Биология в 3 томах. Tом 2 - Тейлор Д.
ISBN 5-03-003686-5
Скачать (прямая ссылка):
довольно растянутые спиральные цепочки, которые обвивают F-актин, как показано на рис. 18.24. Тропомиозин служит для включения и выключения механизма сокращения. С тропоми-озином связан глобулярный белок тропонин, способный обратимо присоединять ионы кальция.
Когда мышца в покое (расслаблена), тропомиозин блокирует на тонком миофиламенте участки для прикрепления миозиновых головок (рис. 18.24, А), «отключая» актин. Ионы кальция, высвобождаясь из саркоплазматического ретикулума, соединяются с тропонином. заставляя его и одновременно тропомиозин, с которым он связан, смешаться. Это приводит к разблокированию участков прикрепления миозиновых головок (рис. 18.24, Б) — актин «включается», и начинается скольжение нитей по описанному выше механизму (рис. 18.22). Когда раздражение мышечного волокна стимулирующими импульсами прекращается, ионы кальция закачиваются
из саркоплазмы в еаркоплазматический ретику-лум кальциевым насосом в ее мембране, т. е. путем активного транспорта, также требующим энергии АТФ. Тропонин и тропомиозин приобретают исходную конфигурацию, тонкий мио-филамент «отключается», и мышечное волокно расслабляется.
18.4.5. Источники энергии
Источниками энергии для мышечного сокращения обычно служит глюкоза, приносимая кровью или образующаяся при расщеплении гликогена в мышиах, а также жирные кислоты. При окислении этих молекул в митохондриях (аэробном дыхании) синтезируется АТФ.
Обычно кислород для дыхания поставляется гемоглобином крови. Однако мышцы могут также запасать его, поскольку содержат белок ми-оглобин, близкий по структуре к гемоглобину (разд. 14.8.2). Миоглобин также обратимо связывается с кислородом (оксигснирустся) и высвобождает его в случае необходимости, когда кровь не успевает удовлетворять потребности мышечной ткани в кислороде, например при интенсивной физической нагрузке.
В расслабленной мышце уровнь АТФ низок, поэтому он быстро расходуется при сокращении и должен пополняться за счет иных механизмов, пока скорость аэробного дыхания не адаптируется к возросшим энергозатратам.
Один из способов регенерации АТФ в анаэробных условиях основан на использовании креатинфосфата. Это вещество всегда присутствует в мышце, но его запасов обычно хватает лишь на 5-10 с, причем за 1 мин интенсивной физической работы расходуется примерно 70% креатинфосфата. Следовательно, креатинфос-фат полезен лишь в случае кратковременной и интенсивной мышечной активности, например при резком рывке во время спринтерского бега. Затем его запасы должны пополняться за счет окисления жирных кислот или глюкозы.
При интенсивной работе мыши кислород быстро расходуется и аэробное дыхание становится невозможным. В этих условиях мышцы регенерируют АТФ за счет анаэробного растепления глюкозы. В этом случае говорят, что работа мышцы создает кислородную задолженность, рассмотренную в разд. 9.3.8. Одним из конечных продуктов анаэробного синтеза АТФ является молочная кислота. Накапливаясь в мышцах, она
БОТАНИКА
ММА им. И.М. Сеченова
Д. Тейлор, Н. Грин, У. Стаут. БИОЛОГИЯ, т. 2
изменяет их кислотно-щелочной баланс, что выражается в повышенной утомляемости, боли, а иногда ив спазмах. Время полной переработки молочной кислоты — это именно то время, которое необходимо для ликвидации кислородной задолженности после энергичной работы мышц. Путем тренировки можно повысить устойчивость организма к молочной кислоте и, следовательно, увеличить объем развивающейся кислородной задолженности.
18.4.6. Влияние тренировки на работоспособность мышц
Хотя в принципе, объем мускулатуры индивидуума определяется генами, его можно увеличить путем физических упражнений еще примерно на 60%. Это происходит главным образом за счет увеличения диаметра мышечных волокон и в меньшей степени — числа их самих и миофибрилл.
Долговременные биохимические изменения
При регулярной тренировке растут число и размеры митохондрий внутри мышечных волокон. В результате процессы, связанные с аэробным дыханием — цикл Кребса, электронный транспорт и окисление жирных кислот — протекают более интенсивно. Способность митохондрий генерировать АТФ может увеличиться вдвое. В волокнах накапливается больше креатинфос-фата, гликогена, жира, а также миоглобина. При обогащении мышц последним растут запасы кислорода. В совокупности это приводит к тому, что у спортсмена при физической нагрузке уменьшается зависимость от анаэробного дыхания, и, следовательно, в мышцах накапливается меньше лактата. Вместе с тем растет способность организма мобилизовывать в энергетических целях запасы липидов, расщепляя их с образованием жирных кислот. Следовательно, спортсмену легче, чем нетренированному человеку «сбросить вес» путем физических упражнений.
Долговременное увеличение мышечной силы
Развиваемая мышцей сила увеличивается только в том случае, если она работает с большей, чем раньше, нагрузкой. Это происходит при увеличении как интенсивности работы, так и ее общей продолжительности. Мышцы, вынуж-
Опорно-двигательная система животных 389
