Ми колись писали про те, що таке креатин і чому його так важливо вживати. І в тій статті ми згадували про АТФ, енергетичну валюту. Тож ми вирішили зробити невелику статтю, присвячену саме АТФ. 

Сьогодні поговоримо про те, що це таке, як АТФ синтезується в організмі і чому це так важливо. Нумо.

Що таке АТФ: загальна інформація

Безсумнівно, найважливішою молекулою в організмі з точки зору виробництва енергії є АТФ (аденозинтрифосфат: аденіловий нуклеотид, що містить три залишки фосфорної кислоти і який утворюється в мітохондріях).

В реальності кожна клітина нашого тіла зберігає та використовує енергію для біохімічних реакцій у вигляді АТФ. Тобто АТФ можна вважати універсальною енергетичною валютою, основною біологічною енергією. Всі живі істоти потребують безперервного енергозабезпечення для підтримання синтезу білків та ДНК, метаболізму та транспортування різних іонів та молекул, підтримання життєдіяльності організму. 

М’язові волокна під час силових тренувань також потребують легкодоступної енергії. Як ми вже згадували вище, енергію для всіх цих процесів нам постачає АТФ. Однак для того, щоб сформувати АТФ, нашим клітинам потрібна сировина. Люди отримують цю сировину через калорії шляхом окислення їжі, що потрапляє до тіла. Якщо казати простіше, ця їжа спочатку має бути трансформована в легко використовувану молекулу — АТФ. 

Та не все так просто. Для того, щоб тіло могло використовувати АТФ, має відбутися кілька хімічних реакцій.

Спочатку за допомогою спеціального коензиму відділяється один з трьох фосфатів (кожний з яких містить 10 калорій), завдяки чому вивільняється велика кількість енергії та формується продукт реакції — аденозиндифосфат (АДФ). Якщо потрібно більше енергії, то відділяється наступна фосфатна група, утворюючи при цьому аденозинмонофосфат (АМФ): 

АТФ + H2O → АДФ + H3PO4 + енергія
АТФ + H2O → АМФ + H4P2O7 + енергія.

Коли швидкого виробництва енергії тіло не потребує, відбувається зворотна реакція:за допомогою АДФ, фосфагену та глікогену фосфатна група знову приєднується до молекули, завдяки чому формується АТФ. Даний процес також включає перенесення вільних фосфатів до інших речовин, що містяться в м’язах, в тому числі до глюкози та креатину. При цьому з запасів глікогену береться та розщеплюється глюкоза.

Отримана з глюкози енергія допомагає знову перетворювати глюкозу на її первісну форму, після чого вільні фосфати можуть бути приєднані до АДФ для формування АТФ. Після завершення циклу новоутворений АТФ готовий до наступного використання.

По суті АТФ працює як молекулярна батарея, зберігаючи енергію, коли вона не потрібна, і вивільняючи її, коли вона потрібна. Дійсно, АТФ схожий на повністю перезаряджаєму батарею.

Структура АТФ

Молекула АТФ складається з трьох компонентів:

• рибоза (той самий п'ятивуглецевий цукор, що формує основу ДНК);

• аденін (з’єднані атоми вуглецю та азоту);

• трифосфат.

Молекула рибози розташована в центрі молекули АТФ, край якої є основою для аденозину. 

Ланцюжок з трьох фосфатів розташований з іншої сторони молекули рибози. АТФ насичує довгі, тонкі волокна, що містять білок міозин. Міозин є основою для наших м’язових волокон.

Збереження АТФ

В організмі середньостатистичної дорослої людини щоденно використовується близько 200-300 молей АТФ. Загальна кількість АТФ в організмі в кожний окремо взятий момент часу становить 0,1 моля. Це означає, що АТФ має повторно використовуватись 2000-3000 разів на день. АТФ не може бути збережений, тому рівень його синтезу майже дорівнює рівню використання.

Системи АТФ

Зважаючи на важливість АТФ з енергетичної точки зору, а також через широке використання його організмом, тіло має різні способи виробництва АТФ. Це — три різні біохімічні системи:

• фосфагенна система;
• система глікогену та молочної кислоти;
• аеробне дихання.

Нижче ми розглянемо ці системи окремо.

Фосфагенна система

Коли м’язам доведеться працювати недовго, але інтенсивно (8-10 секунд), — використовується фосфагенна система: АТФ поєднується з креатинфосфатом. Фосфагенна система забезпечує циркуляцію невеликої кількості АТФ в наших м’язових клітинах.

М’язові клітини також містять високоенергетичний фосфат — фосфат креатину, що використовується для відновлення рівня АТФ після короткотривалої і високоінтенсивної активності. Ензим креатинкіназа забирає фосфатну групу у креатинфосфату та швидко передає її АДФ для того, щоб сформувався АТФ. Отже, м’язова клітина перетворює АТФ на АДФ, а фосфаген швидко відновлює АДФ до АТФ. Рівень креатинфосфату починає знижуватись вже через 10 секунд від початку високо інтенсивної активності, і рівень енергії починає падати. Прикладом роботи фосфагенної системи можна вважати спринт на 100 метрів.

Система глікогену та молочної кислоти

Система глікогену та молочної кислоти постачає енергію організму трохи повільніше, ніж фосфагенна система, хоча працює доволі швидко. Того АТФ, що його постачає ця система, вистачає приблизно на 90 секунд високоінтенсивної активності. В цій системі молочна кислота утворюється з глюкози у м’язових клітинах в результаті анаеробного метаболізму.

Зважаючи на той факт, що в анаеробному стані організм не використовує кисень, ця система дає короткострокову енергію без активації кардіореспіраторної системи. Так само як і аеробна система, але з економією часу. Ба більше, коли в анаеробному режимі м’язи працюють швидко, потужно скорочуються, вони перекривають доступ кисню до себе, бо судини перетиснуті.

Цю систему іноді ще називають анаеробним диханням. Гарною ілюстрацією цієї системи можна вважати 400-метровий спринт.

Аеробне дихання

Якщо фізична активність триває понад 2 хвилини, в роботу включається аеробна система. В цьому випадку м’язи отримують АТФ спочатку з вуглеводів, потім з жирів і нарешті — з амінокислот (білків). Білок використовується для отримання енергії, в основному, в умовах голодування (дієти).

При аеробному диханні виробництво енергії відбувається найповільніше, проте енергії виробляється достатньо, щоб підтримувати фізичну активність протягом кількох годин. Це відбувається тому, що при аеробному диханні глюкоза розкладається на діоксид вуглецю та воду, не відчуваючи протидії з боку молочної кислоти та глікогену. Глікоген (накопичувальна форма глюкози) при аеробному диханні поставляється з трьох джерел:

• всмоктування в ШКТ глюкози, яка потім через систему кровообігу потрапляє до м’язів;
• залишки глюкози в м’язах;
• розщеплення глікогену печінки до глюкози, яка через систему кровообігу потрапляє до м’язів.

Як бачите, глюкоза і глікоген в цій системі відіграють важливу роль.

Підсумки

Якщо ви коли-небудь замислювалися над тим, звідки у вас береться енергія для виконання різних видів фізичної активності за різних умов, то відповідь проста: в основному завдяки АТФ. Ця складна молекула допомагає перетворювати різні харчові компоненти в доступну енергію.

Без АТФ наш організм просто не зміг би функціонувати. Таким чином, роль АТФ у виробництві енергії багатогранна, але водночас проста та зрозуміла.