У Залежно від інтенсивності та тривалості фізичної активності, а також від рівня фітнес підготовки, наше тіло користується трьома енергетичними системами: моментальною, короткостроковою та довготривалою.

Миттєваенергія призначена для рухів, що тривають менше 3 секунд. Приклади таких рухів: швидке піднесення ваги, стрибок, удар тенісною ракеткою по м'ячу, метання диска. Короткостроковаенергія використовується для дій, тривалістю від 3 до 60 секунд, таких як біг на 100 та 400 метрів. ДовготривалаЕнергія призначена для подій, які тривають більше 2 хвилин: біг на довгі дистанції, плавання, більшість командних видів спорту (футбол, баскетбол, хокей).

За винятком найкоротших дій (підйом штанги у важкій атлетиці), наше тіло використовує всі три енергетичні системи одночасно. Наприклад, коли ви граєте в теніс, ви користуєтеся моментальною енергією в момент відбивання подачі, а відновлюєте енергетичні запаси з використанням короткострокової та довготривалої системи.

Звідки береться енергія, що витрачається на фізичну діяльність та підтримку життєдіяльності клітин? Вчені дають таку відповідь. Енергія, що звільняється при окисленні вуглеводів, жирів та білків, використовується для утворення в клітині універсального хімічного «палива» - аденозинтрифосфорної кислоти (АТФ). Без неї неможлива життєдіяльність клітини.

АТФ – це запас енергетичного палива та основа всіх трьох енергетичних систем: саме за рахунок аденозинтрифосфорної кислоти розщеплюються харчові молекули та утворюються нові, енергетично цінні сполуки. Цей процес є основою всіх трьох джерел освіти енергії.

Миттєва енергія:компонентами цієї системи є аденозинтрифосфорна кислота (АТФ) та креатинфосфат (КФ).

Ця енергія дозволяє діяти негайно в ситуаціях, коли необхідно блискавично рухатися: підхопити дитину, що падає, або відбити м'яч у волейбольному матчі. Під час таких рухів АТФ розщеплюється на аденозиндифосфорну та фосфорну кислоти та вивільняє енергію, яка використовується для скорочення м'язів.

Всі процеси, що відбуваються в організмі, а саме: скорочення м'язів, передача нервових імпульсів, кровообіг, синтез тканин, травлення, секреція залоз – відбуваються саме за рахунок АТФ.

Запаси АТФ в організмі невеликі: їх кількість розрахована лише на кілька секунд роботи м'язів при максимальному навантаженні. Тому процеси синтезу АТФ в організмі йдуть безперервно.

Оскільки запаси АТФ дуже обмежені – її запаси негайно поповнюються за допомогою розщеплення креатинфосфату. КФ розкладається швидко і анаеробно (без кисню), представляючи таким чином своєрідну «резервну паливну станцію».

Навіть під час найінтенсивніших занять рівень АТФ залишається високим, але рівень КФ швидко падає. Через кілька секунд вже потрібно підключення систем короткострокової та довготривалої енергії для того, щоб відновити рівні АТФ та КФ. Таке перемикання на інші системи стає критичним, оскільки м'язи можуть оцініти і припинити функціонувати без поповнення запасів АТФ.

Короткострокова енергія: анаеробна система.Короткострокова енергія підходить для того, щоб швидко збігати сходами на 4 поверх або для того, щоб зробити 10 випадів з гантелями.

Ця енергетична система ресинтезує АТФ шляхом розщеплення цукру крові (глюкози) та глікогену, запасеного в печінці та м'язах. Для цього не потрібно кисень, тому інша назва системи – анаеробна, тобто безкиснева.

Можливості цієї енергетичної системи також обмежені, але вона може виробляти достатню кількість АТФ протягом короткого періоду часу. Це робить її найважливішою системою для інтенсивних, але коротких за часом навантажень.

Інтенсивні, але короткі заняття, що базуються на короткостроковій анаеробній системі, призводять до утворення молочної кислоти. Молочна кислотає джерелом енергії для нашого тіла. Найбільше молочної кислоти утворюється після 60-180 секунд максимальних навантажень.

Під час таких інтенсивних тренувань як, наприклад, вправи з обтяженням, ми виробляємо значну кількість молочної кислоти і через це з'являється відчуття «печіння» у м'язах і ми швидко втомлюємося. Однак якщо рівень навантаження знижується, то період працездатності значно збільшується внаслідок підключення аеробного механізму виробітку енергії, при якому відбувається окислення киснем молочної кислоти.

Довготривала енергія: аеробна система.Ця енергія використовується для довгих прогулянок, велосипедних подорожей та видів спорту, тривалих за часом. По суті будь-яка активність, яка триває довше 2-5 хвилин, покладається на аеробні системи організму.

Інша назва для аеробної системи – окисна система. Воно відбиває те, що з генерування АТФ окислювальна система потребує кисні. І хоча аеробна система неспроможна виробляти енергію також швидко, як моментальна і анаеробна, зате може забезпечувати її протягом багато часу.

Для того щоб аеробна енергетична система працювала, кисень повинен бути доставлений з повітря до клітин. Кисень доставляється за допомогою кардіореспіраторної системи. Для її хорошого функціонування потрібні здорові легені для того, щоб доставляти кисень, і сильне серце для перекачування збагаченої киснем крові від легень до клітин. Регулярні тренування збільшують здатність серця перекачувати кров і здатність легень доставляти кисень з повітря в кровотік.

Коли кисень досягає клітин, він потрапляє у спеціальні клітинні структури – мітохондрії. Мітохондріївиробляють більшість адезинтрифосфорної кислоти (АТФ). Вони містять ферменти, які запускають хімічні реакції для отримання енергії з продуктів, які ми їмо. Ця енергія забезпечує м'язові скорочення, створення нових білків та працює у тисячах інших клітинних функцій.

Усі енергетичні системи діють спільно. Відсоток, який забезпечує та чи інша система залежить від того, як довго та з яким зусиллям людина рухається, а також від рівня її підготовки. Системи не ізольовані одна від одної, вони плавно перетікають одна в одну і можуть частково збігатися у процесі руху.

Загальна характеристика аеробної системи енергозабезпечення

Аеробна система енергозабезпечення значно поступається алактатної та лактатної за потужністю енергопродукції, швидкості включення в забезпечення м'язової діяльності, проте багаторазово перевищує ємність та економічність (табл. 1).

Таблиця № 1. Енергозабезпечення м'язової роботи

Джерела	Шляхи Освіта	Час активації до максимального рівня	Термін дії	Тривалість максимального виділення енергії
Алактатні анаеробні	АТФ, креатинфосфат	0	До 30 с	До 10 с
Лактатні анаеробні	Гліколіз із утворенням лактату	15 - 20 с	Від 15 - 20 с до 6 - 6 хв	Від 30 с до 1 хв 30 с
Аеробні	Окислення вуглеводів та жирів киснем повітря	90 - 180 с	До кількох годин	2 – 5 хв і більше

Особливістю аеробної системи є те, що утворення АТФ у клітинних органелах-мітохондріях, що знаходяться в м'язовій тканині, відбувається за участю кисню, що доставляється кисневою транспортною системою. Це визначає високу економічність аеробної системи, а досить великі запаси глікогену в м'язовій тканині та печінці, а також практично необмежені запаси ліпідів – її ємність.

У найбільш спрощеному вигляді діяльність аеробної системи енергозабезпечення здійснюється в такий спосіб. На першому етапі в результаті складних процесів відбувається перетворення як глікогену, так і вільних жирних кислот (СЖК) в ацетил-кофермент А (ацетил-КоА) – активну форму оцтової кислоти, що забезпечує перебіг всіх подальших процесів енергоутворення за єдиною схемою. Однак до моменту утворення ацетил-КоА окислення глікогену та СЖК відбувається самостійно.

Усі численні хімічні реакції, які у процесі аеробного ресинтезу АТФ, можна розділити втричі типу: 1 – аеробний гліколіз; 2 – цикл Кребса, 3 – система транспорту електронів (рис. 7).

Мал. 7. Етапи реакцій ресинтезу АТФ в аеробному процесі

Першим етапом реакцій є аеробний гліколіз, в результаті якого здійснюється розщеплення глікогену з утворенням СО2 та Н2О. Перебіг аеробного гліколізу відбувається за тією ж схемою, що і перебіг розглянутого вище анаеробного гліколізу. В обох випадках в результаті хімічних реакцій глікоген перетворюється на глюкозу, а глюкоза – на піровиноградну кислоту з ресинтезом АТФ. У цих реакціях кисень не бере участі. Присутність кисню виявляється надалі, коли за його участю піровиноградна кислота не перетворюється на молочну кислоту на молочну кислоту, а потім на лактат, що має місце в процесі анаеробного гліколізу, а направляється в аеробну систему, кінцевими продуктами якої виявляється вуглекислий газ (СО2), виведений з організму легкими, і вода (рис. 8)

Мал. 8. Схематичне перебіг анаеробного та аеробного гліколізу

Розщеплення 1 моля глікогену на 2 моли піровиноградної кислоти відбувається з виділенням енергії, достатньої для ресинтезу 3 молей АТФ: Енергія + 3АДФ + Фн → 3АТФ

З утвореної в результаті розщеплення глікогену піровиноградної кислоти відразу виводиться СО2, перетворюючи її з тривуглецевої сполуки в двовуглецеве, яке поєднуючись з коферментом А, утворює ацетил-КоА, який включається в другий етап аеробного утворення АТФ - цикл лимонної кислоти або цикл Кребса.

У циклі Кребса протікає серія складних хімічних реакцій, внаслідок яких відбувається окислення піровиноградної кислоти – виведення іонів водню (Н+) та електронів (е-), які у результаті потрапляють у систему транспорту кисню і беруть участь у реакціях ресинтезу АТФ третьому етапі, утворюючи СО2, який дифундується в кров і переноситься в легені, з яких виводиться з організму. У самому циклі Кребса утворюється лише 2 моля АТФ (рис. 9).

Мал. 9. Схематичне зображення окиснення вуглеців у циклі Кребса

Третій етап протікає в ланцюзі транспорту електронів (дихального ланцюга). Реакції, що відбуваються за участю коферментів, загалом зводяться до наступного. Іони водню та електрони, що виділяються в результаті реакцій, що протікали в циклі Кребса і щонайменше у процесі гліколізу, транспортуються до кисню, щоб у результаті утворити воду. Одночасно енергія в серії сполучених реакцій використовується для ресинтезу АТФ. Весь процес, що відбувається ланцюгом передачі електронів кисню називається окислювальним фосфорилированием. У процесах, що відбуваються в дихальному ланцюгу, споживається близько 90% кисню, що надходить до клітин, і утворюється найбільша кількість АТФ. В цілому окислювальна система транспорту електронів забезпечує утворення 34 молекул АТФ з однієї молекули глікогену.

Засвоєння та абсорбція вуглеводів у кровотік відбувається у тонкому кишечнику. У печінці вони перетворюються на глюкозу, яка у свою чергу може бути перетворена на глікоген і депонується в м'язах та печінці, а також використовується різними органами та тканинами як джерело енергії для підтримки діяльності. В організмі здорового з достатнім рівнем фізичної підготовленості чоловіка з масою тіла 75 кг міститься 500 – 550 г вуглеводів у вигляді глікогену м'язів (близько 80 %), глікогену печінки (приблизно 16 – 17 %), глюкози крові (3 – 4 %); відповідає енергетичним запасам близько 2000 - 2200 ккал.

Глікоген печінки (90-100 г) використовується для підтримки рівня глюкози крові, необхідного для забезпечення нормальної життєдіяльності різних тканин та органів. При тривалій роботі аеробного характеру, що призводить до виснаження запасів глікогену м'язового, частина глікогену печінці може використовуватися м'язами.

Слід враховувати, що глікогенні запаси м'язів та печінки можуть суттєво збільшуватися під впливом тренування та харчових маніпуляцій, що передбачають вуглеводне виснаження та подальше вуглеводне насичення. Під впливом тренування та спеціального харчування концентрація глікогену в печінці може збільшитись у 2 рази. Збільшення кількості глікогену підвищує його доступність та швидкість утилізації при виконанні подальшої м'язової роботи.

При тривалих фізичних навантаженнях середньої інтенсивності освіту глюкози у печінці зростає у 2 – 3 разу проти освітою в стані спокою. Напружена тривала робота може призвести до 7-10-кратного збільшення утворення глюкози в печінці порівняно з даними, отриманими у стані спокою.

Ефективність процесу енергозабезпечення за рахунок жирових запасів визначається швидкістю протікання ліполізу та швидкістю кровотоку в адипозній тканині, що забезпечує інтенсивну доставку вільних жирних кислот (СЖК) до м'язових клітин. Якщо робота виконується з інтенсивністю 50 – 60 % VO2 max, відзначається максимальний кровотік у адипозній тканині, що сприяє максимальному надходженню до крові СЖК. Більш інтенсивна м'язова робота пов'язана з інтенсифікацією м'язового кровотоку при одночасному зменшенні кровопостачання адипозної тканини і, отже, з погіршенням доставки СЖК м'язову тканину.

Хоча у процесі м'язової діяльності ліполіз розгортається, проте вже у 30 – 40-й хвилинах роботи середньої інтенсивності її енергозабезпечення однаково здійснюється рахунок окислення як вуглеводів, і ліпідів. Подальше продовження роботи, що призводить до поступового вичерпання обмежених вуглеводних ресурсів, пов'язане із збільшенням окиснення СЖК; наприклад, енергозабезпечення другої половини марафонської дистанції в бігу або шосейних велогонках (більше 100 км) переважно пов'язане з використанням жирів.

Незважаючи на те, що використання енергії від окислення ліпідів має реальне значення для забезпечення витривалості тільки при тривалій м'язовій діяльності, починаючи вже з перших хвилин роботи з інтенсивністю, що перевищує 60% VO2max, відзначається звільнення з триацилгліцеридів СЖК, їх надходження та окислення в м'язах, що скорочуються. Через 30 - 40 хв після початку роботи швидкість споживання СЖК зростає в 3 рази, а після 3 - 4 годин роботи - в 5 - 6 разів.

Внутрішньом'язова утилізація тригліцеридів суттєво зростає під впливом тренування аеробної спрямованості. Ця адаптаційна реакція проявляється як у швидкості розгортання процесу освіти енергії рахунок окислення СЖК, що надійшли з трицеридов м'язів, і у зростанні їх утилізації з м'язової тканини.

Не менш важливим адаптаційним ефектом тренованої м'язової тканини є підвищення її здатності до утилізації жирових запасів. Так, після 12-тижневого тренування аеробної спрямованості здатність до утилізації тригліцеридів у м'язах, що працюють, різко зростала і досягала 40 %.

Роль білків для ресинтезу АТФ істотна. Однак вуглецевий каркас багатьох амінокислот може бути використаний як енергетичне паливо в процесі окисного метаболізму, що проявляється при тривалих навантаженнях середньої інтенсивності, при яких вклад білкового метаболізму в енергопродукцію може досягти 5-6% загальної потреби в енергії.

Завдяки значним запасам глюкози та жирів в організмі та необмеженій можливості споживання кисню їх атмосферного повітря, аеробні процеси, володіючи меншою потужністю порівняно з анаеробними, можуть забезпечувати виконання роботи протягом тривалого часу (тобто їх ємність дуже велика за дуже високої економічності) . Дослідження показують, що, наприклад, у марафонському бігу рахунок використання м'язового глікогену робота м'язів триває протягом 80 хв. Певна кількість енергії може бути мобілізована за рахунок глікогену печінки. У сумі це може забезпечити 75% часу, необхідного подолання марафонської дистанції. Решта енергії утворюється в результаті окислення жирних кислот. Однак швидкість їхньої дифузії з крові в м'язи обмежена, що лімітує виробництво енергії за рахунок цих кислот. Енергії, що продукується внаслідок окислення СЖК, достатньо для підтримки інтенсивності роботи м'язів на рівні 40 – 50 % VO2max, СОТ час як сильні марафонці здатні долати дистанцію з інтенсивністю, що перевищує 80 – 90 % VO2max, що свідчить про високий рівень адаптації не лише забезпечити оптимальне поєднання використання вуглеводів, жирів, окремих амінокислот та метаболітів для виробництва енергії, а й економне витрачання глікогену.

Таким чином, вся сукупність реакцій, що забезпечують аеробне окиснення глікогену, виглядає так. На першому етапі в результаті аеробного гліколізу утворюється піровиноградна кислота та ресинтезується деяка кількість АТФ. На другому, у циклі Кребса, виробляється СО2, а іони водню (Н+) та електрони (е-) вводяться в систему транспорту електронів також із ресинтезом деякої кількості АТФ. І нарешті, заключний етап пов'язаний з утворенням Н2О з Н+, е- та кисню з вивільненням енергії, що використовується для ресинтезу переважної кількості АТФ. Жири та білки, що використовуються у паливі для ресинтезу АТФ, також проходять через цикл Кребса та систему транспорту електронів (рис. 10).

Мал. 10. Схематичне зображення функціонування аеробної системи енергозабезпечення

Лактатна система енергозабезпечення.

У лактатній системі енергозабезпечення ресинтез АТФ відбувається за рахунок розщеплення глюкози та глікогену за відсутності кисню. Цей процес прийнято позначати як анаеробний гліколіз. Анаеробний гліколіз є значно складнішим хімічним процесом, порівняно з механізмами розщеплення фосфогенів в алактатній системі енергозабезпечення. Він передбачає протікання серії складних послідовних реакцій, внаслідок яких глюкоза та глікоген розщеплюються до молочної кислоти, яка у серії сполучених реакцій використовується для ресинтезу АТФ (рис. 2).

Мал. 2. Схематичне зображення процесу анаеробного гліколізу

В результаті розщеплення 1 моля глюкози утворюється 2 моля АТФ, а при розщепленні 1 моля глікогену - 3 моля АТФ. Одночасно з вивільненням енергії в м'язах і рідинах організму відбувається утворення піровиноградної кислоти, яка потім перетворюється на молочну кислоту. Молочна кислота швидко розкладається із заснуванням її солі – лактата.

Накопичення молочної кислоти внаслідок інтенсивної діяльності гліколітичного механізму призводить до великого утворення лактату та іонів водню (Н+) у м'язах. Внаслідок цього, незважаючи на дію буферних систем, поступово знижується м'язовий pH з 7,1 до 6,9 і навіть до 6,5 – 6,4. Внутрішньоклітинний pH, починаючи з рівня 6,9 – 6,8, уповільнює інтенсивність гліколітичної реакції відновлення запасів АТФ, а при pH 6,5 – 6,4 розщеплення глікогену припиняється. Таким чином, саме підвищення концентрації молочної кислоти у м'язах обмежує розщеплення глікогену в анаеробному гліколізі.

На відміну від алактатної системи енергозабезпечення, потужність якої досягає максимальних показників вже на першій секунді роботи, процес активізації гліколізу розгортається значно повільніше і досягає високих величин енергопродукції лише на 5 – 10 секунд роботи. Потужність гліколітичного процесу значно поступається потужності креатинфосфокіназного механізму, проте є в кілька разів більш високою в порівнянні з можливостями системи аеробного окислення. Зокрема, якщо рівень енергопродукції АТФ рахунок розпаду КФ становить 9 – 10 ммоль/кг с.м.т./с (сира маса тканини), то за підключенні гліколізу обсяг виробленої АТФ може збільшитися до 14 ммоль/кг с.м. т./с. За рахунок використання обох джерел ресинтезу АТФ протягом 3-хвилинної інтенсивної роботи м'язова система людини здатна виробляти близько 370 ммоль/кг м.т. У цьому частку гліколізу припадає щонайменше 80 % загальної продукції. Максимальна потужність лактатної анаеробної системи проявляється на 20 – 25 секундах роботи, а на 30 – 60 секундах гліколітичний шлях ресинтезу АТФ є основним в енергозабезпеченні роботи.

Місткість лактатної анаеробної системи забезпечує її переважну участь в енергопродукції при виконанні роботи тривалість до 30 - 90 с. При більш тривалій роботі роль гліколізу поступово знижується, проте залишається суттєвою і за більш тривалої роботи – до 5 – 6 хв. Загальна кількість енергії, яка утворюється за рахунок гліколізу, може бути оцінена і за показниками лактату крові після виконання роботи, що вимагає граничної мобілізації лактатної системи енергозабезпечення. У нетренованих людей гранична концентрація лактату у крові становить 11 – 12 ммоль/л. Під впливом тренування ємність лактатної системи різко зростає і концентрація лактату в крові може досягати 25-30 ммоль/л і вище.

Максимальні величини енергоутворення та лактату в крові у жінок на 30 – 40 % нижчі порівняно з чоловіками такої самої спортивної спеціалізації. Юні спортсмени, порівняно з дорослими, відрізняються невисокими анаеробними можливостями. максимальна концентрація лактату в крові при граничних навантаженнях анаеробного характеру у них не перевищує 10 ммоль/кг, що у 2 – 3 рази нижче, ніж у дорослих спортсменів.

Таким чином, адаптаційні реакції лактатної анаеробної системи можуть протікати у різних напрямках. Одним із них є збільшення рухливості гліколітичного процесу, що проявляється у значно швидшому досягненні його максимальної продуктивності (з 15 – 20 до 5 – 8 с). Друга реакція пов'язана з підвищенням потужності анаеробної гліколітичної системи, що дозволяє продукувати значно більшу кількість енергії в одиницю часу. Третя реакція зводиться до підвищення ємності системи і, звичайно загального обсягу енергії, що продукується, внаслідок чого збільшується тривалість роботи, переважно забезпечується за рахунок гліколізу.

Максимальне значення лактату та pH в артеріальній крові у процесі змагань з деяких видів спорту представлені на рис. 3.

Рис.3. Максимальні значення лактату та pH в артеріальній крові у спортсменів, що спеціалізуються у різних видах спорту: а – біг (400, 800 м); б - швидкісний біг на ковзанах (500, 1000м); в – веслування (2000 м); г - плавання 100 м; д – бобслей; е – велогонки (100 км)
(Eindemann, Keul, 1977)

Вони дають досить повне уявлення про роль лактатних анаеробних джерел енергії для досягнення високих спортивних результатів різних видів спорту та про адаптаційні резерви системи анаеробного гліколізу.

При виборі оптимальної тривалості роботи, яка забезпечує максимальну концентрацію лактату в м'язах, слід враховувати, що максимальний вміст лактату відзначається при використанні граничних навантажень, тривалість яких коливається в межах 1-6 хв. Збільшення тривалості роботи пов'язане із зменшенням концентрації лактату у м'язах.

Для вибору оптимальної методики підвищення анаеробних можливостей важливо простежити особливості накопичення лактату при переривчастій роботі максимальної інтенсивності. Наприклад, однохвилинні граничні навантаження з чотирихвилинними паузами призводять до постійного збільшення лактату в крові (рис. 4) при одночасному зниженні показників кислотно-основного стану (рис. 5).

Мал. 4. Зміна концентрації лактату в крові в процесі переривчастого максимального навантаження (однохвилинні вправи з інтенсивністю 95%, розділені періодами відпочинку тривалістю 4 хв) (Hermansen, Stenswold, 1972)

Мал. 5. Зміна pH крові при переривчастому виконанні однохвилинних навантажень максимальної інтенсивності (Hollman, Hettinger, 1980)

Аналогічний ефект відзначається і під час виконання 15 – 20-секундних вправ максимальної потужності з паузами близько 3 хвилин (рис. 6).

Мал. 6. Динаміка біохімічних змін у спортсменів при повторному виконанні короткочасних вправ максимальної потужності (Н. Волков та ін., 2000)

Алактатна система енергозабезпечення.

Ця система енергозабезпечення є найменш складною, відрізняється високою потужністю звільнення енергії та короткочасністю дії. Утворення енергії в цій системі відбувається за рахунок розщеплення багатих на енергію фосфатних сполук – аденозинтрифосфату (АТФ) та креатинфосфату (КФ). Енергія, що утворюється в результаті розпаду АТФ, повною мірою включається до процесу енергозабезпечення роботи вже на першій секунді. Однак уже на другій секунді виконання роботи здійснюється за рахунок креатинфосфату (КФ), депонованого в м'язових волокнах і містить багаті на енергію фосфатні сполуки. Розщеплення цих сполук призводить до інтенсивного вивільнення енергії. Кінцевими продуктами розщеплення КФ є креатин (Кр) та неорганічний фосфат (Фн). Реакція стимулюється ферментом креатинкіназу і схематично виглядає так:

Енергія, що вивільняється при розпаді КФ, є доступною для процесу ресинтезу АТФ, тому за швидким розщепленням АТФ в процесі м'язового скорочення негайно слідує його ресинтез з АДФ і Фн із залученням енергії, що вивільняється при розщепленні КФ:

Ще одним механізмом алактатної системи енергозабезпечення є так звана міокіназна реакція, яка активізується при значній м'язовій втомі, коли швидкість розщеплення АТФ значно перевищує швидкість її ресинтезу. Міокіназна реакція стимулюється ферментом міокіназу і полягає у перенесенні фосфатної групи з однієї молекули на іншу та утворенням АТФ та аденозинмонофосфату (АМФ):

Аденозинмонофосфат (АМФ), що є побічним продуктом міокіназної реакції, містить останню фосфатну групу і на відміну від АТФ та АДФ не може бути використаний як джерело енергії. Міокіназна реакція активізується в умовах, коли через стомлення інші шляхи ресинтезу АТФ вичерпали свої можливості.

Запаси КФ неможливо знайти заповнені у процесі виконання роботи. Для його ресинтезу може бути використана тільки енергія, що вивільняється внаслідок розпаду АТФ, що виявляється можливим лише у відновлювальному періоді після закінчення роботи.

Алактатна система, відрізняючись дуже високою швидкістю звільнення енергії, одночасно характеризується вкрай обмеженою ємністю. Рівень максимальної алактатної анаеробної потужності залежить від кількості фосфатів (АТФ та КФ) у м'язах та швидкості їх використання. Під впливом тренування спринтерського характеру показники алактатної анаеробної потужності можуть бути значно підвищені. Під впливом спеціального тренування потужність алактатної анаеробної системи може бути збільшена на 40-80%. Наприклад, спринтерське тренування протягом 8 тижнів бігунів призвело до збільшення вмісту АТФ і КФ в кістяковому м'язі в стані спокою приблизно на 10%.

Під впливом тренування у м'язах не тільки збільшується кількість АТФ та Кф, а й суттєво зростає здатність м'язової тканини до їх розщеплення. Ще однією адаптаційною реакцією, що визначає потужність алактатної анаеробної системи, є прискорення ресинтезу фосфатів за рахунок підвищення активності ферментів, зокрема креатинфосфокінази та міокінази.

Під впливом тренування суттєво зростають і показники максимальної ємності алактатної анаеробної стстеми енергозабезпечення. Місткість алактатної анаеробної системи під впливом цілеспрямованого багаторічного тренування і може зростати в 2,5 рази. Це підтверджується показниками максимального алактатного О2-боргу: у спортсменів-початківців він становить 21,5 мл/кг, у спортсменів високого класу може досягати 54,5 мл/кг.

Збільшення ємності алактатної енергетичної системи проявляється у тривалості роботи максимальної інтенсивності. Так, в осіб, які не займаються спортом, максимальна потужність алактатного анаеробного процесу, досягнута через 0,5 – 0,7 с після початку роботи, може утримуватися не більше 7 – 10 с, то у спортсменів вищого класу, що спеціалізуються у спринтерських дисциплінах, вона може виявлятися протягом 15 - 20 с. При цьому більша тривалість роботи супроводжується і значно більшою її потужністю, що обумовлюється високою швидкістю розпаду та ресинтезу високоенергетичних фосфатів.

Концентрація АТФ та КФ у чоловіків та жінок практично однакова – близько 4 ммоль/кг АТФ та 16 ммоль/кг КФ. Однак загальна кількість фосфогенів, які можуть використовуватися при м'язовій діяльності, у чоловіків значно більша, ніж у жінок, що зумовлено великими відмінностями у загальному обсязі скелетної мускулатури. Природно, що у чоловіків значно більша ємність алактатної анаеробної системи енергозабезпечення.

На закінчення слід зазначити, що особи з високим рівнем алактатної анаеробної продуктивності, як правило, мають низькі аеробні можливості, витривалість до тривалої роботи. Одночасно у бігунів на довгі дистанції алактатні анаеробні можливості не тільки не можна порівняти з можливостями спринтерів, а й часто поступаються показниками, що реєструються в осіб, які не займаються спортом.

Загальна характеристика систем енергозабезпечення м'язової діяльності

Енергія, як відомо, є загальною кількісною мірою, що пов'язує воєдино всі явища природи, різні форми руху матерії. З усіх видів енергії, що утворюється і використовується в різних фізичних процесах (теплова, механічна, хімічна та ін) стосовно м'язової діяльності, основна увага повинна бути сконцентрована на хімічній енергії організму, джерелом якої є харчові продукти та її перетворення в механічну енергію рухової діяльності людини.

Енергія, що вивільняється під час розщеплення харчових продуктів, використовується для виробництва аденозинтрифосфату (АТФ), який депонується у м'язових клітинах та є своєрідним паливом для виробництва механічної енергії м'язового скорочення.

Енергію для м'язового скорочення дає розщеплення аденозинтрифосфату (АТФ) до аденозиндифосфату (АДФ) та неорганічного фосфату (Ф). Кількість АТФ у м'язах невелика та її достатньо для забезпечення високоінтенсивної роботи лише протягом 1 – 2 с. Для продовження роботи необхідний ресинтез АТФ, який виробляється рахунок енерговіддаючих реакцій трьох типів. Заповнення запасів АТФ у м'язах дозволяє підтримувати постійний рівень його концентрації, необхідний повноцінного м'язового скорочення.

Ресинтез АТФ забезпечується як в анаеробних, так і в аеробних реакціях із залученням як енергетичні джерела запасів креатинфосфату (КФ) і АДФ, що містяться в м'язових тканинах, а також багатих на енергію субстратів (глікоген м'язів і печінки, запаси ліпоз). Хімічні реакції, що призводять до забезпечення м'язів енергією протікають у трьох енергетичних системах: 1) анаеробної алактатної; 2) анаеробної лактатної (гліколітичної); 3) аеробної.

Освіта енергії у перших двох системах здійснюється у процесі хімічних реакцій, які потребують наявності кисню. Третя система передбачає енергозабезпечення м'язової діяльності внаслідок реакцій окиснення, що протікають за участю кисню. Найбільш загальні уявлення про послідовність включення та кількісні співвідношення в енергозабезпеченні м'язової діяльності кожної із зазначених систем наведені на рис. 1.

Можливості кожної із зазначених енергетичних систем визначаються потужністю, тобто швидкістю звільнення енергії в метаболічних процесах, та ємністю, яка визначається величиною та ефективністю використання субстратних фондів.

Мал. 1. Послідовність та кількісні співвідношення процесів енергозабезпечення м'язової діяльності у кваліфікованих спортсменів у різних енергетичних системах (схема): 1 – алактатної; 2 – лактатний; 3 – аеробної

Конспект з мотивів «ЧСС, лактат та тренування на витривалість» (Янсен Петер)

Працюючим м'язам необхідна енергія. Аденозинтрифосфат (АТФ) – це універсальне джерело енергії. АТФ розпадається до аденозиндифосфату (АДФ). У цьому вивільняється енергія.

АТФ → АДФ + енергія

При інтенсивній роботі м'язів запаси АТФ витрачаються за 2 секунди. АТФ безперервно відновлюється (ресинтез) із АДФ. Виділяють три системи ресинтезу АТФ:

• фосфатну,
• лактатну,
• кисневу.

Фосфатна система ресинтезу АТФ

Швидкий ресинтез АТФ у м'язах відбувається за рахунок креатинфосфату (КрФ). Запасу КрФ у м'язах вистачає на 6-8 секунд інтенсивної роботи.

КрФ + АДФ → АТФ + креатин

При максимальному навантаженні фосфатна система виснажується протягом 10 секунд. У перші 2 секунди витрачається АТФ, потім 6-8 секунд — КрФ. Через 30 секунд після фізичного навантаження запаси АТФ та КрФ відновлюються на 70%, а через 3-5 хвилин – повністю.

Фосфатна система важлива для вибухових та короткочасних видів фізичної активності — спринтери, футболісти, стрибуни у висоту та довжину, метальники диска, боксери та тенісисти.

Для тренування фосфатної системи нетривалі енергійні вправи чергують із відрізками відпочинку. Відпочинок має бути досить тривалим, щоб встиг відбутися ресинтез АТФ та КРФ (графік 1).

Через 8 тижнів спринтерських тренувань кількість ферментів, які відповідають за розпад та ресинтез АТФ, збільшиться. Після 7 місяців тренувань на витривалість у вигляді бігу тричі на тиждень запаси АТФ та КрФ зростуть на 25-50%. Це підвищує здатність спортсмена показати результати у видах діяльності, які тривають не більше 10 секунд.

Фосфатна система ресинтезу АТФ називається анаеробної та алактатноїтому, що не потрібен кисень і не утворюється молочна кислота.

Киснева система ресинтезу АТФ

Киснева ( аеробна)система ресинтезу АТФ підтримує фізичну роботу тривалий час та важлива для спортсменів на витривалість. Енергія виділяється при взаємодії вуглеводів та жирів з киснем. Окислення вуглеводів вимагає на 12% менше кисню, порівняно з жирами. При фізичних навантаженнях за умов нестачі кисню енергоутворення відбувається насамперед з допомогою окислення вуглеводів. Після вичерпання запасу вуглеводів до енергозабезпечення підключаються жири. Запасу вуглеводів (глікоген у печінці та м'язах) вистачає на 60-90 хвилин роботи субмаксимальної інтенсивності. Запаси жирів в організмі невичерпні.

Важливо!Тренований спортсмен буде використовувати більше жирів і менше вуглеводів, порівняно з непідготовленою людиною. Тренована людина заощаджує вуглеводи, запаси яких небезмежні.

Окислення жирів:

Жири + кисень

Вуглекислий газ виводиться із організму легкими.

Розпад вуглеводів (гліколіз):

Перша фаза: глюкоза + АДФ → АТФ + молочна кислота

Друга фаза: молочна кислота + кисень+ АДФ → АТФ + вуглекислий газ + вода

Чим більше кисню здатний засвоїти організм людини, тим вищі аеробні здібності. Високі показники лактату під час навантаження вказують на неспроможність аеробної системи. Тренування можуть покращити аеробні здібності на 50%. При нестачі кисню молочна кислота накопичується в працюючих м'язах, що призводить до ацидозу (закислення) м'язів. Болючість м'язів - це характерна риса наростаючого ацидозу (біль у ногах у велосипедиста або бігуна, біль у руках у весляра).

Важливо!Ацидоз починається прискорення. При наростаючому ацидозі спортсмен не здатний підтримувати той самий рівень навантаження. Спортсмен, здатний відтягувати момент ацидозу, з більшою ймовірністю виграє перегони.

Лактатна система ресинтезу АТФ

Після певного рівня інтенсивності роботи організм переходить на безкисневе (анаеробне) енергозабезпечення, де джерело енергії - виключно вуглеводи. Інтенсивність м'язової роботи різко знижується через накопичення молочної кислоти (лактату).

Глюкоза + АДФ → молочна кислота + АТФ

Ресинтез АТФ відбувається за рахунок лактатного механізму:

• кілька хвилин на початку будь-якої вправи поки що легкі, серце та системи транспорту кисню не пристосуються до потреб навантаження;
• при бігу на 100, 200, 400 і 800 м, а також під час будь-якої іншої інтенсивної роботи, що триває 2-3 хв;
• у бігу на 1500 м вклад аеробного та анаеробного енергозабезпечення - 50/50;
• при короткочасному збільшенні інтенсивності роботи - при ривках, подоланні підйомів під час фінішного кидка, наприклад, на фініші марафону або велогонки.

Лактат може бути в 20 разів вищим за норму. Максимальна концентрація молочної кислоти досягається в бігу на 400 м. Зі збільшенням дистанції концентрація лактату знижується (Графік 2).

Негативні ефекти високого лактату

• М'язова втома.Якщо розпочати тривалий біг у високому темпі або рано приступити до фінішного ривку, м'язова втома, за зростанням концентрації лактату, не дасть спортсмену виграти гонку.
• Ацидоз (закислення) м'язових клітин та міжклітинного простору.Може знадобитися кілька днів, щоб ферменти знову нормально функціонували та аеробні можливості повністю відновилися. Часте повторення інтенсивних навантажень (без достатнього відновлення) призводить до перетренованості.
• Пошкодження м'язових клітин.Після напруженого тренування в крові підвищується рівень сечовини, креатинкінази, аспартатамінотрансферази (АсАТ) та аланінамінотрансферази (АлАТ). Це свідчить про пошкодження клітин. Щоб показники крові знову прийшли в норму, потрібно від 24 до 96 год. У цей час тренування повинні бути легкими — відновними.
• Порушення м'язового скорочення впливає координацію.Тренування на техніку не слід проводити, якщо лактат вище 6-8 ммоль/л.
• Мікророзриви.Незначні пошкодження м'язів можуть спричинити травму при недостатньому відновлення.
• Уповільнюється утворення КРФ.Найкраще не допускати високих показників лактату під час спринтерських тренувань.
• Знижується утилізація жиру.При виснаженні запасів глікогену енергозабезпечення виявиться під загрозою, оскільки організм не зможе використовувати жир.

На нейтралізацію половини молочної кислоти, що накопичилася, потрібно близько 25 хвилин; за 1 годину 15 хвилин нейтралізується 95% молочної кислоти. Активне відновлення («затримка») дуже швидко знижує лактат. У відновлювальній фазі краще виконувати безперервну, а чи не інтервальну роботу (Графік 3).

Енергетичні запаси

Важливо!Запасу АТФ вистачає на 2-3 секунди максимальної потужності. Креатинфосфат (КрФ) витрачається за 8-10 секунд максимальної роботи. Глікогенові запаси закінчуються через 60-90 хвилин субмаксимальної роботи. Запаси жиру практично невичерпні (Графік 4).

Таблиця 1.1. Порядок підключення енергетичних систем при фізичному навантаженні максимальної потужності. Анаеробний – без участі кисню; аеробний – за участю кисню. Алактатний – молочна кислота не виробляється; лактатний – молочна кислота виробляється.

Тривалість навантаження	Механізми енергозабезпечення	Джерела енергії	Примітки
1-5 секунд
6-8 секунд	Анаеробний алактатний (фосфатний)
9-45 секунд	Анаеробний алактатний (фосфатний) + анаеробний лактатний (лактатний)	АТФ, КрФ + глікоген	Великий виробіток лактату
45-120 секунд	Анаеробний лактатний (лактатний)	Глікоген	У міру збільшення тривалості навантаження вироблення лактату знижується
2-4 хвилини	Аеробний (кисневий) + анаеробний лактатний (лактатний)	Глікоген
	Аеробний	Глікоген + жирні кислоти	Чим вища частка жирних кислот в енергозабезпеченні, тим довша тривалість навантаження

Важливо!У 1 г жиру 9 ккал, а в 1 г вуглеводів 4 ккал. Жири не пов'язані з водою, а вуглеводи пов'язані з великою кількістю води. Якщо запаси у вигляді жирів замінити на вуглеводи, маса нашого тіла збільшиться вдвічі. У ваговому обчисленні жири є ефективним джерелом енергії. Тому перелітні птахи запасають виключно жири. Жир - ідеальне джерело енергії для тривалих навантажень при обмеженому надходженні їжі.

У спортсменів на витривалість показник жиру загалом 10%. Це є важливим показником фізичного стану спортсмена. Кожен спортсмен має свій ідеальний відсоток жиру. Ідеальний відсоток жиру знаходиться у діапазоні від максимально низького (4-5%) до відносно високого (12-13%).

Запасу вуглеводів вистачає в середньому на 95 хвилин марафонського бігу, жирових запасів вистачить на 119 годин. Але щоб отримати енергію з жиру потрібно більше кисню. З вуглеводів можна синтезувати більше АТФ в одиницю часу. Тому вуглеводи – це головне джерело енергії під час інтенсивних навантажень. Коли закінчуються запаси вуглеводів, вклад жиру в енергозабезпечення роботи зростає, а інтенсивність навантаження знижується. У марафоні це відбувається в районі 30-кілометрової позначки після 90 хвилин бігу.

Енергетична система організму

ДоЯк видно з попереднього матеріалу, це питання є центральним при вирішенні проблеми взаємодії людини з Космосом, а сама ця проблема є головною серед усіх проблем, з якими ми стикаємося при створенні у своєму мозку єдиної картини Світу. Тому розглянемо енергетичну систему організму докладніше.

Як ви вже переконалися, ця система прямо пов'язана з такою властивістю живого організму, як електропровідність. Тож треба починати з неї.

Видатний американський вчений Альберт Сент-Дьєрді писав, що життя являє собою безперервний процес поглинання, перетворення та переміщення енергії різних видів та різних значень. Цей процес безпосередньо пов'язаний з електричними властивостями живої речовини, а конкретніше, з його здатністю проводити електричний струм (електропровідністю).

Електричний струм – це впорядкований рух електричних зарядів. Носіями електричних зарядів можуть бути електрони (заряджені негативно), іони (як позитивні, і негативні) і дірки. Про "діркову" провідність стало відомо не дуже давно, коли були відкриті матеріали, які отримали назву напівпровідників. До цього всі речовини (матеріали) ділили на провідники та ізолятори. Потім відкрили напівпровідники. Це відкриття виявилося безпосередньо пов'язаним з розумінням процесів, що протікають у живому організмі. Виявилося, що багато процесів у живому організмі можна пояснити завдяки застосуванню електронної теорії напівпровідників. Аналогом молекули напівпровідника є макромолекула живого. Але явища, які у ній, значно складніше. Перш ніж розглянути ці явища, нагадаємо основні засади роботи напівпровідників.

Електронна провідність здійснюється електронами. Вона реалізується у металах, і навіть у газах, де електрони мають можливість рухатися під впливом зовнішніх причин (електричного поля). Це має місце у верхніх шарах земної атмосфери – іоносфері.

Іонна провідність реалізується рухами іонів. Вона має місце у рідких електролітах. Є третій різновид провідності. Вона виникає внаслідок розриву валентного зв'язку. При цьому з'являється вакантне місце з відсутнім зв'язком. Там, де немає електронних зв'язків, утворюється порожнеча, ніщо, дірка. Так, в кристалі напівпровідника виникає додаткова можливість для перенесення електричних зарядів тому, що утворюються дірки. Ця провідність одержала назву діркової. Так, напівпровідники мають і електронну, і дірочну провідність.

Вивчення властивостей напівпровідників показало, що ці речовини зближують живу та неживу природу. Що нагадує властивості живого? Вони дуже чутливі до дії зовнішніх факторів, під впливом яких змінюють свої електрофізичні властивості. Так, при підвищенні температури електрична провідність неорганічних та органічних напівпровідників дуже збільшується. У металів у разі вона зменшується. На провідність напівпровідників впливає світло. Під його дією на напівпровіднику виникає електрична напруга. Отже, відбувається перетворення енергії світла на електричну енергію (сонячні батареї). Напівпровідники реагують не лише на світло, а й на проникаючу радіацію (у тому числі і на рентгенівське випромінювання). На властивості напівпровідників впливають тиск, вологість, хімічний склад повітря тощо. Аналогічно ми реагуємо зміну умов у світі. Під впливом зовнішніх чинників змінюються біопотенціали тактильних, смакових, слухових, зорових аналізаторів.

Дірки є носіями позитивного електричного заряду. Коли поєднуються електрони та дірки (рекомбінують), то заряди зникають, а точніше нейтралізують один одного. Ситуація змінюється залежно від впливу зовнішніх чинників, наприклад, температури. Коли валентна зона повністю заповнена електронами – речовина є ізолятором. Таким є напівпровідник при температурі -273 градуси (нульова температура по Кельвіну). У напівпровідниках діють два конкуруючі процеси: об'єднання (рекомбінація) електронів і дірок та їх генерація за рахунок термічного збудження. Електропровідність напівпровідників визначається співвідношенням цих процесів.

Електричний струм залежить від кількості зарядів, що переносяться, і від швидкості цього перенесення. У металах, де провідність є електронною, швидкість перенесення невелика. Цю швидкість називають рухливістю. Рухливість зарядів (у дірці) у напівпровідниках значно більша, ніж у металах (провідниках). Тому в них навіть за відносно малої кількості носіїв зарядів провідність може бути істотнішою.

Напівпровідники можна утворити й іншим способом. У речовину можна внести атоми інших елементів, які мають рівні енергії розташовані в забороненій зоні. Ці внесені атоми є домішками. Так можна отримати речовину - напівпровідник із домішковою провідністю. Провідники з домішковою провідністю широко використовуються як перетворювачі первинної інформації, оскільки їхня провідність залежить від багатьох зовнішніх факторів (температури, інтенсивності та частоти проникаючого випромінювання).

В організмі людини є речовини, які володіють і домішковою провідністю. Одні домішкові речовини при введенні в кристалічну решітку поставляють електрони в зону провідності. Тож їх називають донорами. Інші домішки захоплюють електрони із валентної зони, тобто утворюють дірки. Їх називають акцепторами.

Нині встановлено, що у живому речовині є атоми і молекули як донори, і акцептори. Але жива речовина має і такі властивості, яких немає в органічних і неорганічних напівпровідників. Ця властивість – дуже малі значення енергії зв'язку. Так, для гігантських біологічних молекул енергія зв'язку становить лише кілька електрон-вольт, тоді як енергія зв'язку в розчинах або рідких кристалах знаходиться в межах 20-30 еВ.

Ця властивість дуже важлива, оскільки дозволяє забезпечити високу чутливість. Провідність здійснюється електронами, які переходять від однієї молекули до іншої завдяки тунельному ефекту. У білкових та інших біологічних об'єктах дуже висока рухливість зарядоносіїв. У системі вуглецево-кисневих та воднево-азотних зв'язків електрон (збуджений) завдяки тунельному ефекту переміщається по всій системі білкової молекули. Оскільки рухливість таких електронів дуже висока, це забезпечує високу провідність системи білка.

У живому організмі реалізується іонна провідність. Утворенню та поділу іонів у живій речовині сприяє наявність води у білковій системі. Від нього залежить діелектрична постійна білкова система. Носіями зарядів у разі є іони водню - протони. Тільки живому організмі всі види провідності (електронна, дірочна, іонна) реалізуються одночасно. Співвідношення між різними провідностями змінюється в залежності від кількості води в системі білка. Чим менше води, тим менша іонна провідність. Якщо білки висушені (води в них немає), провідність здійснюють електрони.

Взагалі вплив води у тому, що вона є джерелом іонів водню (протонів) і таким чином забезпечує можливість іонної провідності. Вода грає складнішу роль зміні загальної провідності. Справа в тому, що вода є домішкою-донором. Вона постачає електрони (кожен атом водню розривається на ядро, тобто протон та один орбітальний електрон). В результаті електрони заповнюють дірки, тому зменшується діркова провідність. Вона зменшується у мільйон разів. Надалі ці електрони передаються білкам, і становище відновлюється, але з повністю. Загальна провідність після цього все ж таки залишається в 10 разів менше, ніж до додавання води.

Можна додати до білкових систем як донор (воду), а й акцептор, який призводив до збільшення кількості дірок. Встановлено, що таким акцептором є, зокрема, хлораніл - речовина, що містить хлор. В результаті дірочна провідність збільшується настільки, що загальна провідність білкової системи зростає мільйон разів.

Нуклеїнові кислоти також відіграють важливу роль у живому організмі. Незважаючи на те, що їхня структура, водневі зв'язки тощо. відрізняються від таких і в біологічних систем, є речовини (небіологічні) з подібними електрофізичними властивостями. Зокрема, такою речовиною є графіт. Енергія зв'язку в них так само, як і у білків, мала, а питома провідність велика, хоч і на кілька порядків менше, ніж у білків. Рухливість електроносіїв, від якої залежить провідність, у амінокислот менша, ніж у білків. Але електрофізичні якості амінокислот загалом такі самі, як і якості білків.

Але амінокислоти у складі живого організму мають і властивості, якими білки не мають. Це дуже важливі властивості. Завдяки їм механічні впливи в них перетворюються на електрику. Ця властивість речовини у фізиці називається п'єзоелектричною. У нуклеїнових кислотах живого організму теплова дія також призводить до утворення електрики (термоелектрики). Те й інше властивість амінокислот визначається наявністю у яких води. Зрозуміло, що ці властивості змінюються в залежності від кількості води. Використання цих властивостей у створенні та функціонуванні живого організму очевидно. Так, в залежності від провідності від освітленості (фотопровідність) засновано дію паличок зорової сітківки. Але молекули живих організмів мають і електронну провідність, як і метали.

Електрофізичні властивості білкових систем та нуклеїнових молекул виявляються лише в динаміці, тільки в живому організмі. З настанням смерті електрофізична активність швидко пропадає. Це тому, що припинилося рух зарядоносіїв (іонів і електронів та інших.). Можна не сумніватися, що саме в електрофізичних властивостях живої речовини є можливість бути живим. Про це Сент-Дьєрді писав так: "Я глибоко переконаний, що ми ніколи не зможемо зрозуміти сутність життя, якщо обмежимося молекулярним рівнем. Адже атом - це система електронів, що стабілізується ядром, а молекули не що інше, як атоми, що утримуються разом валентними електронами" , тобто електронними зв'язками.

Зі зіставлення електрофізичних властивостей білкових систем і амінокислот з напівпровідниками може скластися враження про те, що електрофізичні властивості тих та інших однакові. Це не зовсім так. Хоча в білкових системах живого організму є і електронна, і дірочна, і іонна провідність, але вони пов'язані між собою складніше, ніж у неорганічних та органічних напівпровідниках. Там ці провідності легко складаються і виходить сумарна, підсумкова провідність. У живих системах таке арифметичне складання провідностей неприпустимо. Тут треба користуватися не арифметикою (де 1+1=2), а алгеброю комплексних чисел. При цьому 1+1 не дорівнює 2. Нічого дивного в цьому немає. Це свідчить, що це провідності є незалежними друг від друга. Взаємні їх зміни супроводжуються процесами, які змінюють загальну провідність за складнішим законом (але не довільно!). Тому, говорячи про електронну (або іншу) провідність білкових систем, додають слово "специфічна". Тобто є електронна (та інші) провідність, яка властива лише живому. Процеси, що визначають електрофізичні характеристики живого, дуже складні. Одночасно з рухом електричних зарядів (електронів, іонів, дірок), що визначає електропровідність, діють один на одного і електромагнітні поля. Елементарні частинки мають магнітні моменти, тобто. є магніти. Оскільки ці магнітики взаємодіють друг з одним (а вони мають це), то результаті цього впливу встановлюється певна орієнтація цих часток. Безперервно молекули та атоми змінюють свій стан - вони здійснюють безперервні та стрибкоподібні (дискретні) переходи з одного електричного стану до іншого. Отримуючи додаткову енергію, вони порушуються. Коли вони звільняються від неї, то переходять в основний енергетичний стан. Ці переходи впливають на рухливість зарядоносіїв у живому організмі. Таким чином, дія електромагнітних полів змінює рух електронів, іонів та інших зарядоносіїв. За допомогою цих зарядоносіїв здійснюється передача інформації у центральній нервовій системі. Сигнали у центральній нервовій системі, що забезпечують роботу всього організму як єдиного цілого, є електричними імпульсами. Але вони поширюються значно повільніше, ніж у технічних системах. Це зумовлено складністю всього комплексу процесів, які впливають на рух зарядоносіїв, з їхньої рухливість, отже, і швидкість поширення електричних імпульсів. Організм відповідає дією на певний зовнішній вплив лише після того, як він отримав інформацію про цей вплив. Реакція у відповідь організму дуже сповільнена тому, що сигнали про зовнішній вплив поширюються повільно. Таким чином, швидкість захисних реакцій живого організму залежить від електрофізичних властивостей живої речовини. Якщо ж діють ззовні електричні та електромагнітні поля, то ця реакція ще більше сповільнюється. Це встановлено як і лабораторних дослідах, і щодо впливу електромагнітних полів під час магнітних бур на живі системи, зокрема і людини. До речі, якби реакція живого організму на зовнішній вплив була набагато швидше, то людина була б здатна захиститися від багатьох впливів, від яких він зараз гине. Прикладом може бути отруєння. Якби організм міг відповісти відразу на потрапляння в організм отрути, то він міг би вжити заходів для його нейтралізації. У реальній ситуації цього не відбувається і організм гине навіть за дуже малих кількостей отрути, введеної до нього.

Звичайно, ми сьогодні ще не знаємо всіх властивостей комплексної електропровідності живої речовини. Але ясно те, що саме від них залежать ті принципово відмінні властивості, які притаманні лише живому. Саме передусім шляхом на комплексну електропровідність животі реалізується вплив електромагнітних випромінювань штучного і природного походження. Щоб заглибитись у розуміння біоенергетики, необхідно його конкретизувати. Для розкриття сутності електричних явищ у живому організмі необхідно зрозуміти зміст потенціалу біологічної системи, біопотенціалу. У фізиці поняття потенціалу має таке значення.

Потенціал – це можливість. В даному випадку – енергетична можливість. Для того, щоб відірвати орбітальний електрон з атома водню, треба подолати сили, які утримують його в атомі, тобто треба мати енергетичну можливість цю роботу виконати. Енергія в атомних і ядерних процесах, і навіть щодо елементарних частинок і процесів, у яких беруть участь, вимірюється у спеціальних одиницях - электрон-вольтах. Якщо прикласти різницю потенціалів в 1 вольт, то електрон у такому електричному полі набуває енергію, що дорівнює одному електронвольту (1 еВ). Величина цієї енергії за технічними масштабами дуже невелика. Вона дорівнює всього 1,6 х 1019 Дж (джоулів).

Енергія, витрачена на відрив електрона від ядра атома, називається іонізаційним потенціалом, оскільки процес відриву називається іонізацією. До речі, для водню він дорівнює 13 еВ. Для атомів кожного елемента він має значення. Одні атоми легко іонізувати, інші дуже легко, а треті дуже складно. На це потрібні великі енергетичні можливості, оскільки їхній іонізаційний потенціал великий (електрони сильніше утримуються всередині атома).

Для того, щоб провести іонізацію атомів і молекул живої речовини, треба додати значно меншу енергію, ніж при дії на неживі речовини. У живих речовинах, як говорилося, енергія зв'язку в молекулах становить одиниці і навіть соті частки электрон-вольт. У неживих молекулах та атомах ця енергія знаходиться в межах кількох десятків електрон-вольт (30-50). Тим не менш принципово цей процес в обох випадках має ту саму фізичну основу. Виміряти іонізаційні потенціали в біологічних молекулах дуже складно через невелику кількість мінімальних значень енергії електронів у цьому випадку. Тому краще їх характеризувати не абсолютними величинами (електрон-вольт), а відносними. Можна вважати одиницю виміру іонізаційного потенціалу в молекулах живих систем іонізаційний потенціал молекули води. Це виправдано, що вода з енергетичної точки зору є головною в живому організмі. Це є основою життя біологічної системи. Важливо зрозуміти, що тут йдеться не про будь-яку воду, а про воду, яка міститься в біологічних системах. Прийнявши іонізаційний потенціал води у живій речовині за одиницю, можна визначити у цих одиницях іонізаційні потенціали всіх інших біологічних сполук. Тут ще одна тонкість. У атома водню є лише один орбітальний електрон. Тому його іонізаційний потенціал дорівнює одній величині енергії. Якщо атом і молекула складніші, їх орбітальні електрони перебувають у сенсі можливості їх відриву в нерівних умовах. Найлегше відірвати від ядра ті електрони, які мають найменші енергії зв'язку з ядром, тобто які знаходяться на зовнішніх електронних оболонках. Тому, говорячи про іонізаційні потенціали складних біологічних систем, мають на увазі ті електрони, які відірвати найлегше, у яких енергія зв'язку мінімальна.

У біологічних системах внаслідок певного розподілу електричних зарядів (їх поляризації) є електричні поля, оскільки між електричними зарядами діють електричні сили (сили Кулона) відштовхування та тяжіння залежно від того, чи ці заряди є однойменними або різноіменними відповідно. Енергетичною характеристикою електричного поля є різницю потенціалів між різними точками цього поля. Різниця потенціалів визначається електричним полем, яке, своєю чергою, визначається розподілом заряджених частинок. Розподіл заряджених частинок визначається взаємодією з-поміж них. Різниця потенціалів у біологічних системах (біопотенціалів) може становити одиниці мілівольт. Розмір біопотенціалів є однозначним показником стану біосистеми або її частин. Вона змінюється у разі, якщо організм перебуває у патологічному стані. І тут змінюються реакції живого організму на чинники довкілля. Виникають реакції, які завдають шкоди організму, його функціонуванню та структурі.

p align="justify"> Електрофізичними властивостями біологічних сполук визначається і швидкість реакції живого організму як єдиного цілого, так і його окремих аналізаторів на дію зовнішніх факторів. Від цих властивостей залежить швидкість обробки інформації в організмі. Її оцінюють за величиною електричної активності. Без руху зарядоносіїв всі ці функції організму були б неможливими. Отже, біоенергетичні явища лише на рівні елементарних частинок є основою основних функцій живого організму, без цих функцій життя неможливе. Енергетичні процеси в клітинах (перетворення енергії та найскладніші біохімічні обмінні процеси) можливі лише завдяки тому, що у цих процесах беруть участь легкі заряджені частинки – електрони.

Біопотенціали тісно пов'язані з електричною активністю цього органу. Так, електрична активність мозку характеризується спектральною щільністю біопотенціалів та імпульсами напруги різної частоти. Встановлено, що з людини характерні такі біоритми мозку (в герцах): дельта-ритм (0,5-3); тета-ритм (4-7), альфа-ритм (8-13), бета-ритм (14-35) та гамма-ритм (36-55). Є, хоч і нерегулярно, і деякі ритми з більшою частотою. Амплітуда електричних імпульсів мозку людини досягає значної величини – до 500 мкВ.

Хто знайомий з електронікою, той знає, що при передачі інформації та її обробці важлива не тільки частота проходження імпульсів та їх амплітуда, а й форма імпульсів.

Як формуються ці імпульси? Їх характеристики свідчать, що вони можуть створюватися змінами іонної провідності. У цьому випадку процеси розвиваються повільніше, тобто вони інерційніші. Ці імпульси можуть формуватися лише рухом електронів, маса (отже і інерційність) яких значно менше.

Роль форми електричних імпульсів можна зрозуміти на прикладі ефективності дефібриляції серця (повернення до нормального функціонування серця у разі зупинки шляхом впливу на нього електричними імпульсами). Виявилося, що ефективність відновлення роботи серця залежить від форми імпульсу електричної напруги, що подається. Важливою є і його спектральна щільність. Тільки за певної форми імпульсів відбувається відновлення звичайного руху зарядоносіїв у живому організмі, тобто відновлюється звичайна електропровідність, за якої можливе нормальне функціонування організму (серця).

У цьому методі електроди прикладаються до тіла людини в ділянці грудей. Але електричні імпульси у разі діють як безпосередньо на серцевий м'яз, а й у центральну нервову систему. Очевидно, другий шлях найефективніший, оскільки можливості центральної нервової системи по впливу попри всі органи (зокрема і серце) найширші. Команди всім органам надходять через центральну нервову систему найшвидше, оскільки її електропровідність (а значить і швидкість поширення інформації) значно вища, ніж електропровідність м'язових тканин та кровоносної системи. Таким чином, повернення до життя організму людини відбувається в тому випадку, якщо вдасться відновити електрофізичні властивості живої речовини, а точніше специфічні рухи електричних набоїв з тими особливостями, які притаманні живим системам.

Вирішальне значення життя і функціонування живого організму мають саме електрофізичні властивості живого. Про це свідчать такі факти.

Встановлено, що й на людину раптово діють дратівливі чинники, то опір тіла людини електричному струму (що більше опір, то менше електропровідність) різко змінюється. Важливо, що несподівані зовнішні впливи можуть мати різну фізичну природу. Це може бути і яскраве світло, і дотик гарячим предметом, і повідомлення людині несподіваної, важливої ​​йому інформації. У всіх випадках результат один – електропровідність тіла людини збільшується. Зміна в часі електропровідності залежить як від чинного зовнішнього фактора, так і від його сили. Але у всіх випадках збільшення електропровідності відбувається дуже швидко, а її відновлення до нормальних величин – значно повільніше. Швидка зміна електропровідності може відбуватися тільки за рахунок електронної (тої чи іншої), яка є найменш інерційною.

Візьмемо, наприклад, ураження живого організму електричним струмом. Наслідки цієї поразки залежать не так від величини струму, як від стану нервової системи людини в цей момент. Смерть під впливом зовнішнього електричного напруги настає у разі, якщо порушується електропровідність центральної нервової системи. Струм, що проходить по тілу людини, руйнує зв'язки електронної структури нервової системи. Але енергії цих зв'язків дуже невеликі. Тому можна їх розірвати навіть за дуже малих напруг і струмів від зовнішніх джерел напруги. Якщо під дією цих струмів рух зарядоносіїв у клітинах головного мозку (у клітинах периферійної та центральної нервової систем та їх зв'язках) порушується, то відбувається повне або часткове припинення живлення клітин киснем.

Згубні зміни електропровідності центральної нервової системи та взагалі електрофізичних характеристик організму відбуваються і під дією отруйних речовин. Очевидно, медицина у майбутньому лікуватиме людину від різних недуг передусім відновленням електрофізичних властивостей центральної нервової системи.

Звичайно, це питання дуже непросте. Вже зараз встановлено, що електропровідність різних живих організмів та різних систем в одному живому організмі є різною. Органи та системи організму, які повинні для забезпечення виживання реагувати на зовнішні подразники найшвидше, мають найменш інерційну провідність - електронну та електронно-діркову.

Тепер розглянемо енергетичну систему організму.

Ззовні до організму надходить енергія, яка забезпечує його функціонування як цілого, а також усіх складових його частин. Заряди енергії можуть мати як позитивний, і негативний знаки. Необхідно мати на увазі, що йдеться не про електричні заряди. У здоровому організмі є рівновага позитивних та негативних елементів енергії. Це означає рівновагу між процесами збудження та гальмування (елементи енергії одного знака збуджують роботу органу, а протилежного знака – гальмують її). Коли ж рівноваги між потоками позитивної та негативної енергії порушено, то організм (або окремий його орган) переходить у стан хвороби, оскільки порушена рівновага процесів збудження та гальмування. При цьому одні захворювання обумовлені надмірним збудженням функцій (синдром надлишку), інші їх пригніченням (синдром нестачі). Для лікування організму необхідно відновити рівновагу (баланс) позитивного та негативного видів енергії в ньому. Цього можна досягти впливом голкою на біологічно активні точки шкіри.

Енергія з повітря надходить у різні органи та системи організму через певну енергопровідну систему. Кожен орган має свої канали надходження цієї енергії. Щоправда, у разі кожен орган треба розуміти не вузькоанатомічно, а ширше, з його функцій. Так, до органу "серце" треба включати всю систему, яка забезпечує як всі функції кровообігу, так і деякі елементи психічної діяльності людини. В орган "нирки" включаються поряд із системою сечоутворення та сечовиділення та всі залози внутрішньої секреції. До органу "легкі" включається і шкіра. Орган "печінка" включає як систему забезпечення обмінних процесів, а й їх регуляцію центральної нервової і вегетативної системами. Система, що забезпечує всі процеси сприйняття та переробки в організмі їжі, асоціюється з "селезінкою".

Отже, розуміння роботи організму правильніше розглядати не вузькоанатомічні органи, а певні функціональні системи. Важливий орган сам собою, яке функція. Важливо знати, як налаштувати цю функцію, якщо її порушено. Кожна така функціональна система (орган) отримує енергію з повітря (з космосу) через певні канали руху енергії поверхні шкіри. Ці канали називають меридіанами. Кожен орган споживає енергію, яка надходить через певний меридіан. Меридіани є головними каналами, магістралями, якими енергія ззовні надходить до даного органу (в описаному вище широкому значенні цього терміну). Поряд із ними є й менш важливі шляхи надходження енергії. Вони у свою чергу розгалужуються, і так вся шкіра виявляється вкритою мережею цих каналів.

Весь шлях, яким енергія надходить з повітря до органу, ділиться на два етапи. На першому її етапі відбувається її захоплення. Ця частина меридіана розташовується на руках та ногах. Через наступну частину меридіана відбувається транспортування енергії до цього органу або системи організму.

Важливо розуміти, що захоплення енергії з повітря (яке здійснюється системою шкіри рук і ніг) ефективніше в тому випадку, якщо під шкірою є активна мускулатура. Це означає, що у кількість енергії, одержуваної організмом з повітря, впливає інтенсивність енергетичних випромінювань що під шкірою мускулатури. На шкірі концентрується необхідна органу енергія, тому що процеси збудження та гальмування в даному органі притягують до себе елементи енергії ззовні (різних знаків відповідно). Так, у результаті внутрішньої активності організму на шкірі концентруються частинки необхідної енергії. Це знаходить відображення в назвах меридіанів (енергоканалів) фахівцями: вони кажуть – меридіан руки та легень, меридіан ноги та нирок тощо. За одними меридіанам до органу надходить енергія збудження, а в інших - енергія протилежного знака - тобто гальмування.

"Працюють" меридіани не незалежно одна від одної, а дуже узгоджено. Також узгоджено працюють органи (у здоровому організмі). У цьому все канали (меридіани), отже, і органи, становлять єдину узгоджену систему, через яку проходить енергія в організмі. Усі органи та системи в організмі працюють у певному ритмі. Точніше, є багато ритмів. До цього вже дійшла і європейська медицина. А за вченням акупунктури слід, що енергія через організм повинна проходити ритмічно, з періодом в 24 години. Це період обертання Землі навколо осі.

Енергія проходить усі енергетичні магістралі в організмі послідовно. Тому кожному органу (меридіану) настає свою чергу свого часу доби. У цей час найкраще впливати на цей орган, лікувати його. Для системи печінки це час доби від години до третьої години ночі, для системи дихання - від трьох до п'ятої ранку, для шлунка -з семи до дев'ятої ранку, для серця - з одинадцятої до тринадцятої години і т.д.

Оскільки всі енергетичні канали (меридіани) з'єднані в єдину систему, тобто є своєрідними судинами, то на будь-який орган можна впливати не тільки через його "власний" меридіан, але і через меридіани інших органів. Так можна діяти збуджуюче або пригнічуючи. На печінку можна впливати меридіана нирок. Такий вплив буде збуджуючим. Але якщо діяти на селезінку з боку печінки (через її меридіан), то робота селезінки пригнічуватиметься. Впливаючи на печінку з боку легень, ми пригнічуватимемо її роботу. А вплив на серце з боку печінки призводить до порушення його роботи. Цю взаємодію використовують фахівці на практиці лікування. Так, немає необхідності впливати на систему легень між трьома та п'ятьма годинами ранку. Це ж вплив можна здійснити через точки меридіана серця у зручний час від одинадцятої до тринадцятої години. І так далі.

Кожен енергетичний канал не є однорідним. На ньому розміщуються фізіологічні активні точки. Їх може бути від 9 до 68 на даному меридіані. Усього меридіанів – 12. На кожному з них фахівці виділяють серед активних точок так звані стандартні. Вони мають певні функції. Таких точок на кожному меридіані по 6.

Зі сказаного вище для описуваної нами проблеми найважливіше те, що організм і космос є єдиною системою. У живий організм надходить енергія безпосередньо з космосу, тобто відбувається прямий енергообмін між організмом та довкіллям. Для більшості це здасться незвичайним, оскільки ми виховані на тому, що енергія в організмі виникає внаслідок розпаду речовин (їжі). Насправді є прямий вплив енергетики космосу на енергетику організму.

Важливо звернути увагу і на інший висновок зі сказаного вище. Функціонування всіх органів прокуратури та систем організму як взаємопов'язане (що є природним і викликає сумніви), а й управляється якоюсь енергетичної (краще сказати інформаційно-енергетичної) службою організму. Вона забезпечує всю регуляцію в організмі. Ми додали слово - "інформаційна" тому, що без інформації, її отримання, аналізу, переробки та передачі керувати нічим і ніким не можна. Тому ця служба, пов'язана з потоками енергії з космосу в організм і в організмі, є інформаційною. Якщо ця служба з якихось причин порушується (наприклад, стан середовища перешкоджає надходженню енергії ззовні), то порушується і перебіг регуляторних процесів у системах організму. Це може бути основою порушення правильної роботи організму, тобто причиною захворювання. Виправити це порушення, усунути його можна шляхом правильного акупунктури, як про це вже говорилося.

Потік енергії з космосу всередину організму може бути довільним, нерегульованим. В організм має надходити стільки енергії, скільки її потрібно для правильного функціонування. Ця кількість залежить від виконуваної (фізичної та розумової) роботи, від психоемоційної напруги тощо. і т.п. Тому природно, що в організмі повинні бути регулятори, які на підставі аналізу про стан організму та його потреби в енергії регулювали б надходження до нього енергії з космосу.

Людський організм є електромагнітною системою. Майже всі основні його функції пов'язані з електрикою та магнетизмом. За допомогою електричних потенціалів регулюються вхід та вихід із кожної клітини. Електричні заряди забезпечують перенесення кисню кров'ю. Нервова система є своєрідним складним електричним ланцюгом. Виміряно електричні поля всіх органів, характер яких змінюється залежно від роботи організму, його стану та навантаження. Канали енергії - меридіани - визначаються тим, що вздовж їхня електропровідність шкіри вище. Шкіра людини є щось на кшталт друкованої плати телевізора чи радіоприймача: у ньому є складна мережу каналів, добре які проводять електричний струм. Ми вже бачили, що потік енергії із космосу в організм також регулюється електричною системою.

| |

Розглянемо енергетичну систему організму докладніше.

Американський вчений Альберт Сент-Дьєрді писав, що життя являє собою безперервний процес поглинання, перетворення та переміщення енергії різних видів та різних значень.

Цей процес безпосередньо пов'язаний з електричними властивостями живої речовини, а конкретніше з його електропровідністю.

Електричний струм-це впорядкований рух заряджених частинок. Носіями електричних зарядів можуть бути електрони, іони та дірки (у напівпровідниках). Також для напівпровідників характерна домішкова провідність. При додаванні кристал напівпровідника атом іншого елемента провідність його збільшується. Властивості напівпровідників дуже цікаві. Вони дуже чутливі до дії світла, тепла, радіації тощо. Якщо, наприклад, на напівпровідник падає світло, його провідність різко збільшується, т.к. електрони з валентної зони "відриваються" від ядра атома та забезпечують електронну провідність. Жива речовина дуже схожа на напівпровідник. Однак є і дуже важлива відмінність. У макромолекулах живого енергія зв'язку становить лише кілька електрон-вольт, тоді як енергія зв'язку в розчинах чи рідких кристалах становить близько 20-30 эВ. Ця властивість дуже важлива, оскільки дозволяє забезпечити високу чутливість. Провідність здійснюється електронами, які переходять від однієї молекули до іншої завдяки тунельному ефекту. У білкових та інших біологічних об'єктах дуже висока рухливість зарядоносіїв. У системі вуглецево-кисневих та воднево-азотних зв'язків електрон (збуджений) завдяки тунельному ефекту переміщається по всій системі білкової молекули. Оскільки рухливість таких електронів дуже висока, провідність білкової системи висока.

У живому організмі здійснюється іонна провідність. Утворенню та поділу іонів у живій речовині сприяє наявність води у білковій системі. Від нього залежить діелектрична постійна білкова система. Носіями зарядів у разі є іони водню - протони. Тільки живому організмі всі види провідності реалізуються одночасно. Співвідношення між різними провідностями змінюється в залежності від кількості води в системі білка. Чим менше води, тим менша іонна провідність. Якщо білки висушені, провідність здійснюють електрони.

Взагалі вплив води у тому, що вона є джерелом іонів водню і таким чином забезпечує можливість іонної провідності. Вода грає складнішу роль зміні загальної провідності. Справа в тому, що вода є домішкою-донором. Вона постачає електрони (кожна молекула води розривається на протон (ядро) та електрон). В результаті електрони заповнюють дірки, тому зменшується діркова провідність. Вона зменшується у мільйон разів. Надалі ці електрони передаються білкам, і становище відновлюється, але з повністю. Загальна провідність після цього все ж таки залишається в 10 разів менше, ніж до додавання води.

Можна додати до білкових систем як донор, а й акцептор, який призводив до збільшення кількості дірок. Встановлено, що таким акцептором є, зокрема, хлораніл- речовина, що містить хлор.

В результаті дірочна провідність збільшується настільки, що загальна провідність білкової системи зростає мільйон разів.

Нуклеїнові кислоти також відіграють важливу роль у живому організмі. Незважаючи на те, що їх структура, водневі зв'язки тощо відрізняються від таких і в біологічних систем, є речовини (небіологічні) з принципово подібними електрофізичними властивостями. Зокрема, такою речовиною є графіт. Енергія зв'язку в них так само, як і у білків, мала, а питома провідність велика, хоч і на кілька порядків менше, ніж у білків. Але електрофізичні якості амінокислот загалом такі самі, як і якості білків.

Але амінокислоти у складі живого організму мають і властивості, якими білки не мають. Це дуже важливі властивості. Завдяки ним механічні впливи в них перетворюються на електрику. Ця властивість речовини у фізиці називається п'єзоелектричною. У нуклеїнових кислотах живого організму теплова дія також призводить до утворення електрики (термоелектрики). Те й інше властивість визначається наявністю води. Зрозуміло, що ці властивості змінюються в залежності від кількості води. Використання цих властивостей у створенні та функціонуванні живого організму очевидно. Так, в залежності від провідності від освітленості засновано дію паличок зорової сітківки. Але молекули живих організмів мають і електронну провідність, як і метали.

Електрофізичні властивості білкових систем та нуклеїнових молекул виявляються лише в динаміці, тільки в живому організмі. З настанням смерті електрофізична активність швидко пропадає. Це тому, що припинився рух зарядоносіїв.

Зі зіставлення електрофізичних властивостей білкових систем і амінокислот з напівпровідниками може скластися враження, що електрофізичні властивості одних та інших однакові. Це не зовсім так. Хоча в білкових системах живого організму є і електронна, і дірочна, і іонна провідність, але вони пов'язані між собою складніше, ніж у неорганічних та органічних напівпровідниках. Там ці провідності легко складаються і виходить сумарна, підсумкова провідність. У живих організмах таке арифметичне складання провідностей неприпустимо. Тут 1 + 1 № 2. Нічого дивного в цьому немає. Це свідчить, що це провідності є незалежними друг від друга. Взаємні їх зміни супроводжуються процесами, які змінюють загальну провідність за складнішим законом. Тому, говорячи про електронну (або іншу) провідність білкових систем, додають слово "специфічна". Процеси, що визначають електрофізичні характеристики живого, дуже складні. Одночасно з рухом електричних зарядів, що визначає електропровідність, діють один на одного і електромагнітні поля. Елементарні частинки мають магнітні моменти, тобто є магнітиками. Оскільки ці магнітики взаємодіють друг з одним, то результаті цього впливу встановлюється певна орієнтація цих частинок. Безперервно молекули та атоми змінюють свій стан - вони здійснюють безперервні та стрибкоподібні (дискретні) переходи з одного електричного стану до іншого. Отримуючи додаткову енергію, вони порушуються. Ці переходи впливають на рухливість зарядоносіїв у живому організмі. Таким чином, дія електромагнітних полів змінює рух заряджених частинок. За допомогою цих зарядоносіїв здійснюється передача інформації у центральній нервовій системі (ЦНС). Сигнали в ЦНС, щоб забезпечити роботу всього організму як єдиного цілого, є електричними імпульсами. Але вони поширюються значно повільніше, ніж у технічних системах. Це зумовлено складністю процесу. Організм відповідає дією на певний зовнішній вплив лише після того, як він отримав інформацію про цей вплив. Реакція у відповідь організму дуже сповільнена тому, що сигнали про зовнішній вплив поширюються повільно. Таким чином, швидкість захисних реакцій живого організму залежить від електрофізичних властивостей живої речовини. Якщо ж діють ззовні електричні та електромагнітні поля, то ця реакція ще більше сповільнюється. Це встановлено як у лабораторних дослідах, так і при вивченні впливу електромагнітних полів під час магнітних бур на живі системи. До речі, якби реакція живого організму на зовнішній вплив була набагато швидше, то людина була б здатна захиститися від багатьох впливів, від яких він зараз гине.

Сьогодні люди ще не знають усіх властивостей комплексної електропровідності живої речовини. Але ясно те, що саме від них залежать ті принципово відмінні властивості, які притаманні лише живому.

Для розкриття сутності електричних явищ у живому організмі необхідно зрозуміти зміст потенціалу біологічної системи, біопотенціалу.

Потенціал це енергетична можливість. Щоб відірвати електрон з атома водню, треба подолати сили, які утримують їх у атомі, тобто, необхідна енергія до виконання цієї роботи. Енергія елементарних частинок вимірюється в електрон-вольтах. Енергія, витрачена відрив електрона від ядра атома, називається потенціалом іонізації. Для водню він дорівнює 13 еВ. Для атомів різних елементів він має значення.

У живих речовинах енергія зв'язку у молекулах становить 0,01-1 еВ. У неживих молекулах 30-50 еВ. Виміряти потенціал іонізації в біологічних молекулах дуже складно через невелику кількість мінімальних значень енергії електронів. Тому краще їх характеризувати не абсолютними величинами (електрон-вольт), а відносними. Можна прийняти за одиницю потенціал іонізації води (йдеться про воду, що міститься у біологічних системах). Тепер можна визначити потенціали іонізації решти біологічних сполук. Тут ще одна тонкість. У атома водню є лише один валентний електрон. Тому його потенціал іонізації дорівнює одиниці. Якщо атом і молекула складніші, їх електрони мають різні енергетичні можливості для відриву. У разі потенціал іонізації відносять до валентним електронів, тобто електрони з найменшою енергією зв'язку.

У біологічних системах внаслідок певного розподілу електричних зарядів є електричні поля, тому за рахунок кулонівських сил можливе тяжіння та відштовхування електричних зарядів. Енергетичною характеристикою електричного поля є різниця потенціалів (j). Різниця потенціалів у біологічних системах (біопотенціалів) дуже мала до 10 -6 еВ. p align="justify"> Величина біопотенціалів є однозначним показником стану біосистеми або її частин. Вона змінюється у разі, якщо організм перебуває у патологічному стані. І тут змінюються реакції живого організму на чинники довкілля. Електрофізичними властивостями біологічних сполук визначається і швидкість реакції живого організму як єдиного цілого, так і його окремих аналізаторів на дію зовнішніх факторів. Від цих властивостей залежить швидкість обробки інформації в організмі. Її оцінюють за величиною електричної активності.

Біоенергетичні явища лише на рівні елементарних частинок є основою основних функцій живого організму, без цих функцій життя неможливе. Енергетичні процеси в клітинах (перетворення енергії та найскладніші біохімічні обмінні процеси) можливі лише завдяки участі в них електронів.

Біопотенціали тісно пов'язані з електричною активністю цього органу. Так, електрична активність мозку характеризується спектральною щільністю біопотенціалів та імпульсами напруги різної частоти. Встановлено, що з людини характерні такі біоритми мозку (Гц): Дельта-ритм – 0,5-3 Гц; Тета-ритм - 4-7 Гц; Альфа-ритм - 8-13 Гц; Бета-ритм - 14-35 Гц; Гамма-ритм - 36-55 Гц.

Є, хоч і нерегулярно, і деякі ритми з більшою частотою. Амплітуда електричних імпульсів мозку людини сягає значної величини – до 500 мкВ.

Хто знайомий з електронікою, той знає, що з передачі інформації та її обробці важлива як частота проходження імпульсів та його амплітуда, а й форма імпульсів.

Як формуються ці імпульси? Їх характеристики свідчать, що вони можуть створюватися змінами іонної провідності. У цьому випадку процеси розвиваються повільніше, тобто вони інерційніші. Ці імпульси можуть формуватися лише рухом електронів, маса яких набагато менша від маси іонів.

Роль форми електричних імпульсів можна зрозуміти з прикладу ефективності дефібриляції серця. Виявилося, що ефективність відновлення роботи серця залежить від форми імпульсу електричної напруги, що подається. Важливою є і його спектральна щільність. Тільки за певної форми імпульсів відбувається відновлення звичайного руху зарядоносіїв у живому організмі, тобто відновлюється звичайна електропровідність, за якої можливе нормальне функціонування організму.

У цьому методі електроди прикладаються до тіла людини в ділянці грудей. Але електричні імпульси у разі діють як безпосередньо на серцевий м'яз, а й у центральну нервову систему. Мабуть, другий шлях найефективніший, оскільки можливості ЦНС щодо впливу на всі органи найширші. Команди всім органам надходять через ЦНС найшвидше, оскільки її електропровідність значно вища, ніж електропровідність м'язових тканин та кровоносної системи. Таким чином, повернення організму до життя відбувається в тому випадку, якщо вдається відновити електрофізичні властивості живої речовини, а точніше специфічні рухи електрично зарядів з тими особливостями, які притаманні живим системам.

Вирішальне значення життя і функціонування живого організму мають саме електрофізичні властивості живого. Про це свідчать такі факти.

Встановлено, що й на людину раптово діють дратівливі чинники, то опір тіла людини електричному струму різко змінюється. Важливо, що несподівані зовнішні впливи можуть мати різну фізичну природу. Це може бути і яскраве світло, і дотик гарячого предмета, і повідомлення людині несподіваної, важливої ​​йому інформації. У всіх випадках результат один – електропровідність тіла людини збільшується. Ця зміна залежить від сили зовнішнього чинника. Але у всіх випадках збільшення електропровідності відбувається дуже швидко, а її відновлення до нормальних величин – значно повільніше. Швидка зміна електропровідності може відбуватися лише за рахунок електронної.

Візьмемо вплив на людину зовнішнього фактора (електричний струм). Наслідки цього впливу залежить не тільки від його величини, скільки від стану нервової системи людини в цей момент. Смерть під впливом зовнішнього чинника настає у разі, якщо порушується електропровідність ЦНС. Якщо під дією зовнішніх факторів рух зарядоносіїв у клітинах головного мозку порушується, відбувається повне або часткове припинення харчування клітин киснем.

Звичайно, це питання дуже непросте. Вже зараз встановлено, що електропровідність різних живих організмів та різних систем в одному живому організмі є різною. Органи, які мають найшвидше реагувати на зовнішні подразники, мають найменш інерційну провідність - електронну та електронно-діркову.

Тепер розглянемо енергетичну систему організму.

Існують думки різних вчених про те, що в організм надходить енергія, яка забезпечує його функціонування як цілого, а також всіх його частин. Заряди енергії можуть мати як позитивні, і негативні знаки. У здоровому організмі є рівновага позитивних та негативних елементів енергії. Це означає рівновагу між процесами збудження та гальмування. Коли ж рівновагу між потоками позитивної та негативної енергії порушено, то організм переходить у стан хвороби, оскільки порушено рівновагу процесу збудження та гальмування.