Меню

Химическое соединение которое накапливается в скелетных мышцах

Назовите химическое соединение, которое в больших количествах накапливается в скелетных мышцах в ходе их интенсивной и продолжительной работы.

Скелет и мышцы

Укажите кость, которая образована в основном так называемым губчатым веществом.

1) лучевая 2) локтевая 3) грудина 4) фаланги пальцев

При одном из повреждений скелета врачи рекомендуют к поврежденному месту на 15—20 мин приложить пузырь со льдом, а затем наложить тугую повязку. Назовите повреждение скелета, при котором врачи дают такую рекомендацию.

1) растяжение связок 3) закрытый перелом кости

2) вывих сустава 4) открытый перелом кости

3. Позвоночник человека имеет четыре изгиба, направленных своей выпуклостью вперед или назад. Это придает ему S-образную форму. В какую сторону направлен крестцовый изгиб?

Назовите возраст людей, при котором кости характеризуются наибольшей прочностью.

1) детский 2) подростковый 3) зрелый 4) пожилой

Назовите два основных белка, входящих в состав миофибрилл скелетных мышц.

1) актин и тубулин 3) актин и миозин

2) миозин и коллаген 4) кератин и коллаген

Осанка характеризуется присущими ей особенностями. Найдите эти особенности среди ответов и укажите свойство, которое для осанки НЕ характерно.

1) это непринужденное привычное положение тела

2) это определенное расположение тела в пространстве

3) положение тела удерживается без активного (волевого) напряжения мышц

4) выражает уравновешенность тела в окружающей его среде

5) формируется в основном в возрасте от 5 до 18 лет

6) передается по наследству

7) положение тела поддерживается напряжением мышц

8) основу ее составляет форма позвоночника и грудной клетки, степень развитости различных мышечных групп

9) зависит от состояния мускулатуры

10) является одним из показателей индивидуальности взрослого человека

7. Сколько позвонков входит в состав грудного отдела позвоночника, или позвоночного столба?

1) 8 2) 10 3) 12 4) 15 5) 18

8. При одном из повреждений скелета врачи рекомендуют сделать следующее: поврежденную конечность закрепить в суставе, наложив шину или подвесив поврежденную руку на косынке (бинте) к туловищу, а поврежденную ногу прибинтовав к здоровой; на поврежденный участок на несколько минут приложить пузырь со льдом. Назовите повреждение скелета, при котором врачи дают такую рекомендацию.

1) растяжение связок; 3) закрытый перелом кости;

2) вывих сустава; 4) открытый перелом кости.

Назовите возрастную группу людей, у представителей которой относительные размеры черепа наибольшие.

1) новорожденные 2) подростки 3) взрослые 4) пожилые

Назовите возраст, в котором заканчивается формирование скелета человека и прекращается рост тела.

1) 18—20 лет 2) 22—25 лет 3) 27—30 лет

Назовите химическое соединение, которое в больших количествах накапливается в скелетных мышцах в ходе их интенсивной и продолжительной работы.

1) глюкоза 2) мочевина 3) молочная кислота 4) гликоген 5) АТФ

Дата добавления: 2015-07-15 ; просмотров: 736 | Нарушение авторских прав

Источник

Химические превращения в мышце

В основе мышечной деятельности лежит ряд химических превращений. Энергия, которая освобождается при этих реакциях, используется мышцей для сокращения. Следовательно, источником мышечной энергии являются химические превращения.

Особенность этих химических превращений заключается в том, что процесс расщепления сложного вещества на более простые составные части тесно переплетается с восстановлением распавшегося вещества.

Химические реакции, протекающие в мышце, совершаются в две фазы: первая, когда не требуется кислорода,— бескислородная фаза, и вторая — кислородная фаза.

Рис. СХЕМА СОКРАЩЕНИЯ МИОЗИНА

Рассмотрим химические превращения, протекающие в эти фазы.

Бескислородная (анаэробная) фаза. Энергия для сокращения мышцы освобождается в анаэробную фазу. В эту фазу происходит распад содержащихся в мышце фосфорных соединений. К таким соединениям относится аденозинтрифосфорная кислота (АТФ).

Цепь реакций начинается с того, что АТФ распадается на адениловую и фосфорную кислоты. Эта реакция сопровождается освобождением значительного количества энергии, которая используется мышцей для производства работы. Вслед за распадом АТФ распадается креатинфосфорная кислота на креатин и фосфорную кислоту. Реакция распада креатинфос-форной кислоты, как и предыдущая реакция, сопровождается освобождением энергии. Однако эта энергия в своей значительной части используется для восстановления АТФ.

Мы здесь встречаемся с одним из замечательных явлений в организме, когда каждая последующая реакция служит источником энергии для восстановления веществ, распавшихся во время предыдущей реакции. Энергия, освобождающаяся при распаде креатинфосфорной кислоты, используется на то, чтобы из адениловой и фосфорной кислот вновь синтезировать АТФ. За распадом креатинфосфорной кислоты следует распад гексофосфата — соединения гликогена с фосфорной кисло той, с образованием молочной и фосфорной кислот. Энергия, которая при этом освобождается, используется для восстановления креатинфосфорной кислоты. Таким образом, в результате этих следующих одна за другой реакций АТФ и креатинфосфорная кислоты полностью восстанавливаются и только глюкоза распадается до молочной кислоты.

Читайте также:  Боковые мышцы ног какие упражнения

Лишь после того, как стала известной эта цель химических превращений и то обстоятельство, что основные источники энергии — АТФ и креатинфосфорная кислоты, полностью восстанавливаются, было найдено объяснение тому факту, что мышца лягушки способна 1500 раз сокращаться в бескислородной среде. Мышца лягушки может совершать такое значительное количество сокращений в анаэробных условиях потому, что восстановление аденозинтрифосфорной и креатинфосфорной кислот не требует наличия кислорода. Однако в дальнейшем работоспособность мышцы все же понижается, и в итоге мышца прекращает свою работу. Оказывается, что для дальнейших реакций необходимо наличие кислорода, и следующие реакции проходят уже в присутствии кислорода в кислородную, или аэробную, фазу.

Кислородная (аэробная) фаза. В присутствии кислорода происходит распад молочной кислоты. Конечными продуктами распада молочной кислоты являются вода и углекислый газ. Однако не вся молочная кислота распадается на воду и углекислый газ, а только ее третья часть. Эта реакция также протекает с освобождением энергии. Что же происходит с 2 /3 молочной кислоты? Оказывается, что, используя энергию, которая освобождается при окислении Уз молочной кислоты, оставшиеся 2 /з вновь преобразуются в гликоген. Таким образом, несмотря на ряд сложнейших химических превращений,

затраты организма при мышечном сокращении сводятся толь ко к потере части гликогена.

Мышцы человека и животных получают энергию, необходимую для сокращения и производства работы, в результате химических реакций и трансформируют эту энергию в механическую и тепловую.

Максимальное количество энергии, которое мышца может использовать, не превышает 30% всей энергии, которая осво бождается в результате химических реакций.

ХИМИЧЕСКИЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ В МЫШЦАХ ЧЕЛОВЕКА ПРИ РАБОТЕ

Описанные выше химические процессы хотя и исследованы в изолированной мышце, но имеют место и в целом организме человека. Человек иногда за очень короткий промежуток времени совершает довольно большую работу. Бегун пробегает расстояние 100 м за 10—11 секунд, тяжелоатлет поднимает огромные тяжести (штангу весом в 100 кг и более) за 5—7 секунд и т. д.

Все эти виды деятельности сопровождаются большой затратой энергии в течение нескольких секунд. Чтобы обеспечить образование значительного количества энергии за короткий промежуток времени, необходимо резкое усиление окислительных процессов, что связано с изменением дыхания, работы сердечно-сосудистой системы и др. Естественно, что за несколько секунд подобные изменения произойти не могут, они наступают значительно позже. Так как доставка кислорода кровью в начальную фазу работы крайне мала по сравнению с потребностью, то большая часть продуктов распада не окисляется и накапливается в мышце. Для их окисления требуется дополнительное количество кислорода. Через некоторое время после начала работы деятельность дыхательной и сердечно-сосудистой системы изменяется, приспосабливаясь к возросшим потребностям организма. Теперь уже удовлетворяются потребности окислительных процессов в кислороде. В этих условиях продукты распада, которые образовались в начале работы и для окисления которых требовалось дополнительное количество кислорода, остаются неокисленными. Количество кислорода, которое дополнительно к текущим потребностям требуется для окисления этих веществ, получило название кислородной задолженности. Кислородная задолженность покрывается после прекращения работы.

Повышенное потребление кислорода после работы связано также с тем, что повышенный обмен веществ после прекращения работы не сразу приходит к тому уровню, который

был до работы, а постепенно. Поэтому, хотя работа прекращена, повышенное потребление кислорода продолжается еще некоторое время.

ОБРАЗОВАНИЕ ТЕПЛА В МЫШЦЕ ПРИ СОКРАЩЕНИИ

Процесс образования тепла в мышце при ее деятельности был подробно изучен английским физиологом Гиллом. Им был сконструирован весьма чувствительный прибор. Этот прибор отмечал наличие разности в температуре даже в пределах 0,0000001°.

Изучение одиночного сокращения мышцы показало, что освобождение тепла происходит в две фазы.

Первая фаза — начальное теплообразование. Эта фаза, как предполагается, обусловлена процессами, протекающими в бескислородную фазу. Втарая фаза — оставленное те п л ообразование. Эта фаза длительная, продолжается даже после одиночного сокращения и обусловлена окислительными процессами.

ТЕОРИЯ МЫШЕЧНОГО СОКРАЩЕНИЯ

Основное явление при мышечном сокращении сводится к укорочению мышечного волокна. При этом натуральная длина волокна уменьшается и мышца совершает механическую работу. Как мы уже знаем, для сокращения мышца получает энергию при распаде АТФ. Само же сокращение происходит за счет укорочения молекулы мышечного белка—миозина (рис.). Волна возбуждения, поступившая в мышцу, вызывает в ее волокнах физические и химические изменения, в частности концентрация ионов калия внутри волокна уменьшается, а концентрация ионов кальция повышается — эти изменения и обусловливаются сокращением молекулы миозина. Миозин обладает еще одним свойством: он способствует образованию аденозинтрифосфорной кислоты.

Статья на тему Химические превращения в мышце

Источник

Химический состав скелетной мышцы

В мышечной ткани содержится от 72 до 80% воды. Около 20-28% от массы мышцы приходится на долю сухого остатка, главным образом, белков. Оставшуюся часть составляют гликоген и другие углеводы, различные липиды, экстрактивные азотсодержащие вещества, соли органических и неорганических кислот и другие химические соединения.

Читайте также:  Стимуляция мышц трицепса прибором миоритм 040

К миофибриллярным белкамотносятся миозин, актин, актомиозин и так называемые регуляторные белки: тропомиозин, тропонин, α- и β-актинин, образующие в мышце с актомиозином единый комплекс. Перечисленные миофибриллярные белки тесно связаны с сократительной функцией мышц.

20% от сухой массы миофибрилл. Молекулы глобулярного актина (G-актин) (М.м. 42000Д), состоящие из одной полипептидной цепочки, полимеризуясь, образуют фибриллярный актин (F-актин). В мышечных клетках весь актин находится в F-форме.

К нему могут присоединяться головки миозина, причем в фибриллярном актине на каждой глобуле G-актина есть центр связывания миозина. Соединение F-актина с миозином называют актомиозином.

Тропонин – глобулярный белок с молекулярной массой 80 000Д. Он построен из трех разных субъединиц (Тн-I, Тн-С, Тн-Т). Тн-I (ингибирующий) может угнетать АТФ-азную активность, Тн-С (кальцийсвязывающий) обладает значительном сродством к ионам кальция, Тн-Т (тропомиозинсвязывающий) обеспечивает связь с тропомиозином. Образовавшийся комплекс, названный нативным тропомиозином, прикрепляется к актиновым филаментам и придает актомиозину скелетных мышц позвоночных чувствительность к ионам кальция.

Миоглобин –протеид, простетической группой которого служит гем (М.м 16700Д). Он связывает молекулярный кислород и передает его окислительным системам клеток; также обеспечивает мышцы некоторым запасом этого газа.

В мышечных волокнах содержатся белки – ферменты, катализирующие процессы гликолиза, биологического окисления, окислительного фосфорилирования, а также многие стороны азотистого и липидного обменов.

Сведения о белках стромы: коллагене и эластине подробно рассмотрены в главе ’’Соединительная ткань’’.

Небелковые азотсодержащие соединенияскелетных мышц: адениловые нуклеотиды (АТФ, АДФ и АМФ), нуклеотиды неаденилового ряда, креатинфосфат, креатин, креатинин, карнозин, анзерин, свободные аминокислоты и др.

Креатин и креатинфосфат участвуют в химических процессах, связанных с мышечным сокращением. Креатин синтезируется в печени из аргинина, глицина и метионина. Оттуда с током крови он поступает в мышечную ткань, где фосфорилируясь, превращается в креатинфосфат.

К числу азотистых веществ мышечной ткани принадлежат имидазолсодержащие дипептиды – карнозин и анзерин, которые увеличивают амплитуду мышечного сокращения, предварительно сниженную утомлением (повышают эффективность работы ионных насосов). Эти соединения, являясь антиоксидантами, выполняют защитную функцию в данной ткани.

Среди свободных аминокислот в мышцах наиболее высокую концентрацию имеет глутаминовая кислота (до 1,2 г/кг) и ее амид – глутамин (0,8-1,0 г/кг). Другие азотсодержащие вещества: мочевина, мочевая кислота, аденин, гуанин, ксантин и гипоксантин встречаются в небольшом количестве и, как правило, являются либо промежуточными, либо конечными продуктами азотистого обмена.

Липиды. В состав различных клеточных мембран мышечной ткани входит ряд глицерофосфатидов: фосфатидилхолин, фосфатидилэтаноламин, фосфатидилсерин и др.

Углеводы. Гликогензапасается в саркоплазме в виде включений. Его концентрация колеблется от 0,3% до 2% и выше. Гликоген выполняет энергетическую функцию в мышечной ткани, где находят лишь следы свободной глюкозы и очень мало гексозофосфатов. В процессе метаболизма глюкозы, а также аминокислот в мышечной ткани образуются молочная, пировиноградная кислоты.

Состав неорганических солей разнообразен. Среди катионов наибольшую концентрацию имеют калий и натрий. Ионы первого сосредоточены внутри мышечных волокон, а натрия – в межклеточном матриксе. Значительно меньше в мышцах магния, кальция и железа. Также содержится ряд микроэлементов: кобальт, селен, алюминий, никель, бор и т.д.

3.2.Источники энергии мышечной деятельности

Процессом, непосредственно связанным с работающим механизмом поперечнополосатого мышечного волокна, является распад АТФ, постоянный ресинтез которого обеспечивается следующими процессами.

Ресинтез АТФ из АДФ и креатинфосфата, катализируемый креатинкиназой, быстрый путь образования АТФ во время сокращения мышц (частный вид субстратного фосфорилирования).

Окислительное фосфорилирование. Восстановительные потенциалы, образующиеся в процессахаэробного окисления углеводов, также при окислении жирных кислот и кетоновых тел, включаются в биологическое окисление, выделившаяся при этом энергия используется для синтеза АТФ из АДФ и неорганического фосфата.

Трансфосфорилирование. Некоторое количество АТФ может ресинтезироваться в ходе аденилаткиназной (миокиназной) реакции:

Мышечные волокна используют окислительный либо гликолитический путь синтеза АТФ. В ходе аэробного окисления из одной молекулы глюкозы образуются 38 молекул АТФ и конечные продукты метаболизма – вода и углекислый газ (красные волокна), а при анаэробном типе метаболизма путем субстратного фосфорилирования синтезируются 2 молекулы АТФ, а также молочная кислота (белые волокна).

При переходе от состояния покоя к интенсивной мышечной работе потребность скелетных мышц в энергии за короткое время (доли секунды) возрастает в сотни раз. Каскадный механизм (рис. 3) обеспечивает интенсивный распад больших количеств глюкозы за короткое время. Процесс начинается вне организма с возникновения стрессовой ситуации, связанной с необходимостью напряженной работы, например, в спортивных состязаниях, при бегстве от опасности и т.п. В ответ на сигнал центральной нервной системы из мозгового вещества надпочечников выходит в кровь адреналин, который взаимодействует с рецепторами мембран мышечных клеток и запускает каскад реакций.

Читайте также:  Лекарство для укрепления сердечной мышцы чистить сосуды в домашних условиях

Когда необходимость в мышечной работе отпадает, усиленная секреция адреналина прекращается. Уже выделившийся гормон разрушается, в результате этого инактивируется аденилатциклаза. Имеющийся в клетке ц-АМФ инактивируется фосфодиэстеразой, следовательно, модифицируются протеинкиназы; фосфорилаза и синтаза гликогена дефосфорилируются фосфатазами, и система приходит в состояние, когда мобилизация полисахарида подавлена, но возможен его синтез.

Влияние адреналина на работоспособность связано не только с использованием гликогена, он также стимулирует мобилизацию жиров, действуя через ряд реакций, включающий синтез ц-АМФ, активацию протеинкиназы и фосфорилирование липазы. Кроме того, адреналин повышает частоту и силу сокращений миокарда, а значит, и скорость кровотока. В результате увеличивается доставка в мышцы кислорода, а также глюкозы и других веществ, служащих источниками энергии.

Существует еще один механизм ускорения использования гликогена при мышечной работе. Киназа фосфорилазы – Са-зависимый фермент. В состоянии покоя концентрация кальция в саркоплазме очень низка и киназа фосфорилазы практически неактивна. При поступлении нервного импульса ионы Са 2+ из цистерн саркоплазматического ретикулума переходят в саркоплазму, активируя фермент.

Каскадный механизм в мышцах функционирует лишь при необходимости интенсивной и срочной работы. При умеренных нагрузках практически нет фосфорилазы а, но распад гликогена тем не менее происходит. Это связано с тем, что фосфорилаза б может активироваться иным способом. В работающих мышцах в результате распада АТФ повышается концентрация Н3РО4. Кроме того, под действием повышается уровень АМФ:

АМФ и Н3РО4 являются аллостерическими активаторами фосфорилазы в. Последняяобеспечивает скорость мобилизации гликогена, достаточную для выполнения умеренной физической работы. Кроме того, АМФ инактивирует фосфофруктокиназу – ключевой фермент гликолиза. Этот механизм играет основную роль в ускорении гликолиза при сокращении мышц.

В интенсивно работающих скелетных мышцах мощность механизма транспорта кислорода к митохондриям и аппарата синтеза АТФ оказываются недостаточными для обеспечения всей энергетической потребности; в этих условиях резко увеличивается субстратное фосфорилирование АТФ, в мышцах накапливается молочная кислота. После тяжелой мышечной работы концентрация лактата в крови может достигнуть 20 ммоль/л (при норме 1-2 ммоль/л). Особенно велико значение анаэробного гликолиза при кратковременной интенсивной работе. Молочная кислота раздражает нервные окончания, что вызывает своеобразные боли (например, после выполнения необычной физической нагрузки). Тучные клетки в ответ на накопление лактата вырабатывают гистамин (медиатор боли); последний, в свою очередь, усиливает кровоснабжение мышц. Молочная кислота поступает в кровь и улавливается печенью, где и превращается в пируват, который частично окисляется, частично вступает в глюконеогенез (рис. 4).

При длительной физической нагрузке анаэробные процессы переключаются на аэробные. В этих условиях в большей степени в качестве энергосубстрата используется не глюкоза, а высшие жирные кислоты.

Около 70% кислорода, поглощаемого сердечной мышцей, расходуется для распада ВЖК. Образованный в β-окислении ацетил-КоА используется для синтеза кетоновых тел; содержание последних в крови склонно возрастать при длительной мышечной работе.

При сокращении наряду с молочной кислотой в кровь выделяются значительные количества аланина. Это соединение образуется в мышце из пировиноградной кислоты путем трансаминирования. Из кровотока аланин поглощается печенью, где в результате переаминирования вновь превращается в пируват, который используется для глюконеогенеза (глюкозаланиновый цикл). Таким способом осуществляется перенос из мышц в печень не только пирувата, но и аминокислоты.

Сердечная мышца

Сердечная мышцапо содержанию ряда химических соединений занимает промежуточное положение между скелетной мускулатурой и гладкими мышцами. В миокарде и, особенно, в гладкой мускулатуре значительно меньше миофибриллярных белков, а концентрация протеинов стромы выше, чем в скелетной мышце. Известно, что миозин, тропомиозин и тропонин миокарда и гладкой мускулатуры заметно отличаются по своим физико-химическим свойствам от соответствующих белков скелетной мускулатуры. Содержание АТФ в сердечной выше, чем в гладкой и скелетной мускулатурах. По количеству гликогена миокард занимает промежуточное положение. Имеется определенная зависимость между характером деятельности мышц и содержанием фосфолипидов. Миокард по сравнению с другими мышечными тканями богаче этими соединениями, жирные кислоты которых, окисляясь, высвобождают значительную часть энергии, необходимой для сокращения миокарда.

Особенности обмена веществ в миокарде заключаются в том, что основным энергосубстратом для него являются жирные кислоты. Они составляют примерно 70% от всех субстратов, использующихся для энергопродукции в сердечной мышце. Это объясняет высокую чувствительность миокарда к нехватке кислорода. В условиях гипоксии гликолиз с анаэробным окончанием не в состоянии обеспечить полноценную биоэнергетику сердечной мышцы, следствием чего является резкое снижение синтеза белков, обеспечивающих структурную организацию клеток.

3. 4. Механизм мышечного сокращения и расслабления(см. лекцию по физиологии).

Источник

Adblock
detector