Для выполнения как динамической так и статической работы требуется энергия. Непосредственным источником энергии для мышечных сокращений является расщепление высокоэнергетического вещества аденозинтрифосфата (АТФ). При расщеплении (гидролизе) молекулы АТФ образуются молекулы АДФ (аденозиндифосфат) и фосфорной кислоты с выделением большого количества энергии, которая частично идёт на сокращение мышц, а частично рассеивается в виде тепла.
Запасы АТФ в мышце ограничены, их достаточно для мышечной работы в течение всего 1-2 секунд, поэтому для того, чтобы мышечные волокна могли поддерживать сколько-нибудь длительное сокращение, необходимо постоянное восстановление (ресинтез) АТФ. Ресинтез АТФ может происходить двумя основными путями: анаэробным, т.е. без участия кислорода, и аэробным, т.е. при участии кислорода. В свою очередь анаэробный ресинтез АТФ может осуществляться двумя механизмами - креатинфосфатным и гликолитическим; при аэробном ресинтезе АТФ действует механизм, названный окислительным.
Все механизмы отличаются по энергетической емкости, т.е. по максимальному количеству образующейся энергии, и энергетической мощности, т.е. максимальному количеству энергии, выделяющейся в единицу времени за счёт данного пути ресинтеза АТФ. Емкость энергетической системы ограничивает максимальный объем, а мощность - предельную интенсивность мышечной работы, выполняемой за счет энергии данного механизма.
Время развёртывания – это минимальное время, необходимое для выхода ресинтеза АТФ на свою наибольшую скорость, т.е. для достижения максимальной мощности. Время сохранения или поддержания максимальной мощности - это наибольшее время функционирования данного пути ресинтеза АТФ с максимальной мощностью.
Преимущественная роль каждого из механизмов энергообеспечения в ресинтезе АТФ зависит от силы и продолжительности мышечных сокращений, а также от условий работы мышц, особенно от уровня их обеспечения кислородом [9]. Коротко рассмотрим особенности каждого из механизмов энергообеспечения мышечной деятельности.
2.3.1.1 Креатинфосфатный механизм ресинтеза АТФ.
В мышечных клетках всегда имеется креатинфосфат – соединение, обладающее большим запасом энергии и легко отдающее её при взаимодействии с молекулами АДФ, появляющимися в мышечных клетках при физической работе в результате гидролиза АТФ.
Креатинфосфатный механизм ресинтеза АТФ обладает самой высокой скоростью (мощностью) энергопродукции - 900-1100 кал/мин*кг, что обусловлено высокой активностью фермента креатинкиназы, который регулирует протекание химической реакции с участием креатинфосфата.
Как только уровень АТФ начинает снижаться, сразу же запускается в ход данная реакция, что обеспечивает ресинтез АТФ. Время развёртывания креатинфосфатного механизма невелико – всего 1-2 секунды. Поскольку исходных запасов АТФ в мышечных клетках хватает на обеспечение мышечной деятельности как раз в течение 1-2 секунд, к моменту их исчерпания креатинфосфатный путь образования АТФ уже функционирует со своей максимальной скоростью [11].
Данный механизм играет решающую роль в энергообеспечении работы предельной мощности, причем емкость этого механизма невелика и работа с предельной мощностью, обеспечиваемая этим механизмом, может продолжаться не более 10 секунд, что связано с небольшими исходными запасами креатинфосфата в мышцах.
2.3.1.2 Гликолитическии механизм ресинтеза АТФ.
Обеспечивает ресинтез АТФ за счет анаэробного (бескислородного) расщепления глюкозы и гликогена (гликолиз и гликогенолиз) с образованием молочной кислоты (лактата). Данный механизм работает в тех случаях, когда сокращающиеся мышцы испытывают недостаток в снабжении кислородом. Такие условия возникают не только при работе большой мощности, но и в самом начале любой работы, когда снабжение мышц кислородом отстает от потребности в нем, а также при статических сокращениях мышц даже небольшой силы (превышающей 20% от максимальной), когда из-за внутримышечного давления резко ограничивается кровоснабжение, а значит и обеспечение мышц кислородом [9].
Анаэробный гликолитический механизм включается практически с началом мышечной работы, но выходит на максимальную мощность (о чем можно судить по наибольшей скорости образования молочной кислоты), равную 750-850 кал/мин*кг примерно через 30-40 секунд. Кстати, скорость гликолиза по сравнению с уровнем покоя может увеличиваться почти в 2000 раз, причём повышение скорости гликолиза может наблюдаться уже в предстартовом состоянии за счёт выделения андреналина [11].