0189

10.2.4. Energetyka mięśnia

Zarówno rozkład ATP, jak i łączenie się miozyny z aktyną, są procesami samorzutnymi, egzoergicznymi. Mięsień w stanie rozkurczu można by przyrównać do napiętej sprężyny, gotowej do wykonania skurczu. Tylko istnienie inhibitora — ATP nie pozwala na dojście tego skurczu do skutku. Usunięcie tego inhibitora wywołuje samorzutny skurcz, połączony z wykonaniem pracy (ryc. 10.21). Proces rozkurczu wymaga odtworzenia ATP na włóknach białkowych, a więc nakładu energii.

Ryc. 10.21. Analogia między napiętą sprężyną a mięśniem przygotowanym do skurczu. Usunięcie inhibitora wyzwala samorzutny skurcz.

Również z punktu widzenia zmian entropii łączenie się miozyny z aktyną jest procesem zwiększającym entropię; rozdzielenie tych białek (rozkurcz) zwiększa uporządkowanie układu i zmniejsza entropię. Jak wspomniano poprzednio (str. 185) jest to wyraz zasady uwidaczniającej się również w przebiegu innych procesów życiowych.

Ilość ATP w wypoczętym nńęśniu szkieletowym wystarcza do wykonania kilkuset skurczów tego mięśnia, bez udziału procesów dostarczających energię (np. przy zahamowanych procesach glikolizy i utleniania). Gdy poziom ATP spadnie mniej więcej do połowy, zdolność do wykonywania pracy zanika i mięsień pozostaje w fazie skurczu (przykład, że ATP potrzebny jest do rozkurczu).

Doprowadzenie energii do mięśnia (tj. regeneracja ATP) jest zabezpieczone na kilka sposobów. Normalnie głównym procesem jest przemiana tlenowa odbywająca się w mito-chondriacli. Istnieje wyraźna zależność między intensywnością pracy normalnie wykonywanej przez mięsień a liczbą mitochondriów w komórce mięśniowej. W razie niedostatecznego doprowadzenia tlenu do bardzo silnie pracującego mięśnia, w odtwarzaniu ATP zaczyna odgrywać rolę proces glikolizy — beztlenowego rozpadu cukrów — mniej wydajny energetycznie od utleniania. W mięśniu znajdują się zapasy glikogenu, który w razie potrzeby zostaje rozłożony na monomer, glukozę i zmetabolizowany. Część energii chemicznej jest magazynowana w mięśniu w formie fosfokreatyny, skąd reszta fosforanowa może być przerzucona na ADP, regenerując zapas ATP.

Miarą energii wyzwolonej w procesach chemicznych jest zmiana entalpii AH (rozdział 4.2). Składa się na nią zmiana entalpii swobodnej AG oraz zmiana energii związanej TAS (rozdział 4.4). W procesach odwracalnych, zachodzących w stałej temperaturze i przy stałym ciśnieniu, miarą pracy, jaką układ może wykonać, jest zmiana jego entalpii swobodnej AG. Procesy zachodzące w mięśniu nie należą do odwracalnych, wobec tego tylko część

196