मांसपेशी ऊर्जा विज्ञान और फाइबर प्रकार

मांसपेशियाँ संकुचन जारी रखने के लिए ऊर्जा कहाँ से प्राप्त करती हैं, विभिन्न फाइबर गति के बदले सहनशक्ति का व्यापार क्यों करते हैं, और जानवर अपनी मांसपेशियों को हाथ में लिए गए कार्य के अनुरूप कैसे ढालते हैं।

Definition

मांसपेशी ऊर्जा विज्ञान इस बात का अध्ययन है कि मांसपेशी संकुचन को शक्ति देने के लिए रासायनिक ऊर्जा कैसे प्राप्त करती है और उसका उपयोग कैसे करती है, जिसमें एटीपी (ATP) को पुनर्जीवित करने वाले मार्ग और प्रक्रिया की गर्मी और दक्षता शामिल है, जबकि फाइबर प्रकार मांसपेशियों के फाइबर की श्रेणियां हैं जो संकुचन गति, चयापचय प्रोफ़ाइल और थकान के प्रतिरोध से प्रतिष्ठित होती हैं।

Scope

यह विषय मांसपेशियों की ऊर्जा आपूर्ति और चयापचय विविधता को शामिल करता है: संकुचन के लिए एटीपी (ATP) को पुनर्जीवित करने वाले तात्कालिक, अवायवीय और वायवीय मार्ग; मांसपेशियों के कार्य की गर्मी और दक्षता; और फाइबर का वर्गीकरण धीमे ऑक्सीडेटिव, तेज ग्लाइकोलाइटिक और मध्यवर्ती प्रकारों के रूप में उनकी विभिन्न गति, थकान प्रतिरोध और भर्ती के साथ। यह बताता है कि फाइबर संरचना को जानवर की गति संबंधी मांगों के अनुरूप कैसे ढाला जाता है। कवरेज तुलनात्मक और यांत्रिक है।

Core questions

• मांसपेशी संक्षिप्त और लंबे समय तक चलने वाली गतिविधि के दौरान अपनी एटीपी (ATP) आपूर्ति कैसे बनाए रखती है?
• रासायनिक ऊर्जा को कार्य में बदलने में मांसपेशी कितनी कुशल है, और बाकी कहाँ जाती है?
• धीमी और तेज मांसपेशी फाइबर में क्या अंतर है?
• फाइबर संरचना को जानवर के चलने के तरीके के अनुरूप कैसे ढाला जाता है?

Key theories

बल-वेग संबंध और लघुकरण की ऊर्जा

ए. वी. हिल (A. V. Hill) के मांसपेशियों की गर्मी और यांत्रिकी के मापन से पता चला कि एक मांसपेशी द्वारा लगाया गया बल तब गिरता है जब वह तेजी से छोटा होता है और संकुचन विशिष्ट गर्मी को मुक्त करता है, जो मांसपेशियों के यांत्रिक उत्पादन को उसके ऊर्जा उपयोग से जोड़ता है।

फाइबर-प्रकार विशेषज्ञता

मांसपेशी फाइबर धीमे, थकान-प्रतिरोधी ऑक्सीडेटिव प्रकारों या तेज, शक्तिशाली लेकिन जल्दी थकने वाले ग्लाइकोलाइटिक प्रकारों के रूप में विशेष होते हैं, जिनमें मध्यवर्ती होते हैं, और उन्हें क्रम में भर्ती किया जाता है ताकि जानवर कार्य के अनुरूप बल, गति और सहनशक्ति का मिलान कर सकें।

Mechanisms

संकुचन एटीपी (ATP) का उपभोग करता है, जिसे मांसपेशी तीन अतिव्यापी मार्गों से पुनर्जीवित करती है: पहले कुछ सेकंड के लिए क्रिएटिन फॉस्फेट जैसे फॉस्फोजेन (phosphagen) भंडारों से तत्काल स्थानांतरण, अवायवीय ग्लाइकोलिसिस (anaerobic glycolysis) जो तेजी से एटीपी (ATP) उत्पन्न करता है लेकिन लैक्टेट (lactate) और थकान पैदा करता है, और माइटोकॉन्ड्रिया (mitochondria) में वायवीय श्वसन (aerobic respiration) जो कार्बोहाइड्रेट (carbohydrate) और वसा का उपयोग करके लंबे समय तक काम को बनाए रखता है। मांसपेशियों का यांत्रिक प्रदर्शन बल-वेग संबंध का अनुसरण करता है, जिसमें शून्य लघुकरण पर अधिकतम बल और उच्च गति पर घटता बल होता है, और रासायनिक ऊर्जा का केवल एक हिस्सा काम के रूप में प्रकट होता है जबकि बाकी गर्मी के रूप में मुक्त होता है, जैसा कि हिल (Hill) ने निर्धारित किया था। फाइबर तदनुसार विशेष होते हैं: धीमे ऑक्सीडेटिव फाइबर माइटोकॉन्ड्रिया (mitochondria) और मायोग्लोबिन (myoglobin) से भरपूर होते हैं और थकान का प्रतिरोध करते हैं, तेज ग्लाइकोलाइटिक फाइबर तेजी से और शक्तिशाली रूप से संकुचित होते हैं लेकिन जल्दी थक जाते हैं, और मध्यवर्ती फाइबर इनके बीच होते हैं। जानवर इन फाइबर के अनुपात और भर्ती क्रम को अपनी गति संबंधी आवश्यकताओं के अनुरूप समायोजित करते हैं, धीरज प्रवास से लेकर विस्फोटक पलायन तक।

Clinical relevance

मांसपेशी ऊर्जा विज्ञान और फाइबर टाइपिंग जानवरों में थकान, सहनशक्ति और व्यायाम और गति की चयापचय मांगों को समझने का आधार है। यह प्रविष्टि शैक्षिक संदर्भ सामग्री है और चिकित्सा मार्गदर्शन प्रदान नहीं करती है।

History

बीसवीं सदी की शुरुआत में ए. वी. हिल (A. V. Hill) और ओटो मेयरहोफ (Otto Meyerhof) के मांसपेशियों की गर्मी और चयापचय के अध्ययनों ने मांसपेशी ऊर्जा विज्ञान की स्थापना की, और बाद के काम ने धीमे और तेज फाइबर प्रकारों और उनकी भर्ती को जानवरों में प्रदर्शन से संबंधित मांसपेशी चयापचय को चित्रित किया।

Key figures

• Archibald Vivian Hill
• Knut Schmidt-Nielsen
• Otto Meyerhof
• Reggie Edgerton

Seminal works

• avhill1938
• hill2016
• schmidtnielsen1997

Frequently asked questions

तेज दौड़ने से आपको चलने की तुलना में जल्दी थकान क्यों होती है?

तेज, शक्तिशाली प्रयास अवायवीय ग्लाइकोलिसिस (anaerobic glycolysis) पर बहुत अधिक निर्भर करते हैं, जो तेजी से एटीपी (ATP) का उत्पादन करता है लेकिन थकान वाले उत्पादों का निर्माण करता है, जबकि धीमी गति से चलने वाली गतिविधि वायवीय चयापचय (aerobic metabolism) का उपयोग करती है जो बहुत लंबे समय तक जारी रह सकती है।

एक मांसपेशी फाइबर को 'धीमा' या 'तेज' क्या बनाता है?

धीमे फाइबर अधिक धीरे-धीरे संकुचित होते हैं, माइटोकॉन्ड्रिया (mitochondria) से भरे होते हैं, और थकान का प्रतिरोध करते हैं, जबकि तेज फाइबर तेजी से और शक्तिशाली रूप से संकुचित होते हैं लेकिन जल्दी थक जाते हैं क्योंकि वे अवायवीय ऊर्जा पर अधिक निर्भर करते हैं।