Характеристика быстрых и медленных скелетных мышц

Метаболизм мышц

Различают белые и красные мышечные волокна. В красных мышцах содержится много миоглобина, который служит внутриклеточным резервом О₂. Красные мышцы содержат многочисленные митохондрии с плотно упакованными складчатыми мембранами. Они расположены в непосредственной близости к сократительным миофибриллам, которые используют АТФ, образующуюся в митохондриях при окислительном фосфорилировании. Для этого класса скелетных мышц характерно медленное сокращение и способность длительное время оставаться в состоянии сокращения.

В мышцах, функции которых требуют коротких, быстрых движений, мало миоглобина и митохондрий, поэтому их называют белыми мышцами. Они содержат большие запасы гликогена в цитоплазме и их функция зависит преимущественно от анаэробного гликолиза как источника АТФ.

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

Мышца потребляет огромное количество энергии. То количество АТФ, которое имеется в мышце, может поддерживать сократительную активность всего лишь на протяжении доли секунды. Однако в мышцах позвоночных богатые энергией фосфатные связи запасаются в виде креатинфосфата. Это макроэргическое соединение в термодинамической шкале стоит выше АТФ, поэтому при участии креатинкиназы (КК) может происходить перенос фосфата от креатинфосфата к АДФ с образованием АТФ (субстратное фосфорилирование).

кк

Креатинфосфат + АДФ «АТФ + креатин

В работающей мышце запас креатинфосфата быстро истощается, а, следовательно, снижается и содержание АТФ. При этом возрастает концентрация АДФ и Рн, а также уровень АМФ.

Анаэробный гликолиз и гликогенолиз. Не требуют присутствия кислорода (анаэробные процессы). Обладают большим резервом субстратов. Используется гликоген мышц (2 % от веса мышцы) и глюкоза крови, полученная из гликогена печени. Недостатки следующие: небольшая эффективность – 3 АТФ на один глюкозный остаток гликогена; накопление недоокисленных продуктов (лактат); анаэробный гликолиз начинается не сразу – только через 10-15 с после начала мышечной работы.

Окислительное фосфорилирование. Преимущества: это наиболее энергетически выгодный процесс – синтезируется 38 молекул АТФ при окислении одной молекулы глюкозы. Имеет самый большой резерв субстратов: может использоваться глюкоза, гликоген, глицерин, кетоновые тела. Продукты распада (CO₂ и H₂O) практически безвредны. Недостаток: требует повышенных количеств кислорода.

Важную роль в обеспечении мышечной клетки кислородом играет миоглобин, у которого сродство к кислороду больше, чем у гемоглобина: при парциальном давлении кислорода, равном 30 мм.рт.ст., миоглобин насыщается кислородом на 100 %, а гемоглобин - всего на 30 %. Поэтому миоглобин эффективно отнимает у гемоглобин доставляемый им кислород.

Основные источники энергии в мышечной ткани в покое: β-окисление жирных кислот, кетоновые тела; при работе (в зависимости от снабжения О₂) – анаэробный гликолиз, гликогенолиз, ЦТК.

Лекция 52