Задумайтесь: как двигается наше тело? Сокращение и растяжение мышц приводит к перемещению костей относительно друг друга, так и рождается движение. Внутри мышечной клетки находятся миофибриллы, состоящие из нитей актина и миозина. Сокращение мышцы с изменением ее длины происходит в результате скольжения нитей актина и миозина относительно друг друга (теория скольжения филаментов Хаксли[10]). После получения нервно-мышечного импульса многочисленные головки нитей миозина цепляются за нити актина, образуя миозиновые (поперечные) мостики, и подтягивают их к себе. Технически происходит движение по типу гребков, когда миозиновые головки передвигаются по актиновым нитям, вызывая изменение длины миофибрилл. Таким образом происходит сокращение мышцы и перемещение костей относительно друг друга. Представьте себе миллиарды маленьких гребцов, которые на лодках миозина гребут, цепляясь за нити актина для того, чтобы вы просто согнули руку. И сила ваших мышц может зависеть только от количества гребцов, а скорость сокращения мышц – от того, насколько быстро ваши гребцы смогут прицепиться, создав миозиновые мостики.
Взаимодействие тонких и толстых филаментов
На выполнение этой работы требуется энергия, заключенная в макроэргической связи[11] молекулы аденозинтрифосфата (АТФ)[12]. Происходит расщепление молекулы АТФ, а высвобождающаяся энергия расходуется на гребок миозиновой головки. Потраченный АТФ тут же восстанавливается путем синтеза новой такой же молекулы, которая будет готова высвободить энергию для следующего гребца.
Внутри мышечной клетки есть митохондрии – органеллы, в присутствии кислорода окисляющие органические соединения. В процессе окисления в митохондриях образуются молекулы АТФ, расходуемые на производство энергии. Для внутриклеточных реакций необходимо поступление кислорода, глюкозы, воды и выведение продуктов распада из клетки.
Митохондрия
Это очень упрощенное описание того, что происходит на клеточном уровне, когда вам захотелось, например, просто согнуть мизинец. Мы превращаем энергию химических связей в энергию физического движения. Просто задумайтесь, насколько сложная и большая химическая лаборатория круглосуточно работает внутри вашего организма!
Сокращение мышцы производится мышечными волокнами и зависит от:
• толщины волокна. Чем толще волокна, тем больше сила;
• от того, насколько быстро и как много мостиков сцепливаются. Чем быстрее и больше миозиновых мостиков строится, тем выше скорость сокращения;
• интенсивности, скорости нервного импульса и от количества рекрутируемых, подключаемых в работу, мышечных клеток.
Своим образом жизни, физической активностью, тренировками, питанием можем влиять на три компонента внутри наших мышц.
• Количество и размер мышечных волокон.
Тренируемся, получаем аминокислоты из белка – кирпичики для клеток, мышечные волокна растут, увеличиваясь в размере и в количестве, увеличивается сила и скорость работы наших мышц.
• Число митохондрий.
Представьте, что митохондрии – рыбки в аквариуме; если вы создаете им оптимальные условия: кормите, подводите кислород (гуляете на свежем воздухе и усиливаете кровообращение путем физической активности), даете возможность активно плавать и вовремя меняете воду – они размножаются и растут. Как только вы сокращаете питание, ограничиваете доступ кислорода, так как мало двигаетесь, проводите «закисляющие» тренировки без восстановления – ваши рыбки-митохондрии погибают. Митохондрии обеспечивают выносливость при физических нагрузках, вырабатывая АТФ для сокращения мышечных волокон.
• Способность включать в работу определенное количество двигательных единиц (мотонейрон + иннервируемые им мышечные волокна), подключение высокопороговых двигательных единиц и лучшее координирование между собой в работе мышц агонистов, синергистов, антагонистов[13]. Это влияет на силу и скорость движения. Слышали же истории про бабушек, выносящих тяжеленный сундук из горящей избы, матерей, поднимающих машины, придавившие их детей? Это как раз включение высокопороговых двигательных единиц под влиянием стресса. Штангисты-спортсмены специально тренируют эти аспекты двигательной активности и способны поднимать большие веса.
Если кто-то из ваших знакомых увлекается каким-либо видом спорта, вы, вероятно, замечали, что при общении они пытаются убедить вас в пользе их любимого вида физической активности. Они готовы посвятить вас в свою спортивную веру и доказать, что именно этот вид тренировок самый правильный для организма.