13. Объясните, почему тренированные мышцы способны к более сильным и энергичным сокращениям?

В высокоактивных (красных) скелетных мышцах источником энергии для рефосфорилирования АДФ служит окислительное фосфорилирование в митохондриях. В обеспечении этих мышц кислородом принимает участие миоглобин (Mb) - близкий гемоглобину белок, обладающий свойством запасать кислород. В малоактивных скелетных мышцах, лишенных красного миоглобина и поэтому белых, главным источником энергии для восстановления уровня АТФ является анаэробный гликолиз. Такие мышцы сохраняют способность к быстрым сокращениям, однако они могут работать лишь короткое время, поскольку при гликолизе образование АТФ идет с низким выходом. Спустя некоторое время мышцы истощаются в результате изменения рН в мышечных клетках. Тренировка увеличивает общий процент волокон, способных в основном к аэробному метаболизму и наиболее приспособленных к выполнению длительных упражнений на выносливость. Одним из эффектов тренировки является увеличение толщины мышечных волокон - рабочая гипертрофия. В процессе тренировки усиливается синтез белков, составляющих митохондриальные мембраны мышечных волокон. В результате возрастают число и размеры митохондрий внутри мышечных волокон. Чем больше число и объем митохондрий (и соответственно выше активность митохондриальных ферментов окислительного метаболизма), тем выше способность мышцы к утилизации ею кислорода, доставляемого с кровью. Тренировка вызывает увеличение числа капилляров, окружающих мышечные волокна. Повышенная плотность капилляров мышц увеличивает поверхность диффузии и укорачивает путь, который должны пройти молекулы из кровеносных сосудов в мышечные клетки. Наиболее характерными эффектами тренировки выносливости являются повышенные емкость и мощность аэробного метаболизма рабочих мышц. Главные биохимические механизмы этих эффектов следующие:

· увеличение содержания и активности специфических ферментов аэробного (окислительного) метаболизма;

· увеличение содержания миоглобина (максимально в 1,5-2 раза);

· увеличение диаметра мышечного волокна:

· повышение содержания энергетических субстратов - мышечного гликогена и липидов (максимально на 50 %);

· усиление способности мышц окислять и углеводы, и особенно жиры.

14. Во время длительного голодания (недостаток углеводов) сердечная мышца не испытывает недостатка в энергии. Назовите главные энергетические субстраты миокарда.

Снабжение сердечной мышцы энергии обеспечивается за счет окислительного фосфорилирования. Поэтому для успешной работы сердечной мышцы обязательным условием является достаточное снабжение кислородом (получение АТФ в миокарде возможно только в аэробных условиях! Инфаркт миокарда – следствие перебоев поступления кислорода). В качестве главных энергетических субстратов для сердца выступают высшие жирные кислоты (ВЖК), лактат, глюкоза, кетоновые тела. При этом ВЖК обеспечивают образование АТФ до 60-70% в состоянии покоя, глюкоза – 20-30%. А лактат до 90% при физической работе.

15. В легкоатлетических соревнованиях участвуют спринтеры и стайеры. Мышечная ткань во время бега у спортсменов потребляет в качестве энергетического субстрата глюкозу. В чем отличие метаболизма глюкозы, спортсменов на короткие и длинные дистанции?

Энергообеспечение бега на коротких дистанциях происходит почти полностью за счёт анаэробных процессов. Время бега на этих дистанциях слишком мало, чтобы обладающие инерционностью системы дыхания и кровообращения обеспечили поставку мышцам достаточного количества кислорода. Энергия обеспечивается креатинфосфатным механизмом ресинтеза. Гликолитическое окисление может активизироваться после 10 сек, что приводит к накоплению лактата. При беге на длительные дистанции креатинфосфокиназный механизм и анаэробный гликолиз вносят определённый вклад в ресинтез АТФ при работе, однако аэробный метаболизм становится основным способом энергообеспечения работы