АТФ – вещество, служащее основным источником энергии для многих физиологических процессов. Работа мышц и проведение электрических импульсов по ним осуществляется параллельно с распадом аденозитрифосфата, вследствие чего образуется энергия, направленная на сократительную способность мышц. Частица АТФ, как правило, образуется из инозина.
Молекула аденозинтрифосфата в ходе своего существования подвергается определённым биохимическим процессам, проходящим поэтапно. Во-первых, за счёт воздействия особого коэнзима у АТФ отщепляется один фосфат (тем самым теряя с АТФ энергию, равную 10 ккал), а во-вторых, образованная энергия идёт на потребности клетки, причём молекула АТФ превращается в АДФ (аденозиндифосфат). Если же энергии недостаточно, то происходит отщепление ещё одного фосфата с образованием АМФ (аденозинмонофосфата). Основным субстратом АТФ является глюкоза, распадающаяся практически сразу на пировиноградную кислоту и цитозоль.
В спокойном состоянии либо в процессе восстановления после воздействия нагрузок, внутри клеток наблюдаются противоположные явления – АДФ, гликоген и фосфаген, определённым образом взаимодействуя друг с другом, образуют молекулу АТФ. Глюкоза в данном случае является «топливом» для правильного формирования АТФ. Полученная частица полностью готова к дальнейшему расщеплению с высвобождением энергии. Работа аденозинтрифосфата похожа на работу аккумулятора, который расходует свой энергозапас только при необходимой потребности и имеет свойство восстанавливать свой «заряд».
Содержание
Строение аденозинтрифосфата
Частица АТФ образована из 3-х составляющих:
- Аденин (углерод + азот);
- Рибоза (глюкоза, из которой состоят нуклеотиды и цепочка ДНК);
- Трифосфат (фосфор + кислород)
Рибоза локализована в середине частицы АТФ, крайняя область которой является местом для скопления молекул аденозина. Трифосфат локализуется с обратной стороны рибозы. АТФ проникает в миозиновые нити, состоящие из белка и являющиеся основным элементом миоцитов.
Функции АТФ
Энергозапасов АТФ хватит только на 2 секунды физической работы, при том, что мышечные ткани способны функционировать лишь за счёт АТФ. Для восстановления молекулы АТФ организм имеет ряд механизмов для ресинтеза, которые активируются при воздействии различных по продолжительности нагрузок. Основных таких механизмов три:
- Креатинфосфатный
- Механизм, использующий гликоген и лактат
- Аэробный
Креатинфосфатный механизм
Если мышечная работа не продолжительна по времени, однако очень интенсивна (10-15 секунд), то в дело вступает креатинфосфат, который начинает взаимодействовать с АТФ. Креатинфосфат поддерживает стабильный уровень АТФ в миоцитах. Также молекулы креатина находится во всех мышечных клетках и необходимы для быстрой и достаточно интенсивной мышечной работы. Креатинкиназа (фермент креатинфосфата) способствует отщеплению фосфата от креатина и передаче его к АДФ для последующего образования аденозинтрифосфата. Получается, что относительно умеренная физическая активность возможна только за счёт постоянного ресинтеза АТФ из АДФ путём отщепления фосфата у креатина. Концентрация последнего сокращается уже спустя 10 секунд после начала выполнения упражнения с высокой степенью интенсивности. Примером такого влияния креатинфосфата является краткосрочное выступление тяжелоатлетов либо спринтерские забеги на короткие дистанции.
Механизм,
использующий гликоген и лактат
Второй механизм энергообеспечения клеток работает медленнее системы с использованием креатинфосфата, поскольку даёт молекуле АТФ дополнительное время для ресинтеза – 90-100 секунд. В процессе формирования энергии из глюкозы в мышечных клетках при анаэробном гликолизе (бескислородном окислении мышц) происходит образование лактата.
Беря во внимание то, что во время анаэробного гликолиза в мышцах отсутствует кислород, данный механизм предоставляет организму (в частности, мышечным клеткам) краткосрочную энергию без стимуляции сердечно-сосудистой и дыхательной систем. Кроме того, если во время анаэробного тренинга мышечные волокна работают достаточно быстро, то их мощность резко увеличивается, поскольку функционирующим мышцам перекрыт доступ к кислороду. Это происходит лишь в том случае, если мышцы функционируют длительный период без расслабления (порядка 40-60 секунд и более, до 100 секунд). Примером стимуляции анаэробного гликолиза является бег на 400 метров. Как правило «на высоких оборотах» спортсменам не позволяет работать появление жжения в работающих мышцах, являющееся следствием роста концентрации лактата в них.
Аэробный механизм
В случае если физическая нагрузка длится больше 2-х минут, подключаются в работу аэробный механизм снабжения энергией, при котором в мышечные волокна АТФ поступает из углеводов, жиров и, в крайнем случае, из белковой ткани (при катаболизме). Мышечный белок становится источником энергии в критических ситуациях (например, при голодании либо в ходе соблюдения диеты). Аэробный тип выработки АТФ протекает очень медленно, однако полученной при этом энергии хватает на длительный срок (от 2-х и более часов непрерывной физической работы). Такое возможно за счёт того, что глюкоза расщепляется на углекислый газ и воду без образования лактата, как при анаэробном гликолизе. Примером действия такого механизма является марафонский бег.
