Креатинфосфокіназне відновлення

У м’язах поряд із АТФ міститься ще одна макроергічна фосфорна сполука — креатинфосфат. Ця речовина адсорбована на скорочувальних білках міофібрил. З білком актином тісно зв’язаний фермент креатинфосфокіназа, який каталізує реакцію переносу фосфатної групи з креатинфосфату на АДФ з наступним утворенням креатину і АТФ:

Креатинфосфокіназа в скелетних м’язах людини має велику активність. Уже на другій секунді після початку роботи креатинфосфокіназна реакція досягає найвищої швидкості. Ця реакція першою включається в процесі ресинтезу АТФ у момент початку м’язової роботи і відбувається з максимальною швидкістю, доки не будуть значно зменшені запаси креатинфосфату в м’язах. Дана реакція виконує роль своєрідного "енергетичного буфера", який підтримує постійну концентрацію АТФ у м’язах у періоди інтенсивного її використання.

Максимальна потужність креатинфосфокіназної реакції розвивається вже на 0,5-0,7 секунді інтенсивної роботи, що свідчить про високу швидкість розгортання і підтримується впродовж 10-15 секунду нетренованих, а у високо тренованих спринтерів може утримуватись до 25-30 с.

Запаси креатинфосфату в м’язах приблизно в 3 рази перевищують кількість АТФ.

Швидкість використання КрФ у працюючих м’язах знаходиться в прямій залежності від інтенсивності виконуваної вправи. У перші секунди після початку роботи, поки концентрація КрФ у м’язах висока, активність креатинфосфокінази підтримується на високому рівні. У цей час використовується велика частина АДФ, яка утворилася при розпаді АТФ. Тому інші енерготвірні процеси поки блокуються. І тільки після того як запаси КрФ у м’язах зменшуються приблизно на 1/3 (через 5-6 сек.), швидкість креатинфосфокіназної реакції зменшується, і в процес ресинтезу АТФ підключаються реакції гліколізу і дихання. Це відбувається при збільшенні тривалості роботи. До 30-ї секунди швидкість креатинфосфокіназної реакції зменшується наполовину, а до кінця 3-ї хвилини вона складає лише 1,5% початкового значення.

Максимальна потужність креатинфосфокіназної реакції складає 3,8 кДж * кг^-1*хв^-1, значно потужніше анаеробного гліколізу (в 1,5-2 рази) і аеробного процесу (3-4 рази). Загальні запаси фосфогенів у нетренованих людей забезпечують утворення енергії у кількості біля 420 Дж * кг^-1 м’язової тканини, а у тренованих – у 2 рази більше.

Метаболічна ємність цього механізму невелика, так як запаси КрФ у м’язах перевищують вміст АТФ всього у 3 рази, отже підтримання рівня АТФ за рахунок креатинфосфату обмежено його запасами, які вже на 5-й секунді зменшуються на 1/3, а на 15-й секунді – наполовину. Після цього швидкість креатинфосфокіназної реакції зменшується, а в ресинтез АТФ залучаються гліколітичний і окислювальний механізми.

Ефективність креатинфосфокіназної реакції дуже висока (76%), оскільки вона протікає безпосередньо між двома речовинами на міофібрилах. Запаси КрФ залежать від вмісту креатиніну в організмі. Споживання креатиніну у вигляді біологічних добавок призводить до збільшення запасів креатинфосфату в м’язах і відповідно до підвищення фізичної працездатності.

Вміст креатинфосфату в скелетних м’язах збільшується в процесі адаптації організму до швидкісних, швидкісно-силових, силових фізичних навантажень в 1,5-2 рази, що впливає на ємність креатинфосфокіназного механізму енергозабезпечення м’язової діяльності.

Креатинфосфокіназна реакція зворотна. Під час скорочення м’язів переважає пряма реакція, яка супроводжується утворенням АТФ і креатину. Але як тільки робота м’язів припиняється й у м’язі з’являється надлишок АТФ, посилюється зворотна реакція, яка відновлює запаси КрФ до вихідного рівня. Оскільки більша частина АТФ, яка використовується для відновлення запасів КрФ, утворюється в процесі окиснювальних реакцій гліколізу і дихання, ресинтез КрФ частково можливий і в процесі тривалої роботи.

Розглянута креатинфосфокіназна реакція складає біохімічну основу такої рухової якості, як локальна м’язова витривалість. Креатинфосфокіназна реакція забезпечує енергією короткочасні вправи максимальної потужності (біг на короткі дистанції, стрибки, кидки, важкоатлетичні вправи). Ця реакція підключається під час обгону на дистанції, на фініші, під час швидкого переходу від спокою до роботи, є короткочасною, але енергетичне дуже ефективною (1 моль КрФ відновлює 1 моль АТФ).