АТФ – топливо для человека
Поговорим про АТФ. Аденозинтрифосфат – это наша разменная энергетическая монета, то, на чем работает наше тело.
Это относится ко всему: к мыслительному процессу, передаче нервных импульсов, сокращению мышечных волокон при взятии рекордного веса. АТФ, или аденозинтрифосфат, очень важен. Он по-разному преобразуется, синтезируется, ресинтезируется.
От понимания этих процессов будет зависеть, насколько мы преуспеем в построении тела и укреплении здоровья.
Особенно важно это тем, кто страдает диабетом или инсулинорезистентностью. Знания об АТФ и способах его ресинтеза помогут избежать диабета, а людям, у которых он уже есть, – правильно себя вести. Не страдающие диабетом узнают, как максимально эффективно сжигать подкожную жировую клетчатку и жиры, чтобы не препятствовать липолизу. Это важно и тем, кто хочет двигаться дальше и нарастить мышечную массу в тренажерном зале. Уже давно пора разобраться, на чем же работают наши мышцы.
Конечным элементом для сокращения наших мышц является аденозинтрифосфат, или АТФ. Благодаря нервному импульсу аденозинтрифосфат отцепляет от себя фосфатную группу, и у нас продуцируются аденозиндифосфат, фосфатная группа и энергия. Энергия тратится на какое-то действие, например на сокращение мышечных волокон.
Запасов АТФ в нашем организме очень и очень мало, их хватает лишь на одну-две секунды работы, а затем организм начинает ресинтезировать АТФ из различных топливных запасов нашего организма – глюкозы, гликогена, жиров и аминокислот. Почему же так? Если это действительно такая энергетически важная монета, то почему наш организм не в состоянии взять и запасти ее в виде АТФ? Зачем надо запасать это в виде глюкозы, гликогена, жиров и чего-то еще?
Дело в том, что эта молекула очень тяжелая: 1 моль вещества будет весить примерно 500 граммов, то есть полкилограмма. А если посчитать, сколько она дает энергии, то выходит, что среднему человеку для того, чтобы, например, пробежать 10 километров (если бы он использовал АТФ непосредственно в виде запасов), понадобилось бы таскать на себе килограммов тридцать АТФ.
Естественно, носить на себе 30 килограммов – это то же самое, что поставить на «запорожец» двигатель от «феррари», который будет возить сам себя. Нашему телу это невыгодно, и по этой причине запасов АТФ, аденозинтрифосфата, хватает на одну-две секунды работы.
А затем начинается самое интересное: пути ресинтеза АТФ. По сути дела, мы ограничены несколькими параметрами.
1. Скорость реакции. Есть пути ресинтеза, которые протекают очень быстро и очень медленно.
2. Способы с потреблением кислорода для ресинтеза и без потребления, то есть аэробный и анаэробные пути.
3. Запасы энергетических элементов: жиров, углеводов, белков, гликогена, лактата, которые сжигаются, чтобы получить АТФ.
Давайте рассмотрим это подробно.
Представьте, что вы легли под штангу и начали работать. В течение первых пары секунд у вас сжигается тот АТФ, который был в мышцах в качестве запасов. Дальше начинает действовать так называемая креатинфосфатная схема энергообеспечения мышц, используется креатинфосфат. Может, знаете такую спортивную добавку, как креатин? При определенной реакции с ферментами мы получаем АТФ.
Плюсов у такого способа много.
Во-первых, запасов креатинфосфата в нашем организме примерно в 5-10 раз больше, чем запасов непосредственно аденозинтрифосфата, его уже хватает секунд на десять-пятнадцать новой мощной работы.
Во-вторых, скорость образования аденозинтрифосфата очень высокая. Если мы взяли большой огромный тяжелый вес и нашему телу нужно реально много энергии, то креатинфосфат как раз успеет обработать и предоставить такое количество энергии, которое может обеспечить работу горы мышц.
Однако время идет, запасы креатинфосфата исчезают, и в дело вступает анаэробный гликолиз. Что это такое? У нас есть глюкоза в крови и гликоген в печени и мышцах. Гликоген, по сути, та же самая глюкоза, просто для удобства хранения слепленная в одну большую молекулу. Мы можем взять и расщепить глюкозу или гликоген с образованием двух молекул АТФ без участия кислорода. Этот способ и называется анаэробный. Помимо этого, у нас образуется молочная кислота – лактат.
Мы продолжаем жать эту штангу, то есть работаем в достаточно серьезном интенсивном темпе и получаем с этого процесса, всего с одной молекулы глюкозы, две молекулы АТФ. А все остальное у нас идет в виде лактата.
Минус этого быстрого способа в его жуткой неэкономичности. Две молекулы АТФ – это очень мало, кроме того, образуется лактат, который вбирается буферными элементами крови. При интенсивной нагрузке он образуется гораздо быстрее, чем успевает отводиться, поэтому в какой-то момент у вас начинает жечь мышцы. Жжение в мышцах – это и есть накопление лактата, которое заставляет нас с вами прекратить упражнение, положить штангу и подождать, пока он отойдет. Уже в печени лактат обратно преобразуется в глюкозу в крови, которая вновь будет готова к ресинтезу в АТФ. Такой процесс называется цикл Кори.
Полученного вещества в лучшем случае хватает примерно на одну-две минуты работы. А что же дальше? Выполнять работу с тяжелым весом мы не можем – лактат нам не даст продолжить. А если мы не будем брать огромный вес, а возьмем что-то легкое? Будем медленно ходить по дорожке или… печатать на клавиатуре? Все знают, что никакого жжения от этого не возникает.
Это означает, что мы продолжаем работать сократительными элементами, то есть мышцы сокращаются, но скорость, с которой нужно поставлять для мышц аденозинтрифосфат, не очень высокая. Потому что у нас не очень большая интенсивность, например не очень большой вес. Мы успеваем при таких нагрузках получить две молекулы АТФ, но лактат не образуется. Образуется пируват (пировиноградная кислота), который успевает в энергетических станциях клетки – митохондриях – окислиться с образованием тридцати шести молекул АТФ. Лучше? В сумме гораздо лучше, чем две, а еще и не образуется лактат.
Но подвох в том, что реакция, при которой он (пируват) у нас в конечном итоге образуется обратно в АТФ, занимает достаточно длительное время. Требуется доставка кислорода до митохондрий и время на прохождение реакции окисления пирувата (это рассматривается в цикле Кребса).
Раз требуется кислород, то это уже аэробный гликолиз, образование молекул АТФ за счет распада глюкозы и при участии кислорода. При аэробной нагрузке это позволяет выполнять не очень интенсивную работу, но при этом достаточно долго. Насколько? Пока запасы гликогена не начнут подходить к концу. А дальше нужно опять откуда-то брать аденозинтрифосфат (АТФ), если мы хотим продолжать заставлять мышцы работать.
Наши мышцы продолжают работать, но энергии-то у нас в виде запасов гликогена всего лишь несколько сотен граммов в мышцах и пара сотен граммов в печени. Заканчиваются и они. Что же дальше?
Есть еще один запас – это наши чудесные жиры, запас которых бесконечен. Здесь подключается ресинтез АТФ за счет так называемого окисления жирных кислот.
