Митохондрии (источник выносливости)

Внутриклеточные органеллы, которые часто называют энергетическими станциями клеток. Хотя клетка может получать химическую энергию (ресинтезировать АТФ) и другим путем, именно митохондрии, если они есть в клетке, наделяют ее особыми энергетическими возможностями.

Митохондрия

Наиболее «простой» и доступный всем клеткам механизм энергетического обеспечения чаще всего называют общим понятием «гликолиз». Это процесс последовательного разложения глюкозы (в нее превращаются все потребляемые нами углеводы) до пировиноградной кислоты (ПВК). В результате этой реакции клетка получает две молекулы АТФ (химическое топливо для организма) и две молекулы ПВК на каждую переработанную молекулу глюкозы. Такой «базовый» энергетический процесс может протекать внутри любой клетки (в ее цитозоле) без участия митохондрий, поэтому его называют «субстратное фосфорилирование» или «окисление на субстратном уровне» (на уровне клетки в целом).

Если митохондрий в клетке нет (или они слабо развиты), ПВК вскоре восстанавливается до молочной кислоты и выводится из клетки в виде солей молочной кислоты (лактатов) с высвобождением ионов водорода. Это повышение кислотности (закисление), вызванное образованием молочной кислоты определяет болевые ощущения в интенсивно работающих мышцах, а избыток ионов водорода ведет к существенной потере работоспособности.

Если в клетке есть митохондрии, то внутри этих органелл при достаточном количестве кислорода продолжается аэробный процесс дальнейшей переработки ПВК в рамках так называемой дыхательной цепи. В результате этого многостадийного процесса из двух молекул ПВК дополнительно образуется 36 молекул АТФ. Таким образом, каждая исходная молекула глюкозы дает 38 молекул АТФ.

Сравнение энергетического баланса клетки, имеющей развитые митохондрии и клетки, где они не развиты показывает (при достаточном количестве кислорода) различие в полноте использования энергии глюкозы внутри клетки почти в 20 раз!

Потерянная клеткой вместе с лактатом энергия не теряется безвозвратно, поскольку клетки печени способны (при достаточном количестве специфических ферментов) вновь превратить молочную кислоту в глюкозу. Однако, этот процесс требует времени и дополнительных затрат химической энергии (молекул АТФ) уже в печени, а затем очередного возврата глюкозы в кровь в надежде на то, что она вновь поступит в мышечную ткань (это тоже не просто, поскольку процесс пополнения углеводных запасов мышечной и жировой тканями инсулино зависим).

Кроме описанного высоко эффективного использования энергии углеводов, митохондрии обладают еще одним чудесным свойством — способностью «переваривать» жиры, также превращая их в энергию. Если митохондрий нет, то мышцы не могут использовать энергию жиров для работы и, соответственно, «выжигать» жиры. Поэтому, чем больше в тканях (прежде всего мышечных) митохондрий, тем в большей степени человек может расходовать жиры. И напротив, если митохондрий мало — жиры расходуются крайне медленно.

Общая митохондриальная масса в мышцах может существенно возрастать в результате специальных тренировок, направленных на увеличение окислительной способности мышц.

Три типа мышечных волокон

С точки зрения содержания митохондрий мышечные волокна делят на окислительные (ОМВ), промежуточные (ПМВ) и гликолитические (ГМВ). Первые содержат большую митохондриальную массу, почти никогда не закисляются и способны очень долго работать не уставая. Вторые могут похвастать плохо развитыми митохондриями, поэтому они могут уставать и закисляться. Третьи вовсе митохондрий не содержат, поэтому не только быстро устают сами, но и способствуют отказу мышцы вцелом, закисляя ее при активном вовлечении этих волокон в работу.

Строение клетки

Другие термины по теме:

Центриоль
Цитоплазма
Лизосомы
Комплекс (аппарат) Гольджи



Материалы на эту тему: