Что заставляет мышцы выделять тепло при сокращении?

Мне любопытно, какова точная причина резкого выделения тепла, сопровождающего мышечную активность. Кто-нибудь может объяснить это понятным языком?

считается ли «сохранение энергии» правильным ответом?
@JanDvorak Ну, я ищу ответ, понятный при поверхностных знаниях биологии/биохимии/биофизики. Ответ, состоящий только из этой фразы, предполагает базовые знания в этих областях науки. В основном это похоже на: «Папа, почему мяч падает, когда я его бросаю? Ну, E=MC2, сынок».
... или, скорее, статья о сокращении мышц ?
Краткий ответ: транспорт энергии всегда имеет потери тепла.

Ответы (2)

Во-первых, может быть полезно кратко рассказать о том, что такое тепло. Это форма энергии - молекулярная энергия. По сути, теплота — это количество колебаний молекул вещества или объекта. Когда мы смотрим на горячий объект, кажется, что он движется не больше, чем холодный объект, но в масштабе, намного меньшем, чем мы можем видеть, его молекулы движутся быстрее, чем в более холодном объекте. Прочтите это для получения дополнительной информации, если хотите.

В мышечном сокращении (как и в других метаболических процессах) происходят по крайней мере две вещи, в результате которых выделяется тепло. Во-первых, это химическая реакция, вызывающая сокращение мышц. Вы, вероятно, не хотите вдаваться в подробности, но в основном есть молекула, которую ваши клетки используют для хранения энергии, которую мы сокращенно называем АТФ. Когда наши мышцы используют эту силу, происходит экзотермическая химическая реакция, которая «сжигает» АТФ, расщепляя его на две части (АДФ и фосфат). Эта реакция высвобождает энергию. Часть этой энергии используется в реальном движении мышцы. Но некоторые из них просто «раскачивают» близлежащие молекулы. Опять же, это покачивание — само определение тепла.

Второй источник тепла, вероятно, намного меньше: трение. Короче говоря, почти каждый раз, когда что-то движется, близлежащие молекулы еще больше трясутся. Представьте, что вы пытаетесь пройти через комнату, битком набитую арфами. Куда бы вы ни двигались, некоторые из этих струн дергаются и вибрируют. Это немного похоже на это. Когда ваши мышечные волокна напрягаются и сгибаются, они трутся друг о друга и трясут атомы друг друга. Все это дрожание — тепло, и дрожание продолжается до тех пор, пока оно не перейдет в какую-то другую среду, например, когда пот испарится с вашей кожи.

Помимо чрезвычайно четкого объяснения источника тепла, +1 за объяснение того, что такое тепло, и +1 за объяснение того, что такое трение. Не то чтобы я совсем этого не знал, но то, как вы это объяснили, заставило меня понять, что тепло, которое мы ощущаем с помощью наших кожных рецепторов, представляет собой крошечные волны, вызванные колебанием молекул с более высокой скоростью. Также я понимаю, что если вы вручную заставите молекулы двигаться быстрее, они начнут производить волны (тепло). И это все, что касается преобразования кинетической энергии в тепловую энергию (трение). Ваш ответ объясняет производство тепла, теплопередачу и мою микроволновую печь. Спасибо!
@Отметка. «Когда ваши мышечные волокна напрягаются и сгибаются, они трутся друг о друга и трясут атомы друг друга». Какой фантастический комментарий. Мы должны были заполучить тебя на мой урок физиологии.

Это слишком упрощенно, но, надеюсь, понятно.

Когда мы едим пищу, метаболические процессы расщепляют более крупные многоуглеродные молекулы (например, глюкозу) на более мелкие молекулы. Этот процесс называется катаболизмом , и он высвобождает энергию. Вот простой пример катаболической реакции:

AB -> A + B + energy

Подробнее об этом принципе см. в разделе о принципе Ле Шателье на этой странице из Вашингтонского университета.

Наше тело может использовать высвободившуюся энергию для проведения химических реакций. В частности, наши клетки производят молекулу АТФ, которая используется всей клеткой, когда требуется энергия. Однако наши клетки не могут преобразовать 100% энергии катаболических процессов в химическую энергию, часть ее теряется в виде тепла (или энтропии ). Когда мы используем АТФ, высокоэнергетическая фосфатная группа гидролизуется (химически отщепляется) от молекулы АТФ ( ASPU , посмотрите на стрелку справа для выделения энергии):

гидролиз АТФ

При этом высвобождается энергия, часть которой (во время упражнений) используется для сокращения мышц, но большая ее часть теряется в виде тепла. Мы нагреваемся, когда тренируемся, потому что мышцы используются больше, чем в состоянии покоя, а это означает, что больше АТФ используется для сокращения мышц, что означает, что в результате реакции гидролиза АТФ выделяется больше тепла.

Также следует отметить, что физические упражнения вызывают усиление кровообращения. Это также генерирует тепло.
Хорошо объяснил. Пожалуйста, проверьте, правильно ли я резюмирую это: тепло вырабатывается как побочный эффект расщепления молекул для выработки энергии, необходимой для сокращения мышц.
@WYSIWYG Как кровообращение генерирует тепло? Разве это не только распространяет тепло, которое вырабатывается в другом месте?
Я согласен с @Alph.Dev - кровообращение само по себе генерирует незначительное количество энергии за счет трения. Больше ничего.
@Alph.Dev Да, вы правы, это рассеивает тепло. Циркуляция сама по себе также может генерировать некоторое количество тепла из-за движения, но не так много. Я думаю, что кровообращение просто коррелирует с жаром, и это, возможно, связано с передачей сигналов адреналина.
@WYSIWYG Да, я бы не сказал, что сильное кровообращение вообще вызывает жар. Основная корреляция между теплом и кровообращением заключается в том, что тело использует кровообращение для регулирования внутренней температуры. Но на самом деле, когда тело лихорадит, оно повышает температуру за счет уменьшения кровообращения , оставляя конечности холодными и вызывая дрожь (движение мышц) для производства необходимого тепла. Вы можете прочитать больше об этом здесь , если хотите.
Спасибо, @MarkBailey, этот вопрос о лихорадке был интересным. Я вообще предполагал, что гидродинамика будет выделять некоторое количество тепла, но, похоже, оно незначительное.
@WYSIWYG Ну, трение потока крови генерирует небольшое количество тепла, но если предположить, что объемная пропускная способность крови остается прежней (что, как я ожидаю, приблизительно коррелирует с частотой сердечных сокращений), я бы подумал, что снова, уменьшая циркуляцию (сжимая кровеносные сосуды) увеличило бы трение, поскольку тот же объем крови проталкивается через меньшее и более узкое пространство. С другой стороны, увеличение частоты сердечных сокращений во время упражнений немного повысит температуру. Более высокий кровоток немного увеличивает трение и, что более важно, сердечная мышца выделяет больше тепла.
@WYSIWIG Увеличение кровотока на самом деле помогает вашему телу рассеивать тепло, это один из механизмов, который позволяет НПВП работать как жаропонижающее.
Что заставляет мышцы выделять тепло при сокращении?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 3v