|
|
Энергетическое обеспечение мышечной деятельности. 4. 3 Энергетическое обеспечение мышечной деятельности Основные понятия
4.3 Энергетическое обеспечение мышечной деятельности
Основные понятия: кислородный долг, соотношение анаэробного и аэробного окисления в различные периоды мышечной деятельности в зависимости от времени.
Источником энергии мышечного сокращения является реакция гидролиза АТФ.
При переходе от состояния относительного покоя к интенсивной мышечной деятельности потребность организма в кислороде возрастает во много раз. Так, во время бега на 100 метров спортсмен поглощает только 5-10% нужного ему кислорода, остальные 90-95% (кислородный долг) поглощается после финиша, в период отдыха.
При марафонском беге потребляется 90% нужного организму кислорода, а кислородный долг составляет всего около 10%.
В начале всякой работы, а при максимальной и субмаксимальной интенсивности на всем её протяжении, реситез АТФ осуществляется анаэробным путем. Вначале это осуществляется за счет креатинкиназной реакции, а затем за счет реакций гликолиза. По мере продолжения работы гликолиз постепенно сменяется аэробным окислением.
I. Анаэробное окисление:
а) гликолиз: С6Н12О6 → 2 С3Н6О3 + 2 АТФ
б) креатинкиназная реакция:
креатинфосфат + АДФ → креатинин + АТФ
в) миокиназная реакция:
АДФ + АДФ → 2 АТФ
II. Аэробное окисление:
С6Н12О6 + О2 → СО2 + Н2О + 38 АТФ
При работе различной интенсивности и длительности используются различные вещества в зависимости от степени снабжения организма кислородом. В условиях анаэробного окисления для синтеза АТФ используется преимущественно находящийся в мышцах гликоген, содержание которого по мере продолжения работы снижается. Свободная глюкоза, приносимая мышцам кровью, используется мало. При переходе к аэробному окислению и окислительному фосфорилированию расходование мышечного гликогена уменьшается и, все в большей степени, используется приносимая кровью глюкоза. Она образуется из гликогена, поэтому его содержание в печени снижается. В это время появляется возможность окисления продуктов гидролиза собственного жира – глицерина и жирных кислот. Идет мобилизация липидов из жировой ткани (рис. 81).
Во время мышечной деятельности для восстановления АТФ интенсивно расходуются вещества: креатинфосфат, гликоген, жирные кислоты. Одновременно в организме накапливаются продукты обмена веществ: АДФ, фосфорная кислота, молочная кислота, углекислый газ и т. д. Мышечная деятельность сопровождается увеличением активности ряда ферментов: АТФ-азы (миозин), фосфорилазы, дегидрогеназы, цитохромов, лигазы.
Рис. 81. Источники энергии в клетке.
4.4 Биохимические основы быстроты, силы, выносливости
Основные понятия: ресинтез, анаэробный путь, аэробный путь, активный транспорт.
Спортивная тренировка – это активная адаптация или приспособление человека к интенсивной мышечной деятельности, позволяющая развивать большие мышечные усилия и выполнять работу большой интенсивности и длительности. Адаптация связана с процессами регуляции координации функций при выполнении физических упражнений. Она сопровождается глубокими функциональными изменениями в организме, в основе которых лежат биохимические изменения. Под влиянием тренировки происходит повышение активности ферментных систем, увеличение мышечной массы и сверхвосстановление источников энергии, затрачиваемых во время работы. В мышцах повышается содержание миоглобина, ряда органических веществ и минеральных элементов, служащих либо источниками энергии (гликоген, липиды), либо активаторами ферментных систем (глутатион, аскорбиновая кислота, минеральные элементы). Повышается содержание креатина и микроэлементов, увеличивающих буферные свойства организма.
Спортивные тренировки морфологически изменяют мышечные волокна. Толщина их увеличивается, возрастает количество миофибрилл, которые группируются пучками. Это увеличивает силу мышц и их механическую прочность. При этом может изменяться форма ядер и их число. Изменяется структура нервных окончаний, что увеличивает число контактов между нервными окончаниями и сарколеммой. Значительно возрастает количество митохондрий, увеличивается число крист, повышается активность ферментных систем биологического окисления, что ведет к интенсивности транспорта электронов и процессов окислительного фосфорилирования в митохондриях. В них образуется больше АТФ, что расширяет энергетические возможности скелетных мышц. Таким образом, тренировка приводит к увеличению:
содержания сократительных белков мышц;
возможностей быстрой мобилизации химической энергии и превращение ее в механическую энергию мышечной деятельности;
аэробного и анаэробного реситеза АТФ;
энергетического потенциала мышц, а также возможностей расходования и восстановления этого потенциала;
возможностей поддержания постоянства внутренней среды организма во время интенсивной мышечной деятельности.
Выполнение различных физических упражнений приводят к неодинаковым биохимическим изменениям в организме. Чем более выражен в процессе тренировки скоростной компонент, чем большей интенсивности нагрузка, тем в большей степени возрастают возможности анаэробного энергетического обеспечения (креатинкиназная реакция и гликолиз). При выполнении скоростных упражнений максимальной и субмаксимальной интенсивности ресинтез АТФ происходит преимущественно анаэробным путем (рис. 80), поэтому иод. влиянием тренировки в этих упражнениях особенно увеличиваются возможности анаэробного ресинтеза АТФ, что составляет одну из биохимических основ быстроты и скорости. Но эти упражнения из-за наступающего снижения содержания АТФ затрудняют синтез белков, и содержание белков в мышцах снижается.
В период отдыха синтез белков усиливается и происходит увеличение мышечной массы (сверхвосстановление). В период отдыха после скоростных упражнений анаэробный ресинтез АТФ сменяется аэробным окислением, что является одним из биохимических компонентов выносливости. Скоростные нагрузки не создают в процессе тренировки повышения запаса гликогена в печени (т.к. гликоген печени при скоростных нагрузках затрачивается не значительно). Они влияют на организм спортсмена наиболее разносторонне.
При тренировке в силовых упражнениях мышечные белки подвергаются наибольшим изменениям, что приводит к значительному их синтезу, следовательно, к наибольшему увеличению мышечной массы и АТФ-азной активности мышц, что является биохимической основой силы. Силовые упражнения, хотя и в меньшей степени, чем скоростные, сопровождаются анаэробным синтезом АТФ. Поэтому силовая тренировка приводит к некоторому увеличению возможностей анаэробного ресинтеза АТФ, создавая предпосылки для развития скоростных нагрузок. Аэробный ресинтез АТФ под влиянием силовых упражнений повышается в небольшой степени, и силовые упражнения могут оказать на биохимические основы выносливости даже отрицательное влияние.
Рис. 80. Окисление глюкозы в скелетных мышцах анаэробным и аэробным путем.
При тренировке с применением длительных нагрузок в условиях устойчивого состояния процессов обмена веществ анаэробный ресинтез АТФ имеет место только в начале работы и не оказывает существенного влияния ' набиохимические процессы в организме. На протяжении всей работы идет дыхательный ресинтез АТФ и интенсивно расходуется гликоген печени. Расщепление и синтез белков находится в равновесии, и содержание белков в мышцах не изменяется. Поэтому тренировка в упражнениях на выносливость хорошо развивает возможности аэробного ресинтеза АТФ и приводит к увеличению запасов гликогена в печени. Это создает биохимические основы выносливости к длительной работе и не создает биохимических основ силы и быстроты. Более того, она может оказывать на них отрицательное влияние. Силовые упражнения развивают силу, скоростные – быстроту, длительные – выносливость, но упражнения, направленные на развитие какого-либо качества, могут создавать биохимические предпосылки для развития других качеств.
Биохимические изменения в мышцах развиваются не одновременно, а в определенной последовательности. Наиболее быстро увеличиваются возможности аэробных окислительных процессов и содержание гликогена, затем – содержание структурных белков мышц (миозина) и интенсивность гликолиза, позднее содержание креатинфосфата в мышцах. По прекращении тренировки в первую очередь возвращается к исходному уровню оодержание креатинфосфата, затем интенсивность гликолиза и содержание гликогена, далее – содержание миозина и в последнюю очередь – интенсивность аэробных окислительных процессов. Таким образом, наиболее быстро развиваются и наиболее долго сохраняются биохимические основы выносливости к длительной работе. Биохимические основы быстроты и скоростной выносливости развиваются наиболее медленно и сохраняются короткое время после прекращения тренировки. Развитие силы в процессе тренировки и сохранение ее при растренировке занимает промежуточное положение. Тренировка, направленная на развитие какого-либо одного качества, может создавать биохимические предпосылки для развития других качеств, но этих побочных влияний не достаточно для достижения высоких спортивных результатов. Подготовка спортсмена должна быть разносторонней, у него должны быть развиты биохимиические основы всех основных двигательных качеств.
Биохимическое обоснование соотношения работы и отдыха в процессе тренировки. Закон суперкомпенсации.
Основные понятия: сверхвосстановление
При утомлении происходит снижение активности ферментных систем, но в период отдыха активность ферментов быстро восстанавливается и может даже превосходить исходный дорабочий уровень.
Период отдыха характеризуется высокой интенсивностью аэробного окисления. Потребление кислорода в период отдыха всегда повышено. При этом главным субстратом окисления сначала является молочная кислота, а затем глицерин и жирные кислоты. Процессы ресинтеэа источников энергии приобретают явный перевес, и происходит не только восстановление, но и сверхвосстановление источников энергии. Всякая биологическая система, выведенная из состояния динамического равновесия, возвращается к нему, проходя фазу избыточного, превосходящего исходный уровень, восстановления химических и функциональных потенциалов. Эта закономерность открыта Вейгертом и получила название закона суперкомпенсации (сверхвосстановление) (рис. 82).
Рис. 82. Графическое изображение закона суперкомпенсации.
Суперкомпенсация пропорциональна расходу энергии на тренировках, то есть, чем больше энергии потратит ваш организм, тем более значительным будет превышение ее начального уровня во время восстановления и тем ярче будет выражен рост мышц. Но, изматывание организма до предела не принесет колоссального прироста энергии при восстановлении, а наоборот – фаза суперкомпенсации наступит гораздо позже и будет невелика. Поэтому, нужно знать меру и чувствовать свой организм, чтобы не навредить себе.
Интенсивность восстановления, величина и длительность фазы сверхвосстановления зависят от процессов окисления. Например, после кратковременной интенсивной работы повышение исходного уровня гликогена в мышцах наступает через 1 час отдыха, а через 12 часов уровень гликогена становится дорабочим, исходным. После работы большой длительности суперкомплексация наступает только через 12 часов и сохраняется более 3 суток. Восстановление нормального содержания различных веществ, расходуемых во время работы, происходит в разное время. Прежде всего, из крови и мышц устраняется избыток молочной кислоты, затем происходит ресинтез креатинфосфата, далее гликогена, белков, жиров. Например, после 15-минутной интенсивной работы содержание креатинфосфата в мышцах восстанавливается через 30-40 минут, гликогена – через час, а белков – через 6 часов.
Вывод: Чтобы получить под влиянием тренировки стойкое повышение работоспособности, последующую работу надо начинать не в любое время, а в фазе суперкомпенсации после предыдущей работы.
4.6 Биохимическое обоснование принципов спортивной тренировки
На основании закона суперкомпенсации обосновываются биохимические принципы спортивной тренировки:
а) повторность выполнения физических упражнений, т.к. при однократном выполнении физических упражнений, хотя биохимические процессы и будут сопровождаться сверхвосстановлением, но этот избыток восстановленных веществ быстро
возвратится к исходному уровню;
б) регулярность выполнения физических упражнений. Причем каждое последующее выполнение тренировочной нагрузки гнеобходимо начинать в фазе полной суперкомпенсации;
в) необходимо соблюдать правильное соотношение работы и отдыха, т.к. после выполнения работы, неодинаковой по продолжительности и эффективности, фаза сверхвосстановления наступает в разные периоды отдыха (рис. 83);
 
Рис. 83. Использование закона суперкомпенсации при тренировках.
г) постепенность увеличения тренировочных нагрузок. При выполнении физических упражнений одинаковой мощности организм человека постепенно приспосабливается к ним путем выработки определенных биохимических:изменений.
Со временем степень этих приспоооблеиий становится настолько высокий, что при выполнении аналогичных нагрузок количество использованных для работы веществ будет минимальным. Это оказывает влияниена фазу суперкомпенсации, которая становится менее выраженной и более короткой.
Большое значение на процессы биохимического восстановленияоказывает нервная система. Нельзя забывать и о рациональном питании во время отдыха. |
|
|
Скачать 1.66 Mb.