Źródła energii dla mięśni. mgr. Joanna Misiorowska

Transkrypt

1 Źródła energii dla mięśni mgr. Joanna Misiorowska

2 Skąd ta energia? Skurcz włókna mięśniowego wymaga nakładu energii w postaci ATP W zależności od czasu pracy mięśni, ATP może być uzyskiwany z różnych źródeł Zapasy ATP w komórce wystarczają zaledwie na kilka sekund maksymalnych skurczów Natychmiast po rozpoczęciu wysiłku fizycznego muszą zostać aktywowane procesy biochemiczne mające na celu odtworzenie ATP W komórkach mięśniowych podczas zachodzącej pracy wykorzystywane są procesy o charakterze tlenowym (aerobowym) i beztlenowym (anaerobowym)

3 Ciąg zdarzeń 1. Pierwsze sekundy: ATP i fosfokreatyna 2. Następne sekundy: ATP wytwarzane na drodze beztlenowej glikolizy 3. Następnie: ATP wytwarzane na drodze metabolizmu tlenowego Bieg i droga pozyskiwania energii: 100m: 90% droga beztlenowa 400m: 75% droga beztlenowa 2 minuty: 50% droga beztlenowa Wysiłki długotrwałe- wyłącznie droga tlenowa

4 Źródła ATP w mięśniu szkieletowym Glukoza Glikoliza beztlenowa Glukoza Wolne kwasy tłuszczowe Metabolizm tlenowy Aminokwasy Fosfokreatyna Kreatyna ATP 2 ADP AMP Skurcz mięśnia, niektóre reakcje enzymatyczne, transport jonów i innych związków

5

6 energia gotowa ATP i fosfokreatyna zmagazynowana w mięśniach do wykorzystania podczas wysiłków nagłych, o dużej intensywności, nawet bez rozgrzewki decyduje o wyniku w sprincie, skokach, rzutach, uderzeniach Zawartość ATP w mięśniach: 25 mmol/kg suchej masy Ilość wystarczająca na pierwsze sekundy pracy Fosfokreatyna Wiązanie bogatoenergetyczne Również niewielkie ilości: 75 mmol/kg suchej masy

7 Odtwarzanie ATP z fosfokreatyny Fosfokreatyna P ADP Kinaza kreatynowa ATP Kreatyna Reszta fosforanowa fosfokreatyny jest przenoszona na ADP Udział enzymu: kinazy kreatynowej Powstaje ATP i wolna kreatyna

8 Reakcja miokinazowa Bogata reszta fosforanowa jednego ADP przenoszona na inną cząsteczkę ADP Powstaje ATP i AMP 2 ADP ADP ADP P P P P Miokinaza ATP AMP P P P P

9 Glikoliza beztlenowa mleczanowa Wysiłki pośrednie (20 sekund - 2minuty) i intensywne Wykorzystanie cukrów zawartych w mięśniach (glikogen) oraz we krwi (glukoza) bez użycia tlenu Produkując w ten sposób ATP, organizm produkuje także kwas mlekowy Wystarczająca ilość tlenu: spalanie glukozy przebiega w sposób kompletny jako jeden z produktów przejściowych powstaje kwas mlekowy jest on natychmiast przekształcany do kwasu cytrynowego, który jest dalej spalany do CO 2 i wody w procesie zwanym cyklem kwasu cytrynowego Deficyt tlenu- GLIKOLIZA BEZTLENOWA kwas mlekowy nie może być przekształcany do kwasu cytrynowego i zaczyna się odkładać w tkance mięśniowej wzrost stężenie kwasu mlekowego- uczucie bólu w trakcie zbyt intensywnego wysiłku

10 Kwas mlekowy jest dość szybko odprowadzany z mięśni przez układ krwionośny następnie ponownie przetwarzany w wątrobie do glukozy w procesie zwanym glukoneogenezą po 2 godzinach od ustania zbyt intensywnego wysiłku fizycznego, cały kwas mlekowy jest odprowadzany z mięśni

11 Glikoliza tlenowa Wysiłki długie (ponad 3 minuty) o mniejszej intensywności - jazda od paru km po maratony. Resynteza ATP w tej strefie- niezbędny tlen Ustabilizowanie dostawy tlenu do komórek mięśniowych- kilka minut Po ustabilizowaniu- produkcja ATP w znacznej mierze przez spalanie glukozy w obecności tlenu Po ok minutach wysiłku o umiarkowanej intensywnościwłączenie spalanie tłuszczy Dodatkowo w tej strefie, w wypadku niewystarczających zasobów węglowodanów lub tłuszczy, używane mogą być także białka Ich udział jest minimalny, widoczny głównie w przypadku wysiłków typu maraton (w fazie końcowej sięga % procent) Nie powoduje gromadzenia się w organizmie kwasu mlekowego taki wysiłek można wykonywać bardzo długo

12 Substraty energetyczne Każda komórka w tym komórka mięśniowa: pozyskiwanie ATP w wyniku rozkładu substratów energetycznych Dwa źródła dla mięśni Wewnątrzmięśniowe Glikogen Triacyloglicerole Krew Glukoza Wolne kwasy tłuszczowe Ciała ketonowe Lipoproteiny osocza Niektóre aminokwasy

13 Substraty krwiopochodne GLUKOZA Stężenie na czczo mg/dl Wysiłek fizyczny Wzrost stężenia glukozy Uwalnianie na skutek rozkładu glikogenu w wątrobie Zużycie rośnie w miarę przedłużania się wysiłku Wysiłek długotrwały (maraton, wyścig kolarski) Endogenna produkcja glukozy: za mało Konieczność uzupełniania węglowodanów Brak: hipoglikemia- niedobór dla mięśni i dla mózgu

14 Glukoza: jej synteza i przemiany Wytwarzana w wątrobie na dwóch drogach Glikogenoliza: rozkład zmagazynowanego glikogenu Glukoneogeneza: synteza glukozy de novo z mleczanu, glicerolu i aminokwasów glukogennych Transport glukozy do komórek mięśniowych: Przez glukotransportery 4 GLUT-4 Po spożyciu posiłku węglowodanowego: Wzrost poziomu insuliny Insulina zwiększa liczbę transporterów w błonie komórkowej Wzrost transportu glukozy do wnętrza komórek

15 Glukoza: jej synteza i przemiany Wysiłek fizyczny: Obniżenie poziomu insuliny Mimo to wzrost transportu glukozy do wnętrza kurczących się komórek mięśniowych Wyjaśnienie: Aktywność skurczowa mięśnia i wzrost stężenia jonów wapnia = przesunięcie GLUT-4 do błony komórkowej

16 Rozkład glukozy- glikoliza Droga tlenowa Droga beztlenowa Pierwszy etap glikolizy- rozkład do pirogronianu Wspólny dla obu dróg Droga tlenowa: pirogronian wchodzi w cykl Krebsa Droga beztlenowa: pirogronian przekształcany w mleczan Zysk energetyczny: Glikoliza beztlenowa 1 cząsteczka glukozy = 2ATP Glikoliza tlenowa: 1 cząsteczka glukozy = 38 ATP

17 Substraty krwiopochodne WOLNE KWASY TŁUSZCZOWE Mięsień zużywa wyłącznie niezestryfikowane (wolne) kwasy tłuszczowe Główne źródło- triacyloglicerole zmagazynowane w tkance tłuszczowej Karnityna- nośnik do mitochondriów Katabolizowane wyłącznie na drodze tlenowej Utlenianie jednej cząsteczki kwasu palmitynowego- 129 ATP

18 Substraty krwiopochodne WOLNE KWASY TŁUSZCZOWE Wysiłek do 40% VO 2max pokrycie ponad ½ wydatku energetycznego Wzrost obciążenia- wzrost wykorzystania węglowodanów Punkt skrzyżowania Zrównanie wykorzystania węglowodanów i tłuszczy Najczęściej 40-60% VO 2max

19 Zależność wyboru źródła energii

20 Dziękuję za uwagę!