спортивная биохимия

Вопросы для подготовки к экзамену по дисциплине
«Спортивная биохимия»:
1. Мышечная ткань. Химический состав и строение мышечной клетки. Строение и функции миофибрилл, саркомера.
Мышечная ткань — это ткань, которая отличается по структуре и происхождению, но имеет общую способность сокращаться. Они состоят из миоцитов-клеток, которые могут воспринимать нервные импульсы и реагировать на них сокращением.
Строение мышечных клеток.
Как и любая клетка, миоцит содержит такие важные органоиды, как ядра, митохондрии, рибосомы, цитоплазматическая сеть и клеточная стенка. Особенностью миоцитов, отличающей их от других клеток, является наличие сократительных элементов-миофибрилл.
Ядра окружены оболочкой-ядрышком и состоят в основном из нуклеопротеидов. Ядро содержит генетическую информацию для синтеза белка.
Рибосомы — это внутриклеточные структуры, которые химически являются нуклеопротеидами. Синтез белка происходит на рибосомах.
Митохондрии представляют собой микроскопические пузырьки размером до 2-3 мкм, окруженные двойной мембраной. В митохондриях углеводы, жиры и аминокислоты окисляются до углекислого газа и воды с использованием молекулярного кислорода (кислорода воздуха). Благодаря энергии, выделяемой при окислении, митохондрии синтезируют АТФ. В тренированных мышцах митохондрии многочисленны и расположены вдоль миофибрилл.
Лизосомы — это микроскопические везикулы, содержащие гидролитические ферменты, которые расщепляют белки, нуклеиновые кислоты и некоторые полисахариды.
Цитоплазматическая сеть состоит из трубок, канальцев и везикул, образованных мембранами и соединенных друг с другом. Саркоплазматическая сеть соединен специальными трубками, называемыми Т-системой, с оболочкой мышечной клетки - сарколеммой. В саркоплазматической сети следует особенно выделять везикулы, называемые цистернами, содержащие высокие концентрации ионов кальция. В резервуарах содержание ионов Ca2 + примерно в тысячу раз выше, чем в цитозоле. Такой высокий градиент концентрации ионов кальция возникает из-за функционирования фермента-аденозинтрифосфата кальция (кальциевая АТФаза), встроенного в стенку резервуара. Этот фермент катализирует гидролиз АТФ и, благодаря энергии, выделяемой в этом процессе, обеспечивает перенос ионов кальция внутри резервуаров. Этот механизм переноса ионов кальция образно называется кальциевым насосом или кальциевым насосом.
Цитоплазма (цитозоль, саркоплазма) занимает внутреннее пространство миоцитов и представляет собой коллоидный раствор, содержащий белки, гликоген, капли жира и другие включения.
Саркоплазматические белки составляют 25-30% всех мышечных белков. Среди саркоплазматических белков есть активные ферменты. К ним относятся, прежде всего, ферменты гликолиза, которые расщепляют гликоген или глюкозу до пировиноградной или молочной кислоты. Другим важным ферментом саркоплазмы является креатинкиназа, которая участвует в энергоснабжении мышечной работы. Особое внимание следует уделить саркоплазматическому белку миоглобину, который идентичен по структуре одной из субъединиц белка крови - гемоглобину. Миоглобин состоит из одного полипептида и одного гема. Молекулярная масса миоглобина составляет 17 кДа. Функция миоглобина заключается в связывании молекулярного кислорода. Благодаря этому белку в мышечной ткани создается определенное количество кислорода. В последние годы была установлена еще одна функция миоглобина — перенос О2 из сарколеммы в митохондрии мышц.
Помимо белков, в саркоплазме присутствуют небелковые азотсодержащие вещества. Их называют экстрактивными веществами в отличие от белков, так как они легко извлекаются водой. Среди них адениловые нуклеотиды АТФ, АДФ, АМФ и другие нуклеотиды с преобладанием АТФ. Концентрация АТФ в состоянии покоя составляет примерно 4-5 ммоль/кг. Экстрактивные вещества также включают креатинфосфат, его предшественник - креатин и продукт необратимого распада креатинфосфата-креатинин. В состоянии покоя концентрация креатинфосфата обычно составляет 15-25 ммоль/кг. Из аминокислот в больших количествах выделяют глутаминовую кислоту и глутамин.
Основным углеводом мышечной ткани является гликоген. Концентрация гликогена колеблется в пределах 0,2-3 %. Свободная глюкоза в саркоплазме содержится в очень малой концентрации - есть только ее следы. В процессе мышечной работы в саркоплазме происходит накопление продуктов углеводного обмена - лактата и пирувата.
Протоплазматический жир связан с белками и присутствует в концентрации 1%. Запасной жир накапливается в мышцах, которые тренируются на выносливость.
Каждое мышечное волокно окружено клеточной стенкой-сарколеммой. Сарколемма представляет собой липопротеиновую мембрану толщиной около 10 нм. Снаружи сарколемма окружена сетью переплетенных нитей коллагенового белка. Во время сокращения мышц в коллагеновой оболочке возникают упругие силы, благодаря которым при расслаблении мышечное волокно растягивается и возвращается в исходное состояние. Окончания двигательных нервов приближаются к сарколемме. Точка контакта нервного окончания с сарколеммой называется нервно-мышечным синапсом или терминальной нервной пластинкой.
Мышечная ткань человека содержит 72-80% воды и 20-28% сухого остатка от массы мышцы. Белки 16,50-20,90%; гликоген 0,30-3,00%; фосфолипиды 0,40-1,00%; холестерин 0,06-0,20%; креатинфосфат 0,20-0,55%; креатин 0,003-0,005%; АТФ 0,25-0,40%; карнозин 0,20-0,30%; карнитин 0,02-0,05%; ансерин 0,09-0,15%; свободные аминокислоты 0,10-0,70%; молочная кислота 0,01-0,02%; зола 1,00-1,50%. Вода является частью большинства клеточных структур и служит растворителем для многих веществ. Большая часть сухого остатка образуется белками и другими органическими соединениями.
Миофибриллы — это органеллы поперечнополосатых мышечных клеток, которые обеспечивают их сокращение. Они используются для сокращения мышечных волокон. Диаметр миофибрилл составляет от 0,5 до нескольких микрон. В поперечном сечении миофибриллы округлые, угловые или овальные. Миофибриллы являются частью всех мышечных (сокращающихся) тканей. Основная часть миофибрилл — это тончайшие нити- миофиламенты. Они делятся на два типа: актин (состоящий из актина, длина этих нитей достигает от 1000 до 1100 нанометров) и миозин (состоящий из миозина, длина 1500 нанометров). На продольном сечении мышцы видны чередующиеся светлые и темные полосы. Темные — это А-диски, светлые-это I-диски. В миофибриллах есть и другие белки: тропомиозин В (в тонких протофибриллах всех типов мышц) и тропомиозин А, или парамиозин (в толстых протофибриллах мышц с двойной косой полосатостью), а также актинины a и b, тропонин и др.
Саркомер (повторяющийся сегмент миофибриллы) состоит из двух половин светлого, оптически изотропного диска (I) и одного темного, анизотропного (H) диска. Соотношение тонких и толстых нитей в саркомере составляет 2:1. Миозиновые и актиновые нити саркомера расположены так, что тонкие нити могут свободно входить между толстыми, «двигаться» в А-диск, что происходит, когда мышца сокращается. Из-за этого длина легкой части саркомера-I-диска-может быть разной: при пассивном растяжении мышцы она увеличивается до максимума, при сокращении может уменьшаться до нуля.
Функции: Скользящая нить вызывает мышечное напряжение, которое, без сомнения, является основным вкладом саркомера. Это действие придает мышцам физическую силу. Быстрая аналогия с этим заключается в том, как длинная лестница может быть удлинена или сложена в соответствии с нашими потребностями, без физического укорочения ее металлических частей.