Физическая культура. Характеристики аэробных и анаэробных процессов 5 Заключение 12
 Скачать 84 Kb.
|
СодержаниеВведение 3 Характеристики аэробных и анаэробных процессов 5 Заключение 12 Список литературы 14 Введение Уровень спортивного мастерства определяется целым рядом факторов: техническим и тактическим мастерством, морально-волевыми качествами, целеустремленностью, психической устойчивостью, уровнем развития специальной выносливости и других физических качеств. Эти факторы проявляют себя в комплексе, что должно учитываться при тренировке. Несмотря на высокую значимость всех факторов, мы выделим один, играющий наиболее важную роль в становлении спортсмена. Это специальная выносливость. Многочисленные исследования, посвященные изучению развития этого качества, свидетельствуют о том, что выносливость тесно связана с уровнем развития механизмов энергетического обеспечения: алактатным анаэробным, лактатным анаэробным и аэробным. Первые два могут действовать без участия кислорода, последний при его участии. Каждый из механизмов энергообеспечения характеризуется подвижностью процесса, мощностью, метаболической емкостью. Подвижность процесса энергообеспечения оценивается временем, которое требуется для его полного развития. Мощность характеризуется максимальным количеством энергии, которое может дать тот или иной процесс в единицу времени. Метаболическая емкость определяется общим количеством энергии, поставляемым процессом энергообеспечения. Алактатный анаэробный механизм отличается наибольшей подвижностью. Максимальной интенсивности он может достичь уже через 2 сек. после начала интенсивной мышечной работы. Для алактатного анаэробного механизма характерна и наивысшая мощность, значительно превосходящая мощность других процессов энергообеспечения. Метаболическая емкость этого процесса невысока; ее хватает лишь на выполнение работы с максимальной интенсивностью в течение 6 – 7 сек.[4]. Лактатный анаэробный механизм значительно уступает алактатному. Максимальной интенсивности он может достичь через 20 – 30 сек. после начала работы. Его максимальная мощность приблизительно в 2 раза ниже по сравнению с алактатным процессом. Однако лактатный анаэробный механизм значительно превосходит алактатный по своей метаболической емкости – у тренированных спортсменов при напряженной мышечной работе он обеспечивает энергией в течение 40 сек. и более [4]. Аэробный процесс – это основной механизм энергообеспечения организма. Он функционирует на протяжении всей жизни, не прекращаясь ни на минуту. Если мышцы в определенных условиях (например, при напряженной мышечной работе) могут обеспечивать себя энергией за счет анаэробных процессов, то такие органы, как мозг, сердце и некоторые другие, получают энергию исключительно за счет аэробных процессов. В отличие от анаэробных деятельность аэробного механизма не сопровождается накоплением в организме промежуточных продуктов обмена. Главными недостатками аэробного процесса являются его малая подвижность и сравнительно невысокая мощность. Эти недостатки имеют общую основу: они зависят от возможностей систем, обеспечивающих поступление в организм кислорода и его транспортировку к работающим мышцам. У хорошо тренированного спортсмена, предварительно выполнившего разминку, поступление в организм кислорода и, следовательно, мощность аэробного процесса достигают своего максимума через 40 – 60 сек. работы. По максимальной мощности аэробный процесс значительно уступает анаэробным [4]. Что же касается его метаболической емкости, то она неизмеримо выше. Характеристики аэробных и анаэробных процессов Аэробные процессы в организме происходят в присутствии кислорода, при этом различные вещества (в основном гликоген и жиры) распадаются с выделением энергии. Для этих процессов характерны малая мощность и способность организма длительное время поддерживать данные процессы, вплоть до полного истощения. Аэробные возможности конкретного человеческого организма характеризуются аэробной ёмкостью, т.е. выносливостью и аэробной мощностью, т.е. способностью организма выполнять значительную по амплитуде работу, не выходя за рамки аэробного энергообеспечения [3]. Аэробные упражнения оказывают положительное влияние на сердечнососудистую систему. Суть этих упражнений заключается в постоянно повторяющихся (циклических) движений: плавание, бег, езда на велосипеде, гребля и др. У спортсменов, занимающихся такими видами спорта, не наблюдается значительное количество мышечной массы: они худые, а мышцы у них развиты только в определенных участках тела (у велосипедистов хорошо развиты ноги, а мышцы торса минимальны; марафонцы, как правило, худые как в нижней, так и в верхней части тела). Если протестировать спортсменов, которые выполняют аэробные упражнения, то у них, как правило, низкие показатели липидного уровня (холестерины, триглицериды) и низкая частота сердечных сокращений в состоянии покоя. Однако количество не означает качество. Многие из этих спортсменов, в силу характера выполняемых упражнений, имеют слабые кости и большую потерю сухой мышечной массы. Анаэробные процессы происходят без присутствия кислорода, при этом при распаде гликогена выделяются продукты (например лактат), требующие в последствии обязательного "дожига" в кислороде. Т.о. в организме накапливается так называемый кислородный долг. При превышении определённого порога кислородного долга происходит отказ от работы, данный порог является индивидуальным показателем и напрямую зависит от тренированности организма человека. Для анаэробных процессов характерна значительная мощность и незначительная продолжительность от десятков секунд до минут. Анаэробные упражнения, или упражнения с сопротивлением, характеризуются короткими выбросами энергии во время их выполнения (тяжелая атлетика, легкая атлетика и др). Типичные представители этих видов спорта, как правило, обладают мощной мускулатурой и крепкими костями. При диагностике у них очень часто выявляется высокий уровень липидов и незначительные нарушения в работе сердечнососудистой системы. Приведенные выше примеры противоположностей демонстрируют, что они могут принести вред здоровью. Требуется золотая середина. То есть, в график тренировок следует включать оба вида нагрузок - аэробных и анаэробных. Специалисты в области фитнеса рекомендуют ежедневно заниматься физическими нагрузками не менее 30 минут. При этом следует чередовать программы, чтобы мышцы привыкали к разным видам нагрузки. Также следует избегать нудных разминок по одинаковой программе. Разнообразие позволит не только активно задействовать разные группы мышц, заставляя их включаться в работу, но и поможет предотвратить травмы мышц, костей и суставов. Лучший вариант занятий физическими упражнениями - комбинировать виды нагрузки (аэробные и анаэробные). Существует два типа мышечных волокон белые и красные. Белые волокна - короткие, толстые, быстрые. Но волокна этого типа не могут длительное время поддерживать напряжение или сокращаться. Красные волокна - длинные, тонкие, медленные, но более выносливые, чем белые. Красные волокна имеют большую способность к энергообразованию аэробным путем, а белые наделены способностью быстро трансформировать энергию. Соотношение быстрых и медленных волокон в мышцах заложено генетически, но это соотношение может изменяться в процессе тренировок. Данный процесс очень медленный и иногда требуются годы упорных тренировок, чтобы изменить данное соотношение [6]. Применение упражнений с большой нагрузкой, выполненных с малой и средней скоростью ведет к гипертрофии и увеличению силы красных волокон. Для увеличения выносливости красных волокон необходимо многократное повторение с преодолением сопротивления средней величины. При этом нет роста размера мышечных волокон, а изменяется биохимия этих волокон. Для увеличения белых мышечных волокон необходимо тренироваться с преодолением больших величин сопротивления с высокой скоростью. Если нагрузка близка к предельной, то в данный момент времени сокращается каждое мышечное волокно и мышца быстро "устанет". Если сила мышц достаточно высока, то при выполнении необходимых движений сокращается меньшая часть волокон, волокна в процессе сокращений могут чередовать свою деятельность друг с другом, в результате их выносливость увеличивается. Поэтому для увеличения выносливости мышц надо развивать их силу. В мышцах как в двигателе у машины происходит преобразование химической энергии в механическую. Горючее для мышцы АТФ. Мышца может выполнять работу в аэробном и анаэробном режимах. АТФ – аденозинтрифосфат. Это вещество, которое является универсальным источником энергии. Во время мышечной деятельности АТФ распадается до аденозинфосфата (АДФ). В ходе этой реакции высвобождается энергия, которая непосредственно используется мышцами для энергии [2]. АТФ —> АДФ + энергия Содержание АТФ в мышцах незначительное. При интенсивной мышечной деятельности запасы АТФ расходуются в течение 2 с. Однако внутри мышц существует несколько вспомогательных систем, которые непрерывно восстанавливают АТФ из продукта ее распада АДФ. Благодаря непрерывному восстановлению (ресинтезу) АТФ в организме поддерживается относительное постоянство этого вещества, что позволяет мышцам работать без остановки. Выделяют три основных системы ресинтеза АТФ: фосфатную, лактатную и кислородную. Фосфатная система. Фосфатный механизм ресинтеза АТФ включает использование имеющихся запасов АТФ в мышцах и быстрый ее ресинтез за счет высокоэнергетического вещества креатинфосфата (КрФ), запасы которого в мышцах ограничиваются 6-8 с интенсивной работы. Реакция ресинтеза АТФ с участием КрФ выглядит следующим образом: КрФ + АДФ → АТФ + креатин Фосфатная система отличается очень быстрым ресинтезом АТФ из АДФ, однако она эффективна только в течение очень короткого времени. При максимальной нагрузке фосфатная система истощается в течение 10 с. Вначале в течение 2 с расходуется АТФ, а затем в течение 6-8 с - КрФ. Такая последовательность наблюдается при любой интенсивной физической деятельности. Фосфатная система важна для спринтеров, футболистов, прыгунов в высоту и длину, метателей диска, боксеров и теннисистов, то есть для всех взрывных, кратковременных, стремительных и энергичных видов физической деятельности. Скорость ресинтеза КрФ после прекращения физической нагрузки также очень высока. Запасы высокоэнергетических фосфатов (АТФ и КрФ), израсходованных во время нагрузки, восполняются в течение нескольких минут после ее завершения. Уже через 30 с запасы АТФ и КрФ восстанавливаются на 70%, а через 3-5 мин восстанавливаются полностью. Для тренировки фосфатной системы используются резкие, непродолжительные, мощные упражнения, чередующиеся с отрезками отдыха. Отрезки отдыха должны быть достаточно длительными, чтобы успевал происходить ресинтез АТФ и КрФ. Содержание АТФ и КрФ в организме увеличивается на 25-50% после 7 месяцев тренировок на выносливость в виде бега три раза в неделю. АТФ и КрФ являются самыми быстродоступными источниками энергии. Увеличение запасов АТФ и КрФ повышает способность спортсмена показывать хорошие результаты в видах деятельности, которые длятся не более 10 с. Уже через 8 недель спринтерских (скоростных) тренировок значительно увеличивается количество ферментов, которые отвечают за распад и ре-синтез АТФ. Если АТФ распадается быстрее, то, следовательно, и высвобождение энергии происходит быстрее. Таким образом, тренировка не только повышает запасы АТФ и КрФ, но и ускоряет процесс распада и восстановления АТФ. Такая адаптация организма (увеличение запасов АТФ/КрФ и повышение ферментативной активности) достигается путем сбалансированной тренировочной программы, включающей как аэробные, так и спринтерские тренировки. Фосфатная система называется анаэробной, потому что в ресинтезе АТФ не учавствует кислород, и алактатной, поскольку не образуется молочная кислота [5]. Кислородная система. Кислородная, или аэробная, система является наиболее важной для спортсменов на выносливость, поскольку она может поддерживать физическую работу в течение длительного времени. Кислородная система обеспечивает организм, и в частности мышечную деятельность, энергией посредством химического взаимодействия пищевых веществ (главным образом, углеводов и жиров) с кислородом. Пищевые вещества поступают в организм с пищей и откладываются в его хранилищах для дальнейшего использования по необходимости. Углеводы (сахар и крахмалы) откладываются в печени и мышцах в виде гликогена. Запасы гликогена могут сильно варьироваться, но в большинстве случаев их хватает как минимум на 60-90 мин работы субмаксимальной интенсивности. В то же время запасы жиров в организме практически неисчерпаемы. Производительность кислородной системы зависит от количества кислорода, которое способен усвоить организм человека. Чем больше потребление кислорода во время выполнения длительной работы, тем выше аэробные способности. Под воздействием тренировок аэробные способности человека могут вырасти на 50%. Окисление жиров для энергии происходит по следующему принципу: Жиры + кислород + АДФ → углекислый газ + АТФ + вода Полученный в ходе реакции окисления углекислый газ выводится из организма легкими. Распад углеводов (гликолиз) протекает по более сложной схеме, в которой задействуются две последовательные реакции: Первая фаза: глюкоза + АДФ → молочная кислота + АТФ. Вторая фаза: молочная кислота + кислород +АДФ → углекислый газ +АТФ + вода. Первая фаза протекает без участия кислорода, вторая - с участием кислорода. При легкой физической нагрузке побочный продукт распада углеводов молочная кислота используется непосредственно во второй фазе, поэтому окончательное уравнение выглядит так: Глюкоза + кислород + АДФ → углекислый газ + АТФ + вода. Пока потребляемого кислорода достаточно для окисления жиров и углеводов, молочная кислота не будет накапливаться в организме [1]. Лактатная система. По мере увеличения интенсивности нагрузки наступает период, когда мышечная работа уже не может поддерживаться за счет одной только аэробной системы из-за нехватки кислорода. С этого момента в энергообеспечение физической работы вовлекается лактатный механизм ресин-теза АТФ, побочным продуктом которого является молочная кислота. При недостатке кислорода молочная кислота, образовавшаяся в первой фазе аэробной реакции, не нейтрализуется полностью во второй фазе, в результате чего происходит ее накопление в работающих мышцах, что приводит к ацидозу, илизакислению, мышц. Реакция лактатного механизма проста, и выглядит так: Глюкоза + АДФ → молочная кислота + АТФ. Болезненность мышц - характерная черта нарастающего ацидоза (боль в ногах у велосипедиста или бегуна, боль в руках у гребца). При нарастающем ацидозе спортсмен не способен поддерживать тот же уровень нагрузки. Анаэробный режим можно разделить на два различных вида: - Креатинфосфатный. При таком процессе расходуется АТФ находящийся в мышцах. АТФ=АДФ+фосфорная группа+энергия. АТФ при отсутствии кислорода и других путей ресинтеза восстанавливается из АДФ с использованием креатинфосфата КрФ+АДФ=АТФ+ креатин. Этот механизм очень быстро исчерпывает свои возможности 10-15 секунд. - Гликолитический механизм или гликолиз. Он тоже анаэробный. При нем ресинтез АТФ идет за счет ферментального расщепления глюкозы и гликогена для молочной кислоты. При этом на одной из фаз появляется фосфорная группа, которая восстанавливает АТФ из АДФ. Интенсивное накопление молочной кислоты в мышцах и образование кислородного долга при одновременном исчерпании запасов гликогена - основной фактор, ограничивающий мышечную деятельность и способствующий наступлению утомления. Аэробный механизм. Восстановление АТФ в мышцах происходит с участием кислорода. Аэробный путь ресинтеза АТФ связан с окислением глюкозы и жиров. При этом образуется СО2, вода и другие продукты распада. Реакция окисления в мышцах является устойчивым конечным процессом и обуславливает способность организма выполнять физическую работу умеренной интенсивности продолжительно. При этом организм находится в устойчивом состоянии - не происходит накопления молочной кислоты, не образуется кислородный долг. Очень часто аэробные процессы идут одновременно с гликолизом. При таком сочетании идет накопление долга О2 и молочной кислоты. ЗаключениеАэробное упражнение — любой вид физического упражнения относительно низкой интенсивности, где кислород используется как основной источник энергии для поддержания мышечной двигательной деятельности. Аэробный означает «с кислородом», подразумевая, что одного кислорода достаточно для адекватного удовлетворения потребности в энергии во время физического упражнения. Как правило, упражнения легкой или умеренной интенсивности, которые могут поддерживается в основном аэробным метаболизмом, могут выполняться в течение длительного периода времени. Противоположностью аэробного упражнения является анаэробное упражнение. К числу аэробных упражнений относят: ходьбу или походы, бег, бег на месте, плавание, коньки, подъем по ступенькам, греблю, катание на скейтборде, роликовых коньках, танцы, баскетбол, теннис.Анаэробное упражнение — в этом виде двигательной деятельности энергия вырабатывается за счет быстрого химического распада «топливных» веществ в мышцах без участия кислорода. Этот способ срабатывает мгновенно, но быстро истощает запасы готового «топлива» (0,5—1,5 мин), после чего запускается механизм аэробной выработки энергии.Характерные примеры анаэробной двигательной деятельности — силовая подготовка и спринтерский бег. Различия между двумя типами двигательной деятельности происходят от разной продолжительности и интенсивности мышечных сокращений. От этого зависит способ, которым энергия производится внутри мышц. Первоначально при повышенной нагрузке мышечный гликоген перерабатывается в глюкозу в процессе гликолиза, образуя пируват, который после этого реагирует с кислородом (цикл Кребса), чтобы произвести углекислый газ и воду, выделяя энергию. При нехватке кислорода (например при выполнении взрывных движений, которые являются анаэробными упражнениями), углеводы потребляются быстрее, так как пируват метаболизируется до лактата. Когда количество углеводов истощается, метаболизм жиров повышается для создания топлива через метаболические пути аэробного гликолиза. Анаэробные упражнения часто относятся к начальной фазе двигательной деятельности, приходящуюся на начало физической нагрузки или происходящую во время любых резких рывков интенсивной нагрузки. При нагрузке такой интенсивности гликоген используется без участия кислорода и этот процесс менее эффективен. Аэробными являются очень многие виды физических упражнений. Например, бег на дальние дистанции в среднем темпе — характерный пример аэробной нагрузки, а спринтерский бег на короткой дистанции — анаэробной. Игра в теннис между двумя участниками, состоящая из плавных и постоянно повторяющихся движений — в основном аэробная нагрузка, в то время как гольф или командный теннис, состоящие из резких всплесков нагрузки, включают большую часть анаэробной. Существуют аэробные виды спорта по своей природе, а кроме того, разработаны специальные упражнения с максимальной аэробной составляющей — фартлек, аэробика. Преимущества, которые дает регулярная аэробная тренировка: укрепляются мышцы, ответственные за дыхание; укрепляется сердечная мышца, увеличивается её эффективность, снижается пульс в состоянии покоя; укрепляются скелетные мышцы во всем организме; улучшается циркуляция крови, снижается кровяное давление; увеличивается число красных кровяных телец, доставляющих кислород в ткани; улучшается психическое состояние, уменьшается стресс, снижается риск депрессии; снижается риск диабета. Эффект от тренировок проявляется лишь в том случае, когда человек выполняет их с достаточной интенсивностью и достаточно часто. Список литературы Волков Н.И., Савелев И.А. Кислородный запрос и энергетическая стоимость напряжённой мышечной деятельности человека // Физиология человека. – 2012. № 4. – С.80-93 Гогинава С.Е. Сочетание нагрузок аэробного и анаэробного характеров на занятиях по физической культуре в вузе // Ученые записки университета имени П.Ф. Лесгафта. – 2013. - № 41. – С.38-43 Медведева Г.Е. Биоэнергетика мышечной деятельности: учебное пособие. – Челябинск, 2012 Биохимия физической культуры и спорта: учебно-методическое пособие (составители Г.Е. Медведева, Т.В. Соломина). – Челябинск, 2006 Сашенков С.Л., Усков Г.В. Состояние систем транспорта кислорода у спортсменов с аэробной и анаэробной направленностью // Известия Челябинского научного центра. – 2009. -15 октября. – С.92-96 Янсен П. ЧСС, лактат и тренировки на выносливость. – Мурманск: Тулома, 2006 |