Механизмы энергообеспечения организма условно делятся на аэробные и анаэробные. Аэробные механизмы осуществляются с участием кислорода, а анаэробные протекают без его участия.
В условиях оперативного покоя ресинтез АТФ (adenosine triphosphate - аденозина трифосфат) в тканях происходит преимущественно аэробно, а при напряженной мышечной деятельности усиливаются анаэробные механизмы ресинтеза АТФ, так как доставка кислорода к мышцам затруднена. В скелетных мышцах человека выявлены один аэробный и три вида анаэробного механизма ресинтеза АТФ.
Аэробный механизм ресинтеза АТФ включает в основном реакции окислительного фосфорилирования, протекающие в митохондриях.
В них аэробному окислению подвергаются глюкоза, жирные кислоты, частично аминокислоты, а также промежуточные метаболиты гликолиза (молочная кислота) и окисления жирных кислот (кетоновые тела).
В общем виде этот механизм энергообеспечения можно представить в виде формулы:
С6Н12О6 (или глюкоген, или жирные кислоты) +6О2 окисление 6СО2+6Н2О+ 686 ккал
(на 1 грамм-молекулу)
К анаэробным механизмам относятся:
- креатинфосфокиназный (фосфогенный или алактатный), обеспечивающий ресинтез АТФ за счет перефосфорилирования между креатинфосфатом и АДФ:
АТФ АДФ+Ф+Ф+52 ккал
(Ф – фосфатная группа)
КФ+АДФ Креатинкиназа Креатин+АТФ
- гликолитический (лактатный), обеспечивающий ресинтез АТФ в процессе ферментативного анаэробного расщепления гликогена мышц или глюкозы крови; он заканчивается образованием молочной кислоты, поэтому и называется лактатным:
Гликоген или глюкоза+Ф+АДФ Молочная кислота + АТФ
Аэробный механизм имеет почти в 3 раза меньшую максимальную мощность по сравнению с анаэробным, но поддерживает ее в течение длительного времени, а также практически неисчерпаемую емкость благодаря большим запасам энергетических субстратов в виде углеводов, жиров и частично белков. Так, за счет запасов жиров организм может непрерывно работать в течение 7-10 дней, в то время как запасы энергетических субстратов анаэробных механизмов энергообразования менее значительные.
Креатинфосфокиназный (алактатный) и гликолитический (лактатный) механизмы, т. е. анаэробные механизмы, имеют большую максимальную мощность и эффективность образования АТФ, но небольшую емкость (короткое время удержания максимальной мощности) из-за малых запасов энергетических субстратов. Они являются основными в энергообеспечении кратковременных упражнений высокой интенсивности, а аэробные - при длительной работе умеренной интенсивности. Как аэробные, так и анаэробные механизмы энергообеспечения характеризуются по мощности, емкости и эффективности. Показатели критериев биоэнергетических аэробной и анаэробных систем приведены в таблице 12.
Таблица 12
Показатели критериев биоэнергетических (аэробной и анаэробных) систем
(Волков Н.И. с соавт., 2000)
| Показатели биоэнергетических систем | |||
| Критерии | аэробные | гликолитические | алактатные |
| анаэробные | анаэробные | ||
| Мощность | Максимальное потребление 02, критическая мощность за счет аэробного энергообеспечения | Макс. прирост молочной кислоты в крови, максимальное «избыточное» выделение С02, | Скорость распада КрФ, максимальная анаэробная мощность |
| Емкость | Время удержания (tуд) максимального потребления О2, максимальный О2-приход | Макс. накопление молочной кислоты, общий 02-долг, наибольший сдвиг рН крови | Размеры алактатного О2-долга, максимальный расход КрФ, накопление креатина |
| Эффективность | Кислородный эквивалент работы, ПАНО и др. | Молочнокислый экви- валент работы, работы, ∆рН/∆W | Скорость оплаты алактатного О2-долга, |
Исследование механизмов энергообеспечения осуществляют в лабораторных и «полевых» условиях, прямыми и непрямыми методами.