Свойства гетеротрофов
В биологии гетеротрофы — организмы, неспособные к самостоятельному синтезу органических соединений из неорганических. Они поглощают их извне.
Употребляя растительную и животную пищу, они используют энергию органических компонентов. Из полученных в процессе питания растений микроэлементов такие организмы строят собственные углеводы, белки, жиры.
К подобной группе относят простейшие, бактерии и грибы, люди и животные.
Благодаря строению, гетеротрофы способны расщеплять получаемые вещества до простых соединений:
- У одноклеточных организмов этот процесс происходит в лизосомах.
- Многоклеточными организмами пища поедается ртом, а потом расщепляется в желудке за счет ферментов.
Клетки грибов поглощают готовые вещества из внешней среды, как растения. Водоросли всасывают органические соединения вместе с водой.
Лактатная система ресинтеза АТФ
Прсле определенного уровня интенсивности работы организм переходит на бескислородное (анаэробное) энергообеспечение, где источник энергии — исключительно углеводы. Интенсивность мышечной работы резко снижается из-за накопления молочной кислоты (лактата).
Ресинтез АТФ идет за счет лактатного механизма:
- несколько минут в начале любого упражнения пока легкие, сердце и системы транспорта кислорода не приспособятся к потребностям нагрузки;
- при беге на 100, 200, 400 и 800 м, а также во время любой другой интенсивной работы, длящейся 2-3 мин;
- в беге на 1500 м вклад аэробного и анаэробного энергообеспечения — 50/50;
- при кратковременном увеличении интенсивности работы — при рывках, преодолении подъемов, во время финишного броска, например, на финише марафона или велогонки.
Лактат может быть в 20 раз выше нормы. Максимальная концентрация молочной кислоты достигается в беге на 400 м. С увеличением дистанции концентрация лактата снижается (График 2).
Отрицательные эффекты высокого лактата
- Мышечная усталость. Если начать длительный бег в высоком темпе или рано приступить к финишному рывку, мышечная усталость, вслед за ростом концентрации лактата, не даст спортсмену выиграть гонку.
- Ацидоз (закисление) мышечных клеток и межклеточного пространства. Может потребоваться несколько дней, чтобы ферменты снова нормально функционировали и аэробные возможности полностью восстановились. Частое повторение интенсивных нагрузок (без достаточного восстановления) приводит к перетренированности.
- Повреждение мышечных клеток. После напряженной тренировки в крови повышается уровень мочевины, креатинкиназы, аспартатаминотрансферазы (АсАТ) и аланинаминотрансферазы (АлАТ). Это указывает на повреждение клеток. Чтобы показатели крови снова пришли в норму требуется от 24 до 96 ч. В это время тренировки должны быть легкими — восстановительными.
- Нарушение мышечного сокращения влияет на координацию. Тренировки на технику не следует проводить если лактат выше 6-8 ммоль/л.
- Микроразрывы. Незначительные повреждения мышц могут стать причиной травмы при недостаточном восстановление.
- Замедляется образование КрФ. Лучше не допускать высоких показателей лактата во время спринтерских тренировок.
- Снижается утилизация жира. При истощение запасов гликогена энергообеспечение окажется под угрозой, поскольку организм будет не способен использовать жир.
На нейтрализацию половины накопившейся молочной кислоты требуется около 25 минут; за 1 час 15 минут нейтрализуется 95% молочной кислоты. Активное восстановление («заминка») очень быстро снижает лактат. В восстановительной фазе лучше выполнять непрерывную, а не интервальную работу (График 3).
Источники энергии при продолжительной работе.
Источниками энергии для организма человека при продолжительной аэробной работе, необходимые для образования АТФ служат гликоген мышц, глюкоза в крови, жирные кислоты, внутримышечный жир. Этот процесс запускается при длительной аэробной работе. Например, жиросжигание (окисление жиров) у начинающих бегунов начинается после 40 минут бега во 2-й пульсовой зоне (ПЗ). У спортсменов процесс окисления запускается уже на 15-20 минуте бега. Жира в организме человека достаточно для 10-12 часов непрерывной аэробной работы.
При воздействии кислорода молекулы гликогена, глюкозы, жира расщепляются синтезируя АТФ с выделением углекислого газа и воды. Большинство реакций происходит в митохондриях клетки.
Гликоген + Кислород ⇒ АТФ + Углекислый газ + Вода
Образование АТФ с помощью данного механизма происходит медленнее, чем с помощью источников энергии, используемых при кратковременной и непродолжительной работе. Необходимо от 2 до 4 минут, прежде чем потребность клетки в АТФ будет полностью удовлетворена с помощью рассмотренного аэробного процесса. Такая задержка вызвана тем, что требуется время, пока сердце начнет увеличивать подачу крови обогащенной кислородом мышцам, со скоростью необходимой для удовлетворения потребностей мышц в АТФ.
Жир + Кислород ⇒ АТФ + Углекислый газ + Вода
Фабрика по окислению жира в организме является самой энергоемкой. Так как при окислении углеводов, из 1 молекулы глюкозы производится 38 молекул АТФ. А при окислении 1 молекулы жира – 130 молекул АТФ. Но происходит это гораздо медленнее. К тому же для производства АТФ за счет окисления жира требуется больше кислорода, чем при окислении углеводов. Еще одна особенность окислительной, аэробной фабрики – она набирает обороты постепенно, по мере увеличения доставки кислорода и увеличения концентрации в крови выделившихся из жировой ткани жирных кислот.
Больше полезной информации и статей вы можете найти ЗДЕСЬ.
Если представить все энергообразующие системы (энергетический обмен) в организме в виде топливных баков, то выглядеть они будут так:
- Самый маленький бак – КреатинФосфат (это как 98 бензин). Он находится как бы ближе к мышце и запускается в работу быстро. Этого «бензина» хватает на 9 сек. работы.
- Средний бак – Гликоген (92 бензин). Этот бак находится чуть дальше в организме и топливо из него поступает с 15-30 секунды физической работы. Этого топлива хватает на 1-1,5 часа работы.
- Большой бак – Жир (дизельное топливо). Этот бак находится далеко и прежде, чем топливо начнет поступать из него пройдет 3-6 минут. Запаса жира в организме человека на 10-12 часов интенсивной, аэробной работы.
Все это я придумал не сам, а брал выжимки из книг, литературы, интернет-ресурсов и постарался лаконично донести до вас. Если остались вопросы — пишите.
Энергоносители
Мышечными энергоносителями являются
- фосфатные соединения: аденозинтрифосфат (АТФ) и креатинфосфат (КФ)
- углеводы: глюкоза и гликоген
- жиры в виде жирных кислот
белки в виде аминокислот
Где в организме хранятся энергоносители?
Запасы аденозинтрифосфата (АТФ), креатинфосфата (КФ), гликогена и жиров накапливаются непосредственно в самой мышечной клетке. Кроме того, гликоген и жиры откладываются также в печени и в подкожной жировой клетчатке.
Запасы АТФ и КФ в мышцах настолько малы и ничтожны, и, в лучшем случае составляют всего несколько килокалорий. Таких запасов хватит всего-навсего на несколько секунд интенсивной работы.
Другое дело гликоген и жиры. Энергетические резервы, хранящиеся в организме в виде гликогена составляют у тренированного человека до 750 грамм (3100 ккал), в то время как у нетренированного – более чем на треть меньше – 450 грамм (1800 ккал). Большая часть гликогена запасается в мышцах и представляет из себя энергорезерв быстро включающийся в энергообразование (так как мышечный гликоген не надо транспортировать к мышечной клетке с помощью кровотока, а затем проводить через оболочку клетки – ведь он уже итак в ней припасен). Интересен следующий факт: мышечные волокна легко и с удовольствием принимают приносимую кровотоком глюкозу, и накапливают ее в виде гликогена, но очень неохотно отдают его для потребления другими интенсивно работающими мышцами.
Запасы гликогена в печени составляют около 150 грамм (620 ккал). Гликоген печени только частично может быть использован для обеспечения работы мышц. Дело в том, что нужно еще обеспечивать работу мозга и нервной системы, которым тоже нужно питание. Поэтому всевозможные защитные механизмы препятствуют чрезмерному потреблению «печеночного» гликогена мышцами и поддерживают постоянный уровень сахара в крови (80-90 мг глюкозы на 100 мл крови).
Итак, истратив свой гликоген, и позаимствовав немного гликогена у печени, наши интенсивно работающие на тренировке мышцы все еще нуждаются в источнике энергии. Тут дело доходит и до жиров.
Запасы жиров в организме огромны: от 30000 до 100000 ккал и сосредоточены они в подкожной жировой клетчатке (особенно на животе, и на бедрах у дам). Запасы жира в мышцах (в виде капель триглицерида) не велики – около 200 грамм (1900 ккал). Жиры хороши для продолжительной мышечной работы небольшой интенсивности.
Химические реакции
Непосредственным источником энергии для мышечных волокон всегда является АТФ
Как происходит процесс?
Чтобы получить энергию аденозинтрифосфат (АТФ) расщепляется на аденозиндифосфат (АДФ) и фосфат (Ф). При этом выделяется энергия, которая и используется для сокращения мышечных волокон:
Запасы АТФ в мышцах крайне малы, поэтому тут же запускаются механизмы обратного синтеза АТФ:
Эта обратная реакция называется фосфорилированием. Для осуществления этой реакции, как мы видим, нужна энергия. Где же ее взять?
Вот тут и потребуются рассмотренные ранее вещества-энергоносители, при расщеплении которых мы получим необходимую для синтеза АТФ энергию. Если в получении этой энергии участвует кислород, то такое энергообразование называется аэробным, если образование энергии проходит без участия кислорода, то это анаэробное энергообразование. С помощью каких энергоносителей будет осуществляться восстановление АТФ, зависит от количества энергии требуемой в единицу времени.
Лучшая стратегия для получения рельефа
Нет возможности проводить много времени в тренажерном зале и заниматься на снарядах, а желание обрести мускулистое тело велико? Не нужно опускать руки. Придать своим мышцам заветную рельефность можно и без тренажеров, а, главное, значительно быстрее, чем при многочасовых тренировках в фитнес-центре.
Мышцы есть у каждого человека, но вот у большинства они скрыты из-за наличия жира. Поэтому заниматься построением рельефа необходимо только совместно с избавлением от жировых отложений.
Сделать это позволит концентрация на двух основополагающих моментах:
- диетическом питании;
- правильном выборе упражнений.
Анаэробно-алактатная зона (спринт зона, или алактатная).
Энергия обеспечивается креатинфосфатным механизмом ресинтеза. Гликолитическое окисление может активизироваться после 10 сек, что приводит к накоплению лактата. Физическая активность обеспечивается за счёт всех типов мышечных волокон. Показатель ЧСС вследствие короткого времени работы организма в данном режиме является неинформативным, как и значение уровня концентрации лактата в крови. Однако, на протяжении нескольких минут после прекращения работы уровень лактата увеличивается и составляет максимально 5?8 ммоль/л. Потребление кислорода значительно падает.
Тренировки в данной зоне направлены на развитие скоростных, скоростно-силовых качеств и воспитание максимальных силовых показателей. При систематических занятиях в этой зоне стимулируется рост миофибрилл в БМВ, что может приводить к повышению количества БМВ типа Б в процентном соотношении к остальным типам мышечных волокон. Общее время тренировочной активности суммарно не превышает 120?150 секунд. Мощность (интенсивность или скорость) выполнения упражнений- максимальная.
В основном объёме тренировочного процесса в большинстве зон эффективности разные принципы энергообеспечения работают параллельно, и для достижения необходимых задач по развитию конкретных качеств и свойств организма спортсмена необходимо учитывать комбинированный и комплексный характер функционирования систем организма. Большое значение в планировании соотношения интенсивности нагрузок в тренировочном процессе от микро до макро циклов имеет грамотная система отбора атлетов применительно к выбранному виду спорта и физической активности с учётом генетически обусловленных факторов.
Аэробное энергообразование
Аэробное энергообразованиеокисления
Как и другие системы получения энергии для синтеза АТФ, аэробная система запускается сразу в момент начала физических нагрузок, но наращивает обороты очень медленно, выходя на свою максимальную мощность через 2-3 минуты интенсивной нагрузки. Вначале преобладает распад гликогена, и только потом, минут через 20-30 начинает преобладать распад жирных кислот.
Эффективность аэробных процессов напрямую зависит от поступления кислорода, а его поступление в свою очередь в основном зависит от работы сердечно-сосудистой и дыхательной системы. Чем больше сердце и легкие могут поставить работающим мышцам кислорода, тем больше энергии можно произвести аэробным способом.
Как написано выше, при одинаковом по весу расходе гликогена и жирных кислот, из жиров получается почти в три раза больше энергии. Но для окисления жирных кислот кислорода требуется больше (по некоторым данным на 12%), чем для расщепления гликогена. Получается такая закономерность: чем интенсивнее нагрузка, тем больше требуется кислорода для обеспечения реакций расщепления, и тем больше преобладает расход гликогена по сравнению с расходом жирных кислот (при нарастающем дефиците кислорода, организм просто не может себе позволить расщеплять жирные кислоты). Поэтому организм начинает расщеплять в основном жиры только тогда, когда запасы гликогена подходят к концу. Или… когда кислорода предостаточно, т.е. при малоинтенсивных нагрузках.
Регулярные аэробные тренировки позволяют увеличить число митохондрий в мышцах, в результате чего мышцы способны принимать больше кислорода. Поэтому при одинаковой мощности аэробной работы, более тренированный человек будет использовать больше жиров и меньше углеводов по сравнению с менее подготовленным человеком.
Эффективность аэробного энергообеспечения за счёт жировых запасов зависит также от скорости протекания процесса расщепления жиров на составляющие их жирные кислоты (этот процесс называется липолизом) и от скорости кровотока в жировой ткани. Максимальный кровоток в жировой ткани обеспечивает работа, выполняемая с интенсивностью 60-70 % от максимальной частоты сердечных сокращений.
Мощность, образуемая при аэробном энергообразовании, гораздо меньше мощности, получаемой анаэробным процессом. Но с помощью аэробных источников энергии можно проплыть или пробежать намного дольше: ведь резервы жиров в организме весьма велики. Аэробные пути энергообеспечения являются превалирующими на дистанциях в 400, 800, 1500 метров и в марафонском плавании на открытой воде, а также вносят некоторый вклад в плавание на 100 и 200 метров.
Следует помнить, что при продолжительных аэробных нагрузках свыше 90 минут, собственных запасов гликогена организму для продолжения работы часто не хватает. Поэтому эти резервы нужно восполнять напитками с богатым содержанием глюкозы и минеральных веществ.
Подведем итоги:
| Система энерго-образования | Подвид системы энерго-образования | Источники энергии | Скорость образования АТФ | Объем производства АТФ | Когда используется | Дистанции в плавании |
| Анаэробная | Анаэробная алактатная | Креатинфосфат, АТФ | Очень высокая | Малый, так как ограничен малым количеством АТФ и креатинфосфата в мышцах | При очень интенсивной кратковременной работе продолжительностью до 7-12 секунд | Быстрое плавания с полной отдачей в первые 10 секунд спринтерской дистанции в 50 метров |
| Анаэробная лактатная | Гликоген мышц и печени, глюкоза крови | Высокая | Ограниченный, так как накопления лактата в мышцах приводит к утомлению | При нагрузке высокой интенсивности и малой продолжительности (1-3 минуты) | Главные источники в плавании на 100 и 200 метров, а также вносят заметный вклад в энергообеспечение на дистанции в 400 метров. | |
| Аэробная | Аэробный гликолиз | Гликоген мышц и печени, глюкоза крови | Медленная | Ограничивается запасами гликогена. | При аэробных нагрузках средней интенсивности продолжительностью более 3 минут | Главные источники на дистанциях в 400, 800, 1500 метров и в марафонском плавании на открытой воде, также вносят некоторый вклад в плавание на 100 и 200 метров |
| Аэробное окисление жирных кислот | Жирные кислоты | Медленная | Неограниченный. Но сжигание жира требует большего количества кислорода по сравнению с окислением углеводов. | При аэробных нагрузках низкой и средней интенсивности продолжительностью более 20 минут |
Строение мышц и типы мышечных волоконКаталог статей раздела ТРЕНИРОВКА
Анаэробные нагрузки
Анаэробная нагрузка – это выполнение высокоинтенсивных кратковременных упражнений, во время которых организм испытывает нехватку кислорода и в качестве источника энергообеспечения расходует фосфорные соединения (АТФ, креатинфосфат) и гликоген, содержащиеся в мышцах и печени.
Типичные примеры анаэробных нагрузок:
- пауэрлифтинг (поднятие тяжестей)
- бег на короткие дистанции
- бодибилдинг
- быстрая езда на велосипеде;
- бодибилдинг
- занятия в спортивном зале на тренажерах.
Такого рода упражнения:
- укрепляют тело и позвоночник
- исправляют осанку
- повышают устойчивость организма к смене климата
- улучшают иммунитет
- помогают человеку ощущать себя бодрым
- смещают существующее соотношение жировой и мышечной ткани в сторону последней
- укрепляют структуры опорно-двигательного аппарата
- вырабатывают выносливость и физическую силу
Недостатки анаэробных тренировок
- Нельзя проводить ежедневно на одну и ту же группу мышц во избежание перетренированности.
- Для поддержания эффекта от упражнений нужно периодически менять программу тренировок.
Что такое питание?
Питание – это процесс приема пищи и преобразования ее в энергию и другие жизненно важные питательные вещества, необходимые для жизни.
Питательные вещества – это компоненты, обеспечивающие энергию и биомолекулы, необходимые для выполнения различных функций организма. Все живые существа нуждаются в питательных веществах для правильного функционирования и роста. Но они по-разному их получают. Одни питаются простыми неорганическими соединениями для удовлетворения своих потребностей в питательных веществах, в то время как другие используют сложные соединения. Способ питания варьируется от одного вида к другому.
Способы питания
Автотрофы отличаются от гетеротрофов тем, что последние могут быть не только сапротрофами, миксотрофами и паразитами, но и прибегают к голозойному питанию. Этот термин используется по отношению к диким животным, у которых есть специальный пищеварительный канал.
Основной процесс подобного типа поглощения пищи — заглатывание, обеспечивающее процесс захвата еды. Включает голозойное питание и другие процессы:
- Переваривание — расщепление крупных молекул на мелкие. Оно подразделяется на механическое, когда пища переваривается зубами, и химическое (переваривание продуктов с помощью ферментов).
- Всасывание — перенос растворившихся молекул в ткани через мембрану.
Голозойное питание включает в себя усвоение, то есть использование для обеспечения организма энергией поглощенных молекул. Последний этап — выделение (выведение продуктов обмена).
3.1. Механизмы энергообеспечения организма человека при мышечной работе
Любая мышечная деятельность сопряжена с использованием энергии, непосредственным источником которой является АТФ (аденозинтрифосфорная кислота). АТФ называют универсальным источником энергии. Все остальные энергопроцессы направлены на воспроизводство и поддержание её уровня.
АТФ во время мышечной работы восстанавливается с такой же скоростью, как и расщепляется. Восстановление АТФ может осуществляться двумя путями – анаэробным (в ходе реакции без кислорода) и аэробным (с различным уровнем потребления кислорода) с участием специального энергетического вещества креатинфосфата. Готового для ресинтеза АТФ креатинфосфата хватает только на 10-15 секунд мощной работы. В таких условиях ресинтез АТФ идёт при остром дефиците кислорода (например, вот почему невозможно в спринтерском темпе пробежать 800 м). Мышечная работа очень высокой интенсивности осуществляется в анаэробном режиме, когда ресинтез АТФ совершается при остром дефиците кислорода. В этом случае организм добывает для работы АТФ, используя процесс гликолиза – превращения углеводородов, в результате которого вновь происходит ресинтез АТФ, и образуются конечные кислые продукты – молочная (лактат) и пировиноградная кислоты.
Гликолиз обеспечивает работоспособность организма в течение 2-4 минут, т.е. креатинфофатный механизм и гликолиз дают энергии совсем немного.
При высокой функциональной напряжённости в мышцах уменьшается содержание энергонасыщенных углеводов (гликогена и фосфорных – креатинфосфата), в крови снижается уровень глюкозы, в печени – гликогена. Если нагрузка продолжительная, то источник энергии восполняется за счёт повышения интенсивности освобождения жирных кислот из жировой ткани и их окисления в мышцах.
Аэробный механизм (когда запросы организма в кислороде полностью удовлетворяются) окисления питательных веществ с образованием креатинфосфата и ресинтеза АТФ является наиболее эффективным и может обеспечивать работоспособность человека в течение нескольких часов. В этих условиях организм добывает энергии АТФ во много раз больше, чем при гликолизе.
Следует отметить, что в клетках все превращения углеводов, жиров, органических кислот и, в последнюю очередь, белков на пути к ресинтезу АТФ проходят в митохондриях. В обычных условиях работает часть митохондрий, но по мере увеличения потребности мышц в энергии в процессе ресинтеза макроэнергетических соединений включается всё больше «подстанций».
Способность человека к ресинтезу АТФ, мощность и ёмкость каждого уровня индивидуальны, но диапазон всех уровней может быть расширен за счёт тренировки. Если запросы возрастают, в клетках увеличивается количество митохондрий, а при ещё большей потребности – убыстряется темп их обновления. Такой процесс повышает возможность использования кислорода в окислительных процессах и окисления жиров в большом количестве.
Важную роль в поддержании уровня кислорода в мышечных волокнах (особенно в красных – медленных) играет белок миоглобин, который содержит железо и по строению и функциям близок к гемоглобину.
У тюленей массой 70 кг с миоглобином связано 2530 мл кислорода, что позволяет ему находиться под водой до 14 минут. У человека с той же массой с миоглобином связано 335 мл кислорода.
При выполнении физической нагрузки организму необходимо обеспечить работающие мышцы достаточным количеством кислорода для поддержания высокого уровня окислительных процессов, поставляющих энергию. Другими словами, нужно перестроить работу кардиореспираторной системы на режим увеличения вентиляции лёгких и возрастания объёмной скорости кровотока, прежде всего, в работающих органах (скелетных мышцах, сердце и др.) для оптимального удовлетворения их энергетических потребностей. Так, у тренированных лиц приспособление сердца к нагрузке происходит в большей степени за счёт повышения ударного объёма и в меньшей – за счёт увеличения частоты сердечных сокращений (ЧСС).
Источник
Системы энергообеспечения физической нагрузки
Большинство людей или, по крайней мере, многие могут объяснить, как мотор в их автомашине приходит в действие. Они знают, что для того чтобы сжигать топливо, мотору необходим кислород. Они знают, что по мере того как скорость машины растет, двигателю требуется больше топлива и больше кислорода. Они также знают, что если они не обеспечат машину топливом и кислородом, то она просто не поедет.
Подобным же образом в организм человека должна постоянно поступать энергия для выполнения множества сложных задач. Во время физической нагрузки вашему организму требуется больше энергии. Необходимо любым способом предоставить эту дополнительную энергию, иначе вы непременно остановитесь. Существует две взаимосвязанных системы энергообеспечения организма: одна из них функционирует в присутствии кислорода, другая — без кислорода. Это, соответственно, аэробная и анаэробная системы.
Ресинтез АТФ в мышечных волокнах
Определение
Ресинтез АТФ – синтез АТФ из различных энергетических субстратов во время физической работы в мышечных волокнах.
Формула ресинтеза АТФ выглядит следующим образом:
АДФ+фосфат+энергия → АТФ.
Пути ресинтеза АТФ
Ресинтез АТФ может осуществляться двумя путями:
- с участием кислорода (аэробный путь).
- без участия кислорода (анаэробный путь);
Аэробный путь (тканевое дыхание, аэробное или окислительное фосфорилирование) – основной способ образования АТФ в мышечных волокнах. Он протекает в митохондриях мышечных волокон. В результате тканевого дыхания выделяется 39 молекул АТФ. Окисляемое вещество распадается до углекислого газа и воды.
Более подробно строение и функции мышц описаны в моих книгах:
- Гипертрофия скелетных мышц человека
- Биомеханика опорно-двигательного аппарата человека
Анаэробный ресинтез АТФ
Анаэробные пути ресинтеза АТФ являются дополнительными способами образования АТФ в мышечных волокнах в тех случаях, когда основной путь получения АТФ – тканевое дыхание не может обеспечить мышечную деятельность необходимым количество кислорода. Эти механизмы ресинтеза АТФ активно функционируют в начале выполнения физических упражнений, когда тканевое дыхание не полностью «развернулось», а также при физических нагрузках высокой мощности.
Анаэробный ресинтез АТФ в мышечных волокнах возможен посредством нескольких механизмов:
- Креатинфосфатный ресинтез АТФ – ресинтез АТФ из креатинфосфата;
- Гликолитический ресинтез АТФ – ресинтез АТФ из гликогена мышц;
Миокиназный (аденилаткиназный) ресинтез АТФ – ресинтез АТФ из АДФ при значительном накоплении в мышечных волокнах АДФ. Рассматривается как аварийный механизм, обеспечивающий ресинтез АТФ, когда другие пути ресинтеза АТФ невозможны.
Количественные критерии путей ресинтеза АТФ
Существуют количественные критерии путей ресинтеза АТФ. К ним можно отнести: максимальную мощность, время развертывания, время сохранения или поддержания максимальной мощности, метаболическую ёмкость (табл. 1).
- Максимальная мощность – максимальное количество АТФ, которое может образоваться в единицу времени при функционировании данного пути ресинтеза АТФ.
- Время развертывания – минимальная длительность, необходимая для выхода ресинтеза АТФ на свою максимальную мощность.
- Время сохранения или поддержания максимальной скорости – длительность функционирования данного пути ресинтеза АТФ с максимальной мощностью.
- Метаболическая ёмкость – количество АТФ, которое может образоваться во время мышечной работы за счёт данного пути ресинтеза АТФ.
Таблица 1. Количественные критерии основных путей ресинтеза АТФ (С.С. Михайлов, 2009)
| Пути ресинтеза АТФ | Максимальная мощность, кал/мин кг | Время развертывания | Время сохранения максимальной мощности | Метаболическая ёмкость |
| Креатинфосфатный | 900-1100 | 1-2 с | 8-10 с | |
| Гликолитический | 750-850 | 20-30 с | 2-3 мин. | При анаэробном окислении гликогена образуются 3 молекулы АТФ в расчете на одну молекулу глюкозы |
| Аэробный | 350-450 | 3-4 мин. | Десятки минут | При аэробном окислении гликогена образуются 39 молекул АТФ в расчете на одну молекулу глюкозы (самый экономичный) |
Соотношение между различными путями ресинтеза АТФ
При любой мышечной работе функционируют все три основных механизма ресинтеза АТФ, но включаются они последовательно. В первые секунды ресинтез АТФ осуществляется за счет креатинфосфатной реакции, затем включается гликолиз. По мере продолжения работы на смену гликолизу приходит тканевое дыхание (рис.1). Эта смена механизмов ресинтеза АТФ приводит к уменьшению суммарной выработки АТФ.
Рис.1. Включение путей ресинтеза АТФ при выполнении физической работы (С.С. Михайлов, 2009)
Пути ресинтеза АТФ и зоны относительной мощности
В.С. Фарфель приводит следующее соотношение мощности работы и основной системы энергообеспечения (табл.2)
Таблица 2. Зоны мощности работы и основная система энергообеспечения (В.С. Фарфель)
| Мощность работы | Основная система энергообеспечения | Типичное время работы |
| Максимальная | Креатинфосфатная реакция | до 20 с |
| Субмаксимальная | Гликолиз | до 5 мин. |
| Большая | Гликолиз+ тканевое дыхание | до 30 мин. |
| Умеренная | Тканевое дыхание | Более 30 мин. |
J.T. Cramer (2008) приводит несколько иное соотношение зон мощности и основных систем энергообеспечения (табл.3)
Таблица 3. — Зоны относительной мощности и основная ситема энергообеспечения (J.T. Cramer, 2008)
| % от максимальной мощности работы | Основная система энергообеспечения | Время работы |
| 90-100 | Креатинфосфатная реакция | 5-10 с |
| 75-90 | Гликолиз | 15-30 с |
| 30-75 | Гликолиз+ тканевое дыхание | 1-3 мин. |
| 20-30 | Тканевое дыхание | Более 3 мин. |
Отличия миксотрофов
Кроме того, принято выделять организмы, использующие и гетеротрофный, и автотрофный способы питания. Их по-другому называют миксотрофами. Что касается растений, которые одновременно автотрофы и гетеротрофы, примеры следующие:
- Эвглена зеленая — на свету она является фототрофом, а в темноте становится гетеротрофом. Тех, кто меняет тип питания в зависимости от условий, называют автогетеротрофами.
- Некоторые миксотрофы частично ведут паразитический образ жизни. Они получают пищу из хозяина за счет видоизмененных корней. Как пример, повилика или омела.
Среди миксотрофов можно выделить растения, способные восполнить нехватку азота за счет переваривания насекомых. Например, росянка или венерина мухоловка.
Принято относить к миксотрофам и насекомоядные растения. Подобные организмы не только всасывают из почвы воду и растворенные вещества, но и охотятся на насекомых.
Еще один пример миксотрофов — некоторые бактерии, которые принадлежат к классу хемотрофов. Они получают необходимую энергию в результате окислительно-восстановительных реакций и могут окислять не только неорганические, но и органические микроэлементы.
Аэробная развивающая зона (зона аэробного порога).
Ресинтез АТФ происходит преимущественно за счёт аэробного окисления. Также в небольшой доле присутствует компонент гликолитического энергообеспечения. Двигательная активность ведётся в большей степени ММВ, однако при приближении интенсивности к верхней границе зоны к ним присоединяются быстрые мышечные волокна (БМВ типа А). БМВ типа А имеют меньшую, чем ММВ способность к переработке лактата, поэтому его уровень медленно поднимается. В пределах данной зоны находится так называемый аэробный порог (АП), обозначающий уровень нагрузки, при котором начинают включаться и активно функционировать процессы гликолиза, изменяя в большую сторону содержание в тканях и крови солей молочной кислоты.
ЧСС 160?175 уд/мин. Лактат крови возрастает до 4,5 ммоль/литр. Потребление кислорода 60?90 % МПК. Основными субстратами становятся углеводы — гликоген и глюкоза, жиры вовлекаются менее активно.
Тренировки в этой зоне развивают специальную выносливость, также возможна работа на координацию и гибкость. Метод тренировок — непрерывный (в том числе циклический). Стимулируется развитие кардиореспираторной системы. Время выполнения также от нескольких минут для интервального подхода к тренировке до нескольких часов при непрерывном методе. Интенсивность умеренная. Степень интенсивности меняется в зависимости от метода.
Применяется в подготовке для спортивных игр и бега на марафонские дистанции. При длительном выполнении упражнений в этой зоне за счёт выделения тепла при окислительных реакциях увеличивается температура тела, что предъявляет требования к развитию систем терморегуляции.
Режимы энергообеспечения атлета
Деятельность мышц, как любой процесс, происходящий в организме, требует энергии. Энергия нужна даже на работу мельчайших мышц глаза, дыхательных мышц и мышц сосудов или внутренних органов. Живой организм расходует энергию даже в состоянии глубокого наркоза или комы.
Энергия, необходимая для мышечного сокращения, освобождается в результате распада химических веществ. Мышечная клетка устроена природой так, что может использовать для своего сокращения энергию распада только одного-единственного химического вещества — аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). Энергия распада других веществ для сокращения мышцы не подходит. Соответственно, во время мышечного сокращения происходит распад АТФ в работающей мышечной клетке. Запасы АТФ в клетке ограничены и должны постоянно пополняться. Для восстановления (синтеза) АТФ подходит энергия распада практически любого вещества. Обычно это углеводы, реже — жиры, еще реже — белки или другие вещества. Запасы этих веществ поступают в организм вместе с пищей.
