Скорость и эффективность в мышце

Усиление сократительной активности мышц во время физических нагрузок приводит к заметным сдвигам в системах энергообеспечения, в частности изменяется баланс макроэргических фосфатов в клетке, что сопровождается, как уже отмечалось, усилением процессов синтеза АТФ и восстановлением нарушенного баланса макроэргов. Эти процессы составляют начальное звено срочной адаптации. Вместе с тем нарушенный баланс макроэргических соединений в момент действия физической нагрузки активирует другой, более сложный уровень регуляции. Как видно из рис. 191, промежуточное звено, обозначенное как фактор-регулятор, контролирует активность генетического аппарата и определяет скорость синтеза нуклеиновых кислот и специфических белков в клетке. В роли фактор-регулятора в скелетных мышцах могут выступать свободный креатин, цАМФ, а также некоторые пептиды или стероидные гормоны. Таким путем в процессе долговременной адаптации под влиянием физических нагрузок активируется синтез нуклеиновых кислот и белков, что ведет к росту сократительных структур в мышце, повышению эффективности ее функционирования и более совершенному энергообеспечению. [c.408]

Эффективное преобразование химической энергии в механическую возможно при соблюдении ряда условий 1) должно быть обеспечено постоянное снабжение химической энергией. В мышцах позвоночных химическая энергия заключена в молекулах АТР и креатинфосфата 2) должны существовать средства регуляции механической активности, т.е. в случае мышц — скорости, длительности и силы сокращения 3) процесс преобразования должен находиться под контролем оператора, в данном случае его функцию выполняет нервная система 4) для того чтобы машина преобразования энергии могла использоваться многократно, необходим механизм возврата системы в исходное состояние. [c.332]

Развитие наибольшей мош ности и эффективности сокраш е-ния достигается при усилиях 0,3 - 0,4 от максимальной изометрической нагрузки Рц для данной мышцы. Это используют, например, спортсмены-велогонщики при переходе с равнины на горный участок нагрузка на мышцы возрастает и спортсмен переключает скорость на низшую передачу, тем самым уменьшая Р, приближая ее к Р . [c.155]

Как видно из табл. 2, при медленном (1—2°С/мин) замораживании мембран саркоплазматического ретикулума из скелетных мышц кролика эффективность работы Са-транспортирую-щей системы после отогрева падает параллельно снижению температуры. При температурах —(75—196)°С скорость аккумуляции Са + снижается практически вдвое. [c.24]

При этом уравнение (12.22) имеет только одии параметр, подлежащий уточнению это степень сопряжения, которую можно определить из кривизны графика сила — скорость. Хилл [34] показал, что 0 обычно равно около 0,25 для икроножной мышцы лягушки. Отсюда степень сопряжения составляет приблизительно 90 %, что соответствует максимальной эффективности около 40%. Определение механической (а лучше сказать механохимической) эффективности сразу же вытекает из уравнения (12.11) [c.279]

Практически единственным эффективным путем введения растворимых ФАП в организм являются инъекции (внутривенные, подкожные, внутримышечные и т. д.) [35]. Полимеры, как правило, не проникают через кожу и плохо абсорбируются из желудочно-кишечного тракта. Общая схема распределения и выведения ФАП из организма, приведенная в [35], хотя и составлена для частного примера, но имеет общее значение (рис. 2.4). Из нее видно, что полимер может быть выведен из организма только двумя путями с мочой (относительно быстро, но только для макромолекул с ограниченной М) и желчью (медленно, но без ограничения М). Из кровотока в ткани полимеры переходят с разной скоростью в зависимости от структуры мембраны в данном месте (легко — в печень, селезенку и костный мозг, трудно — в эндокринные железы, мышцы и особенно в центральную нервную систему). [c.56]

Показано, что характеристическое гиперболическое соотношение между силой и скоростью для мышц (уравнение Хилла) приводит к концептуальной модели, основанной на понятии саморегуляции. Теоретический анализ саморегулируемых линейных преобразователей энергии проведен в приложении. Анализ показывает, что уравнение Хилла содержит всего один параметр, подлежащий уточнению, — степень сопряжения этот параметр можно определить из кривизны графика зависимости между силой и скоростью. В частности, для икроножной мышцы лягушки получена степень сопряжения около 90 %, соответствующая максимальной эффективности 40 %. [c.294]

Способность системы изменять эффективность в зависимости от уровня учета в ней возможностей человека (эргономичность) в значительной степени зависит от динамической структуры рабочего пространства, согласованности ее с его антропометрическими, биомеханическими и другими характеристиками. Вид и расположение средств индикации и управления, размеры зон деятельности и обзора, конструкция сидения, форма рычагов определяют рабочую позу оператора, энергозатраты отдельных групп мышц и организма в целом и, как следствие, качество и скорость выполнения работы и характер утомляемости. [c.115]

Для ферментов из мышц и из растений необходимы разные затравки. В случае фосфорилазы картофеля активной затравкой с наименьшим размером молекул служит мальтотриоза, однако она малоактивна. Высшие мальтодекстрины, а именно мальтотетраоза, мальтопентаоза и мальтогексаоза, значительно более эффективны, их затравочная активность фактически равна активности крахмала [170]. При наличии эффективной затравки синтез амилозы протекает по механизму, при котором все цепи затравки удлиняются примерно с одинаковой скоростью. В случае мышечной фосфорилазы в качестве затравки могут служить также разветвленные полисахариды, такие, как гликоген или амилопектин, тогда как амилаза и мальтодекстрин оказываются неактивными. [c.149]

При регулярных тренировках увеличивается число сосудов, снабжающих мыщцы кровью. Это создает более эффективную систему обеспечения мышц ьшслородом и глюкозой, а также удаления конечных продуктов обмена. При длительных тренировках кровеносная и дыхательная системы адаптируются таким образом, что появляющаяся после первых упражнений кислородная задолженность в дальнейшем может быть полностью компенсирована. Способность мышц к продолжительной интенсивной работе обьгано зависит от скорости и эффективности поглощения и использования ими кислорода. [c.389]

При марафонском беге затраты энергии восполняются исключительно за счет аэробного процесса. Погашение этих затрат невозможно только за счет окисления углеводов из-за недостаточности запасов гликогена в работающих мышцах спортсмена, поэтому значительная часть энергии образуется за счет окисления жиров, на долю которых может приходиться от 10 до 50 % общих затрат энергии (рис. 137). Вклад жиров в энергообеспечение при мышечной работе на длинных и сверхдлинных дистанциях у высокотренированных бегунов с большими запасами гликогена в работающих мышцах составляет 12—20 %, у нетренированных бегунов — более 80 %. Всего на дистанции марафонского бега окисляется около 300 г жиров. Использование жиров в качестве источника энергии менее эффективно по сравнению с окислением углеводов, так как происходит оно с более низкой скоростью и с большим потреблением кислорода. Увеличивающаяся концентрация жирных кислот в крови при мобилизации жиров и высо- [c.329]

С предельной продолжительностью до 6 с увеличивающаяся скорость энергопродукции обеспечивается в основном за счет максимальной активности алактатного анаэробного процесса в работающих мышцах. В следующем временном диапазоне выполнения упражнений от 6 до 20 с наблюдается быстрое снижение скорости энергопродукции с константой половинного времени = 21,5 с. Этот диапазон характеризуется смешанным алактатно-гликолитическим анаэробным энергообеспечением со значительным исчерпанием емкости алактатного анаэробного источника. В диапазоне предельного времени от 20 до 45 с скорость энергопродукции определяется максимальным усилением анаэробного гликолитического процесса в работающих мышцах. Наибольшие размеры анаэробных изменений в организме при одновременном развертывании до максимального уровня аэробного энергообразования в работающих мышцах наблюдаются в диапазоне предельного времени выполнения упражнений от 45 до 180 с. Максимальное увеличение вклада аэробной энергетики достигается в диапазоне предельного времени 600 с. В дальнейшем изменения скорости энергопродукции связаны в основном с факторами, лимитирующими емкость и эффективность аэробного преобразования энергии. [c.394]

Для развития силы часто используется метод повторш>1х упражнений с напряжением 80-90% от максимальной силы. Наиболее эффективное отягощение - 85% от максимальной силы. В этом случае число повторений до отказа обычно 7-8 (если спортсмен может выполнить до отказа большее или меньшее количество повторений, то следует соответственно увеличить или уменьшить нагрузку). Каждое упражнение (на определенные мышцы) выполняется сериями, количество которых колеблется от 5 до 10, а интервал отдыха между ними несколько минут. Скорость выполнения упражнений определяется целью тренировки. Для преимущественного увеличения мышечной массы (в первую очередь, силы ) упражнения выполняются в медленном или умеренном темпе. Для одновременного развития силы и быстроты упражнения проводят в взрывчато-плавном режиме начальная фаза движения вьшолня-ется с большой скоростью, а завершается оно как можно плавней. [c.202]

Ясно, 4го эффективность представляет интерес, когда система превращает одну форму энергии в другую, например когда мышца поднимает груз. Другой важный пример — петля Хенле, где хлор переносится против большой разности электрохимических потенциалов со скоростью, которая позволяет воде вытекать из собирательной трубочки для концентрирования мочи. Однако вблизи состояний с фиксированной силой или потоком, где степень превращения энергии становится малой, преобразование энергии не является функцией системы и поэтому эффективность не имеет значения. Тем не менее необходимо оценить продуктивность использования энергии и в таких случаях. При исследованиях мышечного сокращения, например, предполагалось, что сравнение различных тканей или различных состояний может успешно проводиться с помощью понятия изометрической эффективности , определяемой как напряжение, развитое на единицу скоросТи потребления макро-эргического фосфата [1]. Однако изменение свободной энергии на единицу скорости реакции может значительно отличаться в различных тканях. Поэтому мы предположили, что правильнее относить выходную силу (или поток) к скорости затраты энергии [4]. [c.65]

Следует, однако, осторожно откоситься к интерпретации этих измерений, так как они дают отношение Р 1 С1- -РУ), где — наблюдаемая скорость выделения тепла в мышцах. С другой стороны, вспомнив уравнения (12.6) и (12.11), выразим эффективность как РУ/ ФтесьЛ-. Поскольку ФтесЬ И не идентичны, эти два отношения не должны совпадать. Первое из них можно рассматривать как разумное приближение к величине второго при условии, что I) выделение тепла, сопряженное с Фсьет, пренебрежимо мало или для этого различия вводится поправка, 2) мышцы представляют собой практически закрытую систему во время опыта и 3) абсолютное значение пренебрежимо мало по сравнению с поскольку ( 5/(11 есть сумма этих двух величин [см. уравнения [c.282]

Уилки и Уоледж [72] подвергли эту точку зреиня подробному критическому рассмотрению. Они установили, что такой подход дает не только правильное соотношение между силой и скоростью, но и что экспериментально наблюдаемые соотношения между максимальной эффективностью и максимальной нормированной выходной мощностью (для мышц различных животных), по-видимому, соответствуют ожидаемым на этой основе. Однако они заключили, что соотношение между скоростью движущей реакции и нагрузкой не соответствует ожидаемому и что ожидаемые изменения величины свободной энергии движущей реакции столь велики, что реально они недостижимы. Кеплен [14] отметил, что эти возражения основаны иа множестве сомнительных предположений, в частности 1) скорость [c.283]

Уже давно известно, что мышца способна поддерживать постоянную выходную мощность в широком интервале нагрузок. Однако для очень малых и очень больших нагрузок выходная мощность не имеет никакого значения. В этих важных предельных случаях, при изометрическом и ненагруженном сокращении, тот факт, что не совершается работа и эффективность равна нулю, не существен. Мы уже обсуждали это обстоятельство в связи с рассмотрением состояний статического напора и установившегося потока. Для мышц существенна способность и в этих предельных ситуациях поддерживать напряжение и обеспечивать высокую скорость сокращения. Действительно, можно показать, что если уравнение Хилла, связывающее силу и скорость, отражает регуляцию по сродству, то эффективности по напряжению и по скорости [ср. с уравнениями (6.23) и (6.24)] остаются высокими в широком интервале условий [28]. [c.287]

В последующих главах подробно обсуждается, каким образом скорость биологических окислительно-восстановительных реакций в норме отрегулирована так, чтобы количество освобождающейся свободной энергии АС соответствовало потребностям в энергии для выполнения полезной работы. Формы этой работы многообразны. Живые клетки яртяются эффективными преобразователями потенциальной химической энергии в другие формы энергии, а именно в химическую, механическую, электрическую, осмотическую и у некоторых организмов даже в электромагнитную энергию (свет). Так, свободная энергия, получаемая при окислении глюкозы, может использоваться для синтеза белков, жирных кислот, нуклеиновых кислот или стероидов для сократительной деятельности мышц, проведения нервного импульса или генерации электрического заряда для выделения богатой низкомолекулярными соединениями мочи или для поддержания большого концентрационного градиента ионов Ыа+ и К+ внутри и снаружи клеток, а также, как, например у светлячка, для генерации световой энергии. [c.356]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология