R3TJ7hRmRrYsG1

Grafika przedstawia wzór strukturalny fosfokreatyny o wzorze sumarycznym C indeks dolny 4 H indeks dolny 10 N indeks dolny 3 O indeks dolny 5 P.

Skurcz mięśni to proces wymagający wysokich nakładów energetycznych. Bezpośrednim źródłem energii w mięśniach jest adenozynotrójfosforan (ATPATP (adenozyno‑5’-trifosforan)ATP), wysokoenergetyczny związek fosforanowy. Zawartość ATP w komórkach mięśniowych jest niewielka i wymaga nieustannego uzupełniania. Szybka resynteza ATP możliwa jest dzięki obecnej w mięśniach fosfokreatyniefosfokreatynafosfokreatynie. Związek ten ulega hydrolizie do kreatyny i grupy fosforanowej, z uwolnieniem znacznej ilości energii, która w czasie pracy mięśni wykorzystywana jest do odtwarzania rezerw ATP. W spoczynku część ATP w mitochondriach przekazuje swoją grupę fosforanową do kreatyny, prowadząc do odbudowy zapasów fosfokreatyny.

Ze względu na niewielkie zasoby fosforanowych związków wysokoenergetycznych w mięśniach głównym źródłem energii do ich pracy są węglowodany (przede wszystkim glukoza zmagazynowana w postaci glikogenu). Inne substraty, z których może być pozyskana energia do pracy mięśni, to tłuszcze i białka. Procesy metaboliczne mające na celu uzyskanie energii z przemian wyżej wymienionych związków mogą przebiegać zarówno w warunkach tlenowych, jak i beztlenowych.

R1dvyPKasy8Iu1

Grafika przedstawia wzór strukturalny glikogenu z zaznaczonymi wiązaniami alfa‑1,4‑glikozydowymi pomiędzy cząsteczkami glukozy w łańcuchu głównym oraz alfa‑1,6‑glikozydowymi w rozgałęzieniach.

Większość energii potrzebnej do odbudowy ATP pochodzi z rozpadu glukozy. Głównym źródłem wewnątrzkomórkowej glukozy jest glikogen – polimer glukozy, który w szczególnie dużych ilościach występuje w wątrobie i mięśniach szkieletowych. Podczas glikogenolizy ulega on rozpadowi do cząsteczek glukozy, które następnie w procesie oddychania tlenowego są utleniane. Końcowym efektem tego procesu są COIndeks dolny 2₂, HIndeks dolny 2₂O oraz energia gromadzona w postaci wysokoenergetycznych wiązań w cząsteczce ATP.

Tylko część energii uzyskanej przez mięśnie jest wykorzystywana do wykonania pracy (skurczu), a jej procent określa się mianem wydajności energetycznej mięśni. Pozostała część energii jest rozpraszana w postaci ciepła (stąd uczucie ciepła podczas podejmowania wzmożonej aktywności fizycznej).

Jeżeli zapotrzebowanie mięśni na tlen przekracza jego ilość dostarczaną im przez krew, powstający podczas przemian glukozy kwas pirogronowy przekształcany jest w procesach beztlenowych do kwasu mlekowego.

R13dPH50aVd3w1

Grafika przedstawia przebieg fermentacji mleczanowej. Rozpoczyna się on od procesu fosforylacji sześciowęglowej glukozy z użyciem dwóch cząsteczek ATP, w wyniku czego powstaje sześciowęglowy glukozo‑1,6‑difosforan oraz dwie cząsteczki ADP. Glukozo‑1,6‑difosforan ulega rozcięciu, w wyniku czego powstają dwie cząsteczki trójwęglowego aldehydu 3‑fosfoglicerynowego. Ulegają ode odwodorowaniu, czyli dehydrogenacji z wykorzystaniem dwóch cząsteczek NAD oraz fosforylacji substratowej z wykorzystaniem czterech cząsteczek ADP, w wyniku czego powstają dwie cząsteczki trójwęglowego kwasu pirogronowego. Ulega on reakcji z NADH2, w wyniku czego powstaje kwas mlekowy oraz NAD+.

W czasie przemian glukozy w warunkach beztlenowych wytwarzane są, poza kwasem mlekowym, również wysokoenergetyczne związki fosforanowe, ale w ilościach znacznie mniejszych niż podczas przemian glukozy odbywających się w warunkach tlenowych. Zatem proces pozyskiwania ATP na drodze glikolizyglikolizaglikolizy beztlenowej jest mniej wydajny energetycznie niż glikoliza tlenowa. ATP może być wytwarzany również w procesach przemian metabolicznych tłuszczów i białek. Do pozyskania energii ze spalania tłuszczów dochodzi jedynie w przypadku pracy mięśni o małej lub umiarkowanej intensywności, trwającej powyżej 25–30 min. Energia z przemian białek uzyskiwana jest natomiast wyłącznie w sytuacjach skrajnych niedoborów energetycznych, tzn. podczas długotrwałego głodzenia lub bardzo intensywnego wysiłku fizycznego w czasie niedożywienia.

Zmęczenie komórek mięśniowych ma podłoże energetyczne, metaboliczne i nerwowe. To pierwsze związane jest z obniżeniem zawartości fosfokreatyny, wyczerpaniem rezerw glikogenowych i zmniejszeniem możliwości gromadzenia ATP, co skutkuje wzmożoną produkcją energii cieplnej. Z kolei metaboliczne przyczyny zmęczenia mięśni polegają na zwiększeniu stężenia kwasu mlekowego i w konsekwencji na obniżeniu pH. W kwaśnym środowisku zostaje zahamowana aktywność enzymu fosfofruktokinazy, biorącego udział w glikolizie. Zmęczenie mięśniowe związane jest również ze zmniejszoną syntezą acetylocholiny, wzrostem progu pobudliwości błony mięśniowej, a także spadkiem wewnątrzkomórkowego stężenia jonów KIndeks górny +⁺.

Przyczyny zmęczenia mięśni podczas krótkotrwałej, ale intensywnej pracy

Przyczyny zmęczenia mięśni podczas krótkotrwałej, ale intensywnej pracy

Przyczyny przejściowej niezdolności mięśni do pracy są różne i uzależnione od czasu oraz intensywności wykonywanego wysiłku. Podczas krótkotrwałego, ale intensywnego wysiłku (np. biegu na krótkim dystansie) pojawia się przejściowo duże zapotrzebowanie mięśni na tlen. W celu pokrycia aktualnego zapotrzebowania czynność oddechowa wzrasta, a serce zaczyna szybciej pracować, aby dostarczyć tlen do intensywnie pracujących mięśni. Jednak nawet w takiej sytuacji mogą występować niedobory tlenowe w mięśniach. Wówczas uruchamiane są zapasy tlenu zgromadzone w mięśniach w postaci utlenowanej mioglobinymioglobinamioglobiny (oksymioglobiny). Jeżeli wysiłek jest zbyt intensywny, zapasy tlenu zgromadzone w postaci mioglobiny również ulegają wyczerpaniu. Pojawia się deficyt tlenu, co prowadzi do wystąpienia tzw. długu tlenowegodług tlenowydługu tlenowego.

W warunkach deficytu tlenowego energia niezbędna do pracy mięśni pozyskiwana jest przez pewien czas z przemian zachodzących na drodze glikolizy beztlenowej. Jednak poza wysokoenergetycznymi związkami fosforanowymi, powstałymi w czasie glikolizy beztlenowej i będącymi źródłem energii dla pracujących mięśni, powstaje również kwas mlekowy, przyczyniający się do zakwaszenia środowiska i zahamowania aktywności układów enzymatycznych kontrolujących przebieg skurczu mięśni. W następstwie opisanych powyżej procesów fizjologicznych dochodzi do przejściowej niezdolności mięśni do dalszej pracy, czyli ich zmęczenia.

Po zakończeniu intensywnego wysiłku fizycznego czynność układu oddechowego i krążenia jeszcze przez pewien czas pozostaje wzmożona. Dzięki temu zostaje dostarczony do organizmu tlen, wykorzystywany do usunięcia nadmiaru zgromadzonego w mięśniach kwasu mlekowego, odnowy fosfokreatyny, ATP i uzupełnienia zasobów tlenu magazynowanego w mioglobinie. Ilość dodatkowo pobranego tlenu po zakończeniu wysiłku jest proporcjonalna do zapotrzebowania energetycznego w czasie wysiłku, które zostało pokryte przez wytwarzanie energii w procesach beztlenowych.

R6vcbGpgs2MCf

Zdjęcie przedstawia grupę kobiet w strojach sportowych biegnących po torze biegowym na stadionie.

Przyczyny zmęczenia mięśni podczas pracy długotrwałej, wykonywanej w umiarkowanym tempie

Przyczyny zmęczenia mięśni podczas pracy długotrwałej, wykonywanej w umiarkowanym tempie

Podczas wysiłku odbywającego się w umiarkowanym tempie (np. długiego spaceru) czynność układu oddechowego i układu krążenia umożliwia praktycznie całkowite pokrywanie zapotrzebowania pracujących mięśni na tlen. Osiągnięta równowaga między zapotrzebowaniem na tlen i jego dystrybucją pozwala na stosunkowo długą pracę mięśni w takich warunkach. Jednak pomimo pokrycia zapotrzebowania na tlen, po pewnym czasie i w takiej sytuacji może rozwijać się zjawisko zmęczenia, które uniemożliwia dalszą pracę mięśniom. Podczas długotrwałego wysiłku wykonywanego w umiarkowanym tempie zmęczenie mięśni jest wynikiem wyczerpania materiałów energetycznych (głównie zapasów glikogenu), niezbędnych do pozyskania energii do dalszej pracy mięśni.

R2VdYKYwOTqY2

Grafika przedstawia parę ludzi podczas wspinaczki górskiej na tle szarych skał. Oboje mają na sobie krótkie spodenki oraz koszulki z krótkim rękawem, a na nogach buty do wspinaczki. Na ich plecach znajdują się ogromne plecaki, natomiast w ich rękach można zauważyć kije.

Słownik