Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Теплообразование при мышечном сокращении



В работающей мышце доля энергии, потраченной на выполнение механической работы приблизительно в пять раз меньше энергии, высвобождаемой в виде теплоты. По характеру своего происхождения и времени развития теплообразование подразделяют на две основные фазы: фазу начального теплообразования и фазу восстановительного теплообразования (схема 1).

Схема 1. Различные фазы теплообразования в мышцах млекопитающих.

 

Фаза начального теплообразования примерно в 1000 раз короче фазы восстановительного теплообразования. Она начинается с момента возбуждения мышцы и продолжается в течение всего сокращения, включая фазу расслабления. А. Хиллом было установлено, что начальное теплообразование можно разделить на несколько компонентов:

1. Теплота активации — быстрое выделение тепла на ранних этапах мышечного сокращения, когда отсутствуют видимые призна­ки укорочения или развития напряжения. Теплообразование на этой стадии обусловлено выходом ионов Са2+ из триад и соединением их с тропонином.

2. Теплота укорочения — выделение тепла при совершении работы, если речь идет не об изометрическом режиме. При этом, чем больше совершается механической работы, тем больше выде­ляется тепла.

3. Теплота расслабления — выделение тепла упругими элемен­тами мышцы при расслаблении. При этом выделение тепла не связано непосредственно с процессами метаболизма.

В процессе образования тепловой энергии в мышце выделяют 2 фазы (рис. 14).

Рис. 14.Тепловые процессы в мышцах

Первая фаза начального теплообразования начинается с момента возбуждения мышцы, продолжается в течение всего сокращения, включая и фазу расслабления. В эту фазу, особенно в латентный период величина теплопродукции в единицу времени наивысшая (до 3,5 условных единиц) и наименьшая в начальный период расслабления мышцы. Тепловая энергия образуется в результате химических процессов расщепления АТФ, обеспечивающих возбуждение, сокращение и расслабление мышцы.

Вторая фаза теплообразования длится несколько минут после расслабления мышцы и называется фазой отставленного теплообразования или восстановительного. Она обусловлена процессами, обеспечивающими ресинтез АТФ. Главную роль в ресинтезе АТФ и восстановительном теплообразовании играют процессы гликолиза и окислительного фосфорилирования. Примерно 90% восстановительного тепла образуется за счет окислительных процессов, и лишь 10% обеспечивается анаэробными процессами. В первую фазу выделяется около 40%, а во вторую - около 60% всей тепловой энергии, образовавшейся в мышце.

Как уже указывалось, не вся энергия мышечного сокращения направляется на выполнение механической работы. Значительная часть ее рассеивается в виде тепла. Коэффициент полезного действия мышечной работы (КПД) – это отношение величины внешней механической работы (W) к общему количеству выделенной в виде тепла энергии (Е):

КПД= W/Е´100%

Наиболее высокий показатель КПД изолированной мышцы наблюдается при внешней нагрузке, составляющей 50 % от ее максимального значения, и при скорости укорочения мышцы в пределах 30 % ее максимума. В таких условиях КПД составляет 20-30 %. Эти результаты, полученные на изолированных мышцах, близки к результатам исследований на человеке. Во время мышечной работы показатели КПД составляют 15-30 % в зависимости от характера работы (интенсивность, срочность, факторы внешней среды и т.п.), соотношения динамического и статического напряжения, набора мышечных групп, реализующих двигательную задачу.

Контрольные вопросы

1. На какие процессы используется энергия АТФ в скелетной мышце?

2. Какие существуют пути ресинтеза АТФ?

3. Какие существуют анаэробные пути ресинтеза АТФ?

4. В чем отличие аэробного пути ресинтеза АТФ от анаэробных?

5. Что такое кислородная задолженность?

6. Какие виды теплообразования происходят в мышце при сокращении?

7. Чем обусловлено начальное и отставленное теплообразование?

8. Как определяется и чему равен КПД мышцы?

 

 




©2015 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.