Мітохондрії - це невеликі (2-3 мкм в довжину і 0,7-1,0 мкм в поперечнику) освіти округлої або подовженої форми (рисунок 6.1). Мітохондрії розташовуються ланцюжками вздовж скорочувальних елементів м'язових волокон - міофібрил. Внутрішній простір мітохондрій оточене двома тришаровими мембранами, причому від внутрішньої мембрани в порожнину мітохондрій відходять гребені, що розташовуються паралельними рядами. Внутрішня порожнина гребенів заповнена рідким розчином білка - матриксом. Мембрани мітохондрій побудовані з білка і містять фосфорну кислоту жироподібних речовин - фосфоліпідів [24].
Будова мітохондрії. [По Яковлєву М.М. 1974]
Г - гребені, Ма - матрикс, ВМ - внутрішня мембрана
Мітохондрії являють собою як би «завод по виробництву АТФ аеробним способом». Процес окислення органічних речовин в клітинах тканин і органів за участю кисню повітря називається окислювальним (або дихальним) фосфорилюванням. Дихальне фосфорилювання - основний шлях ресинтезу АТФ, в ході якого окисленню можуть піддаватися найрізноманітніші сполуки: вуглеводи (глюкоза), продукти їх неповного окислення - молочна та піровиноградна кислоти, які утворюються з жирів жирні кислоти і гліцерин, продукти розщеплювання білків - амінокислоти.
Ферменти, що є каталізаторами окислювальних процесів, а також компоненти (переносники) дихального ланцюга (хімічні речовини, які здійснюють транспорт електронів і протонів по дихальному ланцюгу) в певному порядку розташовуються на внутрішніх мембранах мітохондрій. На зовнішній мембрані і в матриксі також знаходиться чимало різних ферментів.
У порівнянні з анаеробними шляхами ресинтезу АТФ тканинне дихання володіє найнижчою величиною максимальної потужності енергопродукції. Це обумовлено тим, що можливості аеробного процесу обмежені доставкою кисню в мітохондрії і їх кількістю в м'язових клітинах. Під впливом систематичних тренувань, спрямованих на розвиток аеробного працездатності, в м'язових волокнах зростає кількість мітохондрій, збільшується їх розмір, в них стає більше ферментів тканинного дихання [11].
6.1.6 Зменшення часу розгортання механізму аеробного ресинтезу АТФ.
Час развёртиванія- це мінімальний час, необхідний для виходу ресинтезу АТФ на свою найбільшу швидкість, тобто для досягнення максимальної потужності. Час розгортання аеробного ресинтезу АТФ становить 3-4 хвилини (у добре тренованих спортсменів може бути близько 1 хвилини). Таке велике час розгортання пояснюється тим, що для забезпечення максимальної швидкості тканинного дихання необхідна перебудова всіх систем організму, що беруть участь в доставці кисню в мітохондрії м'язів [11].
На малюнку 6.2 наведені узагальнені літературні відомості про використання кисню в каскаді окисного метаболізму і фактори, що визначають ефективність кожної з його ступенів [8].
Схема кисневого каскаду в організмі (по Верхошанский Ю.В., 1988)
В результаті газообміну в легенях молекули кисню потрапляють в кров, де в складі хімічної сполуки з гемоглобіном переносяться струмом крові до працюючих м'язів. Потім кисень через стінки капілярів проникає всередину м'язової клітини, перетинає внутрішньоклітинного простору (самостійно або за допомогою м'язового білка міоглобіну) і мембрану мітохондрій, де і використовується в хімічних реакціях окислення.
Зрозуміло, що для статично працюючих м'язів-згиначів пальців проблема полягає як в доставці кисню до працюючих м'язів, так і в його використанні для ресинтезу АТФ в мітохондріях.
Дихальний апарат забезпечує постачання організму киснем і видалення з нього вуглекислого газу. При підтягуванні на перекладині до системи зовнішнього дихання не пред'являється підвищених вимог, як це відбувається, наприклад, в лижних гонках. Коли спортсмен знаходиться в хорошій формі, підтягування в темпі змагання навіть на четвертій хвилині виконується з помірними значеннями частоти і глибини дихання, за винятком, мабуть, останніх секунд виконання вправи, коли спортсмен робить фінішне прискорення. Організм отримує з повітря достатня кількість кисню (крім початкового відрізка часу), але він не може своєчасно доставити його за призначенням і використовувати з максимальною ефективністю.
На початку виконанні підтягувань в працюючих м'язах (в тому числі і в м'язах-згиначів пальців) різко зростає кисневий запит по відношенню до рівня спокою. Поки дихання і кровообіг не встигають забезпечити адекватне постачання працюючих м'язів киснем, ймовірно, використовується резервний кисень, пов'язаний з перебувають в м'язових клітинах миоглобином. Для ефективної роботи аеробного механізму енергозабезпечення необхідно, щоб всі наявні в розпорядженні працюючих м'язів капіляри перебували у відкритому стані, а обсяг кровотоку через капілярну мережу був максимально можливим. В іншому випадку після вичерпання міоглобінового резерву кисню ресинтез АТФ тривалий час (за мірками підтягування) буде відбуватися за рахунок гліколізу. Створення максимально можливого кровотоку через працюючі м'язи в найкоротші терміни дозволить скоротити час розгортання механізму аеробного окислення.
Оскільки лижні гонки (поряд з підтягуванням і стріляниною що входять до складу зимового поліетилену) справляють істотний розвиваюче вплив на можливості кіслородотранспортной системи, швидше за все, немає необхідності в тому, щоб на тренуваннях з підтягування спеціально займатися розвитком можливостей системи зовнішнього дихання, серцево-судинної і кровоносної систем (за винятком розвитку капілярної мережі).
Істотний вплив на швидкість розгортання аеробного ресинтезу АТФ надають внутрішньоклітинні фактори (рисунок 6.2).
Установка на автомашину більш потужного двигуна дає можливість по-перше, збільшити її максимальну швидкість і, по-друге, розігнатися до заданої швидкості за менший час. Мітохондрії - це по суті «енергетичні установки» аеробного механізму ресинтезу АТФ. При збільшенні кількості і площі мітохондрій відбувається не тільки збільшення максимальної потужності аеробного ресинтезу АТФ, а й досягнення заданого рівня потужності за менший час, тобто зменшення часу розгортання.
З початком роботи в м'язах відбувається зменшення концентрації АТФ і збільшення концентрації АДФ, що є сигналом до запуску як гліколізу, так і аеробного ресинтезу АТФ. При збільшенні кількості і розміру мітохондрій збільшується і концентрація ферментів аеробного окислення (локалізованих на їх внутрішніх мембранах), що, ймовірно, зменшує час розгортання механізму аеробного окислення і підвищує шанси спортсмена на тривале підтримання надійного хвата.
Міоглобін, що знаходиться в м'язових клітинах, по-перше, на початку підтягувань деякий час підтримує постачання мітохондрій киснем і, по-друге, полегшує і прискорює транспорт кисню до мітохондрій, розташованим в глибині м'язового волокна. Це відбувається за рахунок так званого "човникового" механізму передачі молекул кисню від крові до мітохондрій [9]. При більш високому вмісті міоглобіну (а значить і кисню) в м'язових клітинах гліколіз в початковий період роботи буде протікати менш бурхливо.