Довжина м`яза і сила скорочення. Джерела енергії для м`язового скорочення

Ціла м`яз містить велика кількість сполучної тканини-крім того, саркомеров в різних частинах м`язи не завжди скорочуються з однаковою силою. В результаті дана крива в порівнянні з кривою для окремого м`язового волокна має певною мірою інші розмірності, але демонструє ту ж основну форму нахилу в області нормального діапазону скорочення.

Відео: ч3-5 Скорочення м`язи, # міозин, # креатин, кальцій, АТФ, мітохондрії, Спортивна адаптології # ОФК

На малюнку видно, що при довжині м`язи, відповідної її стану спокою (Тобто коли довжина саркомера близько 2 мкм), активація м`язи призводить до її скорочення, сила якого близька до максимальної. Однак збільшення напруги, що відбувається під час скорочення і зване активним напругою, знижується у міру розтягування м`яза за межі її нормальної довжини (тобто за межі довжини саркомера приблизно в 2,2 мкм). Це демонструється на малюнку зменшенням довжини стрілки при довжині м`язи більше норми.

Без навантаження скелетний м`яз скорочується надзвичайно швидко, досягаючи максимуму приблизно за 0,1 сек для усередненої м`язи. При наявності навантаження в міру її зростання швидкість скорочення поступово знижується. Коли навантаження зростає до величини, рівної максимальної силі, яку здатна розвинути м`яз, швидкість скорочення стає нульовою, і в результаті укорочення м`яза немає, незважаючи на її активацію.

зниження швидкості скорочення при збільшенні навантаження пов`язане з тим фактом, що навантаження на скорочуються м`язи протистоїть силі, що розвивається м`язом при скороченні. Отже, загальна сила, доступна для розвитку швидкості укорочення, відповідно зменшується.

при скороченні проти навантаження м`яз виконує роботу. Це означає, що енергія переміщається від м`язи до зовнішньої навантаженні, щоб підняти об`єкт до більшої висоти або подолати опір руху.

В математичному вираженні робота визначається наступним рівнянням:
W = L х D,
де W - вироблена робота, L - навантаження і D - відстань руху проти навантаження. Джерелом енергії, необхідної для виконання роботи, є хімічні реакції в м`язових клітинах під час скорочення, які наведені в наступних розділах.

Джерела енергії для м`язового скорочення

Ми вже знаємо, що м`язове скорочення залежить від енергії, поставляється АТФ. Велика частина цієї енергії витрачається на приведення в дію храпового механізму, за допомогою якого поперечні містки тягнуть Актинові нитки. Однак невелика кількість енергії необхідно: (1) для відкачування іонів кальцію з саркоплазми в саркоплазматический ретикулум після завершення сокращенія- (2) на активне переміщення іонів натрію і калію через мембрану м`язового волокна з метою підтримки відповідної іонного середовища для поширення потенціалів дії по волокну.

концентрація АТФ в м`язовому волокні (приблизно 4 ммоль / л) достатня для підтримки максимального скорочення протягом не більше 1-2 сек. АТФ розщеплюється з формуванням АДФ і виділенням енергії, яка передається механізму скорочення м`язового волокна. Протягом наступної частки секунди АДФ рефосфорилюється, формуючи нову молекулу АТФ, що дозволяє м`язі продовжувати своє скорочення. Існують кілька джерел енергії для відновлення АТФ.

Першим джерелом енергії, використовуваним для відновлення АТФ, є креатинфосфат - речовина з високоенергетичної фосфатної зв`язком, подібної зв`язків АТФ. Високоенергетична фосфатная зв`язок креатинфосфату має кілька більшу кількість вільної енергії, ніж кожна зв`язок АТФ. Креатинфосфат негайно розщеплюється, і звільнена енергія викликає зв`язування нового фосфату з АДФ, відновлюючи АТФ. Однак загальна кількість креатинфосфату в м`язовому волокні також дуже незначно - приблизно в 5 разів більше, ніж АТФ. Отже, загальний запас енергії у вигляді АТФ і креатинфосфату в м`язі здатний забезпечити максимальне скорочення протягом лише 5-8 сек.

Відео: Як ростуть м`язи

Другим важливим джерелом енергії, використовуваним для відновлення як АТФ, так і креатинфосфату, є гліколіз глікогену, попередньо накопиченого в м`язових клітинах. Швидке ферментативне руйнування глікогену до піровиноградної кислоти, а потім до молочної кислоти звільняє енергію, яка використовується для перетворення АДФ в АТФ. Потім АТФ може брати участь безпосередньо в забезпеченні енергією додаткового м`язового скорочення, а також у відновленні запасів креатинфосфату.

механізм гліколізу має подвійне значення. По-перше, гликолитические реакції можуть відбуватися навіть при відсутності кисню, і м`язове скорочення може підтримуватися протягом декількох секунд, а іноді більше 1 хв, навіть якщо доставка кисню з крові не доступна. По-друге, швидкість утворення АТФ за допомогою гліколізу приблизно в 2,5 рази вище, ніж при утворенні АТФ в реакціях поживних речовин клітини з киснем. Однак кінцевих продуктів гліколізу в м`язових клітинах накопичується так багато, що приблизно через 1 хв гліколіз також втрачає здатність підтримувати максимальне м`язове скорочення.

Відео: М`язова маса з наукової точки зору чому не ростуть м`язи

Третім і вирішальним джерелом енергії є окислювальний метаболізм, тобто комбінування кисню з кінцевими продуктами гліколізу і різними іншими клітинними поживними речовинами із звільненням енергії. Понад 95% всієї енергії, використовуваної м`язом для безперервного тривалого скорочення, витягується з цього джерела. Споживаними поживними речовинами є вуглеводи, жири і білки. Для надзвичайно тривалої максимальної м`язової активності, що триває протягом багатьох годин, основна частина енергії виходить з жирів, але при м`язової активності тривалістю 2-4 ч до половини енергії може виходити з накопичених вуглеводів.