Енергийни субстрати
Съдържание
Мускулната работа изисква постоянно снабдяване с АТФ за поддържане на омрежващия цикъл. В този случай миозинът действа като АТФаза и разгражда АТФ до АДФ и неорганичен фосфат (Р). Мускулите имат много ограничени резерви на АТФ (този резерв може да бъде достатъчен само за 4-6 s контрактилна активност), но те могат да регенерират АТФ за много кратко време поради добавянето на фосфатна група към ADP.
Процесът на бърза регенерация на АТФ в мускулите се случва, когато фосфатната група се прехвърля от креатин фосфат в АДФ с образуването на АТФ и креатинин (този метод на ресинтез на АТФ се нарича анаеробно-алактатен енергиен запас). Тъй като наличното количество креатин фосфат в мускулната клетка е малко (достатъчно е за 6-10 s интензивна работа), за по-дълга мускулна функция е необходим синтез на нов АТФ по време на анаеробна гликолиза (анаеробно-гликолитично снабдяване с енергия), при който 1 мол глюкоза се изразходва за синтеза на 2 мола АТФ или в хода на окислителното фосфорилиране в митохондриите (аеробно снабдяване с енергия), при който се синтезират 34 мола АТФ поради окисляването на 1 мол глюкоза. Наред с глюкозата като енергиен източник, мускулите могат да използват триглицериди в бета-окисляването на мастни киселини.
Регенерация на аденозин трифосфат от креатин фосфат
Резервите на креатин фосфат в мускулите са достатъчни за регенерация на АТФ за не повече от 10 s. След това метаболитният продукт на креатина, креатинин, се екскретира в кръвта и в урината. Ежедневното производство на креатинин зависи от мускулната маса, така че плазменото ниво на креатинин при мъжете е по-високо, отколкото при жените. Нивата на плазмения креатинин също са силно зависими от цялостната физическа форма. Обикновено при нетренирани лица тя е 0,5-1,2 mg/dL за мъже и 0,5-1 mg/dL за жени. Креатининът се екскретира от организма чрез бъбреците, повишаването на концентрацията му в кръвната плазма може да означава нарушена бъбречна функция, обаче, значително увеличение на нивата на креатинин се наблюдава само при тежка бъбречна патология.
Помня: АТФ е енергийният субстрат на мускулната тъкан. Резервите на АТФ в мускулите са достатъчни само за 5-6 s, поради запасите от креатин фосфат, регенерацията на АТФ е възможна за още 10-20 s (анаеробно-алактатна енергия). АТФ се синтезира по време на гликолиза (анаеробно-гликолитично снабдяване с енергия), както и окислително фосфорилиране (аеробно снабдяване с енергия).
Анаеробен синтез на аденозин трифосфат по време на гликолиза
При липса или липса на кислород (анаеробни условия), мускулът може да регенерира АТФ чрез процеса на гликолиза. Такива условия възникват, като правило, в началото на цикличната мускулна работа (тренировка), както и в случай, че количеството физическа активност е по-голямо от скоростта на генериране на енергия поради аеробния енергиен процес. В този случай метаболитът пируват се образува от глюкоза в цитоплазмата на мускулната клетка, а крайният продукт е млечната киселина. Мускулите получават глюкоза от кръвта или чрез разграждането на мускулния гликоген. Молекулата на глюкозата е 6-атомен алкохол (т.е. скелетът на молекулата се състои от 6 въглеродни атома). В процеса на пренареждане на атомите и разделяне, молекулата на глюкозата се разлага на 2 молекули пирови киселина (пируват), всяка от които съдържа 3 въглеродни атома. Пируватът е един от типичните субстрати за работата на митохондриите, но ако той няма време да проникне там или има липса на кислород в клетката, тогава в този случай млечната киселина се образува от пирувата в цитоплазмата на клетката, който лесно се разлага в анионния лактат- и Н +. Лактатът, отделен в кръвта по градиента на концентрацията, причинява локално подкисляване чрез увеличаване на концентрацията на водородни катиони. В резултат на тези биохимични трансформации от 1 мол глюкоза се образуват 2 мола АТФ.