Частные пути обмена аминокислот. Энергетические процессы в мышце для максимального роста Способ применения и дозы

Это вещество является универсальным источником энергии. АТФ синтезируется в ходе цитратного цикла Кребса. В момент воздействия на молекулу АТФ особого фермента АТФазы, она гидролизуется. В этот момент происходит отделение фосфатной группы от основной молекулы, что приводит к образованию нового вещества АДФ и выделению энергии.
Миозиновые мостики при взаимодействии с актином имеют АТФазную активность. Это и приводит к расщеплению молекул АТФ и получению необходимой энергии для выполнения заданной работы.

Процесс образования креатинфосфата

Данный процесс носит название «реакция Ломана». Это и является основной причиной необходимости потребления атлетами добавок, содержащих креатин. При этом заметим, что креатин используется только во время анаэробных нагрузок. Этот факт связан с тем, что креатинфосфат может интенсивно работать только в течение двух минут, после чего организм получает энергию из других источников.

Таким образом, применение креатина оправдано только в силовых видах спорта. Например, легкоатлетам применять креатин, большого смысла нет, так как он не может повысить спортивные показатели в этом виде спорта. Запас креатинфосфата также не очень велик и организм использует вещество только в начальной фазе тренинга. После этого подключаются другие энергетические источники - анаэробный и затем аэробный гликолиз. Во время отдыха реакция Ломана, протекает в обратном направлении и запас креатинфосфата восстанавливается в течение нескольких минут.

Обменно-энергетические процессы скелетной мускулатуры

Реакция получения АТФ из креатинфосфата протекает достаточно быстро, но количество молекул АТФ, которое может быть синтезировано напрямую зависит от начального уровня креатинфосфата. Также ткани мускулов обладают веществом под названием миокиназа. Под его воздействием две молекулы АДФ конвертируются в одну АТФ и АДФ. Запасов АТФ и креатинфосфата в общей сложности достаточно для работы мускулов с максимальной нагрузкой в течение от 8 до 10 секунд.

Процесс реакции гликолиза

Глюкоза, необходимая для реакции гликолиза берется из крови или из запасов гликогена, которые находятся в тканях мускулов и печени. Если в реакции участвует гликоген, то из одной его молекулы может быть получено сразу три молекулы АТФ. С ростом мускульной активности потребность организма в АТФ увеличивается, что приводит и к росту уровня молочной кислоты.

Если нагрузка умеренная, скажем при забеге на длинные дистанции, то АТФ в основном синтезируется в ходе реакции окислительного фосфорилирования. Это дает возможность получать из глюкозы существенно большее количество энергии в сравнении с реакцией анаэробного гликолиза.

На протяжении первых 5–10 минут умеренных физических нагрузок основным источником энергии для мускулов является гликоген. Затем, следующих полчаса подключаются глюкоза и жирные кислоты, находящиеся в крови. Со временем роль жирных кислот в получении энергии становиться преобладающей.

Также следует указать на взаимосвязь между анаэробным и аэробным механизмом получения молекул АТФ под воздействием физических нагрузок. Анаэробные механизмы получения энергии используются при кратковременных высокоинтенсивных нагрузках, а аэробные - при продолжительных нагрузках малой интенсивности.

После снятия нагрузки, организм некоторое время продолжает потреблять кислород в количестве, превышающем норму. В последние годы для обозначения дефицита кислорода принято использовать понятие «избыточное потребление кислорода после физических нагрузок».

Во время восстановления запасов АТФ и креатин фосфата этот уровень высок, а затем начинает снижаться и в этот период происходит удаление молочной кислоты из тканей мускулов. О росте потребления кислорода и повышении метаболизма также говорит и факт повышения температуры тела.

Чем продолжительнее и интенсивнее была нагрузка, тем больше времени потребуется организму на восстановление. Так при полном истощении запасов гликогена на их полное восстановление может потребоваться несколько дней. В то же время резервы АТФ и креатинфосфата могут быть восстановлены максимум за пару часов.

Вот такие энергетические процессы в мышце для максимального роста протекают под воздействием физических нагрузок. Понимание этого механизма позволит сделать тренинг еще более эффективным.

Подробнее об энергетических процессах в мышцах смотрите здесь:

Прежде чем мы описать систему MOVEOUT, я хочу, чтобы вы вообще понимали какие процессы происходят в мышцах при работе. Я не буду вдаваться в мельчайшие подробности, дабы не травмировать вашу психику, поэтому расскажу о самом важном. Что же, возможно многие не поймут этот раздел, но советую его хорошо изучить, так как благодаря нему вы поймете как работают наши мышцы, а значит поймете как их правильно тренировать.

Итак, основное, что нужно для работы наших мышц – это молекулы АТФ с которой мышцы получают энергию. От расщепления АТФ образуется молекула АДФ + энергия. Вот только запасов АТФ хватает в наших мышцах всего на 2 секунды работы, а далее идет ресинтез АТФ из молекул АДФ. Собственно, от типов процессов ресинтеза АТФ и зависит работоспособность и функциональность.

Итак, выделяют такие процессы. Они обычно подключаются друг за другом

1. Анаэробный креатинфосфатный

Главным преимуществом креатинфосфатного пути образования АТФ являются

• малой время развертывания,
• высокая мощность.

Креатинфосфатный путь связан с веществом креатинфосфатом . Креатинфосфат состоит из вещества креатина. Креатинфосфат обладает большим запасом энергии и высоким сродством с АДФ. Поэтому он легко вступает во взаимодействие с молекулами АДФ, появляющимися в мышечных клетках при физической работе в результате реакции гидролиза АТФ. В ходе этой реакции остаток фосфорной кислоты с запасом энергии переносится с креатинфосфата на молекулу АДФ с образованием креатина и АТФ.

Креатинфосфат + АДФ → креатин + АТФ.

Эта реакция катализируется ферментом креатинкиназой . Данный путь ресинтеза АТФ иногда называют креатикиназным, иногда фосфатным или алактатным.

Креатинфосфат – вещество непрочное. Образование из него креатина происходит без участия ферментов. Не используемый организмом креатин, выводится из организма с мочой. Синтез креатинфосфата происходит во время отдыха из избытка АТФ. При мышечной работе умеренной мощности запасы креатинфосфата могут частично восстанавливаться. Запасы АТФ и креатинфосфата в мышцах называют также фосфагены.

Фосфатная система отличается очень быстрым ресинтезом АТФ из АДФ, однако она эффективна только в течение очень короткого времени. При максимальной нагрузке фосфатная система истощается в течение 10 с. Вначале в течение 2 с расходуется АТФ, а затем в течение 6-8 с - КФ.

Фосфатная система называется анаэробной, потому что в ресинтезе АТФ не участвует кислород, и алактатной, поскольку не образуется молочная кислота.

Эта реакция является главным источником энергии для упражнений максимальной мощности: бег на короткие дистанции, прыжки метания, подъем штанги. Эта реакция может неоднократно включаться во время выполнения физических упражнений, что делает возможным быстрое повышение мощности выполняемой работы.

2. Анаэробный гликолиз

По мере увеличения интенсивности нагрузки наступает период, когда мышечная работа уже не может поддерживаться за счет одной только анаэробной системы из-за нехватки кислорода. С этого момента в энергообеспечение физической работы вовлекается лактатный механизм ресинтеза АТФ, побочным продуктом которого является молочная кислота. При недостатке кислорода молочная кислота, образовавшаяся в первой фазе анаэробной реакции, не нейтрализуется полностью во второй фазе, в результате чего происходит ее накопление в работающих мышцах, что приводит к ацидозу, или закислению, мышц.

Гликолитический путь ресинтеза АТФ, так же как креатинфосфатный является анаэробным путем. Источником энергии, необходимой для ресинтеза АТФ в данном случае является мышечный гликоген. При анаэробном распаде гликогена от его молекулы под действием фермента фосфорилазы поочередно отщепляются концевые остатки глюкозы в форме глюкозо-1-фосфата. Далее молекулы глюезо-1-фосфата после ряда последовательных реакций превращаются в молочную кислоту. Этот процесс называется гликолиз. В результате гликолиза образуются промежуточные продукты, содержащие фосфатные группы, соединенные макроэргическими связями. Эта связь легко переносится на АДФ с образованием АТФ. В покое реакции гликолиза протекают медленно, но при мышечной работе его скорость может возрасти в 2000 раз, причем уже в предстартовом состоянии.

Время развертывания 20-30 секунд.

Время работы с максимальной мощностью – 2 -3 минуты.

Гликолитический способ образования АТФ имеет ряд преимуществ перед аэробным путем:

• он быстрее выходит на максимальную мощность,
• имеет более высокую величину максимальной мощности,
• не требует участия митохондрий и кислорода.

Однако у этого пути есть и свои недостатки :

• процесс малоэкономичен,
• накопление молочной кислоты в мышцах существенно нарушает их нормальное функционирование и способствует утомлению мышцы.

1. Аэробный путь ресинтеза

Аэробный путь ресинтеза АТФиначе называется тканевым дыханием – это основной способ образования АТФ, протекающий в митохондриях мышечных клеток. В ходе тканевого дыхания от окисляемого вещества отнимаются два атома водорода и по дыхательной цепи передаются на молекулярный кислород, доставляемый в мышцы кровью, в результате чего возникает вода. За счет энергии, выделяющейся при образовании воды, происходит синтез молекул АТФ из АДФ и фосфорной кислоты. Обычно на каждую образовавшуюся молекулу воды приходится синтез трех молекул АТФ.

Кислородная, или аэробная, система является наиболее важной для спортсменов на выносливость, поскольку она может поддерживать физическую работу в течение длительного времени. Кислородная система обеспечивает организм, и в частности мышечную деятельность, энергией посредством химического взаимодействия пищевых веществ (главным образом, углеводов и жиров) с кислородом. Пищевые вещества поступают в организм с пищей и откладываются в его хранилищах для дальнейшего использования по необходимости. Углеводы (сахар и крахмалы) откладываются в печени и мышцах в виде гликогена. Запасы гликогена могут сильно варьироваться, но в большинстве случаев их хватает как минимум на 60-90 мин работы субмаксимальной интенсивности. В то же время запасы жиров в организме практически неисчерпаемы.

Углеводы являются более эффективным "топливом" по сравнению с жирами, так как при одинаковом потреблении энергии на их окисление требуется на 12% меньше кислорода. Поэтому в условиях нехватки кислорода при физических нагрузках энергообразование происходит в первую очередь за счет окисления углеводов.

Поскольку запасы углеводов ограничены, ограничена и возможность их использования в видах спорта на выносливость. После исчерпания запасов углеводов к энергообеспечению работы подключаются жиры, запасы которых позволяют выполнять очень длительную работу. Вклад жиров и углеводов в энергообеспечение нагрузки зависит от интенсивности упражнения и тренированности спортсмена. Чем выше интенсивность нагрузки, тем больше вклад углеводов в энергообразование. Но при одинаковой интенсивности аэробной нагрузки тренированный спортсмен будет использовать больше жиров и меньше углеводов по сравнению с неподготовленным человеком.

Таким образом, тренированный человек будет более экономично расходовать энергию, так как запасы углеводов в организме небезграничны.

Производительность кислородной системы зависит от количества кислорода, которое способен усвоить организм человека. Чем больше потребление кислорода во время выполнения длительной работы, тем выше аэробные способности. Под воздействием тренировок аэробные способности человека могут вырасти на 50%.

Время развертывания составляет 3 – 4 минуты, но у хорошо тренированных спортсменов может составлять 1 мин. Это связано с тем, что на доставку кислорода в митохондрии требуется перестройка практически всех систем организма.

Время работы с максимальной мощностью составляет десятки минут. Это дает возможность использовать данный путь при длительной работе мышц.

По сравнению с другими идущими в мышечных клетках процессами ресинтеза АТФ аэробный путь имеет ряд преимуществ:

• Экономичность: из одной молекулы гликогена образуется 39 молекул АТФ, при анаэробном гликолизе только 3 молекулы.
• Универсальность в качестве начальных субстратов здесь выступают разнообразные вещества: углеводы, жирные кислоты, кетоновые тела, аминокислоты.
• Очень большая продолжительность работы. В покое скорость аэробного ресинтеза АТФ может быть небольшой, но при физических нагрузках она может стать максимальной.

Однако есть и недостатки.

• Обязательное потребление кислорода, что ограничено скоростью доставки кислорода в мышцы и скоростью проникновения кислорода через мембрану митохондрий.
• Большое время развертывания.
• Небольшую по максимальной величине мощность.

Поэтому мышечная деятельность, свойственная большинству видов спорта, не может быть полностью получена этим путем ресинтеза АТФ.

Примечание. Эта глава написана на основе учебника "ОСНОВЫ БИОХИМИИ СПОРТА"

Многие новички, да и профессиональные спортсмены сильно недооценивают важность теоритических знаний. Считается, что для обретения желаемого телосложения достаточно регулярно посещать тренажерный зал.

Лишь единицы догадываются, что основа всего - это теория. Ее правильное применение позволит стабильно прогрессировать, причем довольно быстрыми темпами!

Сегодня мы рассмотрим мышечную работу с точки зрения биохимии и физиологии. Знание такой теории необходимо для развития определенных характеристики (силы, выносливости и т.п.) а так же для составления тренировочных программ. Итак…

Все энергетические процессы в живом организме протекают благодаря расходу АТФ (аденозинтрифосфата ). АТФ – это важнейший нуклеотид, олицетворяющий собой энергообмен любой клетки, будь то умственная деятельность, работа внутренних органов человека или же мышечная активность.

Как таковых запасов АТФ у человека не наблюдается. Система энергообмена организма, используя кислород воздуха, ежесекундно синтезирует и расходует огромное количество АТФ.

Мышечное сокращение и расслабление так же происходит благодаря расщеплению АТФ, однако при интенсивной и длительной работе, простых вдохов становится недостаточно. Именно поэтому организм обладает многоуровневой системой мышечного энергообмена, каждый из которых последовательно сменяет другой:

1. Система креатина и креатинфосфата (КрФ) – алактатный способ (отсутствует выделение побочного продукта лактата – молочной кислоты). Приоритетная активность – не более 10-12 секунд.
2. Анаэробный гликолиз – лактатный способ (протекает с выделением лактата, то есть молочной кислоты). Приоритетная активность – 40-45 секунд.
3. Аэробный гликолиз – окислительный способ (используется кислород, то есть побочные продукты не образуются). Приоритетная активность – от 50 секунд и более.

Прежде чем продолжить описание мышечного энергообмена, необходимо сказать несколько слов о расходе АТФ. Ресинтез АТФ возможен благодаря необычному строению данного нуклеотида.

Молекулы АТФ никогда не расщепляются полностью. Под действием фермента АТФазы аденозинтрифосфат подвергается гидролизу и тем самым отделяет от себя фосфатную группу – ортофосфорную кислоту (H 3 PO 4). Данный процесс ведет к высвобождению энергии и появлению остаточного продукта – аденозиндифосфата (АДФ).

Грубо говоря, АТФ можно назвать соединением с тремя фосфатными группами, а АДФ – с двумя. Благодаря наличию АДФ возможен ресинтез АТФ. Формула реакции выглядит следующим образом:

АТФ + H 2 O = АДФ + H3PO4 + энергия

Все способы поддержания нормального энергообмена будь то гликолиз или окисление, используют АДФ в качестве сырья для создания новых молекул АТФ. Это основной принцип биохимии данного процесса!

А теперь посмотрим, как происходит ресинтез АТФ из АДФ в каждом из способов.

Алактатный способ
Как уже говорилось выше, запасов АТФ практически не существует. Их хватает на первые несколько секунд работы высокой мощности. Чтобы обеспечить мышечную группу энергией организм буквально с первых секунд запускает систему креатина.

В организме человека хранится как простой креатин, так и схожее соединение связанное с фосфатной группой – креатинфосфат (КрФ). Вся уникальность КрФ заключается в способности этих кристаллов отделять от себя ортофосфорную кислоту. Под действием активного фермента креатинкиназы фосфат из КрФ переходит к соединению АДФ, вследствие чего образуется новая молекула АТФ. В то же время, оставшись без фосфатной группы, КрФ превращается в обыкновенный креатин, на который впоследствии при помощи ферментов и кислорода присоединяется новая молекула ортофосфорной кислоты. Данный процесс описывается реакцией Ломана:

АДФ + КрФ = АТФ + креатин

Максимальная алактатная мощность зависит от многих факторов: от скорости работы креатинкиназы, от интенсивности внешней нагрузки, от величины потребления энергии и т.п. Однако, несмотря на это, известно, что предельная длительность удержания максимальной мощности креатин-системы находится в диапазоне 6-12 секунд.

Следует помнить, что продолжительность предельной алактатной работы во многом зависит от запасов креатина в мышцах. Представьте аналогию с транспортировкой грузов. В нашем случае груз – это фосфатные группы, а креатин – грузовик перевозчик.

Наличие в вашей компании лишь 4-5 грузовиков не позволит совершать регулярные и быстрые перевозки. В то же время штат из 20-30 перевозчиков позволит наладить бесперебойную поставку грузов. Именно поэтому креатиновые добавки пользуются огромной популярностью. Их регулярный прием позволяет увеличить число «перевозчиков».

Стоит отметить, что количество креатина у тренированного человека в 1,5-2 раза превышает запасы данного соединения у обычного человека.

При нагрузке средней мощности запасов КрФ хватает на 20-30 секунд. Восстановление до исходного уровня происходит за 2-5 минут отдыха, с помощью обыкновенного кислорода. Этим объясняется появление отдышки (кислородного долга) сразу после выполнения тяжелого упражнения.

Лактатный способ
Гликолиз – это расщепление одной молекулы глюкозы на две молекулы лактата (молочной кислоты) , с соответствующим высвобождением энергии, которой хватает для ресинтеза двух молекул АТФ. Данный процесс протекает с помощью ферментов, непосредственно в саркоплазме мышечного волокна (клетки).

Главная особенность анаэробного гликолиза – отсутствие потребности в кислороде!

Энергетический потенциал и общая продуктивность данного способа выше, нежели система КрФ, однако и здесь есть ложка Дегтя. Взгляните на формулу:

C 6 H 12 O 6 + 2H 3 PO 4 + 2АДФ = 2C 3 H 6 0 3 + 2АТФ + 2H 2 O

В этой формуле:
- C 6 H 12 O 6 – глюкоза (виноградный сахар или декстроза),
- C 3 H 6 0 3 – молочная кислота (лактат).

Столь быстрый ресинтез АТФ ведет к появлению побочного продукта – молочной кислоты. Скорость вымывания лактата, как правило, ниже скорости его появления, вследствие чего с каждой секундой его становится все больше.

Недостаток лактата заключается в блокировании сигналов от мотонейронов. При достаточном скоплении молочной кислоты вы теряете способность иннервировать рабочую мышечную группу, т.е. вы не можете сократить или расслабить ее. Все это, в сумме с повышенной кислотностью, вызывает соответствующее чувство «жжения».

Отдых длительностью 4-5 минут позволяет утилизировать небольшую часть лактата, вследствие чего к вам возвращается мышечная работоспособность. Спустя несколько часов после тренинга, практически вся молочная кислота вымывается. Поэтому всевозможные заявления о том, что послетренировочные боли (крепатура) на следующие сутки вызваны остаточным лактатом – не более чем стереотип.

Гликолиз активизируется примерно на 15-20 секунде, а его пик приходится на 30-40 секунду непрерывной работы.

Максимальная лактатная мощность может длиться от 30 до 60 секунд. При этом существует огромное количество факторов влияющих на данную характеристику. Так, вы можете развивать способность мышц противостоять кислой среде вызванной лактатом, или же повышать количество накопленного в мышечной группе гликогена. Стоит помнить, что гликоген печени не используется для энергообеспечения мышц, так как не обладает нужной мобильностью.

Окислительный способ
При более длительной нагрузке реакция анаэробного гликолиза идет на спад и постепенно уступает место аэробному окислению. Данный процесс является самым эффективным с точки зрения энергообеспечения, так как в 19 раз эффективнее лактатного способа:

C 6 H 12 O 6 + 6O 2 + 38АДФ + 38H 3 PO 4 = 6СO 2 + 44H 2 O + 38АТФ

Окисление протекает в митохондриях расположенных в мышечных клетках (симпластах). Данный способ энергообеспечения возможен только при наличии кислорода, чем и обуславливается его длительная активация. Аэробный гликолиз запускается после 80-90 секунд непрерывной работы, а пик реакции наблюдается на 2-3 минуте нагрузки. Столь позднее участие окисления объясняется необходимостью запуска огромного числа различных процессов, обеспечивающих доставку кислорода к митохондриям. После трех минут аэробной активности, возникает утомление большинства активно работающих систем организма, в частности ЦНС и мотонейронов.

Практические выводы
Многие новички задаются вопросом, почему для развития силы рекомендуется выполнять 4-6 повторений, а для так называемой «массы» - 8-12. Внимательный читатель наверняка заметил, что длительность лактатного энергообмена соизмерима с 4-6 повторениями. В то же время пик анаэробного гликолиза достигается в промежутке 8-12 повторений.

Количество повторений отражает способ восполнения энергии и тренируемую функцию. Действительно, для развития силовых характеристик необходимо уделять внимание 4-6 повторениям, так как это тренирует суставы и связки, механизм Гольджи и, кроме того, увеличивает количество свободного КрФ.

Также силовой диапазон повторений развивает миофибриллярный аппарат. В общем и целом, повышается сила спортсмена, однако вместе с развитием данной характеристики ухудшается работа кровеносной системы, новые миофибриллы попросту вытесняют кровеносные сосуды. Повышение силы влияет на увеличение мускулатуры, но не так сильно, как тренировка гликолитических способностей мышц.

Регулярная анаэробная работа предельной мощности развивает целый каскад характеристик. Принято считать, что именно 8-12 повторений ведут к гипертрофии мышечных волокон (клеток). Тренировки такого типа способствуют заметному увеличению мускулатуры и соответствующему развитию кровеносной системы.

Грубо говоря, именно 8-12 повторений в каждом подходе, заставляют ваши мышцы увеличиваться в размерах!

Что касается окислительных возможностей мышц, то, как правило, бодибилдеры уделяют внимание такой нагрузке лишь в процессе «сушки» - похудения за счет снижения процента жира в организме. Вклад окисления в развитие мышечных волокон минимален. Однако в то же время именно длительные тренировки, использующие окислительный способ энергообмена, ведут к заметному повышению выносливости, во многом за счет появления новых митохондрий и превращения промежуточных типов мышечных волокон в окислительные.

Итоги
Из всего вышесказанного можно сделать довольно простые выводы:

• Если вы развиваете силу, используйте систему креатинфосфата (подход в этом случае должен длиться не более 20 секунд);
• Если вы стремитесь к увеличению мускулатуры и развитию силовой выносливости, тренируйтесь в анаэробном лактатном режиме;
• Если вы улучшаете выносливость, уделите внимание окислительному энергообмену. В то же время это позволит сжечь подкожный жир.

Креатинфосфат

Креатинфосфорная кислота (креатинфосфат , фосфокреатин) - 2-[метил-(N"-фосфонокарбоимидоил)амино]уксусная кислота. Бесцветные кристаллы, растворимые в воде, легко гидролизуется с расщеплением фосфамидной связи N-P в кислой среде, устойчива в щелочной.

Лабораторный синтез - фосфорилирование креатина POCl 3 в щелочной среде.

Креатинфосфат - продукт обратимого метаболического N-фосфорилирования креатина , являющийся, подобно АТФ , высокоэнергетическим соединением. Однако, в отличие от АТФ, гидролизуемой по пирофосфатной связи O-P, креатин гидролизуется по фосфамидной связи N-P, что обуславливает значительно больший энергетический эффект реакции. Так, при гидролизе изменение свободной энергии для креатина ~ -43 кДж/моль, в то время как при гидролизе АТФ до АДФ ~ -30 кДж/моль.

Креатинфосфат содержится преимущественно в возбудимых тканях (мышечная и нервная ткани) и его биологической функцией является поддержание постоянной концентрации АТФ за счёт обратимой реакции перефосфорилирования:

Эта реакция катализируется цитоплазматическими и митохондриальными ферментами-креатинкиназами; при расходе (и, соответственно, падении концентрации) АТФ, например, при сокращении клеток мышечной ткани, равновесие реакции сдвигается в вправо, что ведёт к восстанавлению нормальной концентрации АТФ.

Концентрация креатинфосфата в покоящейся мышечной ткани в 3-8 раз превышает концентрацию АТФ, что позволяет компенсировать расход АТФ во время кратких периодов мышечной активности, в период покоя при отсутствии мышечной активности в ткани идёт гликолиз и окислительное фосфорилирование АДФ в АТФ, в результате чего равновесие реакции смещается влево и концентрация креатинфосфата восстанавливается.

В тканях креатинфосфат подвергается самопроизвольноми неферментативному гидролизу с циклизацией в креатинин , выводящийся с мочой , уровень выделения креатинина зависит от состояния организма, меняясь при патологических состояниях, и является диагностическим признаком.

Креатинфосфат является одним из фосфагенов - N-фосфорилированных производных гуанидина , являющихся энергетическим депо, обеспечивающим быстрый синтез АТФ. Так, у многих беспозвоночных (например, насекомых) роль фосфагена играет аргининфосфорная кислота, у некоторых кольчатых червей - N-фосфоломбрицин.

См. также

При сокращении клеток мышечной ткани, равновесие реакции сдвигается вправо, что ведёт к восстановлению нормальной концентрации АТФ.

В тканях креатинфосфат подвергается самопроизвольному неферментативному гидролизу с циклизацией в креатинин, ...

Литература

• Креатинфосфорная кислота (формула). Большая советская энциклопедия

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Креатинфосфат" в других словарях:

Креатинфосфат … Орфографический словарь-справочник

Сущ., кол во синонимов: 1 неотон (5) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов

- (син.: креатинфосфорная кислота, фосфокреатин) макроэргическое фосфорное производное креатина, способное вступать в обменную реакцию переноса остатка фосфорной кислоты с АДФ; участвует в энергетическом обмене … Большой медицинский словарь

Среди высокоэнергетических фосфорилированных соединений имеется одно, играющее особую роль в энергетике возбудимых тканей, таких, как мышечная и нервная. Это соединение, креатинфосфат, или фосфокреатин (рис. 14-13), служит резервуаром высокоэнергетических фосфатных групп. гидролиза креатинфосфата несколько превышает гидролиза АТР.

Креатинфосфат может передавать свою фосфатную группу на ADP в реакции, катализируемой креатинкиназой:

Благодаря креатинфосфату концентрация АТР в мышечных клетках поддерживается на постоянном и притом довольно высоком уровне. Особенно это существенно для скелетных мышц, работающих с перерывами, но иногда очень напряженно с большой скоростью. Всякий раз, когда часть АТР мышечной клетки расходуется на сокращение, в результате гидролиза АТР образуется ADP. Креатинфосфат при участии креатинкиназы быстро передает свою фосфатную группу молекулам ADP, и нормальный уровень АТР восстанавливается. Содержание креатинфосфата в мышцах в 3-4 раза превышает содержание АТР (табл. 14-4); поэтому в форме креатинфосфата может храниться достаточное количество фосфатных групп, полностью обеспечивающее поддержание постоянного уровня АТР в короткие периоды усиленной мышечной активности.

Рис. 14-12. В ресничках и жгутиках эукариотических клеток механическая сила развивается за счет использования АТР. А. Поперечный разрез реснички. Эти структуры состоят из девяти пар микротрубочек, образующих наружное кольцо, и двух одиночных центральных микротрубочек (расположение по типу «9 + 2»; разд. 2.16). Реснички окружены оболочкой, представляющей собой вырост клеточной мембраны. Энергию для характерных движений ресничек (волнообразного, скользящего или вращательного) поставляет гидролиз АТР. Эти движения осуществляются ресничками за счет скольжения или скручнвання парных микротрубочек, которое весьма напоминает наблюдаемое в скелетных мышцах АТР-зависимое скольжение толстых и тонких нитей друг относительно друга. От наружных (парных) микротрубочек отходят находящиеся на равном расстоянии друг от друга отростки, или выступы, напоминающие миозиновые головки в толстых нитях мышц. Эти выступы состоят из молекул динеина - довольно крупного белка, обладающего АТРазной активностью. Катализируемый динеином гилролиз АТР поставляет энергию для механического движения - скольжения или скручивания микротрубочек. Было высказано предположение, что центральные микротрубочки регулируют скорость движения ресничек. Б. Отдельные фазы биения реснички в жабрах морского червя, у которого реснички имеют длину около 30 мкм. Эти характерные движения сообщает ресничкам АТР-зависимое скольжение трубчатых нитей друг относительно друга.

Рис. 14-13. Креатинфосфат в мышцах играет роль запасного донора высокоэнергетических фосфатных групп. Он действует как своеобразный буфер, обеспечивающий постоянство концентрации АТР.

Благодаря обратимости креатинкиназной реакции накопившийся креатин в период восстановления вновь фосфорилируется за счет АТР до креатинфосфата. Поскольку другого метаболического пути для образования и расщепления креатинфосфата не существует, это соединение хорошо приспособлено для выполнения своей функции - резервуара фосфатных групп.

В мышцах многих беспозвоночных роль носителя резервной формы энергии выполняет не креатинфосфат, а аргипипфосфат. Соединения, служащие, подобно креатинфосфату и аргининфосфату, запасными источниками энергии, носят название фосфагенов.

14.16. АТР поставляет энергию также и для активного транспорта через мембраны

Химическая энергия АТР используется также и для выполнения осмотической работы, т.е. работы, необходимой для переноса каких-либо ионов или молекул через мембрану из одного компартмента в другой, в котором их концентрация выше. Мы можем рассчитать количество свободной энергии, необходимое для переноса 1 моль неионизованного растворенного вещества через мембрану, например из окружающей среды в клетку, если нам известны концентрации растворенного вещества в несвязанной форме в окружающей среде и в клетке (рис. 14-14). Для такого расчета воспользуемся общим уравнением

где - молярная концентрация данного растворенного вещества в окружающей среде, - его молярная концентрация в клетке, R - газовая постоянная и Т - абсолютная температура. Пользуясь этим уравнением, можно определить количество свободной энергии, необходимое для того, чтобы переместить 1 моль глюкозы против стократного градиента концентрации, например из среды с исходной концентрацией глюкозы в компартмент, где ее конечная концентрация составит . Подставляя в уравнение соответствующие значения, получаем

Рис. 14-14. Активный транспорт растворенного вещества против градиента концентрации. Начиная с момента равновесия, т.е. с того момента. когда концентрации данного растворенного вещества в обоих компартментах одинаковы, активный транспорт вещества из одного компартмента в другой обеспечивает его перемещение против градиента концентрации. Для создания и поддержания градиента концентрации какого-либо растворенною вещества между компартментами, находящимися по обе стороны мембраны, требуется затрата свободной энергии. Если энергия почему-либо перестает поступать, то вещество из компартмента с более высокой его концентрацией начинает диффундировать обратно, и диффузия продолжается до тех пор. пока снова не установится равновесие, т. е. пока концентрации вещества по обе стороны мембраны не сравняются.

Изменение свободной энергии выражается в этом случае положительной величиной, и это значит, что 2,72 ккал свободной энергии, которые требуются для переноса 1 моля глюкозы (или любого нейтрального вещества) против стократного градиента концентрации, должны быть переданы системе за счет какой-то сопряженной реакции, способной служить источником энергии.

Градиенты концентрации между двумя сторонами клеточных мембран (трансмембранные градиенты) варьируют очень сильно. Пожалуй, максимальный градиент концентрации в организме поддерживается плазматической мембраной обкладочных клеток слизистой оболочки желудка, секретирующих соляную кислоту в желудочный сок. Концентрация в желудочном соке может достигать тогда как концентрация ионов в клетках составляет приблизительно . Это означает, что обкладочные клетки обладают способностью секретировать ионы водорода даже против градиента порядка . По-видимому, эти клетки имеют какие-то очень активные мембранные «насосы» для секреции ионов водорода, так как для поддержания столь высокого градиента концентрации требуется значительное количество энергии. Перенос веществ через мембраны против градиента концентрации называют активным транспортом. Образование желудочной стимулируется особым, связанным с мембраной ферментом - так называемой -транспортирующей АТРазой. При образовании желудочного сока на каждую молекулу цитозольного АТР, гидролизованного до ADP и фосфата, из цитозоля наружу через плазматическую мембрану выводятся два иона .

Другим важным примером активного транспорта может служить перенос ионов через плазматическую мембрану во всех животных клетках. Лучше всего изучен этот процесс в эритроцитах. Установлено, что концентрация в цитозоле эритроцитов достигает примерно тогда как в плазме крови она составляет всего . В то же время концентрация в плазме крови достигает а в эритроцитах она равна приблизительно . Для поддержания столь высоких трансмембранных градиентов требуется энергия АТР. В мембране эритроцита содержится специализированный фермент, получивший название -транспортирующей АТРазы, который функционирует и как фермент, и как молекулярный насос. Эта АТРаза катализирует гидролитическое расщепление АТР до ADP и фосфата, а высвобождающуюся при этом свободную энергию использует для перекачивания ионов из окружающей среды внутрь клетки, а ионов из клетки в окружающую среду (рис. 14-15). Стадией, на которой происходит передача энергии в этом процессе, является перенос концевой фосфатной группы АТР на молекулу -АТРазы.

Рис. 14-15. Схема, поясняющая действие -АТРазы. Для транспорта в клетку (где его концентрация выше, чем в окружающей среде) и транспорта из клетки в окружающую среду (где концеш рация этих ионов выше, чем в клетке) требуется свободная энергия. Источником ее служит гидролиз АТР. На каждую молекулу АТР, гидролизованного до ADP и из клетки выходят три иона и два иона поступают в нее из окружающей среды. Этот транспорт ионов включает два этапа. На первом этапе молекула АТРазы фосфорилируется под действием АТР. и это позволяет ей присоединить ион На втором этапе присоединяется ион следствием чего оказывается перенос и К через мембрану с отщеплением свободного фосфата, поступающего в цитозоль. АТР и продукты его гидролиза (ADP и ) остаются в клетке.