Энергетика мышечного сокращения

1.

ОПОРНО-ДВИГАТЕЛЬНЫЙ
АППАРАТ
ЭНЕРГЕТИКА МЫШЕЧНОГО
СОКРАЩЕНИЯ

2.

3.

Энергия поступает в организм с пищей;
Происходит процесс пищеварения и
превращения;
Полученная энергия расходуется на
процессы жизнедеятельности клеток;
Рассеивается в виде тепла;
Избыток энергии аккумулируется в виде
жиров.

4.

ПИЩА
ПИЩЕВАРЕНИЕ
НУЖДЫ
ТЕПЛО
ЗАПАС

5.

Источниками энергии являются: Белки,
Жиры, Углеводы;
Химические связи слабые, энергии мало;
Молекулы слишком большие;
Для расщепления нужно время и
сложные ферменты;
Поэтому напрямую клетки организма не
берут энергию из пищевых веществ.

6.

7.

Сложные молекулы распадаются на простые и
поступают в кровь;
Часть идет в клетки и расщепляется с
высвобождением энергии;
Часть аккумулируется про запас;
При необходимости запас распадается,
образуется энергия и тратится на синтез АТФ;
Избытки, не использованные вещества и
продукты распада выводятся из организма.

8.

БЕЛКИ
ЖИРЫ
аминокислоты жирные кислоты
УГЛЕВОДЫ
глюкоза
кровь
на нужды клетки на нужды клетки на нужды клетки
(рост тканей)
запас жира
запас гликогена
выведение
избытка
синтез АТФ
синтез АТФ

9.

10.

Непосредственным источником энергии для всех
процессов в организме является АТФ
(аденозинтрифосфорная кислота);
Состоит из органического вещества АДЕНОЗИНА и
трех остатков фосфорной кислоты:
АДЕНОЗИН
Ф
Ф
Ф
Синтезируется АТФ путем присоединения остатка
фосфорной кислоты к АДФ:
АДФ + Ф + ЭНЕРГИЯ
АТФ + Н2О

11.

Связи между фосфатными остатками АТФ являются
высокоэнергетическими;
В ходе расщепления высвобождается много энергии;
Это расщепление не требует сложных ферментных
систем и происходит очень быстро;
Поэтому АТФ используется в организме как
универсальный источник энергии для всех
биохимических процессов;
Запасов АТФ в организме очень мало;
Поэтому клетки его постоянно ресинтезируют;
Реакции ресинтеза могут идти двумя способами:

12.

Реакции ресинтеза АТФ:
АНАЭРОБНЫЕ
АЭРОБНЫЕ
-без участия
кислорода;
-процесс быстрый,
но короткий.
-в присутствии
кислорода;
-процесс медленный,
качественный, малый
по мощности, но
экономичный.

13.

14.

В саркоплазме мышечного волокна есть АТФ, КрФ,
гликоген, капли жира;
Запаса АТФ в мышцах хватает только на несколько
секунд работы;
Как только истощаются запасы АТФ, запускается процесс
расщепления КрФ (это самый простой и быстрый способ
ресинтеза АТФ);
Но запаса КрФ так же мало и хватает на 5-10 секунд
работы;
Дальше источником ресинтеза АТФ являются углеводы;
Жирные кислоты во время работы используются мало,
т.к. высокие концентрации глюкозы и лактата тормозят
липолиз.

15.

16.

17.

Креатинфосфатная система или Креатинфосфокиназная;
Энергия для ресинтеза АТФ образуется из расщепления
креатинфосфата (КрФ);
Это самая мощная из всех энергетических систем, она дает
больше всего молекул АТФ за единицу времени;
КрФ состоит из органического вещества креатина и остатка
фосфорной кислоты (это высокоэнергетическое соединение);
Запасов КрФ в мышце мало и хватает на 5-10 секунд работы;
НО…. Энергия АТФ расходуется на нужды организма, а
энергия КрФ только на ресинтез молекул АТФ;
Для ресинтеза АТФ КрФ дает энергию и остаток фосфорной
кислоты;
Весь процесс происходит в саркоплазме мышечного волокна
без участия О2;
Это анаэробный путь ресинтеза АТФ.

18.

19.

Расщепление АТФ мышечного волокна, запасов хватает на 5-10
секунд работы;
При снижении уровня АТФ, мгновенно происходит
расщепление КрФ;
Под действием фермента КРЕАТИНКИНАЗЫ отщепляется
фосфатная группа;
Этот механизм обеспечивает восстановление АТФ в тысячные
доли секунды;
Скорость расщепления прямо пропорциональна интенсивности
выполняемой работы и величине мышечного напряжения;
Работа мощная, быстрая, рывковая, взрывная;
Небольшая энергетическая емкость:
1 КрФ = 1 АТФ = 10-15 секунд работы.

20.

21.

Гликолиз (расщепление глюкозы);
Вторая по мощности система ресинтеза АТФ;
ГЛИКОЛИЗ
АНАЭРОБНЫЙ
-проходит в саркоплазме
клетки;
-при участии
специальных ферментов;
-без участия кислорода.
АЭРОБНЫЙ
-протекает в
митохондриях;
-при участии
кислорода.

22.

23.

Протекает в саркоплазме клеток при участии
специальных ферментов;
Во время гликолиза молекула глюкозы
расщепляется (образуя пируват) и высвобождается
энергия для ресинтеза АТФ;
Продуктами расщепления глюкозы является ЛАКТАТ
и ионы водорода (Н+);
Если кислорода достаточно, то ПИРУВАТ
превращается в АЦЕТИЛ-коА и процесс переходит в
митохондрии.

24.

25.

Процесс протекает в МИТОХОНДРИЯХ;
АЦЕТИЛ-коА вступает в ЦИКЛ КРЕБСА;
Цикл трикарбоновых кислот: совокупность всех
реакций, в ходе которых от АЦЕТИЛ-коА отщепляется
УГЛЕРОД, ВОДОРОД и ЭЛЕКТРОНЫ;
Выделяется энергия для ресинтеза АТФ;
Отщепленный УГЛЕРОД соединяется с кислородом и
образует СО2, который мы выдыхаем;
Отщепленный ВОДОРОД и ЭЛЕКТРОНЫ проходят
дыхательную цепь и дают энергию для ресинтеза АТФ
(в результате образуется всего 34 молекулы);
Водород образует воду и выходит из организма.

26.

27.

Снижение концентрации КрФ включает процесс гликолиза;
При гликолизе 1 молекула глюкозы преобразуется в 2
молекулы пирувата;
Пируват без О2 превращается в лактат и ионы водорода,
образуется молочная кислота (МК);
Мощность гликолиза велика, энергетическая емкость больше
фосфагенной системы, но все же недостаточная;
Работа скоростная и скоростно-силовая в течение 40-60 сек;
1 молекула глюкозы = 2 молекулы АТФ;
Половина энергии в тепло, половина на мышечное сокращение;
Запасы углеводов истощаются и развивается утомление;
Интенсивная работа дольше 1 мин.- образование МК;
Накопление МК снижает ресинтез АТФ и активизирует работу
митохондрий.

28.

29.

В саркоплазме активизируются ЖК и при помощи
карнитина доставляются в митохондрии, где
превращаются в АЦЕТИЛ-коА;
Далее окисление идет так же как окисление углеводов:
ЦИКЛ КРЕБСА – молекулы АТФ – вода и углекислый газ;
Молекулы ЖК имеют более длинные цепочки поэтому
расщепляется больше химических связей и
высвобождается больше энергии для ресинтеза АТФ;
Поэтому же окисление жиров идет медленнее и требует
больше кислорода;
Способ получения АТФ (аэробный) он энергетически
самый выгодный;
Но идет медленно, качественно и требует много О2.

30.

31.

Это основной механизм получения энергии при длительной
работе;
Процессы протекают в митохондриях;
Расщепляются углеводы, молочная кислота, жирные кислоты,
аминокислоты (в том числе и белки организма);
При расщеплении образуется Н2О и СО2, которые легко
выводятся из организма;
Мощность мала, а вот емкость огромная;
1 молекула глюкозы = 38 молекул АТФ;
1 молекула ЖК = 300-500 молекул АТФ;
1 молекула аминокислот = 10-12 молекул АТФ;
Работа умеренной мощности, длится несколько часов;
При окислении расщепление и восстановление протекают с
одинаковой скоростью.