Анаэробный путь получения глюкозы. Кислородная задолженность
а) Анаэробный путь получения глюкозы при гипоксии. Одним из важных примеров использования анаэробного пути получения энергии является состояние острой гипоксии. Когда дыхание прекращается и содержание кислорода в легких становится очень низким, источником кислорода может быть его форма, связанная с гемоглобином крови. Этого кислорода оказывается достаточно для поддержания метаболических процессов в течение приблизительно 2 мин. Для поддержания жизни после этого времени требуется дополнительный источник энергии. Таким источником в течение около 1 мин может быть гликолиз.
Гликоген, запасенный в клетках, распадается до пировиноградной кислоты, затем она становится молочной кислотой, которая диффундирует из клеток.
б) Получение энергии путем анаэробных процессов во время чрезвычайно высокой активности становится возможным благодаря гликолизу. Скелетные мышцы могут продемонстрировать чрезвычайно высокий уровень работоспособности в течение нескольких секунд, но дольше поддерживать такой уровень активности они не в состоянии. Большое количество энергии, необходимой для такой взрывной активности, невозможно получить путем кислородного расщепления, т.к. этот процесс происходит слишком медленно.
В таких случаях источником энергии становятся процессы, не требующие обеспечения кислородом:
(1) АТФ, уже присутствующая в мышечных клетках;
(2) фосфокреатин;
(3) энергия, высвобождающаяся при анаэробном расщеплении глюкозы до молочной кислоты.
Максимальное количество АТФ, присутствующее в мышцах, составляет всего 5 ммоль/л внутриклеточной жидкости, и такое количество может поддерживать максимальное мышечное сокращение в течение приблизительно 1 сек. Количество фосфокреатина в клетках в 3-8 раз превышает это количество, но даже при использовании всего фосфокреатина максимальное мышечное сокращение может продолжаться не более 5-10 сек.
Высвобождение энергии путем гликолиза осуществляется гораздо быстрее, чем в результате окислительных процессов. Следовательно, большую часть избыточной энергии, которая требуется при чрезвычайном уровне мышечной активности, длящейся более 5-10 сек, но менее 1-2 мин, организм извлекает благодаря процессам гликолиза. В результате количество гликогена, содержащееся в мышцах, во время интенсивных мышечных нагрузок уменьшается параллельно нарастанию концентрации молочной кислоты в крови.
После прекращения мышечной работы используются метаболические окислительные механизмы, превращающие 4/5 образовавшейся молочной кислоты в глюкозу. Оставшаяся часть становится пировиноградной кислотой и окисляется в мышцах в цикле лимонной кислоты. Превращение молочной кислоты в глюкозу осуществляется в основном в печени, затем глюкоза транспортируется кровью к мышцам, где вновь запасается в виде гликогена.
Обзорная схема передачи энергии, питательных веществ системе адениловой кислоты и затем — функциональным элементам клеток
в) Кислородная задолженность проявляется резким увеличением расхода кислорода по завершении тяжелой мышечной работы. После тяжелой мышечной работы по меньшей мере в течение нескольких минут наблюдается одышка, позволяющая увеличить потребление кислорода. Время, в течение которого потребление кислорода остается повышенным, иногда составляет около часа. Дополнительное количество кислорода используется для:
(1) обратного превращения накопившейся за время работы молочной кислоты в глюкозу;
(2) обратного превращения накопившегося АМФ и АДФ в АТФ;
(3) обратного превращения креатина и фосфата в фосфокреатин;
(4) восстановления нормальной концентрации кислорода, связанного с гемоглобином и миоглобином;
(5) увеличения концентрации кислорода в легких до нормального уровня.
Такое резкое увеличение потребления кислорода после тяжелой мышечной работы называют ликвидацией кислородной задолженности.
Основные проявления кислородной задолженности будут обсуждены в отдельной статье на сайте, посвященной спортивной физиологии (просим вас пользоваться формой поиска выше), т.к. способность организма к формированию кислородной задолженности особенно важна в различных видах спорта.
