บทสรุป

การศึกษากระบวนการทางชีวเคมีใน กิจกรรมของกล้ามเนื้อมีความสำคัญไม่เพียงแต่สำหรับกีฬาชีวเคมี ชีววิทยา สรีรวิทยา แต่ยังสำหรับการแพทย์ เนื่องจากการป้องกันการทำงานมากเกินไป การเพิ่มความสามารถของร่างกาย เช่นเดียวกับการเร่งกระบวนการกู้คืนเป็นสิ่งสำคัญในการรักษาและเสริมสร้างสุขภาพของประชากร

การศึกษาทางชีวเคมีเชิงลึกในระดับโมเลกุลมีส่วนช่วยในการปรับปรุงวิธีการฝึกอบรม การค้นหามากที่สุด วิธีที่มีประสิทธิภาพการปรับปรุงประสิทธิภาพ การพัฒนาวิธีการฟื้นฟูนักกีฬา ตลอดจนการประเมินสมรรถภาพทางกายและโภชนาการที่หาเหตุผลเข้าข้างตนเอง

ด้วยกิจกรรมของกล้ามเนื้อที่มีพลังต่างกัน กระบวนการเมแทบอลิซึมของฮอร์โมนจะเปลี่ยนแปลงไปในระดับหนึ่งหรืออีกระดับหนึ่ง ซึ่งจะควบคุมการพัฒนาการเปลี่ยนแปลงทางชีวเคมีในร่างกายเพื่อตอบสนองต่อการออกกำลังกาย บทบาทที่สำคัญเป็นของ cyclic nucleotides ในฐานะผู้ส่งสารรองของฮอร์โมนและสารสื่อประสาทในการควบคุมการเผาผลาญภายในเซลล์ตลอดจนการควบคุมการทำงานของกล้ามเนื้อ

จากข้อมูลวรรณกรรม เรามั่นใจว่าระดับการเปลี่ยนแปลงในกระบวนการทางชีวเคมีในร่างกายขึ้นอยู่กับประเภทของการออกกำลังกาย พลังและระยะเวลาของการออกกำลังกาย

การวิเคราะห์วรรณกรรมพิเศษทำให้สามารถศึกษาการเปลี่ยนแปลงทางชีวเคมีในร่างกายของนักกีฬาระหว่างการทำงานของกล้ามเนื้อได้ ประการแรก การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้เกี่ยวข้องกับกลไกการสร้างพลังงานแอโรบิกและแอนแอโรบิก ซึ่งขึ้นอยู่กับประเภทของการทำงานของกล้ามเนื้อ พลังและระยะเวลา ตลอดจนความฟิตของนักกีฬา การเปลี่ยนแปลงทางชีวเคมีระหว่างกิจกรรมของกล้ามเนื้อจะสังเกตได้ในทุกอวัยวะและเนื้อเยื่อของร่างกาย ซึ่งบ่งชี้ถึงผลกระทบสูงของการออกกำลังกายต่อร่างกาย

ตามวรรณกรรมแสดงกลไกของการจ่ายพลังงานของกิจกรรมของกล้ามเนื้อแบบไม่ใช้ออกซิเจน (ปราศจากออกซิเจน) และแอโรบิก (ด้วยการมีส่วนร่วมของออกซิเจน) กลไกแบบไม่ใช้ออกซิเจนให้พลังงานในระดับที่มากขึ้นด้วยกำลังสูงสุดและต่ำสุดของการออกกำลังกาย เนื่องจากมีอัตราการปรับใช้ค่อนข้างสูง กลไกแอโรบิกเป็นกลไกหลักในการทำงานระยะยาวที่มีกำลังสูงและปานกลาง ซึ่งเป็นพื้นฐานทางชีวเคมีของความอดทนทั่วไป เนื่องจากความสามารถในการเผาผลาญแทบไม่จำกัดในทางปฏิบัติ

การเปลี่ยนแปลงทางชีวเคมีในร่างกายเมื่อทำการออกกำลังกายด้วยกำลังต่างๆ จะพิจารณาจากเนื้อหาของผลิตภัณฑ์เมแทบอลิซึมของกล้ามเนื้อในเลือด ปัสสาวะ อากาศที่หายใจออก และในกล้ามเนื้อโดยตรง

รายชื่อวรรณคดีใช้แล้ว

1. Brinzak V.P. การศึกษาการเปลี่ยนแปลงความสมดุลของกรดเบสในการพัฒนาภาวะขาดออกซิเจนในหลอดเลือดระหว่างการทำงานของกล้ามเนื้อ: บทคัดย่อของ ... cand.biol.sci - ตาร์ตู, 2522. - 18 น.

2. Viru A. A. , Kyrge P. K. ฮอร์โมนและการเล่นกีฬา - M; วัฒนธรรมทางกายภาพและการกีฬา 2526 - 159 น.

3. Volkov N.I. การปรับตัวของการเผาผลาญพลังงานในมนุษย์กับผลกระทบของการออกกำลังกายในระหว่างการเล่นกีฬาอย่างเป็นระบบ //Fiziol.probl.adaptation: Tez - Tartu, 2527 - 94 น.

4. Volkov N.I. , Nesen E.N. , Osipenko A.A. , Korsun S.N. ชีวเคมีของกิจกรรมกล้ามเนื้อ: หนังสือเรียนสำหรับ IFC- Olymp.lit-ra, 2000.- 503 p.

5. Gorokhov A. L. เนื้อหาของ catecholamines ในเลือดและกล้ามเนื้อและความสัมพันธ์กับ biochem การเปลี่ยนแปลงของร่างกายระหว่างกิจกรรมของกล้ามเนื้อ//Ukr.biohim.zhurn - 2514 - ต.43 ลำดับที่ 2 - 189 น.

6. Gusev NB Phosphorylation ของโปรตีน myofibrillar และการควบคุมกิจกรรมการหดตัว // ความก้าวหน้าใน biol.chemistry - 2527. - V.25 - 27 น.

7. Kalinsky M. I. สถานะของระบบ adenylate cyclase ของกล้ามเนื้อโครงร่างระหว่างการฝึกออกกำลังกาย: มหาวิทยาลัยตาร์ตู. - Tartu, 1982. - 49 น.

8. Kalinsky M.I. , Kononenko V.Ya. คุณสมบัติของการแลกเปลี่ยน catecholamines ระหว่างกิจกรรมของกล้ามเนื้อในสิ่งมีชีวิตที่ได้รับการฝึกฝน: วัสดุของ Sov.-Amer อาการ ว่าด้วยชีวเคมีของการกีฬา - L., - 1974. - 203 p.

9. Kalinsky M.I. , Kursky M.D. , Osipenko A.A. กลไกการปรับตัวทางชีวเคมีระหว่างกิจกรรมของกล้ามเนื้อ - ก.: รร.วิชชา. หัวหน้าสำนักพิมพ์ พ.ศ. 2529 - 183 น.

10. Kalinsky M.I. , Rogozkin V.A. ชีวเคมีของกิจกรรมของกล้ามเนื้อ - K.: Health, 1989. - 144 p.

11. Kursky M.D. การขนส่งแคลเซียมและบทบาทของฟอสโฟรีเลชั่นที่ขึ้นกับค่ายในกฎระเบียบ // Ukr. ชีวเคมี นิตยสาร - 2524. - ต.53 ลำดับที่ 2 - 86 น.

12. Matlina E. Sh. , Kassil G.N. เมแทบอลิซึมของ catecholamines ระหว่างการออกกำลังกายในมนุษย์และสัตว์ // ความก้าวหน้าใน fiziol.nauk - 2519. - V.7 ฉบับที่ 2 - 42 วิ

13. Meyerson F. Z. การปรับตัวของหัวใจให้มีน้ำหนักมากและหัวใจล้มเหลว - อ.เนากา, 2518. - 263 น.

14. Menshikov V.V. และการทำงานของต่อมไร้ท่ออื่นๆ ของตับอ่อนระหว่างออกกำลังกาย / / Uch. แอป. มหาวิทยาลัยตาร์ตู. - 2524. - ฉบับที่ 562. - 146 น.

15. Panin L. E. กลไกทางชีวเคมีของความเครียด - โนโวซีบีสค์: เนาก้า 2527 - 233 น.

16. Rogozkin V. A. เกี่ยวกับการควบคุมการเผาผลาญของกล้ามเนื้อโครงร่างระหว่างการทำงานอย่างเป็นระบบ // Metabolism and Biochem การประเมินสมรรถภาพของนักกีฬา: วัสดุของนกเค้าแมว - อาเมอร์ อาการ - ล., 2517. - 90 น.

17. ซีน ที.พี. กิจกรรม Actomyosin ATP-ase ของกล้ามเนื้อหัวใจและโครงร่างในร่างกาย เทรนนิ่ง//Uch.zap. มหาวิทยาลัยตาร์ตู. - 1980. - ฉบับที่ 543. - 94 น.

18. ทอมสัน เค.อี. อิทธิพลของกิจกรรมของกล้ามเนื้อต่อสภาวะสมดุลของต่อมไทรอยด์ของสิ่งมีชีวิต// Uch.zap มหาวิทยาลัยตาร์ตู. - 1980. - ฉบับที่ 543. -116 น.

19. ไคดาร์หลิว S.Kh. ชีวเคมีเชิงหน้าที่ของการปรับตัว - คีชีเนา: Shtiintsa, 1984. - 265 p.

20. Khochachka P. , Somero D. กลยุทธ์การปรับตัวทางชีวเคมี - M: Mir, 1977. - 398 น.

21. Chernov V.D. การแลกเปลี่ยนไอโอดีนในเนื้อเยื่อของหนูในระหว่างการออกแรงทางกายภาพ//Ukr. ชีวเคมี นิตยสาร - พ.ศ. 2524 - ท.53 ครั้งที่ 6 - 86 น.

22. Shmalgauzen I.I. ระเบียบของรูปร่างในการพัฒนาบุคคล - ม: วิทยาศาสตร์. 2507. - 156 น.

23. เอลเลอร์ เอ.เค. คุณค่าของกลูโคคอร์ติคอยด์ในการควบคุมการเผาผลาญโปรตีนและกลไกการออกฤทธิ์ในกล้ามเนื้อหัวใจระหว่างกิจกรรมของกล้ามเนื้อ: บทคัดย่อของวิทยานิพนธ์ วิทยาศาสตร์ - ทาร์ทู, 1982. - 24 วิ

24. Yakovlev N.N. ชีวเคมีของการกีฬา - ม: วัฒนธรรมทางกายภาพและการกีฬา, 2517 - 288 น.

25. Yakovlev N.N. อิทธิพลของกิจกรรมของกล้ามเนื้อต่อโปรตีนของกล้ามเนื้อ เนื้อหาของ sarcoplasmic reticulum และการดูดซึมของ Ca 2+ // Ukr ชีวเคมี นิตยสาร - พ.ศ. 2521 - เล่ม 50 ฉบับที่ 4 - 442 น.

ร่างกายของนักกีฬาปรับตัวเข้ากับกิจกรรมของกล้ามเนื้อที่รุนแรงได้อย่างไร?

สรีรวิทยาของกีฬาศึกษาการเปลี่ยนแปลงการทำงานเชิงลึกในร่างกายที่เกิดขึ้นในกระบวนการปรับตัวให้เข้ากับกิจกรรมของกล้ามเนื้อที่เพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม สิ่งเหล่านี้ขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงทางชีวเคมีในการเผาผลาญของเนื้อเยื่อและอวัยวะ และท้ายที่สุดคือร่างกายโดยรวม อย่างไรก็ตามเราจะพิจารณาการเปลี่ยนแปลงหลักที่เกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของการฝึกกล้ามเนื้อเท่านั้นในรูปแบบทั่วไป

การปรับโครงสร้างทางชีวเคมีของกล้ามเนื้อภายใต้อิทธิพลของการฝึกนั้นขึ้นอยู่กับการพึ่งพากันของกระบวนการค่าใช้จ่ายและการฟื้นฟูพลังงานสำรองของกล้ามเนื้อ ตามที่คุณเข้าใจจากข้อที่แล้ว ในระหว่างกิจกรรมของกล้ามเนื้อ จะเกิดการแตกตัวของ ATP อย่างเข้มข้น และด้วยเหตุนี้ สารอื่นๆ จึงถูกบริโภคอย่างเข้มข้น ในกล้ามเนื้อ มันคือครีเอทีน ฟอสเฟต ไกลโคเจน ลิพิด ในตับ ไกลโคเจนจะถูกย่อยสลายเพื่อสร้างน้ำตาล ซึ่งจะถูกส่งผ่านเลือดไปยังกล้ามเนื้อที่ทำงาน หัวใจ และสมอง ไขมันถูกทำลายและออกซิไดซ์ กรดไขมัน. ในเวลาเดียวกันผลิตภัณฑ์เมตาบอลิซึมสะสมในร่างกาย - กรดฟอสฟอริกและแลคติคร่างกายคีโตน คาร์บอนไดออกไซด์. ส่วนหนึ่งสูญเสียโดยร่างกายและบางส่วนใช้อีกครั้งซึ่งเกี่ยวข้องกับการเผาผลาญอาหาร กิจกรรมของกล้ามเนื้อมาพร้อมกับการเพิ่มขึ้นของกิจกรรมของเอนไซม์หลายชนิดและด้วยเหตุนี้การสังเคราะห์สารที่ใช้แล้วจึงเริ่มต้นขึ้น การสังเคราะห์เอทีพี ครีเอทีน ฟอสเฟต และไกลโคเจนใหม่เป็นไปได้แล้วในระหว่างการทำงาน อย่างไรก็ตาม พร้อมกันนี้ยังมีการสลายตัวของสารเหล่านี้อย่างเข้มข้น ดังนั้นเนื้อหาในกล้ามเนื้อระหว่างทำงานไม่เคยไปถึงต้นฉบับ

ในช่วงเวลาที่เหลือ เมื่อการแยกแหล่งพลังงานอย่างเข้มข้นหยุดลง กระบวนการสังเคราะห์ใหม่จะได้รับความเหนือกว่าที่ชัดเจน และไม่เพียงแต่การฟื้นฟูสิ่งที่ใช้ไป (การชดเชย) เกิดขึ้นเท่านั้น แต่ยังเกิดการกู้คืนขั้นสุดยอด (การชดเชยแบบพิเศษ) ที่เกินช่วงเริ่มต้น ระดับ. รูปแบบนี้เรียกว่า "กฎของการชดเชยยิ่งยวด"

สาระสำคัญของปรากฏการณ์การชดเชยยิ่งยวด

ในชีวเคมีของการกีฬา มีการศึกษาความสม่ำเสมอของกระบวนการนี้ มีการจัดตั้งขึ้นเช่นว่าหากมีการบริโภคสารอย่างเข้มข้นในกล้ามเนื้อในตับและในอวัยวะอื่น ๆ การสังเคราะห์ใหม่จะดำเนินไปเร็วขึ้นและปรากฏการณ์การฟื้นฟูที่เด่นชัดยิ่งขึ้น ตัวอย่างเช่น หลังจากทำงานหนักในระยะสั้น ระดับไกลโคเจนในกล้ามเนื้อเพิ่มขึ้นเกินระดับเริ่มต้นเกิดขึ้นหลังจากพัก 1 ชั่วโมง และหลังจาก 12 ชั่วโมง ระดับไกลโคเจนจะกลับสู่ระดับเริ่มต้นซึ่งเป็นระดับสุดท้าย หลังเลิกงาน ระยะเวลานาน supercompensation เกิดขึ้นหลังจาก 12 ชั่วโมงเท่านั้น แต่ระดับไกลโคเจนในกล้ามเนื้อที่เพิ่มขึ้นยังคงมีอยู่นานกว่าสามวัน สิ่งนี้เป็นไปได้เนื่องจากกิจกรรมของเอนไซม์สูงและการสังเคราะห์ที่เพิ่มขึ้นเท่านั้น

ดังนั้นหนึ่งในฐานทางชีวเคมีของการเปลี่ยนแปลงในร่างกายภายใต้อิทธิพลของการฝึกอบรมคือการเพิ่มขึ้นของกิจกรรมของระบบเอนไซม์และการชดเชยพิเศษของแหล่งพลังงานที่ใช้ไประหว่างการทำงาน เหตุใดจึงต้องคำนึงถึงรูปแบบของ supercompensation ในการฝึกกีฬา?

การรู้รูปแบบของ supercompensation ช่วยให้คุณพิสูจน์ทางวิทยาศาสตร์ถึงความเข้มของการบรรทุกและช่วงพักระหว่างการออกกำลังกายตามปกติและระหว่างการฝึกกีฬา

เนื่องจากการชดเชยยิ่งยวดยังคงมีอยู่เป็นระยะเวลาหนึ่งหลังจากสิ้นสุดงาน งานต่อๆ มาจึงสามารถดำเนินการได้ในสภาวะทางชีวเคมีที่เอื้ออำนวยมากกว่า และในทางกลับกัน ส่งผลให้ระดับการทำงานเพิ่มขึ้นอีก (รูปที่....) หากงานต่อมาดำเนินการภายใต้สภาวะการกู้คืนที่ไม่สมบูรณ์ จะทำให้ระดับการทำงานลดลง (รูปที่....)

ภายใต้อิทธิพลของการฝึกอบรม การปรับตัวเชิงรุกเกิดขึ้นในร่างกาย แต่ไม่ทำงาน "โดยทั่วไป" แต่สำหรับประเภทที่เฉพาะเจาะจง เมื่อศึกษากิจกรรมกีฬาประเภทต่าง ๆ ได้มีการกำหนดหลักการเฉพาะของการปรับตัวทางชีวเคมีและสร้างพื้นฐานทางชีวเคมีของคุณสมบัติของกิจกรรมยานยนต์ - ความเร็วความแข็งแกร่งความอดทน และนั่นหมายถึงคำแนะนำทางวิทยาศาสตร์สำหรับระบบการฝึกอบรมที่เป็นเป้าหมาย

ลองยกตัวอย่างหนึ่งตัวอย่าง จำไว้ว่าหลังจากการวิ่งด้วยความเร็วสูงอย่างเข้มข้น (วิ่ง) มีการหายใจเพิ่มขึ้น ("หายใจถี่") มันเกี่ยวอะไรด้วย? ระหว่างการทำงาน (วิ่ง) เนื่องจากขาดออกซิเจนในเลือด ผลิตภัณฑ์ออกซิไดซ์ (กรดแลคติก ฯลฯ) รวมถึงคาร์บอนไดออกไซด์ที่สะสมอยู่ ซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงระดับความเป็นกรดของเลือด ดังนั้นจึงทำให้เกิดการกระตุ้นของศูนย์ทางเดินหายใจในไขกระดูกและการหายใจเพิ่มขึ้น อันเป็นผลมาจากการเกิดออกซิเดชันอย่างเข้มข้น ความเป็นกรดของเลือดเป็นปกติ และนี่เป็นไปได้เฉพาะกับกิจกรรมสูงของเอนไซม์แอโรบิกออกซิเดชัน ดังนั้น เมื่อสิ้นสุดการทำงานหนักในช่วงเวลาพัก เอนไซม์ของแอโรบิกออกซิเดชันจะทำงานอย่างแข็งขัน ในเวลาเดียวกัน ความอดทนของนักกีฬาที่ทำงานระยะยาวโดยตรงนั้นขึ้นอยู่กับกิจกรรมของแอโรบิกออกซิเดชัน บนพื้นฐานนี้ นักชีวเคมีที่แนะนำให้ฝึกกีฬาหลายประเภทรวมถึงการฝึกกีฬาหลายประเภทที่มีความเข้มข้นสูงในระยะสั้นซึ่งเป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไป

ลักษณะทางชีวเคมีของสิ่งมีชีวิตที่ผ่านการฝึกอบรมคืออะไร?

ในกล้ามเนื้อของสิ่งมีชีวิตที่ได้รับการฝึกฝน:

เนื้อหาของ myosin เพิ่มขึ้นจำนวนกลุ่ม HS ฟรีเช่น ความสามารถของกล้ามเนื้อในการแยก ATP;

ปริมาณสำรองของแหล่งพลังงานที่จำเป็นสำหรับการสังเคราะห์เอทีพีเพิ่มขึ้น (เนื้อหาของครีเอทีน ฟอสเฟต ไกลโคเจน ลิปิด ฯลฯ)

เพิ่มกิจกรรมของเอนไซม์ที่กระตุ้นกระบวนการออกซิเดชันแบบไม่ใช้ออกซิเจนและแอโรบิกอย่างมีนัยสำคัญ

เนื้อหาของ myoglobin ในกล้ามเนื้อเพิ่มขึ้นซึ่งจะสร้างออกซิเจนสำรองในกล้ามเนื้อ

เนื้อหาของโปรตีนในสโตรมาของกล้ามเนื้อซึ่งให้กลไกการผ่อนคลายกล้ามเนื้อเพิ่มขึ้น การสังเกตของนักกีฬาแสดงให้เห็นว่าความสามารถในการผ่อนคลายกล้ามเนื้อภายใต้อิทธิพลของการฝึกเพิ่มขึ้น

การปรับตัวเข้ากับปัจจัยหนึ่งจะเพิ่มความต้านทานต่อปัจจัยอื่นๆ (เช่น ความเครียด เป็นต้น)

การฝึกของนักกีฬาสมัยใหม่นั้นต้องการการออกกำลังกายที่เข้มข้นและปริมาณมาก ซึ่งอาจส่งผลด้านเดียวต่อร่างกาย ดังนั้นจึงต้องมีการตรวจสอบอย่างต่อเนื่องจากแพทย์ ผู้เชี่ยวชาญด้านเวชศาสตร์การกีฬา โดยพิจารณาจากชีวเคมีและสรีรวิทยาของการกีฬา

และพลศึกษาตลอดจนกิจกรรมกีฬาช่วยให้คุณพัฒนาความสามารถในการสำรองของร่างกายมนุษย์และให้สุขภาพที่สมบูรณ์ประสิทธิภาพสูงและอายุยืน สุขภาพกายเป็นส่วนสำคัญของการพัฒนาบุคลิกภาพที่กลมกลืนกัน ทำให้เกิดลักษณะนิสัย ความมั่นคงของกระบวนการทางจิต คุณสมบัติทางอารมณ์ ฯลฯ

ผู้ก่อตั้งระบบวิทยาศาสตร์ของพลศึกษาและการควบคุมทางการแพทย์และการสอนในวัฒนธรรมทางกายภาพเป็นนักวิทยาศาสตร์ในประเทศที่โดดเด่นครูนักกายวิภาคศาสตร์และแพทย์ที่โดดเด่น Petr Frantsevich Lesgaft ทฤษฎีของเขาตั้งอยู่บนหลักการของความสามัคคีของการพัฒนาร่างกายและจิตใจคุณธรรมและความงามของบุคคล เขาถือว่าทฤษฎีพลศึกษาเป็น "สาขาหนึ่งของวิทยาศาสตร์ชีวภาพ"

บทบาทอย่างมากในระบบของวิทยาศาสตร์ชีวภาพที่ศึกษาพื้นฐานของชั้นเรียนในด้านวัฒนธรรมทางกายภาพและการกีฬาเป็นของชีวเคมี

ในยุค 40 ของศตวรรษที่ผ่านมา การวิจัยทางวิทยาศาสตร์อย่างมีจุดมุ่งหมายในด้านชีวเคมีการกีฬาได้เปิดตัวในห้องปฏิบัติการของนักวิทยาศาสตร์เลนินกราด Nikolai Nikolayevich Yakovlev พวกเขาทำให้สามารถค้นพบสาระสำคัญและ คุณสมบัติเฉพาะการปรับตัวของร่างกายให้เข้ากับกิจกรรมของกล้ามเนื้อประเภทต่างๆ เพื่อยืนยันหลักการของการฝึกกีฬา ปัจจัยที่ส่งผลต่อการแสดงของนักกีฬา สถานะของความเหนื่อยล้า การฝึกหนักเกินไป และอื่นๆ คนอื่น ๆ ใน พัฒนาต่อไปชีวเคมีของการกีฬาเป็นพื้นฐานสำหรับการเตรียมนักบินอวกาศสำหรับเที่ยวบินในอวกาศ

ชีวเคมีของการกีฬาช่วยแก้ปัญหาอะไรได้บ้าง?

ชีวเคมีการกีฬาเป็นพื้นฐานของสรีรวิทยาการกีฬาและเวชศาสตร์การกีฬา ในการศึกษาทางชีวเคมีของกล้ามเนื้อทำงาน มีการกำหนดสิ่งต่อไปนี้:

รูปแบบของการเปลี่ยนแปลงทางชีวเคมีเป็นการปรับตัวให้เข้ากับกิจกรรมของกล้ามเนื้อที่เพิ่มขึ้น

การพิสูจน์หลักการฝึกกีฬา (การทำซ้ำ ความสม่ำเสมอ อัตราส่วนของงานและการพักผ่อน ฯลฯ)

ลักษณะทางชีวเคมีของคุณสมบัติของกิจกรรมยนต์ (ความเร็ว ความแข็งแรง ความทนทาน)

วิธีเร่งการฟื้นตัวของร่างกายนักกีฬาและอื่นๆ คนอื่น

คำถามและงาน

เหตุใดการโหลดความเร็วสูงจึงกระทำต่อร่างกายได้หลากหลายกว่า

พยายามให้เหตุผลทางสรีรวิทยาและชีวเคมีสำหรับคำกล่าวของอริสโตเติลที่ว่า "ไม่มีอะไรทำให้คนหมดไฟและทำลายคนได้เหมือนกับการไม่มีการเคลื่อนไหวทางกายภาพเป็นเวลานาน" ทำไมถึงมีความเกี่ยวข้องกับคนสมัยใหม่?

ระบบกล้ามเนื้อและหน้าที่ของมัน

ตัวย่อ, ภาพรวมของกล้ามเนื้อโครงร่าง)

กล้ามเนื้อมีสองประเภท: เรียบ(โดยไม่สมัครใจ) และ ลายริ้ว(ตามอำเภอใจ). กล้ามเนื้อเรียบอยู่ในผนังหลอดเลือดและบางส่วน อวัยวะภายใน. บีบหรือขยายหลอดเลือด เคลื่อนย้ายอาหารผ่านทางเดินอาหาร ลดผนัง กระเพาะปัสสาวะ. กล้ามเนื้อลายเป็นกล้ามเนื้อโครงร่างทั้งหมดที่ช่วยให้เคลื่อนไหวร่างกายได้หลากหลาย กล้ามเนื้อลายยังรวมถึงกล้ามเนื้อหัวใจซึ่งจะทำให้การทำงานของหัวใจเป็นจังหวะโดยอัตโนมัติตลอดชีวิต พื้นฐานของกล้ามเนื้อคือโปรตีน ซึ่งประกอบเป็นเนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อ 80–85% (ไม่รวมน้ำ) คุณสมบัติหลักของเนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อคือ การหดตัวมันถูกจัดเตรียมโดยโปรตีนกล้ามเนื้อหดตัว - แอคตินและไมโอซิน

เนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อมีความซับซ้อนมาก กล้ามเนื้อมีโครงสร้างเป็นเส้นใย เส้นใยแต่ละเส้นเป็นกล้ามเนื้อขนาดเล็ก เส้นใยเหล่านี้รวมกันเป็นกล้ามเนื้อโดยรวม เส้นใยกล้ามเนื้อ,ในทางกลับกันประกอบด้วย ไมโอไฟบริล myofibril แต่ละตัวจะถูกแบ่งออกเป็นบริเวณแสงและความมืดสลับกัน พื้นที่มืด - โปรโตไฟบริลประกอบด้วยสายโซ่ยาวของโมเลกุล ไมโอซิน,เส้นใยที่เบากว่าเกิดจากเส้นใยโปรตีนที่บางกว่า แอคตินเมื่อกล้ามเนื้ออยู่ในสภาวะไม่หดตัว (ผ่อนคลาย) เส้นใยแอคตินและไมโอซินจะก้าวหน้าเพียงบางส่วนที่สัมพันธ์กัน และเส้นใยไมโอซินแต่ละเส้นจะถูกต่อต้านด้วยเส้นใยแอคตินหลายเส้นที่อยู่รอบๆ ความก้าวหน้าที่ลึกกว่าซึ่งสัมพันธ์กันทำให้เกิดการหดตัว (การหดตัว) ของ myofibrils ของเส้นใยกล้ามเนื้อแต่ละเส้นและกล้ามเนื้อทั้งหมดโดยรวม (รูปที่ 2.3)

เส้นใยประสาทจำนวนมากเข้าใกล้และออกจากกล้ามเนื้อ (หลักการของส่วนโค้งสะท้อนกลับ) (รูปที่ 2.4) เส้นใยประสาทของมอเตอร์ (efferent) ส่งแรงกระตุ้นจากสมองและไขสันหลังทำให้กล้ามเนื้อเข้าสู่สภาวะการทำงาน เส้นใยประสาทสัมผัสส่งแรงกระตุ้นไปในทิศทางตรงกันข้าม แจ้งระบบประสาทส่วนกลางเกี่ยวกับกิจกรรมของกล้ามเนื้อ ผ่านเส้นใยประสาทที่เห็นอกเห็นใจการควบคุมกระบวนการเผาผลาญในกล้ามเนื้อจะดำเนินการโดยกิจกรรมของพวกเขาจะปรับให้เข้ากับสภาพการทำงานที่เปลี่ยนแปลงไปตามปริมาณของกล้ามเนื้อต่างๆ กล้ามเนื้อแต่ละส่วนถูกแทรกซึมโดยเครือข่ายเส้นเลือดฝอยที่กว้างขวาง ซึ่งสารที่จำเป็นสำหรับชีวิตของกล้ามเนื้อจะเข้าสู่ร่างกายและขับผลิตภัณฑ์เมตาบอลิซึมออกไป

กล้ามเนื้อโครงร่าง.กล้ามเนื้อโครงร่างเป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้างของระบบกล้ามเนื้อและกระดูกติดอยู่กับกระดูกของโครงกระดูกและเมื่อหดตัวจะมีการเคลื่อนไหวเชื่อมโยงแต่ละคันของโครงกระดูกคันโยก พวกเขามีส่วนร่วมในการรักษาตำแหน่งของร่างกายและส่วนต่าง ๆ ของร่างกายในอวกาศ ให้การเคลื่อนไหวเมื่อเดิน วิ่ง เคี้ยว กลืน หายใจ ฯลฯ ในขณะที่สร้างความร้อน กล้ามเนื้อโครงร่างมีความสามารถในการตื่นเต้นภายใต้อิทธิพลของแรงกระตุ้นของเส้นประสาท การกระตุ้นจะดำเนินการกับโครงสร้างที่หดตัว (myofibrils) ซึ่งในขณะที่หดตัวจะทำการเคลื่อนไหวหรือความตึงเครียด

ข้าว. 2.3. แผนผังแสดงกล้ามเนื้อ

กล้ามเนื้อ (L) ประกอบด้วยเส้นใยกล้ามเนื้อ (ข)แต่ละคน - จาก myofibrils (ใน). Myofibril (ช)ประกอบด้วยเส้นใยไมโอฟิลาเมนต์หนาและบาง (D) รูปแสดงหนึ่ง sarcomere ล้อมรอบทั้งสองข้างด้วยเส้น: 1 - ดิสก์ไอโซทรอปิก 2 - ดิสก์แอนไอโซทรอปิก 3 - พื้นที่ที่มี anisotropy น้อย สื่อตัดขวางของมัลติไฟบริล (4), ให้แนวคิดเกี่ยวกับการกระจายตัวของโพลีฟิลาเมนต์แบบหนาและบางแบบหกเหลี่ยม

ข้าว. 2.4. แบบแผนของส่วนโค้งสะท้อนที่ง่ายที่สุด:

1 - เซลล์ประสาทอวัยวะ (ประสาทสัมผัส) 2 - โหนดกระดูกสันหลัง, 3 - เซลล์ประสาท intercalary, 4 .- เรื่องสีเทาของไขสันหลัง 5 - เซลล์ประสาท efferent (มอเตอร์) 6 - เส้นประสาทสั่งการในกล้ามเนื้อ 7 - เส้นประสาทรับความรู้สึกที่สิ้นสุดในผิวหนัง

จำไว้ว่ากล้ามเนื้อโครงร่างทั้งหมดประกอบด้วยกล้ามเนื้อลาย ในมนุษย์มีประมาณ 600 ตัวและส่วนใหญ่เป็นคู่กัน น้ำหนักของพวกเขาคือ 35-40% ของน้ำหนักตัวทั้งหมดของผู้ใหญ่ กล้ามเนื้อโครงร่างภายนอกหุ้มด้วยปลอกเนื้อเยื่อเกี่ยวพันหนาแน่น ในแต่ละกล้ามเนื้อ จะแยกส่วนที่เคลื่อนไหว (ร่างกายของกล้ามเนื้อ) และส่วนที่อยู่เฉยๆ (เอ็น) กล้ามเนื้อแบ่งออกเป็น ยาว สั้นและ กว้าง.

กล้ามเนื้อที่ทำหน้าที่ตรงกันข้ามเรียกว่า คู่อริทิศทางเดียว - การทำงานร่วมกันกล้ามเนื้อเดียวกันในสถานการณ์ที่ต่างกันสามารถทำหน้าที่ทั้งสองอย่างได้ ในมนุษย์ ฟิวซิฟอร์มและรูปริบบิ้นพบได้บ่อยกว่า กล้ามเนื้อฟูซิฟอร์มตั้งอยู่และทำงานในภูมิภาคของการก่อตัวของกระดูกยาวของแขนขาพวกเขาสามารถมีสองท้อง (กล้ามเนื้อ dipaginal) และหลายหัว (biceps, triceps, กล้ามเนื้อ quadriceps) กล้ามเนื้อริบบิ้นมีความกว้างต่างกันและมักจะมีส่วนร่วมในการรัดตัวของผนังของร่างกาย กล้ามเนื้อที่มีโครงสร้างเป็นขนนกมีเส้นผ่านศูนย์กลางทางสรีรวิทยาขนาดใหญ่เนื่องจากจำนวนที่สั้น โครงสร้างกล้ามเนื้อแข็งแรงกว่ากล้ามเนื้อเหล่านั้นมาก ซึ่งเป็นเส้นตรงของเส้นใยที่มีการจัดเรียงเป็นเส้นตรง (ตามยาว) แบบแรกเรียกว่ากล้ามเนื้อแข็งแรงซึ่งเคลื่อนไหวด้วยแอมพลิจูดต่ำส่วนหลังเรียกว่าคล่องแคล่วมีส่วนร่วมในการเคลื่อนไหวด้วยแอมพลิจูดขนาดใหญ่ ตามวัตถุประสงค์การทำงานและทิศทางของการเคลื่อนไหวในข้อต่อกล้ามเนื้อมีความโดดเด่น flexorsและ ตัวยืดที่นำไปสู่และ ปล่อยออกกล้ามเนื้อหูรูด(บีบอัด) และ ตัวขยาย

ความแข็งแรงของกล้ามเนื้อกำหนดโดยน้ำหนักของน้ำหนักที่สามารถยกขึ้นได้สูงระดับหนึ่ง (หรือสามารถรับแรงกระตุ้นสูงสุดได้) โดยไม่ต้องเปลี่ยนความยาว ความแข็งแรงของกล้ามเนื้อขึ้นอยู่กับผลรวมของแรงของเส้นใยกล้ามเนื้อ ความหดตัวของกล้ามเนื้อ เกี่ยวกับจำนวนเส้นใยกล้ามเนื้อในกล้ามเนื้อและจำนวนหน่วยการทำงานตื่นเต้นพร้อมกันในระหว่างการพัฒนาความตึงเครียด จาก ความยาวกล้ามเนื้อเริ่มต้น(กล้ามเนื้อก่อนยืดจะมีความแข็งแรงมากขึ้น); จาก เงื่อนไขของการมีปฏิสัมพันธ์กับกระดูกของโครงกระดูก

การหดตัวกล้ามเนื้อมีลักษณะของมัน ความแข็งแกร่งแน่นอน,เหล่านั้น. แรงต่อ 1 ซม. 2 ของหน้าตัดของเส้นใยกล้ามเนื้อ ในการคำนวณตัวบ่งชี้นี้ ความแข็งแรงของกล้ามเนื้อจะถูกหารด้วยพื้นที่ เส้นผ่านศูนย์กลางทางสรีรวิทยา(กล่าวคือ ผลรวมของพื้นที่ของเส้นใยกล้ามเนื้อทั้งหมดที่ประกอบเป็นกล้ามเนื้อ) ตัวอย่างเช่น: โดยเฉลี่ยแล้ว บุคคลมีความแข็งแรง (ต่อ 1 ซม. 2 ของกล้ามเนื้อตัดขวาง) ของกล้ามเนื้อน่อง - 6.24; เครื่องยืดคอ - 9.0; กล้ามเนื้อ triceps ของไหล่ - 16.8 กก.

ระบบประสาทส่วนกลางควบคุมแรงของการหดตัวของกล้ามเนื้อโดยการเปลี่ยนจำนวนหน่วยการทำงานที่มีส่วนร่วมในการหดตัวพร้อมกันรวมถึงความถี่ของแรงกระตุ้นที่ส่งถึงพวกเขา การเพิ่มขึ้นของพัลส์นำไปสู่การเพิ่มขนาดของแรงดันไฟฟ้า

การทำงานของกล้ามเนื้อในกระบวนการหดตัวของกล้ามเนื้อ พลังงานเคมีที่อาจเกิดขึ้นจะถูกแปลงเป็นพลังงานกลของความตึงเครียดและพลังงานจลน์ของการเคลื่อนไหว แยกแยะระหว่างงานภายในและภายนอก งานภายในเกี่ยวข้องกับการเสียดสีในเส้นใยกล้ามเนื้อระหว่างการหดตัว งานภายนอกจะปรากฏเมื่อเคลื่อนย้ายร่างกาย, สินค้า, ส่วนต่าง ๆ ของร่างกาย (งานไดนามิก) ในอวกาศ มีลักษณะเป็นค่าสัมประสิทธิ์สมรรถนะ (COP) ของระบบกล้ามเนื้อ กล่าวคือ อัตราส่วนของงานที่ทำกับค่าใช้จ่ายด้านพลังงานทั้งหมด (สำหรับกล้ามเนื้อของมนุษย์ประสิทธิภาพคือ 15-20% สำหรับผู้ที่ฝึกฝนร่างกายแล้วตัวเลขนี้จะสูงขึ้นเล็กน้อย)

ด้วยความพยายามคงที่ (โดยไม่มีการเคลื่อนไหว) เราไม่สามารถพูดถึงงานดังกล่าวจากมุมมองของฟิสิกส์ แต่เกี่ยวกับงานที่ควรประเมินโดยต้นทุนทางสรีรวิทยาพลังงานของร่างกาย

กล้ามเนื้อเป็นอวัยวะโดยทั่วไป กล้ามเนื้อในฐานะอวัยวะเป็นรูปแบบโครงสร้างที่ซับซ้อนซึ่งทำหน้าที่บางอย่าง ประกอบด้วยน้ำ 72-80% และสสารหนาแน่น 16-20% เส้นใยกล้ามเนื้อประกอบด้วย myofibrils ที่มีนิวเคลียสของเซลล์, ไรโบโซม, ไมโทคอนเดรีย, sarcoplasmic reticulum, การก่อตัวของเส้นประสาทที่ละเอียดอ่อน - proprioreceptors และองค์ประกอบการทำงานอื่น ๆ ที่ให้การสังเคราะห์โปรตีน phosphorylation ออกซิเดชันและการสังเคราะห์ใหม่ของกรดอะดีโนซีนไตรฟอสฟอริก การขนส่งสารภายในเซลล์กล้ามเนื้อ ฯลฯ ระหว่างการทำงานของเส้นใยกล้ามเนื้อ การก่อตัวของโครงสร้างและการทำงานที่สำคัญของกล้ามเนื้อคือหน่วยของมอเตอร์หรือนิวโรมอเตอร์ ซึ่งประกอบด้วยเซลล์ประสาทสั่งการหนึ่งเซลล์และเส้นใยกล้ามเนื้อที่อยู่ภายใน มีหน่วยมอเตอร์ขนาดเล็ก กลาง และใหญ่ ขึ้นอยู่กับจำนวนเส้นใยกล้ามเนื้อที่เกี่ยวข้องกับการหดตัว

ระบบของชั้นเนื้อเยื่อเกี่ยวพันและเยื่อหุ้มเซลล์เชื่อมต่อเส้นใยกล้ามเนื้อเข้ากับระบบการทำงานเดียว ซึ่งด้วยความช่วยเหลือของเส้นเอ็น จะส่งแรงฉุดที่เกิดขึ้นระหว่างการหดตัวของกล้ามเนื้อไปยังกระดูกของโครงกระดูก

กล้ามเนื้อทั้งหมดเต็มไปด้วยเครือข่ายสาขาการไหลเวียนโลหิตและน้ำเหลือง ดูด เส้นใยกล้ามเนื้อสีแดงมีเครือข่ายหลอดเลือดหนาแน่นกว่า สีขาว.พวกเขามีปริมาณไกลโคเจนและไขมันจำนวนมากมีลักษณะเฉพาะด้วยกิจกรรมยาชูกำลังที่สำคัญความสามารถในการออกแรงเป็นเวลานานและทำงานแบบไดนามิกในระยะยาว เส้นใยสีแดงแต่ละเส้นมีมากกว่าสีขาว ไมโตคอนเดรีย - ตัวสร้างและตัวให้พลังงาน ล้อมรอบด้วยเส้นเลือดฝอย 3-5 เส้นเลือด ซึ่งสร้างเงื่อนไขสำหรับปริมาณเลือดที่เข้มข้นมากขึ้นไปยังเส้นใยสีแดงและ ระดับสูงกระบวนการเผาผลาญ

เส้นใยกล้ามเนื้อสีขาวมี myofibrils ที่หนาและแข็งแรงกว่า myofibrils ที่เป็นเส้นใยสีแดง พวกมันหดตัวอย่างรวดเร็ว แต่ไม่สามารถคงความตึงเครียดไว้ได้ ไมโทคอนเดรียสสารสีขาวมีเส้นเลือดฝอยเพียงเส้นเดียว กล้ามเนื้อส่วนใหญ่มีเส้นใยสีแดงและสีขาวในสัดส่วนที่แตกต่างกัน นอกจากนี้ยังมีเส้นใยกล้ามเนื้อ โทนิค(สามารถกระตุ้นในท้องถิ่นโดยไม่มีการแพร่กระจาย); เฟส.สามารถตอบสนองต่อคลื่นการแพร่กระจายของการกระตุ้นทั้งโดยการหดตัวและการผ่อนคลาย การนำคุณสมบัติทั้งสองมารวมกัน

ปั๊มกล้ามเนื้อ- แนวคิดทางสรีรวิทยาที่เกี่ยวข้องกับการทำงานของกล้ามเนื้อและผลกระทบต่อปริมาณเลือดของตัวเอง การกระทำหลักของมันแสดงออกมาดังนี้: ในระหว่างการหดตัวของกล้ามเนื้อโครงร่างการไหลเวียนของเลือดแดงไปยังพวกเขาช้าลงและการไหลออกของเส้นเลือดจะเร็วขึ้น ในช่วงระยะเวลาการผ่อนคลายการไหลออกของหลอดเลือดดำจะลดลงและการไหลเข้าของหลอดเลือดแดงจะถึงระดับสูงสุด การแลกเปลี่ยนสารระหว่างเลือดและของเหลวในเนื้อเยื่อเกิดขึ้นผ่านผนังของเส้นเลือดฝอย

ข้าว. 2.5. การแสดงแผนผังของกระบวนการที่เกิดขึ้นใน

ไซแนปส์เมื่อตื่นเต้น:

1 - ถุงน้ำดี synaptic, 2 - เยื่อหุ้มเซลล์พรีซินแนปติก, 3 - คนกลาง, 4 - เมมเบรนหลังซินแนปติก 5 - แหว่งซินแนปติก

กลไกของกล้ามเนื้อการทำงานของกล้ามเนื้อถูกควบคุมโดยต่างๆ ตัด หน่วยงานภาคกลาง ระบบประสาท(CNS) ซึ่งส่วนใหญ่กำหนดลักษณะของกิจกรรมที่หลากหลายของพวกเขา

(ระยะของการเคลื่อนไหว ความตึงเครียดของยาชูกำลัง ฯลฯ) ตัวรับอุปกรณ์เกี่ยวกับมอเตอร์ทำให้เกิดเส้นใยอวัยวะในเครื่องวิเคราะห์มอเตอร์ ซึ่งคิดเป็น 30-50% ของเส้นใยของเส้นประสาทผสม (อวัยวะที่ส่งออกจากกัน) ที่มุ่งหน้าไปยังไขสันหลัง การหดตัวของกล้ามเนื้อ ทำให้เกิดแรงกระตุ้นที่เป็นที่มาของความรู้สึกกล้ามเนื้อ - คิเนสทีเซีย

การถ่ายโอนการกระตุ้นจากเส้นใยประสาทไปยังกล้ามเนื้อจะดำเนินการผ่าน ข้อต่อประสาทและกล้ามเนื้อ(รูปที่ 2.5) ซึ่งประกอบด้วยเยื่อหุ้มสองแผ่นคั่นด้วยช่องว่าง - presynaptic (ต้นกำเนิดของเส้นประสาท) และ postsynaptic (ต้นกำเนิดของกล้ามเนื้อ) เมื่อสัมผัสกับแรงกระตุ้นของเส้นประสาท quanta ของ acetylcholine จะถูกปล่อยออกมา ซึ่งนำไปสู่การปรากฏตัวของศักย์ไฟฟ้าที่สามารถกระตุ้นเส้นใยกล้ามเนื้อ ความเร็วของแรงกระตุ้นเส้นประสาทผ่านไซแนปส์นั้นน้อยกว่าในเส้นใยประสาทหลายพันเท่า มันกระตุ้นเฉพาะในทิศทางของกล้ามเนื้อเท่านั้น โดยปกติมากถึง 150 แรงกระตุ้นต่อวินาทีสามารถผ่านไซแนปส์ประสาทและกล้ามเนื้อของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ด้วยความเหนื่อยล้า (หรือพยาธิวิทยา) การเคลื่อนไหวของปลายประสาทและกล้ามเนื้อจะลดลงและลักษณะของแรงกระตุ้นอาจเปลี่ยนไป

เคมีและพลังงานของการหดตัวของกล้ามเนื้อการหดตัวและตึงของกล้ามเนื้อเกิดขึ้นเนื่องจากพลังงานที่ปล่อยออกมาระหว่างการเปลี่ยนแปลงทางเคมีที่เกิดขึ้นเมื่อเข้าสู่

กล้ามเนื้อของแรงกระตุ้นเส้นประสาทหรือใช้การระคายเคืองโดยตรงกับมัน การเปลี่ยนแปลงทางเคมีในกล้ามเนื้อดำเนินการดังนี้ ในที่ที่มีออกซิเจน(ภายใต้สภาวะแอโรบิก) และ ในตอนที่เขาไม่อยู่(ภายใต้สภาวะไร้อากาศ).

ความแตกแยกและการสังเคราะห์ใหม่ของกรดอะดีโนซีนไตรฟอสฟอริก (ATP)แหล่งพลังงานหลักสำหรับการหดตัวของกล้ามเนื้อคือการสลาย ATP (พบในเยื่อหุ้มเซลล์ เส้นใยเรติคูลัม และเส้นใยไมโอซิน) เป็นกรดอะดีโนซีนไดฟอสฟอริก (ADP) และกรดฟอสฟอริก ในเวลาเดียวกัน 10,000 แคลอรี่จะถูกปล่อยออกมาจากแต่ละกรัม-โมเลกุลของ ATP:

ATP \u003d ADP + HzPO4 + 10,000 แคล

ADP ในระหว่างการเปลี่ยนแปลงเพิ่มเติมจะถูกดีฟอสโฟรีเลตไปเป็นกรดอะดีนิลิก การสลายตัวของ ATP ไปกระตุ้นเอนไซม์โปรตีนแอคโตไมโอซิน (อะดีโนซีน ทริปฟอสฟาเตส) ส่วนที่เหลือจะไม่ทำงาน แต่จะเปิดใช้งานเมื่อเส้นใยของกล้ามเนื้อตื่นเต้น ในทางกลับกัน ATP จะทำหน้าที่เกี่ยวกับเส้นใยไมโอซิน ซึ่งเพิ่มความสามารถในการขยายได้ กิจกรรม Actomyosin เพิ่มขึ้นภายใต้อิทธิพลของ Ca ion ซึ่งอยู่ใน sarcoplasmic reticulum ที่เหลือ

เก็บ ATP ในกล้ามเนื้อได้เล็กน้อยและจำเป็นต้องมีการสังเคราะห์ ATP ใหม่อย่างต่อเนื่องเพื่อให้พวกมันทำงาน มันเกิดขึ้นเนื่องจากพลังงานที่ได้จากการสลายตัวของครีเอทีนฟอสเฟต (CrF) เป็นครีเอทีน (Cr) และกรดฟอสฟอริก (เฟสไม่ใช้ออกซิเจน) ด้วยความช่วยเหลือของเอนไซม์ กลุ่มฟอสเฟตจาก CRF จะถูกถ่ายโอนไปยัง ADP อย่างรวดเร็ว (ภายในหนึ่งในพันของวินาที) ในเวลาเดียวกัน 46 kJ จะถูกปล่อยออกมาสำหรับแต่ละโมลของ CRF:

ทางนี้, กระบวนการสุดท้ายที่ให้พลังงานทั้งหมดของกล้ามเนื้อคือกระบวนการออกซิเดชั่นในขณะเดียวกันกิจกรรมที่ยืดเยื้อของกล้ามเนื้อนั้นเป็นไปได้ก็ต่อเมื่อมีออกซิเจนเพียงพอเท่านั้นเนื่องจาก เนื้อหาของสารที่สามารถให้พลังงานได้จะค่อยๆ ลดลงภายใต้สภาวะไร้อากาศนอกจากนี้ กรดแลคติกจะสะสม ปฏิกิริยาเปลี่ยนไปทางด้านที่เป็นกรดจะขัดขวางปฏิกิริยาของเอนไซม์ และสามารถนำไปสู่การยับยั้งและไม่เป็นระเบียบของการเผาผลาญอาหาร และลดประสิทธิภาพของกล้ามเนื้อ สภาวะที่คล้ายคลึงกันเกิดขึ้นในร่างกายมนุษย์เมื่อทำงานด้วยความเข้มข้นสูงสุด ต่ำสุด และความเข้มข้นสูง (กำลัง) เช่น เมื่อวิ่งในระยะทางสั้นและปานกลาง เนื่องจากการขาดออกซิเจนที่พัฒนาแล้ว (ขาดออกซิเจน) ATP ไม่ได้รับการฟื้นฟูอย่างสมบูรณ์ หนี้ออกซิเจนที่เรียกว่าเกิดขึ้นและกรดแลคติกสะสม

การสังเคราะห์ ATP แบบแอโรบิก(คำพ้องความหมาย: ออกซิเดชันฟอสโฟรีเลชั่น, การหายใจของเนื้อเยื่อ) - มีประสิทธิภาพมากกว่าการผลิตพลังงานแบบไม่ใช้ออกซิเจน 20 เท่าส่วนของกรดแลคติกที่สะสมระหว่างกิจกรรมแบบไม่ใช้ออกซิเจนและในระหว่างการทำงานระยะยาวจะถูกออกซิไดซ์เป็นคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ (ส่วนหนึ่งใน 1/4-1/6 ของมัน) พลังงานที่ได้จะถูกนำมาใช้เพื่อคืนค่าส่วนที่เหลือของกรดแลคติกเป็นกลูโคส และไกลโคเจนในขณะเดียวกันก็รับประกันการสังเคราะห์ ATP และ KrF อีกครั้ง พลังงานของกระบวนการออกซิเดชันยังใช้สำหรับการสังเคราะห์คาร์โบไฮเดรตใหม่ซึ่งจำเป็นสำหรับกล้ามเนื้อสำหรับกิจกรรมโดยตรง

โดยทั่วไป คาร์โบไฮเดรตจะให้พลังงานมากที่สุดสำหรับการทำงานของกล้ามเนื้อ ตัวอย่างเช่น ในระหว่างการออกซิเดชันของกลูโคสแบบแอโรบิก จะมี 38 โมเลกุล ATP เกิดขึ้น (สำหรับการเปรียบเทียบ: มีเพียง 2 โมเลกุล ATP เท่านั้นที่ก่อตัวขึ้นในระหว่างการสลายคาร์โบไฮเดรตแบบไม่ใช้ออกซิเจน)

เวลาปรับใช้ทางเดินแอโรบิกการก่อตัวของ ATP คือ 3-4 นาที (สำหรับการฝึก - มากถึง 1 นาที) กำลังสูงสุดคือ 350-450 cal / นาที / kg เวลาในการรักษาพลังงานสูงสุดคือสิบนาที หากอยู่นิ่งอัตราการสังเคราะห์ ATP แบบแอโรบิกต่ำ ในระหว่างการออกแรงทางกายภาพ พลังของมันจะกลายเป็นสูงสุด และในขณะเดียวกัน วิถีแอโรบิกก็สามารถทำงานได้หลายชั่วโมง นอกจากนี้ยังประหยัดอย่างมาก: ในระหว่างกระบวนการนี้ สารตั้งต้นจะถูกย่อยสลายอย่างล้ำลึกจนถึงผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย CO2 และ NaO นอกจากนี้ เส้นทางแอโรบิกของการสังเคราะห์ ATP ยังมีประโยชน์หลากหลายในการใช้พื้นผิว: สารอินทรีย์ทั้งหมดของร่างกาย (กรดอะมิโน โปรตีน คาร์โบไฮเดรต กรดไขมัน ร่างกายของคีโตน ฯลฯ) จะถูกออกซิไดซ์

อย่างไรก็ตามวิธีการแอโรบิกของการสังเคราะห์ ATP ใหม่ก็มีข้อเสียเช่นกัน: 1) ต้องใช้ออกซิเจนซึ่งการส่งไปยังเนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อนั้นมาจากระบบทางเดินหายใจและระบบหัวใจและหลอดเลือดซึ่งโดยธรรมชาติมีความเกี่ยวข้องกับความตึงเครียด 2) ปัจจัยใด ๆ ที่ส่งผลต่อสถานะและคุณสมบัติของเยื่อหุ้มยลรบกวนการก่อตัวของ ATP; 3) การติดตั้ง ATP แบบแอโรบิกนั้นใช้เวลานานและใช้พลังงานต่ำ

กิจกรรมของกล้ามเนื้อในกีฬาส่วนใหญ่ไม่สามารถจัดหาได้อย่างเต็มที่โดยกระบวนการแอโรบิกของการสังเคราะห์ ATP อีกครั้งและร่างกายถูกบังคับให้รวมวิธีการสร้าง ATP แบบไม่ใช้ออกซิเจนเพิ่มเติมซึ่งมีเวลาการใช้งานที่สั้นลงและกำลังสูงสุดของกระบวนการที่มากขึ้น ( กล่าวคือ จำนวน ATP ที่ใหญ่ที่สุด "เกิดขึ้นต่อหน่วยเวลา) - 1 โมลของ ATP ที่สอดคล้องกับ 7.3 cal หรือ 40 J (1 cal == 4.19 J)

กลับไปที่กระบวนการสร้างพลังงานแบบไม่ใช้ออกซิเจนควรชี้แจงว่าพวกเขาดำเนินการในรูปแบบของปฏิกิริยาอย่างน้อยสองประเภท: ครีเอทีน ฟอสโฟไคเนส -เมื่อ CrF ถูกตัดออก กลุ่มฟอสฟอรัสซึ่งจะถูกถ่ายโอนไปยัง ADP ในขณะที่ทำการสังเคราะห์ ATP อีกครั้ง แต่ปริมาณสำรองของครีเอทีนฟอสเฟตในกล้ามเนื้อมีขนาดเล็ก และทำให้ปฏิกิริยาประเภทนี้สูญพันธุ์อย่างรวดเร็ว (ภายใน 2-4 วินาที) 2. Glycolytic(glycolysis) - พัฒนาช้ากว่าภายใน 2-3 นาทีของการทำงานอย่างเข้มข้น ไกลโคไลซิสเริ่มต้นด้วยฟอสโฟรีเลชั่นของที่เก็บไกลโคเจนในกล้ามเนื้อและระดับน้ำตาลในเลือด พลังงานของกระบวนการนี้เพียงพอสำหรับการทำงานหนักหลายนาที ในขั้นตอนนี้ ขั้นตอนแรกของไกลโคเจนฟอสโฟรีเลชั่นจะเสร็จสิ้นและเตรียมการสำหรับกระบวนการออกซิเดชัน จากนั้น ขั้นตอนที่สองของปฏิกิริยาไกลโคไลติก - ดีไฮโดรจีเนชัน และขั้นตอนที่สาม - การลดลงของ ADP เป็น ATP ปฏิกิริยาไกลโคไลติกจบลงด้วยการก่อตัวของกรดแลคติกสองโมเลกุลหลังจากนั้นกระบวนการทางเดินหายใจจะคลี่คลาย (โดยการทำงาน 3-5 นาที) เมื่อกรดแลคติก (แลคเตท) เกิดขึ้นระหว่างปฏิกิริยาแบบไม่ใช้ออกซิเจนจะเริ่มออกซิไดซ์

ตัวชี้วัดทางชีวเคมีสำหรับการประเมินเส้นทางครีเอทีนฟอสเฟตแบบไม่ใช้ออกซิเจนของการสังเคราะห์ ATP คือค่าสัมประสิทธิ์ของครีเอตินีนและค่าออกซิเจนในแอกแลนติก (ไม่มีกรดแลคติก) อัตราส่วนครีเอตินิน- เป็นการขับครีเอตินินในปัสสาวะต่อวันต่อน้ำหนักตัว 1 กิโลกรัม ในผู้ชายการขับถ่าย creatinine มีตั้งแต่ 18-32 มก. / วัน x กก. และในผู้หญิง - 10-25 มก. / วัน x กก. มีความสัมพันธ์เชิงเส้นตรงระหว่างเนื้อหาของครีเอทีนฟอสเฟตและการก่อตัวของครีเอตินีนในนั้น ดังนั้น เมื่อใช้ค่าสัมประสิทธิ์ครีเอตินีน เราสามารถประเมินศักยภาพของเส้นทางการสังเคราะห์ ATP นี้ได้

การเปลี่ยนแปลงทางชีวเคมีในร่างกายอันเนื่องมาจากการสะสมของกรดแลคติกอันเป็นผลมาจากไกลโคไลซิส หากพักก่อนเริ่มกิจกรรมปากมดลูก ความเข้มข้นของแลคเตทในเลือดคือ 1-2 mmol / l จากนั้นหลังจากเข้มข้นและโหลดสั้น ๆ เป็นเวลา 2-3 นาทีค่านี้สามารถสูงถึง 18-20 mmol / l อีกตัวบ่งชี้ที่สะท้อนถึงการสะสมของกรดแลคติกในเลือดคือ นับเม็ดเลือด(pH): ขณะพัก 7.36 หลังออกกำลังกาย ลดเหลือ 7.0 ขึ้นไป การสะสมของแลคเตทในเลือดเป็นตัวกำหนด สำรองอัลคาไลน์ -ส่วนประกอบที่เป็นด่างของระบบบัฟเฟอร์ทั้งหมดในเลือด

การสิ้นสุดของกิจกรรมกล้ามเนื้อที่รุนแรงนั้นมาพร้อมกับการใช้ออกซิเจนที่ลดลง - ในตอนแรกอย่างรวดเร็วและราบรื่นยิ่งขึ้น ในการนี้ให้จัดสรร หนี้ออกซิเจนสององค์ประกอบ:เร็ว (alactate) และช้า (lactate) แลคเตท -นี่คือปริมาณออกซิเจนที่ใช้หลังจากเลิกงานเพื่อกำจัดกรดแลคติก: ส่วนที่เล็กกว่าจะถูกออกซิไดซ์เป็น J-bO และ COa ส่วนใหญ่จะถูกแปลงเป็นไกลโคเจน การเปลี่ยนแปลงนี้ใช้ ATP ในปริมาณมาก ซึ่งเกิดขึ้นจากออกซิเจนซึ่งก็คือ หนี้แลคเตทเมแทบอลิซึมของแลคเตทจะดำเนินการในเซลล์ของตับและกล้ามเนื้อหัวใจ

ปริมาณออกซิเจนที่จำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่างานที่ทำอย่างเต็มที่เรียกว่า ความต้องการออกซิเจนตัวอย่างเช่น ในการวิ่ง 400 ม. ความต้องการออกซิเจนจะอยู่ที่ประมาณ 27 ลิตร เวลาวิ่งระยะทางที่ระดับสถิติโลกคือประมาณ 40 วินาที จากการศึกษาพบว่าในช่วงเวลานี้นักกีฬาดูดซับ 02 ได้ 3-4 ลิตร ดังนั้น 24 ลิตรจึงเท่ากับ หนี้ออกซิเจนทั้งหมด(ประมาณ 90% ของความต้องการออกซิเจน) ซึ่งถูกกำจัดออกไปหลังการแข่งขัน

ในระยะ 100 เมตร หนี้ออกซิเจนอาจสูงถึง 96% ของคำขอ ในการวิ่ง 800 ม. ส่วนแบ่งของปฏิกิริยาแบบไม่ใช้ออกซิเจนลดลงเล็กน้อย - มากถึง 77% ในการวิ่ง 10,000 ม. - มากถึง 10% เช่น ส่วนสำคัญของพลังงานนั้นมาจากปฏิกิริยาทางเดินหายใจ (แอโรบิก)

กลไกการคลายกล้ามเนื้อทันทีที่เส้นประสาทหยุดเข้าสู่เส้นใยกล้ามเนื้อ Ca2 ไอออนภายใต้อิทธิพลของปั๊มแคลเซียมที่เรียกว่าเนื่องจากพลังงานของ ATP เข้าไปในถังเก็บน้ำของ sarcoplasmic reticulum และความเข้มข้นใน sarcoplasm ลดลงเป็น ระดับเริ่มต้น ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างของ troponin ซึ่งการตรึง tropomyosin ในบางพื้นที่ของเส้นใยแอคตินทำให้ไม่สามารถสร้างสะพานขวางระหว่างเส้นใยหนาและบางได้ เนื่องจากแรงยืดหยุ่นที่เกิดขึ้นระหว่างการหดตัวของกล้ามเนื้อในเส้นใยคอลลาเจนรอบ ๆ เส้นใยกล้ามเนื้อ มันจึงกลับสู่สภาพเดิมเมื่อผ่อนคลาย ดังนั้นกระบวนการคลายกล้ามเนื้อหรือการผ่อนคลายตลอดจนกระบวนการหดตัวของกล้ามเนื้อจึงดำเนินการโดยใช้พลังงานของเอทีพีไฮโดรไลซิส

ในกิจกรรมของกล้ามเนื้อ กระบวนการของการหดตัวและการผ่อนคลายจะเกิดขึ้นสลับกันในกล้ามเนื้อ ดังนั้นคุณสมบัติด้านความเร็วและความแข็งแรงของกล้ามเนื้อจึงขึ้นอยู่กับความเร็วของการหดตัวของกล้ามเนื้อและความสามารถของกล้ามเนื้อในการผ่อนคลายอย่างเท่าเทียมกัน

คำอธิบายสั้น ๆ ของเส้นใยกล้ามเนื้อเรียบไม่มี myofibrils ในเส้นใยกล้ามเนื้อเรียบ เส้นใยบาง (แอคติน) เชื่อมต่อกับ sarcolemma เส้นใยหนา (myosin) ตั้งอยู่ภายในเซลล์กล้ามเนื้อ ในเส้นใยกล้ามเนื้อเรียบนั้นยังไม่มีถังที่มีไอออนของ Ca ภายใต้การกระทำของแรงกระตุ้นของเส้นประสาท ไอออนของ Ca จะค่อยๆ เข้าสู่ซาร์โคพลาสซึมจากของเหลวนอกเซลล์และค่อย ๆ หายไปหลังจากที่แรงกระตุ้นของเส้นประสาทหยุดทำงาน ดังนั้นเส้นใยกล้ามเนื้อเรียบจะหดตัวอย่างช้าๆ และค่อยๆ คลายตัว

ภาพรวมทั่วไปของโครงกระดูก กล้ามเนื้อของมนุษย์กล้ามเนื้อลำตัว(รูปที่ 2.6 และ 2.7) ได้แก่ กล้ามเนื้อบริเวณหน้าอก หลัง และหน้าท้อง กล้ามเนื้อหน้าอกมีส่วนร่วมในการเคลื่อนไหวของแขนขาส่วนบนและยังให้การเคลื่อนไหวทางเดินหายใจโดยสมัครใจและไม่สมัครใจ กล้ามเนื้อทางเดินหายใจของหน้าอกเรียกว่ากล้ามเนื้อระหว่างซี่โครงภายนอกและภายใน ไดอะแฟรมยังเป็นของกล้ามเนื้อทางเดินหายใจ กล้ามเนื้อหลังประกอบด้วยกล้ามเนื้อตื้นและลึก ผิวเผินช่วยให้แขนขาส่วนบนและคอเคลื่อนไหวได้ ลึก ("วงจรเรียงกระแสลำตัว") ติดอยู่กับกระบวนการ spinous ของกระดูกสันหลังและยืดไปตามกระดูกสันหลัง กล้ามเนื้อหลังมีส่วนในการรักษาตำแหน่งแนวตั้งของร่างกายด้วยความตึงเครียดที่รุนแรง (การหดตัว) ทำให้ร่างกายงอหลัง กล้ามเนื้อหน้าท้องรักษาความดันภายใน ช่องท้อง(กดท้อง) มีส่วนร่วมในการเคลื่อนไหวของร่างกายบางส่วน (งอร่างกายไปข้างหน้าเอียงและหันไปด้านข้าง) ในกระบวนการหายใจ

กล้ามเนื้อศีรษะและคอเลียนแบบเคี้ยวและขยับศีรษะและคอ กล้ามเนื้อเลียนแบบติดอยู่กับปลายด้านหนึ่งกับกระดูก อีกด้านหนึ่ง - กับผิวหน้า บางส่วนอาจเริ่มต้นและสิ้นสุดที่ผิวหนัง กล้ามเนื้อเลียนแบบให้การเคลื่อนไหวของผิวหน้า สะท้อนสภาพจิตใจต่างๆ ของบุคคล ควบคู่ไปกับคำพูด และมีความสำคัญต่อการสื่อสาร กล้ามเนื้อเคี้ยวขณะเกร็งทำให้เกิดการเคลื่อนไหวของกรามล่างไปข้างหน้าและด้านข้าง กล้ามเนื้อคอมีส่วนร่วมในการเคลื่อนไหวของศีรษะ กลุ่มกล้ามเนื้อส่วนหลังรวมถึงกล้ามเนื้อส่วนหลังของศีรษะด้วยการหดตัวของโทนิก (จากคำว่า "tonus") ถือศีรษะให้อยู่ในท่าตั้งตรง

ข้าว. 2.6. กล้ามเนื้อครึ่งหน้าของร่างกาย (ตาม Sylvanovich):

1 - กล้ามเนื้อขมับ 2 - กล้ามเนื้อเคี้ยว 3 - กล้ามเนื้อ sternocleidomastoid, 4 - หน้าอกใหญ่, 5 - กล้ามเนื้อสะเก็ดกลาง b - กล้ามเนื้อเฉียงภายนอกของช่องท้อง 7 - กล้ามเนื้อต้นขากว้างตรงกลาง 8 - กล้ามเนื้อต้นขาด้านข้างกว้าง 9 - rectus femoris, 10 - ซาร์โทเรียส 11 - กล้ามเนื้ออ่อนแรง 12 - กล้ามเนื้อเฉียงภายในของช่องท้อง, 13 - rectus abdominis, 14 - ลูกหนูไหล่, 15 ~ กล้ามเนื้อระหว่างซี่โครงภายนอก, 16 - กล้ามเนื้อวงกลมของปาก 17 - กล้ามเนื้อวงกลมของตา 18 - กล้ามหน้าผาก

กล้ามเนื้อของรยางค์บนให้การเคลื่อนไหวของผ้าคาดไหล่ ไหล่ ปลายแขน และทำให้มือและนิ้วเคลื่อนไหว กล้ามเนื้อคู่อริหลักคือกล้ามเนื้อลูกหนู (flexor) และกล้ามเนื้อไขว้ (extensor) ของไหล่ การเคลื่อนไหวของรยางค์บนและเหนือสิ่งอื่นใดคือมือมีความหลากหลายมาก นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่ามือทำหน้าที่เป็นอวัยวะของแรงงานสำหรับบุคคล

ข้าว. 2.7. กล้ามเนื้อครึ่งหลังของร่างกาย (ตาม Sylvanovich):

1 - กล้ามเนื้อรูปสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูน 2 - วงจรเรียงกระแสของร่างกาย 3 - กล้ามเนื้อลึกของกล้ามเนื้อตะโพก 4 - ลูกหนู femoris, 5 - กล้ามเนื้อน่อง 6 - เอ็นร้อยหวาย 7 - กล้ามเนื้อ gluteus maximus 8 - กล้ามเนื้อ latissimus dorsi, 9 - เดลทอยด์, 10 - กล้ามเนื้อสี่เหลี่ยมคางหมู

กล้ามเนื้อของรยางค์ล่างให้การเคลื่อนไหวของสะโพก ขาส่วนล่าง และเท้า กล้ามเนื้อต้นขามีบทบาทสำคัญในการรักษาตำแหน่งแนวตั้งของร่างกาย แต่ในมนุษย์จะมีพัฒนาการมากกว่าในสัตว์มีกระดูกสันหลังอื่นๆ กล้ามเนื้อที่ขยับขาท่อนล่างจะอยู่ที่ต้นขา (เช่น กล้ามเนื้อควอดริเซ็ปส์ ซึ่งมีหน้าที่ขยายขาส่วนล่างในข้อเข่า ศัตรูของกล้ามเนื้อนี้คือกล้ามเนื้อไบเซ็ปส์ femoris) เท้าและนิ้วเท้าขับเคลื่อนด้วยกล้ามเนื้อบริเวณขาและเท้าส่วนล่าง การงอของนิ้วเท้าเกิดขึ้นพร้อมกับการหดตัวของกล้ามเนื้อที่อยู่บนฝ่าเท้าและส่วนขยาย - ด้วยกล้ามเนื้อของพื้นผิวด้านหน้าของขาส่วนล่างและเท้า กล้ามเนื้อต้นขา ขาส่วนล่าง และเท้าจำนวนมากมีส่วนในการรักษาร่างกายมนุษย์ให้อยู่ในท่าตั้งตรง

กิจกรรมของกล้ามเนื้อ - การหดตัวและการผ่อนคลายดำเนินการด้วยการใช้พลังงานบังคับที่ปล่อยออกมาในระหว่างการไฮโดรไลซิสของ ATP ATP + H 2 0 ADP + H 3 P0 4 + พลังงานที่เหลือความเข้มข้นของ ATP ในกล้ามเนื้อประมาณ 5 mmol / l และ ดังนั้น ATP 1 มิลลิโมลจึงสอดคล้องภายใต้สภาวะทางสรีรวิทยาประมาณ 12 cal หรือ 50 J (1 cal = 4.18 J)

มวลกล้ามเนื้อในผู้ใหญ่ประมาณ 40% ของน้ำหนักตัว นักกีฬาสร้างกล้ามเนื้อ มวลกล้ามเนื้อสามารถเข้าถึง 60% หรือมากกว่าของน้ำหนักตัว กล้ามเนื้อในผู้ใหญ่ตอนพักใช้ออกซิเจนประมาณ 10% ของออกซิเจนทั้งหมดเข้าสู่ร่างกาย ด้วยการทำงานที่เข้มข้น การใช้ออกซิเจนของกล้ามเนื้อสามารถเพิ่มได้ถึง 90% ของออกซิเจนทั้งหมดที่ใช้ไป

แหล่งพลังงานสำหรับการสังเคราะห์ ATP แบบแอโรบิกใหม่ ได้แก่ คาร์โบไฮเดรต ไขมัน และกรดอะมิโน ซึ่งการสลายตัวจะเสร็จสิ้นโดยวงจรเครบส์ วงจร Krebs เป็นขั้นตอนสุดท้ายของ catabolism ซึ่ง acetyl coenzyme A จะถูกออกซิไดซ์เป็น CO2 และ H20 ในระหว่างกระบวนการนี้ อะตอมไฮโดรเจน 4 คู่จะถูกลบออกจากกรด (กรดไอโซซิตริก, เอ-คีโตกลูตาริก, ซัคซินิก และกรดมาลิก) ดังนั้นโมเลกุล ATP 12 ตัวจึงถูกสร้างขึ้นในระหว่างการออกซิเดชันของหนึ่งโมเลกุลของอะซิติลโคเอ็นไซม์ A

เส้นทางที่ไม่ใช้ออกซิเจนของการสังเคราะห์ ATP วิถีการสังเคราะห์ ATP แบบไม่ใช้ออกซิเจน (creatine phosphate, glycolytic) เป็นวิธีเพิ่มเติมของการสร้าง ATP ในกรณีเหล่านั้นเมื่อวิธีหลักในการรับ ATP - แอโรบิก - ไม่สามารถให้กิจกรรมของกล้ามเนื้อด้วยพลังงานที่จำเป็น สิ่งนี้จะเกิดขึ้นในนาทีแรกของการทำงานใดๆ เมื่อการหายใจของเนื้อเยื่อยังไม่คลี่คลายออกจนหมด เช่นเดียวกับเมื่อทำการโหลดทางกายภาพที่มีกำลังสูง

เส้นทางไกลโคไลติกของการสังเคราะห์เอทีพี เส้นทางของการสังเคราะห์ใหม่ เช่น ครีเอทีนฟอสเฟต เป็นวิถีทางที่ไม่ใช้ออกซิเจนของการสร้างเอทีพี แหล่งพลังงานที่จำเป็นสำหรับการสังเคราะห์ ATP ในกรณีนี้คือไกลโคเจนในกล้ามเนื้อซึ่งมีความเข้มข้นในซาร์โคพลาสซึมแตกต่างกันไประหว่าง 0.2-3% ในระหว่างการสลายตัวแบบไม่ใช้ออกซิเจนของไกลโคเจนจากโมเลกุลของมันภายใต้อิทธิพลของเอนไซม์ฟอสโฟรีเลส กากน้ำตาลที่ตกค้างในขั้นสุดท้ายจะถูกแยกออกจากกันในรูปของกลูโคส-1-ฟอสเฟต นอกจากนี้ โมเลกุลกลูโคส-1-ฟอสเฟตผ่านขั้นตอนต่อเนื่องกัน (มีเพียง 10 ขั้นตอน) จะถูกแปลงเป็นกรดแลคติก (แลคเตท)

ปฏิกิริยา Adenylate kinase (myokinase) ปฏิกิริยา Adenylate kinase (หรือ myokinase) เกิดขึ้นในเซลล์กล้ามเนื้อภายใต้สภาวะของการสะสมของ ADP อย่างมีนัยสำคัญซึ่งมักจะสังเกตได้ในช่วงเริ่มมีอาการเมื่อยล้า ปฏิกิริยาอะดีนิเลตไคเนสถูกเร่งโดยเอนไซม์อะดีนิเลตไคเนส (ไมโอคิเนส) ซึ่งอยู่ในซาร์โคพลาสซึมของไมโอไซต์ ในระหว่างปฏิกิริยานี้ โมเลกุล ADP หนึ่งจะถ่ายโอนหมู่ฟอสเฟตไปยังอีก ADP ทำให้เกิด ATP และ AMP: ADP + ADP ATP + AMP

ทำงานในโซนกำลังสูงสุด ดำเนินการต่อสำหรับ s. แหล่งที่มาหลักของเอทีพีภายใต้สภาวะเหล่านี้คือครีเอทีนฟอสเฟต เมื่อสิ้นสุดการทำงาน ปฏิกิริยาครีเอทีนฟอสเฟตจะถูกแทนที่ด้วยไกลโคไลซิส ตัวอย่างการออกกำลังกายในโซนที่มีกำลังสูงสุด ได้แก่ การวิ่ง กระโดดไกล กระโดดสูง ยิมนาสติกบางท่า การยกบาร์เบล

ทำงานในโซนพลังงานต่ำสุด ระยะเวลาสูงสุด 5 นาที กลไกชั้นนำของการสังเคราะห์เอทีพีคือไกลโคไลติก ในช่วงเริ่มต้นของการทำงาน จนกระทั่งไกลโคไลซิสถึงอัตราสูงสุด การก่อตัวของเอทีพีเกิดจากครีเอทีนฟอสเฟต และเมื่อสิ้นสุดการทำงาน ไกลโคไลซิสจะเริ่มถูกแทนที่ด้วยการหายใจของเนื้อเยื่อ การทำงานในเขตอำนาจสูงสุดนั้นมีหนี้ออกซิเจนสูงสุด - มากถึง 20 ลิตร ตัวอย่างการออกกำลังกายในโซนกำลังนี้ ได้แก่ การวิ่งระยะกลาง การว่ายน้ำแบบสปรินต์ การปั่นจักรยานแบบลู่ และสปรินท์สเก็ต

ทำงานในโซนพลังงานสูง ระยะเวลาสูงสุด 30 นาที การทำงานในโซนนี้มีลักษณะเฉพาะด้วยการมีส่วนร่วมของไกลโคไลซิสและการหายใจของเนื้อเยื่อใกล้เคียงกัน เส้นทางครีเอทีนฟอสเฟตของการสังเคราะห์เอทีพีจะทำงานเฉพาะในช่วงเริ่มต้นของงานเท่านั้น ดังนั้นส่วนแบ่งในการจัดหาพลังงานทั้งหมดของงานนี้จึงมีน้อย ตัวอย่างการออกกำลังกายในโซนกำลังนี้ ได้แก่ สเก็ตระยะทาง 5,000 เมตร สกีครอสคันทรี ว่ายน้ำระยะกลางและระยะไกล

ทำงานในโซนไฟปานกลาง ต่อเนื่องนานกว่า 30 นาที การจัดหาพลังงานของกิจกรรมของกล้ามเนื้อส่วนใหญ่เกิดขึ้นในลักษณะแอโรบิก ตัวอย่างการทำงานของกำลังดังกล่าว ได้แก่ การวิ่งมาราธอน การวิ่งทางกรีฑา การวิ่งแข่งทางไกล การปั่นจักรยานบนถนน การเล่นสกีทางไกล

ข้อมูลที่เป็นประโยชน์ใน ระบบสากลหน่วย (SI) หน่วยพื้นฐานของพลังงานคือจูล (J) และหน่วยของกำลังคือวัตต์ (W) 1 จูล (J) = 0.24 แคลอรี (แคลอรี) 1 กิโลจูล (kJ) \u003d 1,000 J. 1 แคลอรี่ (cal) \u003d 4.184 J. 1 กิโลแคลอรี (kcal) \u003d 1,000 cal \u003d 4184 J. 1 วัตต์ (W) \u003d 1 Js "1 \u003d 0.24 cal- s -1. 1 กิโลวัตต์ (kW) \u003d 1,000 W. 1 kg-m-s "1 \u003d 9.8 W. 1 แรงม้า (hp) \u003d 735 วัตต์ เพื่อแสดงพลังของเส้นทางการสังเคราะห์ ATP ใน J / min-kg จำเป็นต้องคูณค่าของเกณฑ์นี้เป็น cal / min-kg ด้วย 4.18 และเพื่อให้ได้ค่าพลังงานเป็น W / kg - คูณด้วย 0.07

จากโครงสร้างและการหดตัวของเส้นใยกล้ามเนื้อ

การหดตัวของกล้ามเนื้อในระบบที่มีชีวิตเป็นกระบวนการทางกลเคมี วิทยาศาสตร์สมัยใหม่ถือว่ารูปแบบการเคลื่อนไหวทางชีวภาพที่สมบูรณ์แบบที่สุด วัตถุทางชีวภาพ "พัฒนา" การหดตัวของเส้นใยกล้ามเนื้อเป็นวิธีการเคลื่อนที่ในอวกาศ (ซึ่งขยายความเป็นไปได้ในชีวิตของพวกเขาอย่างมาก)

การหดตัวของกล้ามเนื้อเกิดขึ้นก่อนด้วยช่วงความตึงเครียด ซึ่งเป็นผลมาจากการทำงานโดยการเปลี่ยนพลังงานเคมีเป็นพลังงานกลโดยตรงและมีประสิทธิภาพที่ดี (30-50%) การสะสมของพลังงานศักย์ในระยะตึงเครียดทำให้กล้ามเนื้ออยู่ในสภาวะที่เป็นไปได้แต่ยังไม่ได้ตระหนักถึงการหดตัว

สัตว์และมนุษย์มี (และมนุษย์เชื่อว่าพวกเขาได้รับการศึกษามาอย่างดีแล้ว) กล้ามเนื้อสองประเภทหลัก:ลายเส้นและเรียบเนียน กล้ามเนื้อลายหรือโครงกระดูกที่ติดอยู่กับกระดูก (ยกเว้นเส้นใยลายของกล้ามเนื้อหัวใจซึ่งแตกต่างจากกล้ามเนื้อโครงร่างในองค์ประกอบ) เรียบ กล้ามเนื้อรองรับเนื้อเยื่อของอวัยวะภายในและผิวหนังและสร้างกล้ามเนื้อของผนังหลอดเลือดรวมถึงลำไส้

ในชีวเคมีของการกีฬาพวกเขาศึกษา กล้ามเนื้อโครงร่าง, "รับผิดชอบเฉพาะ" สำหรับผลการแข่งขันกีฬา

กล้ามเนื้อ (เป็นรูปมาโครที่เป็นของวัตถุมาโคร) ประกอบด้วยบุคคล เส้นใยกล้ามเนื้อ(การก่อตัวขนาดเล็ก) กล้ามเนื้อมีอยู่หลายพันชนิดตามลำดับ ความพยายามของกล้ามเนื้อเป็นค่าสำคัญที่สรุปการหดตัวของเส้นใยแต่ละเส้น เส้นใยกล้ามเนื้อมีสามประเภท: สีขาวลดน้อยลงอย่างรวดเร็ว , ระดับกลางและ สีแดงค่อยๆหดตัว ประเภทของไฟเบอร์แตกต่างกันไปตามกลไกการจ่ายพลังงานและควบคุมโดยเซลล์ประสาทสั่งการที่แตกต่างกัน ประเภทของกล้ามเนื้อแตกต่างกันไปตามอัตราส่วนของประเภทเส้นใย

แยกเส้นใยกล้ามเนื้อ - การก่อตัวเป็นเส้นใยปราศจากเซลล์ - แสดงอาการ. อาการ "ดูไม่เหมือนเซลล์": มีรูปร่างที่ยืดออกอย่างมากจาก 0.1 ถึง 2-3 ซม. ในกล้ามเนื้อซาร์โทเรียสสูงถึง 12 ซม. และความหนา 0.01 ถึง 0.2 มม. Symplast ล้อมรอบด้วยเปลือก - sarcolemmaไปยังพื้นผิวที่ปลายประสาทสั่งการหลาย ๆ อันมีความเหมาะสม sarcolemma เป็นเยื่อ bilayer lipoprotein (หนา 10 นาโนเมตร) เสริมด้วยเส้นใยคอลลาเจน เมื่อคลายตัวหลังจากการหดตัว การแสดงอาการจะกลับเป็นรูปร่างเดิม (รูปที่ 4)

ข้าว. 4. แยกเส้นใยกล้ามเนื้อ

บนพื้นผิวด้านนอกของ sarcolemma-membrane ศักย์ไฟฟ้าของเมมเบรนจะถูกรักษาไว้เสมอ แม้จะหยุดนิ่งอยู่ที่ 90-100 mV การมีอยู่ของศักยภาพเป็นเงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการจัดการเส้นใยกล้ามเนื้อ (เช่น แบตเตอรี่รถยนต์) ศักยภาพถูกสร้างขึ้นเนื่องจากการถ่ายโอนสารที่ใช้งาน (ซึ่งหมายถึงด้วยต้นทุนพลังงาน - ATP) ของสารผ่านเมมเบรนและการซึมผ่านที่เลือกได้ (ตามหลักการ - "ฉันจะให้ใครก็ตามที่ฉันต้องการเข้าหรือออก") ดังนั้นภายใน symplast ไอออนและโมเลกุลบางชนิดจึงสะสมที่ความเข้มข้นสูงกว่าภายนอก

sarcolemma สามารถดูดซึม K + ไอออนได้ดี - สะสมอยู่ภายในและ Na + ไอออนจะถูกลบออกภายนอก ดังนั้นความเข้มข้นของ Na + ไอออนในของเหลวระหว่างเซลล์จึงมากกว่าความเข้มข้นของ K + ไอออนภายใน Symplast การเปลี่ยนค่า pH ไปทางด้านกรด (เช่น ระหว่างการก่อตัวของกรดแลคติก) จะเพิ่มการซึมผ่านของสารซาร์โคเลมมาสำหรับสารโมเลกุลขนาดใหญ่ (กรดไขมัน โปรตีน โพลีแซคคาไรด์) ซึ่งปกติจะไม่ผ่านเข้าไป สารที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ (กรดกลูโคส แลคติก และกรดไพรูวิก คีโตนบอดี้ กรดอะมิโน เปปไทด์สั้น) ผ่าน (กระจาย) ผ่านเมมเบรนได้ง่าย

เนื้อหาภายในของอาการคือ ซาร์โคพลาสซึม- นี่คือโครงสร้างโปรตีนคอลลอยด์ (คล้ายกับวุ้นในความสม่ำเสมอ) ในสถานะแขวนลอยประกอบด้วยการรวมไกลโคเจน, หยดไขมัน, อนุภาคย่อยเซลล์ต่าง ๆ ถูก "ฝัง" อยู่ในนั้น: นิวเคลียส, ไมโทคอนเดรีย, ไมโอไฟบริล, ไรโบโซมและอื่น ๆ

"กลไก" ที่หดตัวภายใน symplast - ไมโอไฟบริลเหล่านี้เป็นเส้นใยกล้ามเนื้อบาง (Ø 1 - 2 ไมครอน) ยาวเกือบเท่ากับความยาวของเส้นใยกล้ามเนื้อ มีการพิสูจน์แล้วว่าในอาการของกล้ามเนื้อที่ไม่ได้รับการฝึกฝน myofibrils จะไม่ถูกจัดเรียงอย่างเป็นระเบียบตาม symplast แต่มีการแพร่กระจายและการเบี่ยงเบนในขณะที่ myofibrils จะถูกจัดวางตามแกนตามยาวและถูกจัดกลุ่มเป็นมัดเช่น ในเชือก (เมื่อปั่นเส้นใยประดิษฐ์และใยสังเคราะห์ โมเลกุลของพอลิเมอร์ขนาดใหญ่ไม่ได้ตั้งอยู่ตามเส้นใยในขั้นต้นอย่างเคร่งครัด และเช่นเดียวกับนักกีฬา พวกมัน "ได้รับการฝึกฝนอย่างดื้อรั้น" - มุ่งเน้นอย่างถูกต้อง - ตามแนวแกนของเส้นใย โดยการกรอกลับซ้ำ: ดูเวิร์กช็อปแบบยาวได้ที่ ZIV และ Khimvolokno)

ในกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง เราสามารถสังเกตได้ว่า myofibrils เป็น "ลายขวาง" อย่างแท้จริง พวกเขาสลับพื้นที่สว่างและมืด - ดิสก์ ขอบดำ แต่ โปรตีน (anisotropic) มีมากกว่าแผ่นแสง ฉัน (ไอโซโทรปิก). แผ่นแสงที่ผ่านเมมเบรน Z (telophragms) และพื้นที่ myofibril ระหว่างสอง Z - เรียกว่า เมมเบรน sarcomere. Myofibril ประกอบด้วย 1,000 - 1200 sarcomeres (รูปที่ 5)

การหดตัวของเส้นใยกล้ามเนื้อโดยรวมประกอบด้วยการหดตัวของเส้นเดียว ซาร์โคเมียร์เมื่อแยกจากกัน sarcomeres ทั้งหมดสร้างแรงรวมและทำงานเชิงกลเพื่อลดกล้ามเนื้อ

ความยาวของ sarcomere แตกต่างกันไปตั้งแต่ 1.8 µm ที่ส่วนที่เหลือถึง 1.5 µm โดยหดตัวปานกลางและสูงสุด 1 µm เมื่อหดตัวเต็มที่ แผ่นของ sarcomeres ที่มืดและสว่างประกอบด้วยโปรโตไฟบริล (ไมโอฟิลาเมนต์) - โครงสร้างใยโปรตีน มีสองประเภท: หนา (Ø - 11 - 14 นาโนเมตร ความยาว - 1500 นาโนเมตร) และบาง (Ø - 4 - 6 นาโนเมตร ความยาว - 1,000 นาโนเมตร)

ข้าว. 5. พล็อตของ myofibril

แผ่นไฟ ( ฉัน ) ประกอบด้วยโปรโตไฟบริลบาง ๆ และดิสก์สีเข้มเท่านั้น ( แต่ ) - จากโปรโตไฟบริลสองประเภท: บาง, มัดเข้าด้วยกันด้วยเมมเบรน, และหนา, เข้มข้นในโซนที่แยกจากกัน ( ชม ).

ด้วยการหดตัวของซาร์โคเมียร์ ความยาวของดิสก์มืด ( แต่ ) ไม่เปลี่ยนแปลงในขณะที่ความยาวของดิสก์แสง ( ฉัน ) ลดลงเมื่อโปรโตไฟบริลบาง (แผ่นแสง) เคลื่อนเข้าไปในช่องว่างระหว่างแผ่นหนา (แผ่นสีเข้ม) บนพื้นผิวของโปรโตไฟบริลมีผลพลอยได้พิเศษ - การยึดเกาะ (หนาประมาณ 3 นาโนเมตร) ใน "ตำแหน่งการทำงาน" พวกเขาสร้างการมีส่วนร่วม (โดยสะพานขวาง) ระหว่างเส้นใยโปรโตไฟบริลที่หนาและบาง (รูปที่ 6) เมื่อลด Z -เมมเบรนจะเกาะติดกับปลายโพรโทไฟบริลที่หนา และโพรโทไฟบริลแบบบางก็สามารถพันรอบโพรโทไฟบริลที่หนาได้ ในระหว่างการหดตัวมากเกินไป ปลายของเส้นใยบาง ๆ ที่อยู่ตรงกลางของ sarcomere จะถูกห่อและปลายของ protofibrils หนาจะยู่ยี่

ข้าว. 6. การก่อตัวของเดือยระหว่างแอคตินและไมโอซิน

เส้นใยกล้ามเนื้อได้รับพลังงานผ่าน sarcoplasmic reticulum(เธอยัง sarcoplasmic reticulum) - ระบบของท่อตามยาวและตามขวาง, เยื่อหุ้ม, ฟองอากาศ, ช่อง

ใน sarcoplasmic reticulum กระบวนการทางชีวเคมีต่างๆ ดำเนินไปในลักษณะที่มีการจัดการและควบคุม เครือข่ายครอบคลุมทุกอย่างเข้าด้วยกันและแต่ละ myofibril แยกจากกัน reticulum รวมถึงไรโบโซมพวกมันทำการสังเคราะห์โปรตีนและไมโตคอนเดรีย - "สถานีพลังงานเซลล์" (ตามคำจำกัดความของตำราเรียน) จริงๆแล้ว ไมโตคอนเดรียถูกสร้างขึ้นระหว่าง myofibrils ซึ่งสร้างสภาวะที่เหมาะสมสำหรับการจัดหาพลังงานของกระบวนการหดตัวของกล้ามเนื้อ เป็นที่ยอมรับแล้วว่าจำนวนของไมโตคอนเดรียในกล้ามเนื้อที่ผ่านการฝึกนั้นมากกว่าจำนวนที่ไม่ได้รับการฝึกฝน

องค์ประกอบทางเคมีของกล้ามเนื้อ

น้ำกับเหลือ 70 - 80% ของน้ำหนักกล้ามเนื้อ

กระรอก. โปรตีนคิดเป็น 17 ถึง 21% ของน้ำหนักกล้ามเนื้อ: ประมาณ 40% ของโปรตีนจากกล้ามเนื้อทั้งหมดมีความเข้มข้นใน myofibrils, 30% ในซาร์โคพลาสซึม, 14% ในไมโตคอนเดรีย, 15% ใน sarcolemma และส่วนที่เหลือในนิวเคลียสและออร์แกเนลล์ของเซลล์อื่น ๆ

เนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อประกอบด้วยเอ็นไซม์ โปรตีน myogenicกลุ่ม myoalbumin- โปรตีนสะสม (เนื้อหาค่อยๆลดลงตามอายุ), โปรตีนสีแดง myoglobin- โครโมโปรตีน (เรียกว่า ฮีโมโกลบินของกล้ามเนื้อ มันจับออกซิเจนมากกว่าฮีโมโกลบินในเลือด) รวมทั้ง โกลบูลิน, โปรตีน myofibrillarโปรตีน myofibrillar มากกว่าครึ่งหนึ่งเป็น ไมโอซินประมาณหนึ่งในสี่ แอคติน, ส่วนที่เหลือ - tropomyosin, troponin, α- และβ-actinins, เอนไซม์ ครีเอทีน ฟอสโฟไคเนส, ดีมิเนสและอื่น ๆ ในเนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อมี นิวเคลียร์กระรอก- นิวคลีโอโปรตีน โปรตีนไมโตคอนเดรียในโปรตีน สโตรมา,เนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อถักเปีย - ส่วนหลัก - คอลลาเจนและ อีลาสติน sarcolemmas เช่นเดียวกับ myostromins (เกี่ยวข้องกับ Z - เยื่อ)

ในสารประกอบไนโตรเจนที่ละลายน้ำได้กล้ามเนื้อโครงร่างของมนุษย์ประกอบด้วยสารประกอบไนโตรเจนที่ละลายน้ำได้หลายชนิด: ATPจาก 0.25 ถึง 0.4% ครีเอทีนฟอสเฟต (CrF)- จาก 0.4 ถึง 1% (ระหว่างการฝึก ปริมาณจะเพิ่มขึ้น) ผลิตภัณฑ์ที่สลายตัว - ADP, AMP, creatine นอกจากนี้ กล้ามเนื้อยังมีไดเปปไทด์ ไอโอดีน,ประมาณ 0.1 - 0.3% เกี่ยวข้องกับการฟื้นฟูสมรรถภาพของกล้ามเนื้อในช่วงที่อ่อนล้า คาร์นิทีน,รับผิดชอบในการถ่ายโอนกรดไขมันข้ามเยื่อหุ้มเซลล์ กรดอะมิโนและกรดกลูตามิกมีอิทธิพลเหนือพวกเขา (สิ่งนี้ไม่ได้อธิบายการใช้โมโนโซเดียมกลูตาเมต อ่านองค์ประกอบของเครื่องปรุงรสเพื่อให้อาหารมีรสชาติของเนื้อสัตว์); เบสพิวรีน ยูเรีย และแอมโมเนีย กล้ามเนื้อโครงร่างยังมีประมาณ 1.5% ฟอสฟาไทด์,เกี่ยวข้องกับการหายใจของเนื้อเยื่อ

ปราศจากไนโตรเจน การเชื่อมต่อ. กล้ามเนื้อประกอบด้วยคาร์โบไฮเดรต ไกลโคเจน และผลิตภัณฑ์เมตาบอลิซึม เช่นเดียวกับไขมัน โคเลสเตอรอล คีโตนบอดี้ และเกลือแร่ ปริมาณไกลโคเจนจะแตกต่างกันไปตั้งแต่ 0.2 ถึง 3% ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับอาหารและระดับของการฝึก ในขณะที่การฝึกจะเพิ่มมวลของไกลโคเจนอิสระ ไขมันสำรองในกล้ามเนื้อจะสะสมระหว่างการฝึกความอดทน ไขมันที่จับกับโปรตีนประมาณ 1% และเยื่อหุ้มเส้นใยของกล้ามเนื้อสามารถมีคอเลสเตอรอลได้ถึง 0.2%

แร่ธาตุสารแร่ของเนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อประกอบด้วยประมาณ 1 - 1.5% ของน้ำหนักของกล้ามเนื้อ ซึ่งส่วนใหญ่เป็นเกลือของโพแทสเซียม โซเดียม แคลเซียม แมกนีเซียม แร่ธาตุเช่น K + , Na + , Mg 2+ , Ca 2+ , Cl - , HP0 4 ~ มีบทบาทสำคัญในกระบวนการทางชีวเคมีระหว่างการหดตัวของกล้ามเนื้อ (รวมอยู่ในอาหารเสริม "กีฬา" และน้ำแร่)

ชีวเคมีของโปรตีนจากกล้ามเนื้อ

โปรตีนหดตัวที่สำคัญในกล้ามเนื้อ ไมโอซินหมายถึงโปรตีนไฟบริลลาร์ (น้ำหนักโมเลกุลประมาณ 470,000) คุณสมบัติที่สำคัญของไมโอซินคือความสามารถในการสร้างสารเชิงซ้อนที่มีโมเลกุล ATP และ ADP (ซึ่งช่วยให้คุณ "ดึง" พลังงานออกจาก ATP) และด้วยโปรตีน - แอคติน (ซึ่งทำให้สามารถหดตัวได้)

โมเลกุลของไมโอซินมี ประจุลบและโต้ตอบกับ Ca ++ และ Mg ++ โดยเฉพาะ Myosin ต่อหน้า Ca ++ ion เร่งการไฮโดรไลซิสของ ATP และแสดงเอนไซม์ กิจกรรมอะดีโนซีนไตรฟอสเฟต:

ไมโอซิน-ATP+H2O → ไมโอซิน + ADP + H3PO4 + ทำงาน(พลังงาน 40 kJ/โมล)

โปรตีนไมโอซินถูกสร้างขึ้นโดยสาย α ของพอลิเปปไทด์ที่ยาวเหมือนกันสองตัวที่บิดเป็นเกลียวคู่ รูปที่ 7 ภายใต้การกระทำของเอนไซม์โปรตีโอไลติก โมเลกุลของไมโอซินจะแบ่งออกเป็นสองส่วน ส่วนใดส่วนหนึ่งสามารถจับโดยการยึดเกาะกับแอคติน ทำให้เกิดแอคโตไมโอซิน ส่วนนี้มีหน้าที่ในการทำงานของอะดีโนซีน ทริปฟอสฟาเตส ซึ่งขึ้นอยู่กับ pH ของตัวกลาง ค่าที่เหมาะสมที่สุดคือ pH 6.0 - 9.5 เช่นเดียวกับความเข้มข้นของ KCl แอคโตไมโอซินคอมเพล็กซ์สลายเมื่อมี ATP แต่จะคงตัวเมื่อไม่มี ATP อิสระ ส่วนที่สองของโมเลกุลไมโอซินยังประกอบด้วยเกลียวบิดเกลียวสองอัน เนื่องจากประจุไฟฟ้าสถิต พวกมันจับโมเลกุลไมโอซินเป็นโปรโตไฟบริล

ข้าว. 7. โครงสร้างของแอคโตไมโอซิน

โปรตีนหดตัวที่สำคัญตัวที่สอง แอคติน(รูปที่ 7) สามารถอยู่ในสามรูปแบบ: โมโนเมอร์ (ทรงกลม), ไดเมอร์ (ทรงกลม) และโพลีเมอร์ (ไฟบริล) Monomeric globular actin เมื่อสายโพลีเปปไทด์ถูกมัดแน่นในโครงสร้างทรงกลมกะทัดรัดจะสัมพันธ์กับ ATP การแยก ATP, โมโนเมอร์แอกติน - A, รูปแบบไดเมอร์รวมถึง ADP: A - ADP - A. แอคตินไฟบริลโพลีเมอร์เป็นเกลียวคู่ที่ประกอบด้วยไดเมอร์, มะเดื่อ 7.

Globular actin เปลี่ยนเป็น fibrillar actin เมื่อมีไอออน K + , Mg ++ และ fibrillar actin มีอิทธิพลเหนือกล้ามเนื้อที่มีชีวิต

Myofibrils มีโปรตีนจำนวนมาก tropomyosinซึ่งประกอบด้วยสายโซ่โพลีเปปไทด์ α-helical สองสาย ในการพักกล้ามเนื้อ จะสร้างคอมเพล็กซ์ด้วยแอคตินและบล็อกศูนย์กลางที่แอคทีฟของมัน เนื่องจากแอคตินสามารถจับกับไอออน Ca ++ และพวกมันจะขจัดสิ่งกีดขวางนี้ออกไป

ในระดับโมเลกุล protofibrils หนาและบางของ sarcomere ทำปฏิกิริยากับไฟฟ้าสถิต เนื่องจากพวกมันมีพื้นที่พิเศษ - ผลพลอยได้และส่วนที่ยื่นออกมาซึ่งมีประจุเกิดขึ้น ในพื้นที่ของดิสก์ A โปรโตไฟบริลหนาถูกสร้างขึ้นจากมัดของโมเลกุลไมโอซินที่เน้นตามยาว โปรโตไฟบริลบาง ๆ ตั้งอยู่ตามแนวรัศมีรอบ ๆ ตัวหนาสร้างโครงสร้างคล้ายกับสายเคเบิลมัลติคอร์ ในแถบ M ตรงกลางของโปรโตไฟบริลที่มีความหนา โมเลกุลของไมโอซินเชื่อมต่อกันด้วย "หาง" ของพวกมัน และ "หัว" ที่ยื่นออกมา - ผลพลอยได้จากทิศทางที่ต่างกันและตั้งอยู่ตามแนวเกลียวปกติ อันที่จริงตรงข้ามกันในเอ็นของไฟบริลลาร์แอคตินที่ระยะห่างจากกันลูกกลมแอกตินโมโนเมอร์ก็ยื่นออกมาเช่นกัน การนำเสนอแต่ละครั้งมี ศูนย์แอคทีฟ,เนื่องจากสามารถเกาะติดกับไมโอซินได้ Z-membranes ของ sarcomeres (เช่นแท่นสลับกัน) ยึดโปรโตไฟบริลบาง ๆ เข้าด้วยกัน

ชีวเคมีของการหดตัวและการผ่อนคลาย

ปฏิกิริยาทางชีวเคมีแบบวัฏจักรที่เกิดขึ้นในกล้ามเนื้อระหว่างการหดตัวช่วยให้เกิดซ้ำและทำลายการยึดเกาะระหว่าง "หัว" - ผลพลอยได้ของโมเลกุลไมโอซินของโปรโตไฟบริลหนาและส่วนที่ยื่นออกมา - ศูนย์กลางโปรโตไฟบริลบางที่ใช้งานอยู่ การทำงานเกี่ยวกับการก่อตัวของการยึดเกาะและการส่งเสริมเส้นใยแอคตินตามเส้นใยไมโอซินนั้นต้องการการควบคุมที่แม่นยำและการใช้พลังงานจำนวนมาก ในความเป็นจริง ในขณะที่การหดตัวของเส้นใย มีการยึดเกาะประมาณ 300 ครั้งต่อนาที ในแต่ละศูนย์ที่ใช้งานอยู่ - หิ้ง

ดังที่เราได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ เฉพาะพลังงานของ ATP เท่านั้นที่สามารถแปลงเป็นงานเชิงกลของการหดตัวของกล้ามเนื้อได้โดยตรง ATP ที่ถูกไฮโดรไลซ์โดยศูนย์กลางของเอ็นไซม์ของไมโอซินจะก่อให้เกิดสารเชิงซ้อนที่มีไมโอซินที่เป็นโปรตีนทั้งหมด ในคอมเพล็กซ์ ATP-myosin ซึ่งอิ่มตัวด้วยพลังงาน myosin เปลี่ยนโครงสร้างและด้วย "มิติ" ภายนอกและด้วยวิธีนี้จะทำงานทางกลเพื่อลดผลพลอยได้ของเส้นใย myosin

ในกล้ามเนื้อพัก ไมโอซินยังคงสัมพันธ์กับเอทีพี แต่โดยผ่านไอออน Mg ++ โดยไม่มีความแตกแยกจากไฮโดรไลติกของเอทีพี การก่อตัวของการยึดเกาะระหว่าง myosin และ actin ที่เหลือนั้นป้องกันโดยคอมเพล็กซ์ของ tropomyosin กับ troponin ซึ่งบล็อกศูนย์กลางแอคทีฟของแอคติน การปิดล้อมจะคงอยู่และ ATP จะไม่ถูกแยกออกในขณะที่ไอออน Ca ++ ถูกผูกไว้ เมื่อกระแสประสาทไปถึงเส้นใยกล้ามเนื้อ เส้นใยกล้ามเนื้อจะหลั่งออกมา เครื่องส่งสัญญาณชีพจร– ฮอร์โมน อะซิติลโคลีนด้วยไอออน Na + ประจุลบบนพื้นผิวด้านในของ sarcolemma จะถูกทำให้เป็นกลางและเกิดการขั้วของมัน ในกรณีนี้ ไอออน Ca ++ จะถูกปล่อยและจับกับโทรโปนิน ในทางกลับกัน troponin สูญเสียประจุซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้ศูนย์กลางที่ใช้งานอยู่ - ส่วนที่ยื่นออกมาของเส้นใยแอคตินจะถูกปล่อยออกมาและการยึดเกาะเกิดขึ้นระหว่างแอคตินและไมโอซิน (เนื่องจากการขับไล่ไฟฟ้าสถิตของโปรโตไฟบริลบางและหนาได้ถูกลบไปแล้ว) ตอนนี้เมื่อมี Ca ++ ATP มีปฏิสัมพันธ์กับศูนย์กลางของกิจกรรมของเอนไซม์ของ myosin และการแยกตัวและพลังงานของคอมเพล็กซ์ที่แปลงแล้วถูกใช้เพื่อลดการยึดเกาะ ห่วงโซ่ของเหตุการณ์ระดับโมเลกุลที่อธิบายข้างต้นนั้นคล้ายกับกระแสไฟฟ้าที่ชาร์จไมโครคาปาซิเตอร์ พลังงานไฟฟ้าของมันถูกแปลงเป็นงานเชิงกลทันที และคุณต้องชาร์จใหม่อีกครั้ง (ถ้าคุณต้องการดำเนินการต่อ)

หลังจากการแตกของการยึดเกาะ ATP จะไม่ถูกแยกออก แต่จะสร้างสารเชิงซ้อนของสารตั้งต้นของเอนไซม์กับ myosin อีกครั้ง:

M–A + ATP -----> M – ATP + Aหรือ

M-ADP-A + ATP ----> M-ATP + A + ADP

หากในขณะนี้มีแรงกระตุ้นของเส้นประสาทใหม่เกิดขึ้น ปฏิกิริยา "การชาร์จ" จะเกิดขึ้นซ้ำ ๆ หากแรงกระตุ้นครั้งต่อไปไม่มาถึงกล้ามเนื้อจะผ่อนคลาย การกลับมาของกล้ามเนื้อหดตัวระหว่างการผ่อนคลายสู่สภาพเดิมนั้นมาจากแรงยืดหยุ่นของโปรตีนของกล้ามเนื้อสโตรมา นักวิทยาศาสตร์แนะนำว่าในขณะที่หดตัวเส้นใยแอคตินจะเลื่อนไปตามเส้นใยไมโอซินและการย่อให้สั้นลงก็เป็นไปได้เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างเชิงพื้นที่ของโปรตีนหดตัว (การเปลี่ยนแปลงรูปร่างของเกลียว)

เมื่ออยู่นิ่ง ATP มีผลทำให้เป็นพลาสติก: เมื่อรวมกับไมโอซิน จะป้องกันการก่อตัวของการยึดเกาะกับแอคติน การแยกตัวระหว่างการหดตัวของกล้ามเนื้อ ATP ให้พลังงานสำหรับกระบวนการยึดเกาะให้สั้นลง เช่นเดียวกับการทำงานของ "ปั๊มแคลเซียม" - การจ่ายไอออน Ca ++ การแยกตัวของ ATP ในกล้ามเนื้อเกิดขึ้นที่ความเร็วสูงมาก: มากถึง 10 ไมโครโมลต่อกล้ามเนื้อ 1 กรัมต่อนาที เนื่องจาก ATP สำรองในกล้ามเนื้อมีน้อย (เพียงพอสำหรับการทำงาน 0.5-1 วินาทีโดยใช้กำลังสูงสุด) เพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานของกล้ามเนื้อเป็นปกติ ATP จะต้องได้รับการฟื้นฟูในอัตราเดียวกับที่มันถูกแยกออก