Транспорт кислорода к работающим мышцам и его потребление при мышечной деятельности

Стр 1 из 3Следующая ⇒

Биохимические изменения в организме при выполнении упражнений различной мощности и продолжительности Степень изменения биохимических процессов в организме при мышечной деятельности зависит от типа выполняемого упражнения, его мощности и продолжительности, а также от тренированности спортсмена. В первую очередь такие изменения касаются механизмов аэробного и анаэробного энергообразования.

Общая направленность изменения биохимических процессов при мышечной деятельности

При беге на 100 м энергетическое обеспечение работы мышц осуществляется только за счет анаэробных процессов (рис. 133). На первых метрах дистанции или стартовом разбеге преимущественное значение в энергообеспечении работающих мышц имеет креатинфосфокиназный механизм. На остальной части дистанции поддержание достигнутой максимальной скорости бега обеспечивается одновременным использованием креатинфосфата и гликогена. Общая доля анаэробного гликолиза в энергетике спринтерского бега составляет около 50 %. Скорость гликолитического распада гликогена при беге с максимальной скоростью на дистанции 100 м может достигать 1000-кратного увеличения по сравнению с уровнем покоя. Однако запасы гликогена не исчерпываются даже при интенсивной работе до изнеможения, что следует из табл. 25, в которой представлены значения концентрации АТФ, КрФ и гликогена в мышце человека, определенные на материале, полученном путем биопсии, в состоянии покоя и после максимальной нагрузки различной продолжительности. Содержание АТФ изменяется незначительно, а концентрация КрФ снижается от 17 ммоль • кг^-1 влажной массы мышцы почти до нуля после максимальной нагрузки до изнеможения.

При беге на 200 м креатинфосфат и анаэробный гликолиз также используются одновременно при заметном преобладании гликолиза в общей энергетике работы. Однако уже на 150-м метре запасы креатинфосфата в работающих мышцах заметно истощаются и темп бега обычно снижается примерно на 10 %, при этом в энергетическом обеспечении бега определенную роль начинает играть аэробный метаболизм. Общий вклад аэробного способа производства энергии на этой дистанции может составить 10-20%.

При беге на 400 м все три источника энергии участвуют в поддержании заданной скорости бега. Примерно 10% общих затрат энергии обеспечивает реакция распада креатинфосфата. Она играет основную роль в период стартового разгона и на финише бега. Наибольшее значение в энергетике бега на 400 м имеет анаэробный гликолиз, обеспечивающий свыше 60 % энергии, затрачиваемой на преодоление дистанции. На долю аэробного процесса приходится около 25 % общего энергетического запроса (рис. 134).

Основными факторами, ограничивающими скорость бега на дистанции 400 м и способствующими развитию утомления, является ограниченная емкость креатинфосфокиназного механизма, а также значительное накопление молочной кислоты в работающих мышцах и закисление внутренней среды организма. Увеличение в процессе тренировки доли аэробного ресинтеза АТФ за счет окисления углеводов может рассматриваться как перспективный путь повышения выносливости бегунов, специализирующихся на этой дистанции.

При беге на средние дистанции (800 и 1500 м) креатинфосфокиназный механизм и анаэробный гликолиз вносят определенный вклад в ресинтез АТФ при работе, однако аэробный метаболизм становится доминирующим. На его долю приходится около 45 % общих затрат энергии на дистанции 800 м и до 75 % — на дистанции 1500 м (рис. 135). Важное значение при этом имеют запасы гликогена в работающих мышцах, которых может хватить при анаэробном окислении примерно на 1000 м. Для повышения выносливости в данных видах бега более эффективно использовать эти запасы гликогена в ходе аэробных окислительных процессов. Это потребует усиленного кровоснабжения работающих мышц и потребления кислорода мышцами, а также увеличения буферных резервов крови, что будет предотвращать значительное закисление и раннее развитие утомления.

При беге на длинные дистанции (5 и 10 км) аэробное окисление углеводов является основным механизмом энергообеспечения работы, так как на его долю приходится до 87 % общих затрат энергии на дистанции 5 км и около 97 % — на дистанции 10 км (рис. 136). На этих дистанциях вклад анаэробных источников энергии также еще достаточно большой. Он может достигать 15 % общих затрат энергии и играет важную роль при финишном ускорении, приносящем победу при беге на длинные дистанции. Наиболее значительным фактором, влияющим на работу на выносливость, является кислородное снабжение работающих мышц, поскольку потребление кислорода во время бега поддерживает максимальную скорость окисления углеводов. Порог анаэробного обмена у стайеров при работе достигается при 75-90 % МП К.

При марафонском беге затраты энергии восполняются исключительно за счет аэробного процесса. Погашение этих затрат невозможно только за счет окисления углеводов из-за недостаточности запасов гликогена в работающих мышцах спортсмена, поэтому значительная часть энергии образуется за счет окисления жиров, на долю которых может приходиться от 10 до 50 % общих затрат энергии (рис. 137). Вклад жиров в энергообеспечение при мышечной работе на длинных и сверхдлинных дистанциях у высокотренированных бегунов сбольшими запасами гликогена в работающих мышцах составляет 12—20 %, у нетренированных бегунов — более 80 %. Всего на дистанции марафонского бега окисляется около 300 г жиров. Использование жиров в качестве источника энергии менее эффективно по сравнению с окислением углеводов, так как происходит оно с более низкой скоростью и с большим потреблением кислорода. Увеличивающаяся концентрация жирных кислот в крови при мобилизации жиров и высокая скорость их окисления в работающих мышцах тормозят окисление в них углеводов, в основном глюкозы крови, что влечет за собой снижение скорости бега. Увеличение доли окисляемых жиров при работе способствует также развитию центрального торможения. Мобилизация жиров при физической работе активизируется рядом гормонов.

При длительной работе наряду с увеличением использования в энергетическом обмене жиров может происходить новообразование углеводов из веществ неуглеводной природы (глюконеогенез), активируемое гормоном кортизолом. Основным субстратом глюконеогенеза являются аминокислоты, часть которых накапливается в мышцах при работе в результате распада тканевых белков. Они могут быть использованы для образования глюкозы.

Представление об использовании отдельных механизмов энергообеспечения при мышечной работе можно получить по результатам изменения концентрации молочной кислоты и глюкозы в крови: максимальное накопление молочной кислоты в крови достигается при беге на 400 и 800 м, что свидетельствует об использовании лактатного механизма ресинтеза АТФ, а глюкозы — при беге на 10 000 м, когда аэробный механизм ресинтеза АТФ становится ведущим.

Транспорт кислорода к работающим мышцам и его потребление при мышечной деятельности

Доставка кислорода к мышцам

Только небольшая часть поступающего в кровь кислорода растворяется в плазме (около 0,3 мм О₂ на 100 мл крови); большая же часть связывается в эритроцитах с гемоглобином. При нормальных условиях каждый 1 г гемоглобина крови может связать 1,34 мл О₂. В 100 мл крови взрослого человека содержится около 14—16 г гемоглобина, поэтому кислородная емкость крови, т. е. общее количество связанного ею кислорода, при полном насыщении гемоглобина может составлять 21—22 мл 0₂ на 100 мл крови.

На способность гемоглобина связывать кислород влияет температура крови и концентрация водородных ионов в ней: чем ниже температура и выше рН, тем больше кислорода может быть связано гемоглобином. Выделение СО₂ из крови в выдыхаемый воздух способствует подщелачиванию крови и насыщению гемоглобина кислородом. В молекуле гемоглобина содержится 4 гема, которые могут связывать 4 молекулы О₂, при этом взаимодействие первого тема с кислородом увеличивает сродство гемоглобина к кислороду и скорость присоединения последующих молекул О₂.

Обогащенная кислородом кровь поступает в большой круг кровообращения. Сердце в состоянии покоя перекачивает ежеминутно 5—6 л крови, а значит, переносит от легких к тканям 250—300 мл кислорода в минуту. Во время работы объем крови возрастает до 30—40 л • мин ^-1, а количество переносимого кровью кислорода — до 5—6 л • мин ^-1.

Концентрация свободного кислорода в капиллярах тканей выше, чем во внутриклеточном пространстве, поэтому в них происходит освобождение кислорода от гемоглобина и диффузия его в клетки. Увеличение содержания СО₂ и кислых продуктов обмена, а также местное повышение температуры крови в капиллярах тканей усиливают распад оксигемоглобина и освобождение кислорода.

В клетках мышц кислородный обмен осуществляется при участии белка миоглобина, имеющего сходную с гемоглобином структуру. Миоглобин переносит кислород к митохондриям, где протекают окислительные процессы, и частично депонирует его. Он обладает большим химическим сродством к кислороду, чем гемоглобин, что обеспечивает более полное использование мышцами кислорода, поставляемого кровью.

Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 1250; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!