Обмен веществ в мышцах

В работающих мышцах происходит интенсивный обмен веществ, сопровождающийся сложными химическими превращениями с выделением и тратой большого количества энергии. При этом одни химические реакции протекают без участия кислорода - анаэробная (бескислородная) фаза, другие - с участием кислорода - аэробная (кислородная) фаза. В схематичном изложении эти реакции протекают в следующем порядке.

В анаэробную фазу в мышце происходит распад сложных фосфорных соединений - аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) и др. Вначале под влиянием специального фермента расщепляется аденозинтрифосфорная кислота - на аденозиндифосфорную и фосфорную (первый этап). При этом выделяется большое количество энергии, за счет которой и происходят мышечные сокращения. Последующей химической реакцией (второй этап) является расщепление имеющейся в мышце креатинофосфорной кислоты на креатиновую и фосфорную. Выделившаяся при этом энергия расходуется на обратный синтез (ресинтез) АТФ из продуктов ее расщепления. Одновременно в анаэробную фазу происходит распад гексозофосфорной кислоты (соединение гликогена с фосфорной кислотой) с образованием молочной и фосфорной кислоты (третий этап). Выделившаяся при этом энергия используется для ресинтеза креатинофосфорной кислоты из продуктов ее расщепления.

В аэробную фазу с участием кислорода часть молочной кислоты распадается до конечных продуктов расщепления - воды и углекислого газа. При этом выделяется энергия, за счет которой другая часть молочной кислоты вновь превращается в гликоген, используемый для ресинтеза фосфорных соединений. Таким образом, в результате протекающих химических процессов в анаэробную и аэробную фазу в мышце распадается до конечных продуктов только ¹/₃ гликогена, а ²/₃ вновь восстанавливаются. Благодаря обратному восстановлению гликогена и фосфорных соединений достигается более экономная трата в мышцах этих веществ и энергии.

Следует отметить, что значительная часть энергии, образующейся в мышце в результате химических процессов, расходуется не только на мышечные сокращения, но и на образование тепла. Как показали специальные исследования, теплообразование в мышце происходит не только во время мышечного сокращения (первая фаза), но и в течение некоторого времени после окончания сокращения (вторая фаза). Образование тепла во вторую фазу обусловлено продолжающимися в мышце окислительными процессами.

Сокращение мышцы обусловлено сокращением мышечных волокон, их сократительных нитей (миофибрилл). Это происходит в результате взаимного смещения молекул мышечного белка, составляющих протофибриллы.