Тканевое дыхание (аэробный ресинтез АТФ) в мышечных волокнах

Дается определение тканевого дыхания — аэробного ресинтеза АТФ в мышечных волокнах. Описаны количественные критерии тканевого дыхания: максимальная мощность, время развертывания, время работы с максимальной мощностью. Дается характеристика достоинствам и недостаткам тканевого дыхания.

Тканевое дыхание в мышечных волокнах (аэробный путь ресинтеза АТФ, аэробное фосфорилирование, окислительное фосфорилирование)

Определение

Тканевое дыхание (аэробный путь ресинтеза АТФ, аэробное фосфорилирование, окислительное фосфорилирование) – основной, базовый способ образования АТФ, протекающий в митохондриях мышечных волокон.

Общая характеристика

Источниками энергии для аэробного ресинтеза АТФ являются углеводы, жиры и аминокислоты. В итоге тканевого дыхания вещество окисляется до углекислого газа и воды.

Тканевое дыхание – основной механизм энергообеспечения при работе умеренной мощности длительностью более 30 минут.

Виды спорта базирующиеся на тканевом дыхании

Виды спорта, в которых тканевое дыхание является основным механизмом обеспечения являются: спортивная ходьба на 20 и 50 км, марафонский бег; лыжные гонки на 20 и 50 км; шоссейные велогонки, плавание на 10 км в открытой воде.

Ферменты тканевого дыхания

Ферменты аэробного ресинтеза АТФ (цитратсинтетаза, аконитаза, изоцитратдегидрогеназа, α-Кетоглутаратдегидрогеназа, сукцинаттиокиназа, сукцинатдегидрогеназа, фумараза, малатдегидрогеназа) располагаются в мембране митохондрий. Эти ферменты активирует АДФ (аденозиндифосфат). В покое АДФ мало, поэтому тканевое дыхание протекает с очень низкой скоростью. При выполнении физической нагрузки в организме интенсивно используется АТФ, поэтому в мышечных волокнах накапливается АДФ. В этом случае имеет место реакция гидролиза АТФ:

АТФ+Н₂О→АДФ+Н₃РО₄ + энергия

Избыток АДФ ускоряет тканевое дыхание, и оно может достигнуть максимальной скорости. Тканевое дыхание характеризуется высокой экономичностью. Например, при аэробном окислении гликогена до воды и углекислого газа образуется 39 молекул АТФ в расчете на один остаток глюкозы.

Тканевое дыхание активно протекает в мышечных волокнах типа I и типа IIA.

Количественные критерии тканевого дыхания

Максимальная мощность

Максимальная мощность тканевого дыхания составляет 350-450 кал/мин кг. По сравнению с анаэробными путями ресинтеза АТФ тканевое дыхание обладает самой низкой величиной максимальной мощности. Это обусловлено возможностями доставки кислорода в митохондрии, количеством и размерами митохондрий в мышечных волокнах.

Время развертывания тканевого дыхания

Время развертывания тканевого дыхания составляет от 3 до 4 минут. Однако у хорошо тренированных спортсменов этот показатель может составлять всего 1 минуту (С.С. Михайлов, 2009). Достаточно большое время развертывания тканевого дыхания объясняется тем, что для обеспечения максимальной скорости протекания тканевого дыхания необходима перестройка всех систем организма, участвующих в доставке кислорода в митохондрии мышц.

Время работы с максимальной мощностью

Время работы с максимальной мощностью тканевого дыхания составляет  десятки минут. Это связано с тем, что, для аэробного ресинтеза АТФ используются разнообразные источники энергии (аминокислоты, углеводы, жирные кислоты и др.), содержащиеся как в мышечных волокнах, так и в крови, доставляемой к мышцам. Поэтому тканевое дыхание может функционировать длительное время.

Достоинства тканевого дыхания

1. Высокая экономичность;
2. Универсальность в использовании субстратов окисления.
3. Большая продолжительность работы.

Недостатки тканевого дыхания.

1. Необходимость в кислороде.
2. Все ферменты тканевого дыхания встроены во внутреннюю мембрану митохондрий. Любые факторы, повреждающие внутреннюю мембрану, нарушают протекание тканевого дыхания.
3. Большое время развертывания (3-4 мин.)
4. Небольшая максимальная мощность.

Литература

1. Волков Н.И., Несен Э.Н., Осипенко А.А., Корсун С.Н. Биохимия мышечной деятельности.- Киев: Олимпийская литература, 2000.- 504 с.
2. Михайлов С.С. Спортивная биохимия. – М.: Советский спорт, 2009.– 348 с.

С уважением, А.В. Самсонова