Производство энергии

Модуль 4.

Производство энергии (выделение энергии / основы энергетического метаболизма)
 

Как тело производит энергию для занятий триатлоном?

   Это первый из трёх модулей, которые дают короткую вводную в тематику того, как в наших мышцах вырабатывается энергия. Даже машине для того, что бы ехать нужен бензин, так же и вашему телу и мышцам. Подумайте над этим сравнением биологической энергии для вашего тела и топлива, в качестве энергии для автомобиля.

   Что-то подобное из того, что мы обсудим ниже вы уже видели во многочисленных книгах / статьях по физиологии. Возможно даже более полно. Мы представляем для интересующей нас дискуссии упрощённые схемы. Но мы более полно остановимся на роли анаэробной системы (особенно в модулях 14-16), и этот вопрос мало где освещен более подробно.

Когда мозг даёт мышцам команду сокращаться, он посылает сигнал в мышцу через нервы. Это запускает химический процесс, расщепляющий высокоэнергетические молекулы. Выпущенная энергия позволяет мышцам сокращаться. Эту высокоэнергетические молекулы называют аденозин-трифосфатом (ATP).  Её так называют, потому что три группы фосфата привязаны к аденозиновой молекуле.

   Аденозинтрифосфат (АТФ или ATP в английской транскрипции) важен, так как его молекулы постоянно делятся на АДФ (ADP в английской транскрипции или адеанзиндифосфат) и фосфат – Pi (в английской транскрипции) с выделением в процессе деления энергии. Энергия в процессе деления фосфата (Pi) задействована во многих процессах связанных с ростом и стимуляцией нервных и мышечных окончаний. Нас в первую очередь интересует энергия, так как она необходима для сокращения мышц.

   Фактически АТФ (ATP) состоит из двух частей, одну из которых часто называют аденин. Из курса биологии вы помните ДНК (DNA в английской транскрипции) теорию о четырёх стандартных блоках, из которых состоит DNA. Эти блоки – A,C,T и G. И аденин – это строительный блок А. Как мы знаем наши тела состоят из бесконечного числа различных цепочек ДНК (DNA) использующих аденин в главной молекуле, способной вырабатывать энергию.

   Для обеспечения энергии достаточной для простого сокращение мышц требуется деления миллиона молекул АТФ (ATP). Наше тело настроено таким образом, что деление молекул АТФ (ATP) – единственный источник энергии пригодный для обеспечения сокращения мышц. И, одновременно, восстановление энергии в АТФ (ATP) возможно при помощи трёх процессов энергетического ресинтеза. Энергообеспечение мышц за счёт АТФ (ATP) очень ограниченно по времени. Соответственно после деления АТФ (ATP), каждая молекула АДФ (ADP) должна быть восстановлена до АТФ (ATP), даже не для того что бы атлет достиг результата, а для обеспечения функциональности нашего тела. Так работает процесс ресинтеза в нашем теле. Одновременно восстановление молекул АДФ (ADP) до АТФ (ATP) должно быть быстрым для продолжения мышечной активности, т.к. энергии от расщепления АТФ (ATP) хватает только на 3 секунды. И, одновременно, чем интенсивнее мышечная активность, тем эффективнее должен быть процесс ресинтеза энергии в целом. По счастью у нас не одна энергетическая система. И это делает процесс эффективного и сбалансированного ресинтеза энергии возможным.

   Ключ к успешности спортсмена состоит в быстром ресинтезе АТФ (ATP). Чем этот процесс быстрее тем эффективнее сокращение мышц. Наше тело имеет три энергетические системы, задействованные в ресинтезе / восстановлении АТФ (ATP).

   Энергообмен (энергетический трансфер) состоит из сокращения мышц и воcстановления АДФ (ADP) до АТФ (ATP) посредством одной из трёх энергетических систем.

     Две из трёх энергетических систем, задействованных в ресинтезе АТФ (ATP) анаэробные - креатин-фосфатная и гликолитическая и одна - аэробная. Каждая из энергетических систем имеет свои положительные аспекты, которых лишены две остальные. Равно как у каждой есть свои отрицательные моменты,  которых нет у двух оставшихся систем. Вот почему нам нужны все три системы. И, что важнее, – все эти три системы для достижения максимального результата должны не просто эффективно функционировать, но и быть сбалансированными должным образом.  На самом деле, в первую очередь атлету в дисциплинах на выносливость переживать есть смысл за две системы - аэробную и анаэробную гликолитическую.

На правой схеме приведено взаимодействие энергетических систем по обеспечению сокращения мыщц.

   Прежде чем мы остановимся на аэробной или анаэробной системе подробнее давайте в целом посмотрим на то, как вырабатывается энергия с точки зрения знания основ химии. Не переживайте – это не сложно.

    На самом деле, химические формулы лишь подтверждают то, что мы часто слышим на тренировках и соревнованиях. Мы заявили, что АТФ (ATP) является источником энергии для сокращения мышц и, что после того, как энергия используется, она должна быть восстановлена быстро. Процесс восстановления должен быть почти мгновенным. Иначе спортсмен должен будет замедлиться или остановиться. Вот основная иллюстрация процесса выработки энергии, начинающегося с углеводов, называемых глюкозой (сахар) и заканчивающегося большим количеством АТФ (ATP). Термин гликоген просто означает много молекул глюкозы, растянутых в длинной последовательности.

    Если кратко, то глюкоза в мышцах объединяется с кислородом с выделением углекислого газа и воды плюс много АТФ (ATP). В учебниках по химии говорится  о 38 молекулах АТФ (ATP). Новое исследование предполагает, что этих иногда молекул АТФ (ATP) немного меньше. Главное, что из углеводов при окислении производится много энергии. Эта модель является упрощением, но на самом деле она чрезвычайно точна.

Вот другая химическая формула, проливающая некоторый свет на роль лактата во всем этом:

   Диаграмма выше подразумевает, что молекула глюкозы расщепляется во время анаэробного энергетического процесса. В следствии чего образуется две молекулы молочной кислоты. Молекула молочной кислоты – это половинка молекулы глюкозы. Казалось бы, это выглядит логичным следствием при расщеплении глюкозы. Но это не совсем то, что фактически происходит, потому что молочная кислота напрямую не является производной процесса расщепления глюкозы. Вы слышите термин молочная кислота при этом часто в учёных кругах. Но молочная кислота - не является частью анаэробного процесса в мышцах спортсмена. Трудно поменять неправильное восприятие расхожее мнение. То, что на самом деле выделяется в процессе расщепления глюкозы – лактат. Лактат, в свою очередь, является молочной кислотой за минусом водородного иона. Так уже точнее. Но наша упрощенная диаграмма все еще показывает, что глюкоза расщепляется до двух молочнокислых молекул плюс несколько водородных ионов.

   Но даже в этой уточнённой диаграмме чего-то не хватает…то что мы до этого упустили – выделение пирувата. По своему химическому составу пируват очень близок к лактату. К тому же он очень не стабилен в мышцах спортсмена. Он практически моментально после выделения трансформируется в лактат.

   Но более подробно мы остановимся на этом в 5-м модуле «Анаэробная энергия», где мы продолжим обсуждение анаэробной энергии.