Транспортът на кислород и неговата консумация от мускулите - Биохимични промени в тялото на спортиста през

Транспорт на кислород и консумация от мускулите

Един от най-важните фактори, влияещи върху снабдяването с мускулна енергия, е скоростта на доставяне на кислород. Това се дължи на факта, че скоростта на ресинтез на АТФ в митохондриите на скелетните мускули, която съдържа 90% от цялата енергия, зависи от концентрацията на кислород в клетката. В покойния мускул промяната в скоростта на подаване на кислород не влияе върху скоростта на ресинтеза на АТФ. Когато концентрацията (напрежението) на кислорода намалява, скоростта на ресинтез на АТФ в клетката се поддържа поради адаптивни промени в вътреклетъчния метаболизъм, което изисква увеличаване на скоростта на доставяне на кислород (O2) до мускулите и консумацията му от митохондриите. Максималната скорост на консумация на O2 от скелетните мускулни митохондрии може да се поддържа само до определено ниво на напрежение на O2, което е 0,5-3,5 mm Hg. Ако нивото на метаболитна активност по време на мускулна работа надвишава стойността на максимално възможното усилване на аеробния ресинтез на АТФ, нарастващата нужда от енергия може да бъде компенсирана чрез анаеробна ресинтеза на АТФ. Обхватът на анаеробната метаболитна компенсация обаче е тесен и по-нататъшното увеличаване на скоростта на ресинтеза на АТФ в работещ мускул, както и функционирането на мускулите, става невъзможно. Диапазоните на метаболитната активност, в рамките на които доставката на 02 е недостатъчна за поддържане на необходимото ниво на АТФ ресинтез, обикновено се наричат ​​хипоксични състояния (т.е. състояние на кислороден дефицит) с различна тежест [3-4,25].

За да се поддържа напрежението 02 в митохондриите на ниво над критичната стойност, при което условията за адаптивно регулиране на клетъчния метаболизъм все още се запазват, напрежението О2 на външната клетъчна мембрана трябва да бъде най-малко 15-20 mm Hg. Изкуство. За поддържането и нормалната му мускулна функция кислородното напрежение в артериолите, които доставят кръв директно в работещите мускули, трябва да бъде около 40 mm Hg. Чл., А в главните артерии - 80-90 mm Hg. Изкуство. В белодробните алвеоли, където се осъществява обменът на газ между кръвта и атмосферния въздух, напрежението на O2 е приблизително 110 mm Hg. Чл., Във вдишвания въздух - 150 mm Hg. Изкуство. Кислородът, който се съдържа във вдишания въздух, навлиза в кръвта през стените на белодробните алвеоли и кръвоносните капиляри поради разликата в парциалното налягане на кислорода в алвеоларния въздух и кръвта. Малка част от кислорода, постъпващ в кръвта, се разтваря в плазмата, по-голямата част се свързва с хемоглобина в еритроцитите. 100 ml човешка кръв съдържа около 14-16 g хемоглобин (кислородният капацитет на кръвта е 21-22 ml O2 на 100 ml кръв. Кръвната температура и концентрацията на водородни йони в нея влияят върху скоростта на свързване на хемоглобина с кислород: колкото по-ниска е температурата и колкото по-високо е рН, толкова повече кислород може да бъде свързан с хемоглобина [1].

Кръвта, обогатена с кислород, постъпва в системната циркулация. Сърцето прехвърля 250-300 мл кислород на минута от белите дробове към тъканите. По време на работа количеството кислород, пренасяно от кръвта, се увеличава - до 5-6 l * min -1. Концентрацията на свободен кислород в тъканните капиляри е по-висока, отколкото във вътреклетъчното пространство, поради което кислородът се освобождава от хемоглобина и се дифузира в клетките. Увеличаването на съдържанието на CO2 и киселинните метаболитни продукти, както и локалното повишаване на кръвната температура в капилярите на тъканите, увеличават разграждането на оксихемоглобина и освобождаването на кислород. В мускулните клетки кислородният обмен се извършва с участието на протеина миоглобин, който има структура, подобна на хемоглобина. Миоглобинът пренася кислород до митохондриите, където протичат окислителни процеси и частично го отлага [4].

По време на прехода от състояние на покой към интензивна мускулна дейност нуждата от кислород се увеличава многократно и отнема време, за да се засили дейността на кардиореспираторната система. Тъй като активността му се засилва, консумацията на кислород от работещите мускули също се увеличава. В стабилно състояние нивото на консумация на кислород зависи от мощността на извършената работа.

При интензивна работа с мощност над 200 W (HR 150-180 удара * мин -1) не се установява стабилно състояние и консумацията на 02 може да се увеличи до края на работата или до достигане на максимално възможното ниво. В последния случай може да се наблюдава "фалшиво стационарно състояние", когато консумацията на O2 за известно време (6-10 минути) се поддържа на максимално ниво, не защото нуждата на организма от кислород е напълно задоволена, а защото способността на сърдечно-съдовата система да я достави е изчерпана до тъканите [3-4,25]. Тази система значително ограничава доставката на 02 до мускулите. Основният ограничаващ фактор на нивото на мускулните влакна обаче е способността на митохондриите да използват кислород и способността на окислителните ензими да го използват в работещите мускули. Максималното ниво на консумация от 02 не може да се поддържа дълго време: по време на продължителна работа то намалява поради умора. По време на интензивна работа действителната консумация на кислород (повишаване на кислорода) е само малка част от потребността от кислород. Разликата между нуждата от кислород за работа и действително консумирания кислород е дефицитът на кислород в организма. В условия на недостиг на кислород се активират анаеробни реакции на ресинтеза на АТФ, което води до натрупване на недостатъчно окислени продукти от анаеробно разлагане в организма [4].

Когато се работи в стабилно състояние, част от анаеробните метаболити могат да бъдат окислени поради засилване на аеробните реакции по време на работа, а другата част се елиминира след работа. За възстановяване на енергийните източници и окисляването на недостатъчно окислени продукти е необходимо допълнително количество кислород, поради което след края на работата консумацията му продължава да остане повишена в сравнение с нивото на почивка (кислороден дълг). Кислородният дълг винаги е по-голям от дефицита на кислород, колкото по-голяма е интензивността на работа, толкова по-значителна е тази разлика [3].

По време на периода на възстановяване след мускулна работа (когато тялото има достатъчно количество субстрати за биологично окисляване и доставката на кислород в митохондриите на клетките не е ограничена), нивото на консумация на кислород зависи от количеството свободен АТФ, който извършва дихателен контрол в митохондриите. Субстратите на окислителните енергийни трансформации са анаеробни метаболити, натрупани по време на работа: млечна киселина, янтарна киселина, α-глицерофосфат, глюкоза и мастни киселини в по-късните етапи на редукция. Източникът на ADP са енергоемки процеси (ресинтез на CRF от креатин, възстановяване на гликоген и глюкозни резерви, възстановяване на структурата на клетъчните мембрани, нарушени по време на работа, функционирането на дихателната и сърдечно-съдовата системи), активността на които остава повишена за известно време след работа.

Част от кислорода, консумиран през периода на почивка, се използва за възстановяване на резервите на миоглобин и хемоглобин. По време на работа с умора ефективността на оползотворяване на кислорода намалява поради частично отделяне на окисляването на енергийните субстрати и образуването на АТФ. Дисоциацията може да продължи и след работа, което води до увеличаване на консумацията на кислород в сравнение с почивката.

Кислородният дълг при работа с различен интензитет може да бъде причинен от различни фактори. Така че, по време на краткосрочна интензивна работа при формирането на кислороден дълг, решаващата роля играе консумацията на резерви на CrF и ATP, а при продължителна работа - консумацията на гликоген и промяна в киселинно-алкалния баланс.

Бързият компонент на O2-дълг (алактат) включва количеството кислород, което е необходимо за ресинтеза на ATP и KrF. Той характеризира приноса на механизма на креатин фосфата към енергийното осигуряване на труда. Бавният компонент на O2-дълг (лактат) включва количеството кислород, което е необходимо за окисляване на образуваната млечна киселина по време на работа. Стойността му може да характеризира участието на гликолитичния механизъм в енергийното снабдяване на мускулната работа, а при продължителна работа - и други процеси, делът на които е много труден за оценка. Бавният компонент на 02-дълг се попълва наполовина за 15-25 минути и напълно се елиминира за 1,5-2 часа.

Установяването на стойностите на приема на кислород по време на работа, както и на търсенето на кислород и на кислородния дълг ви позволява да оцените относителната мощност на изпълненото упражнение [3-4,25].