano s njihovom napetošću; 2) svi čimbenici koji utječu na stanje i svojstva mitohondrijskih membrana ometaju stvaranje ATP-a; 3) razvoj aerobnog stvaranja ATP-a je dugotrajan i niske snage.
Mišićna aktivnost koja se provodi u većini sportova ne može se u potpunosti osigurati aerobnim procesom resinteze ATP-a, te je tijelo prisiljeno dodatno uključiti anaerobne metode stvaranja ATP-a, koje imaju kraće vrijeme aktiviranja i veću maksimalnu snagu procesa ( tj. najveća količina ATP-a, "nastala u jedinici vremena) - 1 mol ATP-a odgovara 7,3 cal, odnosno 40 J (1 cal == 4,19 J).
Vraćajući se na anaerobne procese stvaranja energije, treba pojasniti da se oni odvijaju u najmanje dvije vrste reakcija: 1. Kreatin fosfokinaza - kada se CrP cijepa, fosforne skupine iz koje se prenose na ADP, čime se ponovno sintetizira ATP. Ali rezerve kreatin fosfata u mišićima su male i to uzrokuje brzo (unutar 2-4 s) izumiranje ove vrste reakcije. 2. Glikolitički(glikoliza) - razvija se sporije, unutar 2-3 minute intenzivnog rada. Glikoliza počinje fosforilacijom rezervi mišićnog glikogena i glukoze u krvi. Energija ovog procesa dovoljna je za nekoliko minuta napornog rada. U ovoj fazi završava prva faza fosforilacije glikogena i dolazi do pripreme za oksidativni proces. Zatim dolazi drugi stupanj glikolitičke reakcije – dehidrogenacija i treći – redukcija ADP u ATP. Glikolitička reakcija završava stvaranjem dvije molekule mliječne kiseline, nakon čega se odvijaju respiratorni procesi (na 3-5 minuta rada), kada mliječna kiselina (laktat), nastala tijekom anaerobnih reakcija, počinje oksidirati.
Biokemijski pokazatelji za procjenu anaerobnog puta kreatin fosfata resinteze ATP-a su kreatininski koeficijent i alaktični (bez mliječne kiseline) kisikov dug. Omjer kreatinina- je izlučivanje kreatinina u urinu dnevno po 1 kg tjelesne težine. U muškaraca, izlučivanje kreatinina kreće se od 18-32 mg/dan x kg, au žena - 10-25 mg/dan x kg. Postoji linearni odnos između sadržaja kreatin fosfata i stvaranja kreatinina. Stoga se pomoću koeficijenta kreatinina mogu procijeniti potencijalne mogućnosti ovog puta resinteze ATP-a.
Biokemijske promjene u tijelu uzrokovane nakupljanjem mliječne kiseline kao rezultat glikolize. Ako je u mirovanju prije početka cervikalne aktivnosti koncentracija laktata u krvi je 1-2 mmol/l, zatim nakon intenzivnog, kratkotrajnog vježbanja u trajanju od 2-3 minute ta vrijednost može doseći 18-20 mmol/l. Drugi pokazatelj koji odražava nakupljanje mliječne kiseline u krvi je krvna slika(pH): u mirovanju 7,36, nakon vježbanja smanjuje se na 7,0 ili više. Nakupljanje laktata u krvi određuje njegovu alkalna rezerva - alkalne komponente svih puferskih sustava krvi.
Završetak intenzivne mišićne aktivnosti popraćen je smanjenjem potrošnje kisika - u početku oštro, a potom postupnije. S tim u vezi postoje dvije komponente kisikovog duga: brzo (alaktat) i sporo (laktat). laktat - to je količina kisika koja se nakon završetka rada koristi za eliminaciju mliječne kiseline: manji dio se oksidira u J-bO i COa, veći dio se pretvara u glikogen. Ova transformacija zahtijeva značajnu količinu ATP-a, koji nastaje aerobno zahvaljujući kisiku, koji čini laktatni dug. Metabolizam laktata odvija se u stanicama jetre i miokarda.
Količina kisika potrebna za potpuno osiguranje rada koji se obavlja naziva se potreba za kisikom. Na primjer, u utrci na 400 m, potreba za kisikom je otprilike 27 litara. Vrijeme za trčanje udaljenosti na razini svjetskog rekorda je oko 40 sekundi. Istraživanja su pokazala da tijekom tog vremena sportaš apsorbira 3-4 litre 02. Dakle, 24 litre je ukupni dug kisika(oko 90% potrebe za kisikom), koja se eliminira nakon utrke.
U utrci na 100 m, nedostatak kisika može doseći i do 96% potrebe. U trčanju na 800 m udio anaerobnih reakcija lagano se smanjuje - na 77%, u trčanju na 10 000 m - na 10%, tj. pretežni dio energije dobiva se respiratornim (aerobnim) reakcijama.
Mehanizam opuštanja mišića.Čim živčani impulsi prestanu ulaziti u mišićno vlakno, ioni Ca2 pod djelovanjem tzv. kalcijeve pumpe, zahvaljujući energiji ATP-a, odlaze u cisterne sarkoplazmatskog retikuluma i njihova se koncentracija u sarkoplazmi smanjuje na prvobitnu. razini. To uzrokuje promjene u konformaciji troponina, koji fiksiranjem tropomiozina u određenom području aktinskih filamenata onemogućuje stvaranje poprečnih mostova između debelih i tankih filamenata. Zbog elastičnih sila koje nastaju tijekom kontrakcije mišića u kolagenskim nitima koje okružuju mišićno vlakno, ono se nakon opuštanja vraća u prvobitno stanje. Dakle, proces mišićne relaksacije, odnosno relaksacije, kao i proces mišićne kontrakcije, odvija se pomoću energije hidrolize ATP-a.
Tijekom mišićne aktivnosti u mišićima se naizmjenično odvijaju procesi kontrakcije i opuštanja, pa stoga brzinsko-snažne osobine mišića podjednako ovise o brzini mišićne kontrakcije io sposobnosti mišića da se opuste.
Kratke karakteristike glatkih mišićnih vlakana. Glatka mišićna vlakna nemaju miofibrile. Tanke niti (aktin) povezane su sa sarkolemom, debele niti (miozin) nalaze se unutar mišićnih stanica. Glatkim mišićnim vlaknima također nedostaju cisterne s Ca ionima. Pod utjecajem živčanog impulsa Ca ioni polako ulaze u sarkoplazmu iz izvanstanične tekućine i također polako izlaze nakon prestanka pristizanja živčanih impulsa. Stoga se glatka mišićna vlakna sporo kontrahiraju i sporo opuštaju.
Opći pregled skeleta ljudski mišići. Mišići trupa(Sl. 2.6 i 2.7) uključuju mišiće prsa, leđa i trbuha. Mišići prsnog koša uključeni su u pokrete gornjih udova, a također osiguravaju voljne i nevoljne respiratorne pokrete. Respiratorni mišići prsnog koša nazivaju se vanjski i unutarnji interkostalni mišići. U respiratorne mišiće spada i dijafragma. Leđni mišići se sastoje od površinskih i dubokih mišića. Površinski omogućuju neke pokrete gornjih udova, glave i vrata. Duboki ("ispravljači trupa") pričvršćeni su na spinozne procese kralježaka i protežu se duž kralježnice. Leđni mišići sudjeluju u održavanju okomitog položaja tijela uz jaku napetost (kontrakciju), uzrokuju savijanje tijela unatrag. Trbušni mišići održavaju pritisak unutar trbušne šupljine (trbušni mišići), sudjeluju u nekim pokretima tijela (savijanje tijela prema naprijed, savijanje i okretanje u stranu), te u procesu disanja.
Mišići glave i vrata - mimika, žvakanje i pomicanje glave i vrata. Mišići lica su jednim krajem pričvršćeni za kost, drugim za kožu lica, neki mogu započeti i završiti u koži. Mišići lica osiguravaju pokrete kože lica, odražavaju različita psihička stanja osobe, prate govor i važni su u komunikaciji. Kada se mišići za žvakanje kontrahiraju, uzrokuju pomicanje donje čeljusti prema naprijed i u stranu. Mišići vrata sudjeluju u pokretima glave. Stražnja skupina mišića, uključujući mišiće zatiljka, toničkom (od riječi "ton") kontrakcijom drži glavu u uspravnom položaju.
Riža. 2.6. Mišići prednje polovice tijela (prema Sylvanovichu):
1 - temporalni mišić, 2 - žvakaći mišić, 3 - sternokleidomastoidni mišić, 4 - veliki prsni mišić, 5 - srednji skaleni mišić, b - vanjski kosi mišić trbuha, 7 - vastus medialis, 8 - vastus lateralis, 9 - rektus femoris mišić, 10 - sartorius, 11 - nježni mišić 12 - unutarnji kosi trbušni mišić, 13 - rektus abdominis mišić, 14 - biceps brachii mišić, 15 ~ vanjski interkostalni mišići, 16 - orbicularis oris mišić, 17 - orbicularis oculi mišić, 18 - frontalni mišić
Mišići gornjih udova osigurati kretanje ramenog obruča, ramena, podlaktice i pomicati ruku i prste. Glavni mišići antagonisti su biceps (fleksor) i triceps (ekstenzor) ramena. Pokreti gornjeg ekstremiteta i, prije svega, ruke izuzetno su raznoliki. To je zbog činjenice da ruka služi kao ljudski organ rada.
Riža. 2.7. Mišići stražnje polovice tijela (prema Sylvanovichu):
1 - romboidni mišić, 2 - ispravljač trupa, 3 - duboki mišići glutealnog mišića, 4 - biceps femoris mišić, 5 - mišić potkoljenice, 6 - Ahilova tetiva, 7 - gluteus maximus mišić, 8 - latissimus skipae mišić, 9 - deltoid, 10 - trapezasti mišić
Mišići donjih ekstremiteta osigurati kretanje kuka, potkoljenice i stopala. Bedreni mišići imaju važnu ulogu u održavanju uspravnog položaja tijela, no kod čovjeka su razvijeniji nego kod drugih kralježnjaka. Mišići koji izvode pokrete potkoljenice nalaze se na bedru (npr. mišić kvadriceps, čija je funkcija opružavanje potkoljenice u koljenom zglobu; antagonist ovog mišića je mišić biceps femoris). Stopalo i nožne prste pokreću mišići koji se nalaze u potkoljenici i stopalu. Fleksija nožnih prstiju provodi se kontrakcijom mišića na tabanu i istezanjem mišića prednje površine noge i stopala. Mnogi mišići bedara, nogu i stopala uključeni su u održavanje ljudskog tijela u uspravnom položaju.
Mišićna aktivnost - dolazi do kontrakcije i opuštanja uz obvezno korištenje energije, koja se oslobađa tijekom hidrolize ATP ATP + H 2 0 ADP + H 3 P0 4 + energija u mirovanju, koncentracija ATP u mišićima je oko 5 mmol/l. i, sukladno tome, 1 mmol ATP-a odgovara fiziološkim uvjetima približno 12 cal ili 50 J (1 cal = 4,18 J)
Mišićna masa odrasle osobe iznosi oko 40% tjelesne težine. Kod sportaša koji grade mišiće, mišićna masa može doseći 60% ili više tjelesne težine. Mišići odrasle osobe u mirovanju troše oko 10% ukupnog kisika koji ulazi u tijelo. Tijekom intenzivnog rada, mišićna potrošnja kisika može porasti na 90% od ukupno potrošene kisika.
Izvori energije za aerobnu resintezu ATP-a su ugljikohidrati, masti i aminokiseline čija se razgradnja dovršava Krebsovim ciklusom. Krebsov ciklus je završna faza katabolizma, tijekom koje se acetil koenzim A oksidira u CO2 i H20. Tijekom tog procesa iz kiselina (izocitranske, α-ketoglutarne, jantarne i jabučne kiseline) uklanjaju se 4 para vodikovih atoma i stoga oksidacijom jedne molekule acetil koenzima A nastaje 12 molekula ATP.
ANAEROBNI PUTOVI RESINTEZE ATP-a Anaerobni putovi resinteze ATP-a (kreatin-fosfatni, glikolitički) dodatni su načini stvaranja ATP-a u slučajevima kada glavni put za proizvodnju ATP-a - aerobni - ne može osigurati mišićnoj aktivnosti potrebnu količinu energije. To se događa u prvim minutama bilo kojeg rada, kada disanje tkiva još nije u potpunosti razvijeno, kao i pri izvođenju tjelesne aktivnosti velike snage.
Glikolitički put resinteze ATP-a Ovaj put resinteze, kao i kreatin fosfat, spada u anaerobne metode stvaranja ATP-a. Izvor energije potrebne za resintezu ATP-a u ovom slučaju je mišićni glikogen, čija se koncentracija u sarkoplazmi kreće od 0,2-3%. Tijekom anaerobne razgradnje glikogena, terminalni ostaci glukoze u obliku glukoza-1-fosfata naizmjenično se odcjepljuju od njegove molekule pod utjecajem enzima fosforilaze. Zatim se molekule glukoze-1-fosfata kroz niz uzastopnih faza (ima ih ukupno 10) pretvaraju u mliječnu kiselinu (laktat)
Reakcija adenilat kinaze (miokinaze) Reakcija adenilat kinaze (ili miokinaze) javlja se u mišićnim stanicama u uvjetima značajnog nakupljanja ADP u njima, što se obično opaža s pojavom umora. Reakciju adenilat kinaze ubrzava enzim adenilat kinaza (miokinaza) koji se nalazi u sarkoplazmi miocita. Tijekom ove reakcije, jedna molekula ADP-a prenosi svoju fosfatnu skupinu na drugu ADP, što rezultira stvaranjem ATP-a i AMP-a: ADP + ADP ATP + AMP
Rad u zoni maksimalne snage Nastavite za s. Glavni izvor ATP-a u ovim uvjetima je kreatin fosfat. Tek na kraju rada reakcija kreatin fosfata zamijenjena je glikolizom. Primjeri tjelesnih vježbi koje se izvode u zoni maksimalne snage uključuju sprint, skokove u dalj i vis, neke gimnastičke vježbe i dizanje utega.
Rad u zoni submaksimalne snage Trajanje do 5 minuta. Vodeći mehanizam resinteze ATP-a je glikolitički. Na početku rada, dok glikoliza ne postigne maksimalnu brzinu, dolazi do stvaranja ATP-a zahvaljujući kreatin fosfatu, a na kraju rada glikolizu počinje zamjenjivati tkivno disanje. Rad u zoni submaksimalne snage karakterizira najveći dug kisika - do 20 litara. Primjeri tjelesnih aktivnosti u ovoj zoni snage uključuju trčanje na srednje udaljenosti, sprint plivanje, vožnju bicikla na stazi i sprint brzo klizanje.
Rad u zoni velike snage Trajanje do 30 minuta. Rad u ovoj zoni karakteriziraju približno jednaki doprinosi glikolize i tkivnog disanja. Put kreatin fosfata za resintezu ATP-a funkcionira samo na samom početku rada, pa je stoga njegov udio u ukupnoj opskrbi energijom ovog rada mali. Primjeri vježbi u ovoj zoni snage uključuju utrku na 5000 m, klizanje na daljinu, skijaško trčanje te plivanje na srednje i duge staze.
Rad u zoni umjerene snage Traje više od 30 minuta. Opskrba energijom mišićne aktivnosti odvija se uglavnom aerobno. Primjer takve snage je maratonsko trčanje, atletsko trčanje, trkačko hodanje, cestovni biciklizam i skijaško trčanje na duge staze.
Korisne informacije U Međunarodnom sustavu jedinica (SI), osnovna jedinica za energiju je džul (J), a jedinica za snagu je vat (W). 1 džul (J) = 0,24 kalorija (kal). 1 kilodžul (kJ) = 1000 J. 1 kalorija (kal) = 4,184 J. 1 kilokalorija (kcal) = 1000 kal = 4184 J. 1 vat (W) = 1 J-s"1 = 0,24 kal-s -1,1 kilovat (kW) = 1000 W. 1 kg-m-s"1 = 9,8 W. 1 konjska snaga (KS) = 735 vata. Da bi se snaga putova resinteze ATP-a izrazila u J/min-kg, potrebno je vrijednost ovog kriterija u cal/min-kg pomnožiti s 4,18, a da bi se dobila vrijednost snage u W/kg, pomnožiti s 0,07.
