3. Механизмы энергообеспечения мышечной ткани
Источники энергии следующие.
-
Специальные реакции субстратного фосфорилирования.
-
Гликолиз, гликогенолиз.
-
Окислительное фосфорилирование.
Специальные реакции субстратного фосфорилирования.
Участие специальных реакций субстратного фосфорилирования в обеспечении энергией мышечной клетки различна — это зависит от интенсивности, продолжительности, мощности и длительности мышечной работы.
Креатинфосфокиназная реакция.
Это самый быстрый способ ресинтеза АТФ. Запасов креатинфосфата хватает для обеспечения мышечной работы в течение 20 с.
Максимально эффективен. Не требует присутствия кислорода, не дает побочных нежелательных продуктов, включается мгновенно. Его недостаток — малый резерв субстрата (хватает только на 20 с работы). Обратная реакция может протекать в митохондриях с использованием АТФ, образовавшейся в процессе окислительного фосфорилирования.
Мембрана митохондрий хорошо проницаема как для креатина, так и для креатин-фосфата, а креатинфосфокиназа есть и в саркоплазме, и в межмембранном пространстве митохондрий.
Миокиназная реакция. Протекает только в мышечной ткани!
АДФ ———> АТФ + АМФ.
Реакция катализируется миокиназой (аденилаткиназой).
Главное значение этой реакции заключается в образовании АМФ — мощного аллостерического активатора ключевых ферментов гликолиза, гликогенолиза, ГБФ-пути.
Гликолиз, гликогенолиз.
Не требуют присутствия кислорода (анаэробные процессы). Обладают большим резервом субстратов. Используется гликоген мышц (2 % от веса мышцы) и глюкоза крови, полученная из гликогена печени.
Недостатки следующеи.
-
Небольшая эффективность: 3 АТФ на один глюкозный остаток гликогена.
-
Накопление недоокисленных продуктов (лактат).
-
Гликолиз начинается не сразу — только через 10-15 с после начала мышечной работы.
-
Окислительное фосфорилирование.
Преимущества.
-
Это наиболее энергетически выгодный процесс — синтезируется 38 молекул АТФ при окислении одной молекулы глюкозы.
-
Имеет самый большой резерв субстратов: может использоваться глюкоза, гликоген, глицерин, кетоновые тела.
-
Продукты распада (CO2 и H2O) практически безвредны.
Недостаток: требует повышенных количеств кислорода.
Важную роль в обеспечении мышечной клетки кислородом играет миоглобин, у которого сродство к кислороду больше, чем у гемоглобина: при парциальном давлении кислорода, равном 30 мм.рт.ст., миоглобин насыщается кислородом на 100 %, а гемоглобин — всего на 30 %. Поэтому миоглобин эффективно отнимает у гемоглобин доставляемый им кислород.