§ 1. Энергообеспечение жизнедеятельности организма

 

Любая деятельность человека возможна благодаря сокращению мышц. Для того чтобы мышцы человека могли совершать определенную работу, им, как автомобилю топливо, нужна энергия. Источником энергии для мышечного сокращения является сложное химическое соединение – аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). АТФ образуется в митохондриях – внутриклеточных органеллах. Митохондрии содержат эффективные биохимические системы, обеспечивающие синтез веществ, богатых энергией. Примерно половина энергии, образующейся в митохондриях, превращается в тепло, оставшаяся часть консервируется в виде химических связей АТФ. АТФ состоит из аденозина (обозначим его буквой А) и трех остатков фосфорной кислоты (Р). Схематически АТФ будет выглядеть так:

А - Р ~ Р ~ Р.

При расщеплении АТФ теряет один фосфат (Р), в результате получается аденозиндифосфорная кислота (АДФ), и выделяется энергия, используемая мышцей для выполнения работы.

Запасы АТФ в клетке относительно невелики, они позволяют выполнять работу максимальной мощности всего несколько секунд. Для продолжения работы необходимо непрерывное восстановление (ресинтез) АТФ, т.е. требуется присоединить фосфат (Р) к АДФ, затратив энергию.

Исключительную роль в восстановлении АТФ играет кислород. В результате реакции кислорода с глюкозой (окисления глюкозы) выделяется энергия, которая используется для ресинтеза АТФ. Запасы углеводов в мышцах составляют [19] 50–200 г, в печени – около 200 г, во внеклеточной жидкости – 10–15 г. Этих запасов хватает на 2–3 часа непрерывной работы.

Израсходовав значительную часть запасов углеводов, организм для восстановления АТФ использует жиры. Окисление находящихся в организме запасов жиров позволяет освободить такое количество энергии, которого хватило бы на обеспечение работы в течение нескольких дней. Однако в повседневной деятельности организм использует жиры крайне ограничено, отдавая предпочтение углеводам. В тоже время, систематические тренировки повышают роль жиров в энергообеспечении работы мышц.

Существует определенная зависимость между мощностью работы, количеством энергии, которую должна выделить, расщепляясь, АТФ, и количеством кислорода, необходимым для ее восстановления. При интенсивной работе кислорода для восстановления АТФ может не хватать. В этом случае глюкоза способна расщепляться и без кислорода, и при этом тоже выделять энергию. Однако при бескислородном расщеплении глюкозы энергии освобождается в 12 раз меньше, чем при полном окислении того же ее количества.

В мышцах содержится также еще один резервный источник энергии – креатинфосфат (КрФ), который восстанавливает АТФ без участия кислорода.

Таким образом, восстановление АТФ происходит двумя путями:

• анаэробным,т.е. без участия кислорода;
• аэробным (дыхательным), т.е. с участием кислорода.

В связи с этим, различают анаэробные и аэробные возможности организма. Основным по праву считается механизм восстановления АТФ с участием кислорода.