Гидролиз АТФ в мышечных волокнах

Описано протекание реакции гидролиза АТФ в мышечных волокнах. Показано, что именно реакция гидролиза АТФ приводит к ацидозу, то есть «закислению» мышцы, а не гликолиз.

Гидролиз АТФ в мышечных волокнах

Непосредственным источником энергии при мышечной деятельности является АТФ (аденозинтрифосфат), который находится в саркоплазме. Освобождение энергии происходит в результате реакции гидролиза АТФ.

Определение

Гидролиз АТФ – реакция, протекающая в мышечных волокнах, при которой происходит взаимодействие АТФ с водой (гидролиз).

АТФ+Н2О→АДФ+Н3РО4 + энергия

В результате гидролиза 1 моль АТФ выделяется энергия, равная 30 кДж.

Энергия, выделяемая в результате гидролиза АТФ в мышечных волокнах, расходуется на: сокращение мышечных волокон (взаимодействие белков актина и миозина) и на их расслабление (работу кальциевого и натрий-калиевого насосов).

Более подробно строение и функции мышц описаны в моих книгах:

Ацидоз (закисление) мышечных волокон

Фосфорная кислота (Н3РО4) в саркоплазме достаточно быстро диссоциирует на ионы водорода и неорганический фосфат (остаток фосфорной кислоты). Накопление ионов водорода вызывает ацидоз мышцы, то есть ее «закисление». При этом рН саркоплазмы сдвигается в кислую сторону и может достигать значений рН=6,4-6,5.

В настоящее время доказано, что именно реакция гидролиза АТФ приводит к ацидозу, то есть «закислению» мышцы, а не гликолиз. Так, по данным Robergs R.A.(2001) в течение трех минутной физической нагрузки субмаксимальной интенсивности высвобождение ионов водорода посредством гидролиза АТФ составляет 215 ммоль/кг, а гликолиза только 129 ммоль/кг.

Гидролиз АТФ в мышечных волокнах

Фермент АТФ-аза

Гидролиз АТФ ускоряется ферментом АТФ-азой Этот фермент расположен на миозиновых головках толстого филамента. Молекула миозина имеет большой отрицательный заряд. Ионы кальция (Ca2+), выделяющиеся из саркоплазматического ретикулума при сокращении мышечного волокна, повышают АТФ-азную активность миозина и скорость гидролиза АТФ.

Содержание АТФ в мышечных волокнах незначительное и составляет 5 ммоль/кг сырой массы мышц. Оно поддерживается на относительно постоянном уровне, так как повышение концентрации АТФ в скелетных мышцах вызывает угнетение АТФ-азы и снижению сократительной способности миозина. Снижение концентрации АТФ ниже 2 ммоль/кг сырой массы приводит к нарушению работы кальциевого насоса и процесса расслабления мышц.

Активность фермента АТФ-азы лежит в основе разделения мышечных волокон на типы: медленные (I тип), промежуточные (IIA тип) и быстрые (IIB тип). В медленных мышечных волокнах активность этого фермента низкая, а в быстрых – высокая. Активность АТФ-азы миозина связана с типом (изоформой) миозина, содержащегося в данном волокне. Это обстоятельство позволяет посредством гистохимических методов определить какой именно миозин содержится в то или ином мышечном волокне.

Болезненные ощущения в мышцах во время тренировки

Гидролиз АТФ, приводящий к накоплению в саркоплазме  кислых продуктов, активирует работу антитранспортера, который выкачивает из мышечного волокна в тканевую жидкость ионы водорода и закачивает в мышечное волокно ионы натрия. «Закисление» тканевой жидкости воздействует на болевые рецепторы (ноцицепторы), чувствительные к изменению рН. В результате спортсмены ощущают в скелетных мышцах жжение и боль.

Более подробно этот вопрос описан в видеоролике «Почему болят мышцы на тренировке? Нужно ли делать кардио после силовой тренировки?» на моем канале в YouTube

Литература

  1. Robergs R.A. Exercise-induced metabolic acidosis: where do the protons come from? // Sportscience 5. [sportsci.org/jour/0102/rar. htm, 2001].
  2. Robergs, Robert A., Farzenah Ghiasvand, and Daryl Parker. Biochemistry of exercise-induced metabolic acidosis. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 287: R502–R516, 2004; 10.1152/ajpregu.00114.2004

С уважением, А.В. Самсонова

Похожие записи:


Креатинкиназа
Дано определение креатинкиназы, а также описание структуры ее изомеров. Описана локализация креатинкиназы в скелетных мышцах, ее участие…

Определение соматотипа по Р.Н. Дорохову
Описано определение соматотипа по Р.Н. Дорохову. В основу классификации положены: длина и масса тела, компоненты массы тела, продольные…

Повреждение и регенерация мышц. Эксперименты А.Н. Студицкого
Описаны эксперименты на животных, по повреждению и регенерации скелетных мышц. В этих экспериментах была показана высокая пластичность…

Биохимия метаболического ацидоза, вызванного физическими упражнениями
В обзоре представлены четкие доказательства того, что основной причиной ацидоза скелетных мышц является гидролиз АТФ, а…

Томас ДеЛорме – ученый, разработавший метод прогрессивно возрастающего сопротивления
Описаны достижения врача-реабилитолога Томаса ДеЛорме, который разработал специальные силовые тренажеры для своих пациентов; использовал большие отягощения для борьбы…

Искусственный интеллект в спортивной тренировке
Описана система комплексного контроля в спорте, построенная на основе искусственного интеллекта. Разработанная система внедрена в подготовку пауэрлифтеров высокой…