Если вы когда-нибудь задумывались, каким образом мы получаем
энергию для различных видов активности, то ответом будет: в основном за
счет АТФ. Без АТФ наш организм просто не смог бы функционировать. А
теперь узнайте почему... Без сомнений, с энергетической точки
зрения самой важно молекулой организма человека является АТФ (аденозин
трифосфат: аденин нуклеотид, связанный с тремя фосфатами).
Фактически, каждая клеточка нашего организма сохраняет и использует
энергию посредством АТФ, и на этом основании мы можем назвать АТФ
универсальной валютой биологической энергии. Все живые существа
нуждаются в непрерывном энергоснабжении для поддержки синтеза протеина
и ДНК, метаболизма и транспорта различных ионов и молекул. Это и есть
жизнь. Мышечные сокращения в ходе тренировок с отягощениями также
требуют легкодоступной энергии. Как уже говорилось, все это
обеспечивает АТФ. Однако для того, чтобы сформировать АТФ, нашим
клеткам требуется сырье. Люди получают это сырье в форме калорий
посредством оксидации потребляемой пищи. Чтобы быть использованной для
получения энергии, эта пищи вначале должна конвертироваться в легко
используемую молекулу - АТФ. Полученная АТФ, в свою очередь,
должна пройти через несколько ступеней, чтобы дать нам энергию. Сначала
при помощи специального коэнзима отделяется один из трех фосфатов
(каждый из которых дает десять калорий), высвобождается энергия и
получается аденозин дифосфат (АДФ). Если энергии требуется больше, то
отделяется следующий фосфат, формируя аденозин монофосфат (АМФ).
Главным источником для производства АТФ служит глюкоза, которая в
клетке инициально расщепляется на пируват и цитозол. Когда
быстрого производства энергии не требуется, происходит обратная реакция
- при помощи АДФ, фосфагена и гликогена фосфатная группа вновь
присоединяется к молекуле, формируя АТФ. Для этих целей из запасов
гликогена берется глюкоза. Вновь созданный АТФ готов к следующему
использованию. В сущности АТФ работает как молекулярная батарея,
сохраняя энергию, когда она не нужна, и высвобождая в случае
необходимости. Причем эта батарея полностью перезаряжаемая.
Структура АТФ Молекула АТФ состоит из трех компонентов: 1. Рибоза (тот же самый пятиуглеродный сахар, что формирует основу ДНК)
2. Аденин (соединенные атомы углерода и азота)
3. Трифосфат Молекула рибозы располагается в центре молекулы АТФ, край которой служит базой для аденозина.
Цепочка из трех фосфатов располагается с другой стороны молекулы
рибозы. АТФ насыщает длинные, тонкие волокна, содержащие протеин,
называемый миозином, который формирует основу наших мышечных клеток.
Сохранение АТФ
В организме среднего взрослого человека в день используется около
200-300 молей АТФ. Общее количество АТФ в организме в каждый отдельно
взятый момент составляет 0,1 моли. Это означает, что АТФ должен
рециклироваться 2000-3000 раз в течение дня. АТФ не может быть
сохранен, поэтому уровень его синтеза почти соответствует уровню
потребления.
Системы АТФ Благодаря важности АТФ с
энергетической точки зрения, а также из-за широкого спектра его
использования у организма имеется различные способы его производства.
Это три разные биохимические системы по порядку: 1. Фосфагенная система
2. Система гликогена и молочной кислоты
3. Аэробное дыхание Фосфагенная система
Когда мышцам предстоит короткая, но интенсивная активность
(приблизительно 8-10 секунд), используется фосфагенная система - АТФ
соединяется с креатина фосфатом. Фосфагенная система обеспечивает
постоянную циркуляцию небольшого количества АТФ в наших мышечных
клетках. Мышечные клетки также содержат высокоэнергетический фосфат -
фосфат креатина, который используется для восстановления уровня АТФ
после кратковременной, высокоинтенсивной работы. Энзим креатин киназа
отнимает фосфатную группу у креатина фосфата и быстро передает ее АДФ
для формирования АТФ. Итак, мышечная клетка превращает АТФ в АДФ, а
фосфаген быстро восстанавливает АДФ до АТФ. Уровень креатина фосфата
начинает снижаться уже через 10 секунд высокоинтенсивной активности.
Пример использования фосфагенной системы энергоснабжения - это спринт
на 100 метров. Система гликогена и молочной кислоты
Система гликогена и молочной кислоты снабжает организм энергией
медленнее, чем фосфагенная система, и предоставляет достаточно АТФ
примерно для 90 секунд высокоинтенсивной активности. В ходе процесса из
глюкозы мышечных клеток в результате анаэробного метаболизма происходит
формирование молочной кислоты. Учитывая тот факт, что в
анаэробном состоянии организм не использует кислород, эта система дает
кратковременную энергию без активации кардио-респираторной системы
точно так же, как и аэробная система, но с экономией времени. Более
того, когда в анаэробном режиме мышцы работают быстро, они очень мощно
сокращаются, перекрывая поступление кислорода, так как сосуды
оказываются сжатыми. Эту систему еще можно назвать
анаэробно-респираторной, и хорошим примером работы организма в этом
режиме послужит 400-метровый спринт. Обычно продолжать работать таким
образом атлетам не дает мышечная болезненность, возникающая в
результате накопления молочной кислоты в тканях. Аэробное дыхание
Если упражнения длятся более дух минут, в работу включается аэробная
система, и мышцы получают АТФ вначале из углеводов, потом из жиров и
наконец из аминокислот (протеинов). Протеин используется для получения
энергии в основном в условиях голода (диеты в некоторых случаях). При
аэробном дыхании производство АТФ проходит наиболее медленно, но
энергии получается достаточно, чтобы поддерживать физическую активность
на протяжении нескольких часов. Это происходит, потому что глюкоза
распадается на диоксид углерода и воду беспрепятственно, не испытывая
противодействия со стороны, например, молочной кислоты, как в случае
аэробной работы. Гликоген (используемая форма глюкозы) при аэробной
респирации получается из трех источников: 1. Абсорбция глюкозы из пищи в желудочно-кишечном тракте, которая с кровотоком достигает мышц
2. Остатки глюкозы в мышцах
3. Расщепление печеночного гликогена до глюкозы, которая с кровотоком достигает мышц. HG
| 
