Владимир Моргунов - Бодибилдинг без стероидов

Но в мышечной клетке идет очень быстрый ресинтез (т. е. повторный синтез) АТФ. За счет чего?

Оказывается, для восстановления АТФ уже подходит энергия распада практически любого вещества. Обычно это углеводы, реже – жиры, еще реже – белки или другие вещества. Запасы этих веществ поступают в организм вместе с пищей.

АТФ в основном образуется в специальных органоидах – митохондриях (от греческих слов mitos – нить и chondrion – зернышко, крупинка).

Все термины (на рисунке ниже) запоминать вовсе не обязательно, но следует знать, что митохондрии ограничены двумя мембранами – наружной и внутренней. Наружная мембрана регулирует поступление веществ в митохондрию и их выведение из нее. Внутренняя мембрана образует складки (кристы), обращенные внутрь митохондрии. Внутри митохондрии находится так называемый матрикс, содержащий различные ферменты, ионы кальция и магния, ДНК (на рисунке надпись DNA, где А – это acid, то есть, кислота) и рибосомы митохондрий.

Синтез АТФ в мышечной ткани: 1 – внешняя мембрана; 2 – DNA, 3 – внутренняя мембрана; 4 – криста; 5 – матрикс; 6 – межмембранное пространство; 7 – АТР-синтаза; 8 – креатин-киназа; 9 – ферменты липидного обмена; 10 – переносчик; 11 – ферменты окислительного метаболизма; 12 – нуклеотид-киназа; 13 – порин; 14 – «дыхательная цепь»

Митохондрии очень малы – около 1x2 мкм (микрона).

Они найдены в большом количестве почти во всех эукариотических клетках.

Эукариомты, или ядерные, – надцарство живых организмов, клетки которых содержат ядра. В частности, животные организмы являются ядерными.

Обычно в клетке содержится около 2000 митохондрий, общий объем которых составляет до 25 % от общего объема клетки.

Другими словами, поперечнополосатая мышца состоит из клеток, в которых, в свою очередь, имеются митохондрии.

Схематическое изображение клетки: 1 – ядрышко; 2 – ядро; 3 – рибосома; 4 – везикула; 5 – rough endoplasmic reticulum; 6 – аппарат Гольджи; 7 – клеточная стенка; 8 – smooth endoplasmic reticulum; 9 – митохондрия; 10 – вакуоль; 11 – гиалоплазма; 12 – лизосома; 13 – центросома

Если мы поднимемся значительно выше клеток, то обнаружим такую структуру, которая называется саркомер (sarcomere). Это основная сократительная единица поперечнополосатой мышечной ткани. Саркомер – участок миофибриллы, расположенный между двумя телофрагментами, включает диск А и лежащие по обе стороны от него половины дисков I (см. схему).

В процессе сокращения длина диска А (анизотропного) не изменяется, а укорачиваются светлые диски I. При сокращении происходит втягивание тонких нитей в промежутки между тонкими, что приводит к сокращению саркомера на 1/3 его длины.

Толстая нить состоит из молекул белка миозина. Миозин – крупный олигомерный белок.

В состав тонких нитей входят три белка: сократительный белок актин; регуляторный белок тропомиозин; регуляторный белок тропонин.

Вновь вернемся к термину «поперечнополосатые». Происходит он оттого, что существует так называемая специализация мышц. Причем обеспечение энергией у разных мышечных клеток принципиально различается – есть «красные» и «белые» мышцы.

Красные мышцы – «медленные» оксидативные (работающие при достаточном количестве кислорода) мышцы. Они имеют хорошее кровоснабжение, много митохондрий, высокую активность ферментов окислительного фосфорилирования. Предназначены для работы в аэробном (при постоянном снабжении кислородом) режиме. Например, такие мышцы служат для поддержания тела в определенном положении (позы, осанка).

Схема строения саркомера

Белые мышцы – «быстрые», гликолитические. В них много гликогена, у них слабое кровоснабжение, высокая активность ферментов гликолиза, креатинфосфокиназы, миокиназы. Они обеспечивают работу максимальной мощности, но кратковременную. И все это без участия кислорода – в так называемом анаэробном режиме.

Рассмотрим более подробно этот режим работы мышц.

Во-первых, без участия кислорода в мышечных клетках способны расщепляться не все вещества, а только определенные виды углеводов (глюкоза и ее производное – гликоген, причем обычно используется гликоген) и химическое вещество под названием креатинфосфат. Запасы этих веществ в клетке небезграничны. Креатинфосфат или гликоген должны либо восстанавливаться, либо поступать из крови. На оба процесса требуется определенное время, в течение которого интенсивную работу выполнять уже невозможно.

Запасов креатинфосфата в мышечной клетке хватает для работы в течение нескольких секунд (5–6 секунд). За счет запасов гликогена можно выполнять работу в течение нескольких минут (3–4 минуты), но это будет уже менее интенсивная деятельность.

Во-вторых, без участия кислорода вещества расщепляются неполностью, поэтому в мышцах накапливаются недоокисленные продукты распада.

Наиболее известным из них является молочная кислота – один из возможных продуктов неполного распада гликогена. Эти недоокисленные вещества, изменяют внутреннюю среду клеток так, что клетки становятся неспособны выполнять свои функции. То есть мышца становится неспособной более сокращаться, и человек прекращает работу.

У человека нет специализированных мышц, но есть специализированные волокна: в мышцах-разгибателях больше «белых» волокон, в мышцах спины – «красных» волокон.

Существует наследственная предрасположенность к мышечной работе. У одних людей больше «быстрых» мышечных волокон – им рекомендуется заниматься теми видами спорта, где мышечная работа максимальной интенсивности, но кратковременная (тяжелая атлетика, бег на короткие дистанции и т. п.). Люди, в мышцах которых больше «красных» («медленных») мышечных волокон, наибольших успехов добиваются в тех видах спорта, где необходима длительная мышечная работа средней интенсивности (например, марафонский бег).

Для определения пригодности человека к определенному типу мышечных нагрузок используется пункционная биопсия мышц.

Обратимся к рисунку Строение поперечнополосатой мышцы. Большая «труба» – это мышечная клетка. Диаметр ее равен примерно толщине человеческого волоса, длина – от нескольких миллиметров до 12 см (в зависимости от вида мышц и их строения). Образуется эта суперклетка на этапе эмбрионального развития путем слияния большого числа обычных по размеру небольших клеток-предшественников (миобластов) в длинные трубчатые структуры. Таким образом, в мышечных клетках-волокнах оказывается не одно ядро, как в других клетках, а множество ядер (как правило, несколько тысяч), по числу клеток эмбриона, слившихся в волокно. Пока в волокне собираются миофибриллы, ядра занимают центральное положение вдоль всей длины волокна, а затем, после окончания формирования волокна ядра, перемещаются к поверхности волокна, где и пребывают в дальнейшем и откуда управляют синтезом белка.