Митохондрии, клеточное дыхание

Митохондрии - клеточные органеллы («энергетические станции»), в которых синтезируется АТФ за счет окислительного фосфорилирования.
Клеточное дыхание, утомляемость и скорость восстановления мышц зависит от количества митохондрий.

Митохондрии в мышечных клетках растут и делятся (даже срастаются), когда получают регулярное и дозированное «питание» в виде пирувата (образуется при мышечной работе или из лактата), катионов водорода (протонов) H+, углеводов, жиров, кислорода и пр. Если мы сильно «закисляем» мышцы, то митохондрии начинаю гибнуть (буквально лопаться из-за высокой скорости образования воды и углекислого газа).

► Краткий список сокращений:
АТФ - АденозинТриФосфорная кислота. Основная "энергетическая валюта" мышечной клетки.
МВ - мышечное волокно (волокна).
ОМВ - Окислительные мышечные волокна (тип I) - самые выносливые из-за максимального количества митохондрий. Время работы длительное.
ПМВ - Промежуточные мышечные волокна (тип IIa) - могут накапливать митохондрии, то-есть быть сильными и выносливыми. Время работы среднее.
ГМВ - Гликолитические мышечные волокна (тип IIb) - самые сильные при низкой выносливости. Время работы короткое.

Внимание! Для понимания материала необходимо ознакомиться со списком терминов и сокращений (окно меняет размеры и скрывается).

Строение и функции митохондрий

Митохондрия

Митохондрии имеют собственные ДНК и рибосомы, растут и делятся, синтезируют некоторые белки. Внутренние мембраны состоят из аминокислот Омега-3. В них присутствует убихинон, выработка которого с возрастом как правило снижается, а из пищи его довольно трудно получить.

Количество митохондрий в клетках не постоянно, в среднем от нескольких сотен до 1 - 2 тысяч. Могут занимать 10—20% внутреннего объёма клетки. Чаще имеют округлую вытянутую форму, диаметром 0,5 - 1 мкм и длиной от 1 до 70 мкм. Могут перемещаться в клетке с током цитоплазмы или оставаться в одном положении. Перемещаются к местам, где больше всего требуется выработка энергии. Подробнее - Митохондрии.

Время жизни митохондрий около 20 дней. У человека, прикованного к больничной койке, за 1,5-2 месяца почти не остаётся митохондрий даже в ОМВ, и когда он начинает ходить, сразу начинается анаэробный гликолиз, одышка, высокий пульс, растёт давление. При анаэробном гликолизе образуется много соединений, которые необходимо выводить, например, CO2 (углекислый газ) и др. Поэтому лёгкие работают не столько на поставку кислорода, сколько на регуляцию теплообмена, кислотно-щелочного баланса pH, и т.д. Дыхательная диафрагма тоже содержит ОМВ, ПМВ и ГМВ и нуждается в тренировке. Тренированная диафрагма эффективно потребляет лактат.

Когда в плазму крови попадает много катионов H+ (протонов), высвобождается большое количество CO2 (бикарбонатная буферная система - самая большая из межклеточных буферных систем крови - 53%. У человека потенциально запасено до 60 литров CO2). Поэтому митохондрии так необходимы - они «питаются» катионами H+, пируватом, углеводами (глюкозой) или липидами (жирными кислотами), при участии кислорода.

См. дополнительно: Ионные насосы (протонный насос)

Мышечное волокно

Новые митохондрии строятся 3-5 дней и всегда располагаются в один внешний слой вокруг сократительных миофибрилл мышечного волокна. Нарастает сеть капилляров, поэтому окислительные волокна всегда красные.

Чем более гипертрофировано МВ, тем больший объём занимают миофибриллы, а значит и предельное количество митохондрий может быть больше. Но есть нюансы :)

Типы мышечных волокон и степень их насыщения митохондриями, зависят от миозиновой АТФ-азы:

  • Низкопороговые ОМВ - активируются низкопороговыми мотонейронами спинного мозга.
    Максимум митохондрий. ОМВ (ММВ) имеют сбалансированное соотношение АТФ-азной активности миозина и мощности митохондриальной системы ресинтеза АТФ. В них преобладает ЛДГ сердечного типа (Лактат -> Пируват). ММВ «съедают» лактат и протоны из соседних БМВ, повышая длительность их работы до закисления.
  • «Среднепороговые» ПМВ, рекрутируются при росте нагрузки или психического напряжения.
    Количество митохондрий «плавает», ПМВ (БМВ) развивают существенную силу, но могут и накапливать митохондрии. ПМВ могут быть как полностью гликолитическими (минимум митохондрий и сильное закисление при отсутствии регулярных тренировок), так и полностью окислительными (максимум митохондрий - высокая специальная и скоростно-силовая выносливость).
  • Высокопороговые ГМВ, рекрутируются при сильной нагрузке или психическом напряжении.
    Минимум митохондрий. В самых «быстрых» гликолитических волокнах большое количество ЛДГ мышечного типа (Пируват -> Лактат) и частота работы саркомеров (сократительных мостиков) в единицу времени максимальна, от этого лавинообразно растёт закисление до мышечного отказа.

В ГМВ, ПМВ, ОМВ может накапливаться много гликогена (зависит от степени вашей тренированности). В ГМВ всегда идёт анаэробный гликолиз (без участия кислорода), при котором образуется пируват -> лактат и протон (катион H+). При недостатке кислорода анаэробный гликолиз начинается даже в ОМВ (на этом основаны статодинамические силовые упражнения для роста силы ОМВ, когда напряжённые мышцы перекрывают кровоток).

Если в ПМВ достаточное количество митохондрий для текущего уровня нагрузки, то они могут работать продолжительное время на углеводах и кислороде, при умеренном закислении на стабильном уровне (у велосипедистов так происходит во время длительной гонки, когда отказа мышц не происходит при высокой мощности работы). Пируват-лактат и катионы водорода H+(протоны) могут быть «съедены» митохондриями ПМВ и соседних ОМВ, поэтому закисление ПМВ (количество La- и H+) не растёт, образуя «плато», что сохраняет бесперебойную работу сократительных саркомеров, нервную проводимость и не сбивает технику движений (двигательные программы). Можно сэкономить ресурсы ГМВ на финишный рывок.

Сравните возможности окислительных и гликолитических мышечных волокон:

  • При анаэробном гликолизе одна молекула гликогена ресинтезирует 2 молекулы АТФ (образуются 2 молекулы пирувата и 4 катиона H+, которые могут дополнительно «выдать» 36 АТФ в митохондриях или превращаются в 2 молекулы лактата и 2 H+, если недостаточно митохондрий).
  • При окислительном фосфорилировании одна молекула глюкозы ресинтезирует 38 молекул АТФ, работа может идти и на жирах (липолиз).
Этот блок может
прокручиваться
и раскрываться

С дисфункцией митохондрий связаны следующие процессы и заболевания:

  • инсулинорезистентность
  • сахарный диабет 2 типа
  • старение
  • болезнь Альцгеймера
  • склероз
  • атеросклероз
  • аутизм
  • биполярное аффективное расстройство
  • онкология
  • катаракта
  • эпилепсия
  • фибромиалгия
  • сердечная недостаточность
  • гипогликемия
  • депрессия
  • мужское бесплодие
  • мигрени
  • миопатия
  • множественный(рассеянный) склероз
  • неалкогольная жировая болезнь печени
  • ожирение
  • панические атаки
  • болезнь Паркинсона
  • психоз
  • шизофрения
  • синдром обструктивного апноэ сна
  • социофобия

Дополнительные сведения

Упрощённо - Лактатдегидрогеназа (ЛДГ) - это тетрамер, состоящий из ферментов, преобразующих Пируват в Лактат (M - мышечный тип) или не мешающие преобразовывать Лактат в Пируват (H - сердечный тип). Существую 5 типов ЛДГ, по 4 фермента в каждом. ЛДГ-1 содержит 4 фермента сердечного типа, ЛДГ-5 содержит 4 фермента мышечного типа, остальные промежуточные (ЛДГ-2 состоит из 3H+1M, ЛДГ-3 из 2H + 2M, ЛДГ-4 из 1H + 3M).

Уровень лактата La- является показателем уровня катионов H+. Сам по себе лактат не вреден, это необходимое «топливо» - используется митохондриями в виде Пирувата и для выработки гликогена в печени из глюкозы и молочной кислоты. Катионы H+ проникают везде, при активном отдыхе La- быстрее диффундируют в работающие ОМВ, где преобразуются в пируват и «съедаются» весте с H+ в митохондриях.

Не путайте Лактат и Молочную кислоту. Лактат - соль молочной кислоты (не хватает одного H+), а Пируват отличается от Лактата тем, что не хватает ещё одного H+. Организм устроен умно - когда образуется Пируват и он не используется, то с помощью ферментов ЛДГ-M захватывается H+ с превращением пирувата в лактат. При необходимости, Лактат вновь преобразуется в Пируват (в ОМВ) и используется митохондриями.
См. дополнительные разъяснения: Молочная кислота, лактат и гликолиз. Просто о сложном.

Что такое «дисфункция» митохондрий, с которой связано множество заболеваний (тот-же диабет 2 типа) ?
Вряд-ли кто-то точно ответит на этот вопрос, включая тех, кто придумал это слово «дисфункция».
Раз организм ещё живёт, значит митохондрии есть и работают, просто их мало, катастрофически мало. Так как все процессы в организме взаимосвязаны, значит важны и силовые тренировки для выработки гормонов (естественная выработка гормона роста после 40 лет снижается, а после 60 прекращается) и общая двигательная активность. Надо поддерживать свой организм в естественном балансе с помощью регулярных дозированных тренировок на силу и выносливость, немного корректировать питание. Но кто это делает? Вот и вся «дисфункция». Гормон роста - регулярное обновление клеток, в том числе эндотелия сосудов (это чистые сосуды), мышечных и функциональных тканей. Имунная система - это Костный мозг (тестостерон и витамин B12). Самая главная проблема - Тимус уменьшается с возрастом, и с этим никто ничего сделать пока не может (зато жить можно дольше и качественней).

1032
  • Спортивная адаптология - Заглавная страница раздела.
  • Список сокращений и терминов.
  • Мышечные волокна. Типы мышечных волокон.
  • Митохондрии, клеточное дыхание.
  • Тренировка силы. Гипертрофия мышечных волокон.
  • Тренировка выносливости. Интервальные тренировки.
  • Сухожилия, связки, суставы. Триггеры. Фасциальные Цепи.
  • Активное сжигание жиров.
  • Тренировка сердца.
  • Двигательные программы. Техника.
  • Адаптация организма (гормоны, питание, движение).
  •  
  • soccer64.ru - Главная страница сайта
  • Соревнования и турниры
  • Открывать окно навигации
    <<<
    Изменить высоту >>