Лактатный и алактатный механизмы энергообеспечения⁠⁠

В прошлой статье я вам рассказал какие бывают пути ресинтеза АТФ в мышцах, и разобрал аэробный путь. Сегодня я продолжу разговор и расскажу уже про два анаэробных способов ресинтеза АТФ - лактатный(гликолитический) и алактатный(креатинфосфатный). В отличии от аэробного, эти способы не требует участие кислорода. Для тех кто не любит читать, в конце статьи вставил ссылку на видео, в котором я рассказываю про все способы энергообеспечения, если предпочтительней воспринимать всё в видео формате - мотайте вниз. Давайте начнём.

Лактатный(гликолетический) механизм

И так, если при аэробном способе источником энергии могли быть белки, жиры, углеводы, которые превращались в промежуточный продукт ацетил-КоА и далее в энергию, то в этом случае используются только запасы глюкозы(гликоген).

Тут нужно пояснить. Гликоген - это депо глюкозы, для простоты понимания представьте: глюкоза это одна молекула, а гликоген - это много молекул глюкозы. И во время мышечной работы тратится гликоген, который запасен в мышцах. Представьте холодильник полный яиц, одной яйцо - одна молекула глюкозы, один холодильник - одна молекула гликогена. Когда вам нужна энергия, вы берёте яйцо. Так происходит и в мышцах.

При гликолитическом пути ресинтеза АТФ, от молекулы гликогена запасённого в мышце, под действием фосфорной кислоты и специального фермента(гликогенфосфорилаза) поочередно отщепляются молекулу глюкозы(глюкозо-1-фосфат). Далее она путём нескольких реакций превращается в лактат(молочная кислота). И в ходе этих реакций образуются промежуточные продукты, с помощью которых создаются новые молекулы АТФ. Если составить уравнение то выглядеть это будет так:

Если вернуться к яйцам, у вас есть холодильник(гликоген) с яйцами(глюкоза), достать их оттуда можно только ложкой(фосфорная кислота). Вы в этой чудной истории - мышца. Достали, отнесли на сковородку, начали жарить - это те реакции распада глюкозы до пирувата. Далее едим - получаем энергию.

Нужно чётко понимать, что этот путь ресинтеза АТФ достигает максимальной мощности только когда вы тренируетесь, т.е. когда АТФ тратится очень быстро и много. И тренируетесь за пределами аэробной зоны, т.е. за порогом анаэробного обмена. Проще говоря по мере возрастания нагрузки, в какой-то момент аэробный путь не справиться и АТФ будет не хватать, тут сразу начнёт подключаться лактатный механизм.

Поговорим о критериях лактатного пути ресинтеза:

Максимальная мощность - 750-850 кал/мин*кг, как вы видите это почти вдвое выше чем при аэробном. Объясняется это тем, что мышечная клетка имеет большие запасы гликогена, а лактатный механизм может использовать только глюкозу. И на выход глюкозы из депо не тратится много времени, плюс нет потребности в кислороде.

Время развертки - 20-30 секунд, это объясняется тем, что все субстраты необходимые для действия находятся в относительной близости друг к другу. Глюкоза, ферменты - всё это находится в цитоплазме миоцита.

Время работы с максимальной мощностью - 2-3 минуты. Почему так мало, по сравнению с аэробным механизмом? Во-первых, этот механизм быстро даёт энергию и так же быстро и неэкономично использует гликоген - запасы кончаются. Во-вторых накапливается лактат, что закисляет клетку и снижает активность ферментов, а это приводит к снижению скорости всех реакций.

Недостатки:

Не экономичный, как я говорил три атф за одну молекулу глюкозы, очень не выгодный для организма обмен. Это приводит к быстрому концу запасов гликогена.

Образование лактата, что приводит к увеличению кислотности саркоплазмы, т.е. к сдвигу рН, а ферменты гликолиза имеют белковую природу, в кислой среде они меняют свою конформацию и теряют активность.

Преимущества:

Большая максимальная мощность, которая не требует кислорода и участия митохондрий.

Относительно быстрое время развёртки, по причине как я уже говорил, наличие всех участников реакций в одном месте.

Алактатный(креатинфосфатный) механизм

В этом случае главным действующим веществом будет креатинфосфат, который состоит из креатина и фосфатной группы и обладает большим запасом энергии. Содержание в мышцах - 15-20 ммоль/кг.

Вторым действующим лицом в этом случае будет АДФ - аденозиндифосфат - это вещество получается при гидролизе АТФ. После передачи энергии АТФ превращается в АДФ.

Суть этого механизма в следующем, когда нужно восстановить запасы АТФ алактатным путём происходит вот что: КрФ(креатинфосфат) вступает в реакцию с АДФ отдавая при этом свою фосфатную группу, в результате мы получаем АТФ. Выглядит это так:

Катализатором(тот кто запускает) этой реакция является фермент креатинкиназа, иногда эту реакцию называют креатинкиназной. Когда мы начинаем тренироваться активность этого фермента заметно растёт(из за увеличения содержания ионов кальция в клетке и других причин) и следовательно ускоряется реакция.

Если систематически не проводить тренировок в таком режим(это тренировки на силу) то запасы КрФ начинают падать, т.к. это соединение непрочное, от него легко отщепляется фосфорная кислота и образуется креатинин, креатинин никак не используется организмом и выводится с мочой. Эта реакция не обратима. И по повышению концентрации креатинина в моче, можно судить о запасах КрФ в мышцах.

По моему пора привести конкретный пример, как работает этот способ. Возьмём человека у которого одноповторный максимум в приседе 100 кг. И он пришёл на тренировку и хочет тренироваться в алактатном режиме, как это сделать? Этот механизм ресинтеза АТФ включается когда необходимо больше количество АТФ сразу же, буквально на первых же секундах работы. Т.е. этому человеку нужно будет приседать с практически максимальным весом, что бы импульм из головы к мышцам был сильным, допустим это 80 кг на 5 раз. Он начинает приседать -> вес тяжелый, почти его максимум -> значит нужно много АТФ и сразу -> столько АТФ может дать только алактатный механизм, значит он и запускается -> он продолжает приседать -> второе,третье повторение -> АТФ тратится, образуется АДФ -> КрФ вступает в реакцию с АДФ образуя АТФ -> КрФ начинает заканчиваться -> человек делает 5 повторение и ставит снаряд. И так проходят тренировки на силу - максимальная мощность за короткое время - это Креатинфосфатная реакция, но хватает её не на долго. Что происходит далее? Отдых -> в этот момент включаются другие режимы энергообеспечения и образуется АТФ -> АТФ вступает в реакцию с креатином -> и снова восстанавливаются запасы КрФ -> и через 3 - 5 минут мы готовы к новому подходу.

Давайте перейдём к количественным критериям КрФ пути:

Максимальная мощность - 900-1100 кал/мин*кг. Как видите это самый мощный механизм. Это так потому что катализатор этого процесса креатинкиназа является очень активным ферментом и сама реакция креатинкиназная обладает большой скоростью.

Время развертки - 1 - 2 секунды. Прямых запасов АТФ в мышцах хватает как раз на 1 - 2 секунды, к моменту как они закончатся, КрФ выйдет на максимум. Такая скорость объясняется теми же причинами.

Время работы с максимальной мощностью - 8 - 10 секунд, как видите очень мало и связано это с тем, что запас КрФ в мышцах невелик.

Вывод:

Те кто тренировался в зале, наверняка слышали следующее: 3-5 повторений силы, 8-12 - объём, больше 12 - выносливость. Числа кончено приблизительны, но они имеют под собой научную основу. Вес, который ты можешь поднять на 3-5 раз, включит в твоём организме КрФ путь ресинтеза и рост объёма мышц в этом случае будет за счёт увеличение количества миофибрилл и КрФ, 8-12 раз - будут на самом все три механизма, но преобладать будет гликолитический, в этом случае рост за счёт саркоплазматической гипертрофии, т.е. в мышцах будет накапливаться гликоген, ферменты гликолизы и разные белки. Больше 12 раз и до 50 - тоже будут все механизмы, но в этом случае аэробный путь выйдет на больший максимум чем в других случаях. Гипертрофия тут капиллярная, увеличивается количество и размер митохондрий, растёт МПК, способности систем крови, увеличивается количество капилляров в мышцах и т.д.

Как видите много вариантов роста мышц и много способов тренировки, а это далеко не все нюансы. Можно долго говорить об адаптацию и восстановление. Ведь в каждом из этих случаев своё время восстановления.

На этом я с вами прощаюсь. Питайтесь правильно и тренируйтесь с умом.

https://www.youtube.com/watch?v=eWyWMwjipHQ&t=1175s - ссылка на видео.