Аэробные процессы энергообеспечения

Основы энергообеспечения мышечной деятельности

Конспект по мотивам «ЧСС, лактат и тренировки на выносливость» (Янсен Петер)

Работающим мышцам необходима энергия. Аденозинтрифосфат (АТФ) — это универсальный источник энергии. АТФ распадается до аденозиндифосфата (АДФ). При этом высвобождается энергия.

При интенсивной мышечной работе запасы АТФ расходуются за 2 секунды. АТФ непрерывно восстанавливается (ресинтез) из АДФ. Выделяют три системы ресинтеза АТФ:

Фосфатная система ресинтеза АТФ

Быстрый ресинтез АТФ в мышцах идет за счет креатинфосфата (КрФ). Запаса КрФ в мышцах хватает на 6-8 секунд интенсивной работы.

При максимальной нагрузке фосфатная система истощается в течение 10 секунд. В первые 2 секунды расходуется АТФ, а затем 6-8 секунд — КрФ. Через 30 секунд после физической нагрузки запасы АТФ и КрФ восстанавливаются на 70%, а через 3-5 минут — полностью.

Фосфатная система важна для взрывных и кратковременных видов физической активности — спринтеры, футболисты, прыгуны в высоту и длину, метатели диска, боксеры и теннисисты.

Для тренировки фосфатной системы непродолжительные энергичные упражнения чередуют с отрезками отдыха. Отдых должен быть достаточно длительным, чтобы успел произойти ресинтез АТФ и КрФ (график 1).

Через 8 недель спринтерских тренировок количество ферментов, которые отвечают за распад и ресинтез АТФ, увеличится. После 7 месяцев тренировок на выносливость в виде бега три раза в неделю запасы АТФ и КрФ вырастут на 25-50%. Это повышает способность спортсмена показать результат в видах деятельности, которые длятся не более 10 секунд.

Фосфатная система ресинтеза АТФ называется анаэробной и алактатной, потому что не нужен кислород и не образуется молочная кислота.

Кислородная система ресинтеза АТФ

Кислородная (аэробная) система ресинтеза АТФ поддерживает физическую работу длительное время и важна для спортсменов на выносливость. Энергия выделяется при взаимодействие углеводов и жиров с кислородом. Окисление углеводов требует на 12% меньше кислорода по сравнению с жирами. При физических нагрузках в условиях нехватки кислорода энергообразование происходит в первую очередь за счет окисления углеводов. После исчерпания запаса углеводов к энергообеспечению подключаются жиры. Запаса углеводов (гликоген в печени и мышцах) хватает на 60-90 минут работы субмаксимальной интенсивности. Запасы жиров в организме неисчерпаемы.

Важно. Тренированный спортсмен будет использовать больше жиров и меньше углеводов по сравнению с неподготовленным человеком. Тренированный человек экономит углеводы, запасы которых небезграничны.

Окисление жиров:

Жиры + кислород + АДФ → АТФ + углекислый газ + вода

Углекислый газ выводится из организма легкими.

Распад углеводов (гликолиз):

Первая фаза: глюкоза + АДФ → АТФ + молочная кислота

Вторая фаза: молочная кислота + кислород + АДФ → АТФ + углекислый газ + вода

Чем больше кислорода способен усвоить организм человека, тем выше аэробные способности. Высокие показатели лактата во время нагрузки указывают на несостоятельность аэробной системы. Тренировки могут улучшить аэробные способности на 50%. При недостатке кислорода молочная кислота накапливается в работающих мышцах, что приводит к ацидозу (закислению) мышц. Болезненность мышц — это характерная черта нарастающего ацидоза (боль в ногах у велосипедиста или бегуна, боль в руках у гребца).

Важно. Ацидоз начинается на ускорение. При нарастающем ацидозе спортсмен не способен поддерживать тот же уровень нагрузки. Спортсмен, способный оттягивать момент ацидоза, с большей вероятностью выиграет гонку.

Лактатная система ресинтеза АТФ

Прсле определенного уровня интенсивности работы организм переходит на бескислородное (анаэробное) энергообеспечение, где источник энергии — исключительно углеводы. Интенсивность мышечной работы резко снижается из-за накопления молочной кислоты (лактата).

Глюкоза + АДФ → молочная кислота + АТФ

Ресинтез АТФ идет за счет лактатного механизма:

несколько минут в начале любого упражнения пока легкие, сердце и системы транспорта кислорода не приспособятся к потребностям нагрузки;
при беге на 100, 200, 400 и 800 м, а также во время любой другой интенсивной работы, длящейся 2-3 мин;
в беге на 1500 м вклад аэробного и анаэробного энергообеспечения — 50/50;
при кратковременном увеличении интенсивности работы — при рывках, преодолении подъемов, во время финишного броска, например, на финише марафона или велогонки.

Лактат может быть в 20 раз выше нормы. Максимальная концентрация молочной кислоты достигается в беге на 400 м. С увеличением дистанции концентрация лактата снижается (График 2).

Отрицательные эффекты высокого лактата

Мышечная усталость. Если начать длительный бег в высоком темпе или рано приступить к финишному рывку, мышечная усталость, вслед за ростом концентрации лактата, не даст спортсмену выиграть гонку.
Ацидоз (закисление) мышечных клеток и межклеточного пространства. Может потребоваться несколько дней, чтобы ферменты снова нормально функционировали и аэробные возможности полностью восстановились. Частое повторение интенсивных нагрузок (без достаточного восстановления) приводит к перетренированности.
Повреждение мышечных клеток. После напряженной тренировки в крови повышается уровень мочевины, креатинкиназы, аспартатаминотрансферазы (АсАТ) и аланинаминотрансферазы (АлАТ). Это указывает на повреждение клеток. Чтобы показатели крови снова пришли в норму требуется от 24 до 96 ч. В это время тренировки должны быть легкими — восстановительными.
Нарушение мышечного сокращения влияет на координацию. Тренировки на технику не следует проводить если лактат выше 6-8 ммоль/л.
Микроразрывы. Незначительные повреждения мышц могут стать причиной травмы при недостаточном восстановление.
Замедляется образование КрФ. Лучше не допускать высоких показателей лактата во время спринтерских тренировок.
Снижается утилизация жира. При истощение запасов гликогена энергообеспечение окажется под угрозой, поскольку организм будет не способен использовать жир.

На нейтрализацию половины накопившейся молочной кислоты требуется около 25 минут; за 1 час 15 минут нейтрализуется 95% молочной кислоты. Активное восстановление («заминка») очень быстро снижает лактат. В восстановительной фазе лучше выполнять непрерывную, а не интервальную работу (График 3).

Энергетические запасы

Важно. Запаса АТФ хватает на 2-3 секунды работы максимальной мощности. Креатинфосфат (КрФ) расходуется через 8-10 секунд максимальной работы. Гликогеновые запасы заканчиваются через 60-90 минут субмаксимальной работы. Запасы жира практически неисчерпаемы (График 4).

Таблица 1.1 Порядок подключения энергетических систем при физической нагрузке максимальной мощности. Анаэробный — без участия кислорода; аэробный — с участием кислорода. Алактатный — молочная кислота не вырабатывается; лактатный — молочная кислота вырабатывается.

Энергообеспечение мышечной деятельности. Аэробные и анаэробные факторы спортивной работоспособности

Рубрика “Биохимия”. Аэробные и анаэробные факторы спортивной работоспособности. Биоэнергетические критерии физической работоспособности. Биохимические показатели уровня развития аэробной и анаэробных составляющих спортивной работоспособности. Соотношение в уровнях развития аэробной и анаэробных составляющих спортивной работоспособности у представителей различных видов спорта. Особенности биохимических изменений в организме в критических условиях мышечной деятельности.

Среди ведущих биохимических факторов, определяющих спортивную работоспособность наиболее важными являются биоэнергетические (аэробные и анаэробные) возможности организма. В зависимости от интенсивности и характера обеспечения, работу предложено делить на несколько категорий:

анаэробную (алактатную) зону мощности нагрузок;
анаэробную (гликолитическую) зону;
зону смешанного анаэробно-аэробного обеспечения (преобладают анаэробные процессы);
зону смешанного аэробно-анаэробного обеспечения (преобладают аэробные процессы);
зону аэробного энергообеспечения.

Анаэробная работа максимальной мощности (10-20 сек.) выполняется в основном на внутриклеточных запасах фосфагена (креатинфосфат + АТФ). Кислородный долг невелик, имеет алактатный характер и должен покрыть ресинтез израсходованных макроэргов. Существенного накопления лактата не происходит, хотя возможно вовлечение гликолиза в обеспечение таких кратковременных нагрузок и содержание лактата в работающих мышцах увеличивается.

Работа субмаксимальных мощностей в зависимости от темпа и продолжительности лежит в зонах анаэробного (гликолитического) и анаэробно-аэробного энергетического обеспечения. Ведущим становится вклад анаэробного гликолиза, что приводит к накоплению высоких внутриклеточных концентраций лактата, закислению среды, развитию дефицита НАД и аутоингибированию процесса. Лактат обладает хорошей, но конечной скоростью проникновения через мембраны и равновесие между его содержанием в мышцах и плазме устанавливается лишь спустя 5-10 мин. от начала работы.

При работе большой мощности преобладает аэробный путь энергообеспечения (75-98 %). Работа умеренной мощности характеризуется практически полным аэробным энергообеспечением и возможностью длительного выполнения от 1 час. до многих часов в зависимости от конкретной мощности. Существует значительное число показателей, используемых для выявления уровня развития, аэробного и анаэробного механизмов преобразования энергии.

Одним из них дают интегральную оценку этих механизмов, другие – позволяют охарактеризовать различные их стороны (скорость развертывания, мощность, емкость, эффективность) или состояние какого-либо отдельного звена или этапа. Наиболее информативными являются показатели, регистрируемые при выполнении тестирующих нагрузок, вызывающих близкую к предельной активацию соответствующих процессов преобразования энергии. При этом следует учесть, что анаэробные процессы обладают высокой специфичностью и в наибольшей мере включаются в энергетическое обеспечение только того вида деятельности, в котором спортсмен прошел специальную тренировку. Это значит, что для оценки возможностей использования анаэробных процессов энергообеспечения работы, у велосипедистов наиболее подходят велоэргометрические тесты, у бегунов – бег и т.д.

Большое значение для выявления возможностей использования различных процессов энергообеспечения имеют мощность, продолжительность и характер выполняемого тестирующего упражнения. Например, для оценки уровня развития алактатного анаэробного механизма наиболее подходящими являются кратковременные (20-30 сек.) упражнения, выполняемые с максимальной интенсивностью. Наибольшие сдвиги, связанные с участием гликолитического анаэробного механизма энергообеспечения работы обнаруживаются при выполнении упражнений длительностью 1-3 мин. с предельной для этой продолжительности интенсивностью. Примером может быть работа, состоящая из 2-4 повторных упражнений, продолжительностью около 1 мин., выполняемые через равные или сокращающиеся интервалы отдыха. Каждое повторное упражнение должно выполняться с наибольшей возможной интенсивностью. Состояние аэробных и анаэробных процессов энергообеспечения мышечной работы можно охарактеризовать с помощью теста со ступенчатым увеличением нагрузки до “отказа”.
Показателями, характеризующими уровень анаэробных систем, являются величины алактатного и лактатного кислородного долга, природа которых рассмотрена ранее. Информативными показателями глубины гликолитических анаэробных сдвигов являются максимальная концентрация молочной кислоты в крови, показатели активной реакции крови (рН) и сдвига буферных оснований (ВЕ).

Для оценки уровня развития аэробных механизмов энергообразования используется определение максимального потребления кислорода (МПК) – наибольшего кислородного потребления в единицу времени, которое может быть достигнуто в условиях напряженной мышечной работы.
МПК характеризует максимальную мощность аэробного процесса и носит интегральный (обобщенный) характер, так как способность вырабатывать энергию в аэробных процессах определяется совокупной деятельностью многих органов и систем организма, ответственных за утилизацию, транспорт и использование кислорода. В видах спорта, где основным источником энергии является аэробный процесс, наряду с мощностью, большое значение имеет его емкость. В качестве показателя емкости используется время удержания максимального кислородного потребления. Для этого вместе с величиной МПК определяется значение «критической мощности»- наименьшей мощности упражнения, при которой достигается МПК. Для этих целей наиболее удобен тест со ступенчатым увеличением нагрузки. Затем (обычно на следующий день) спортсменам предлагается выполнить работу на уровне критической мощности. Фиксируется время, в течение которого может удерживаться «критическая мощность» и изменяется потребление кислорода. Время работы на «критической мощности» и время удержания МПК хорошо коррелируют между собой и являются информативными в отношении емкости аэробного пути ресинтеза АТФ.

Как известно, начальные этапы любой достаточно напряженной мышечной работы обеспечиваются энергией за счет анаэробных процессов. Основная причина этого – инертность систем аэробного энергообеспечения. После развертывания аэробного процесса до уровня, соответствующего мощности выполняемого упражнения, могут возникнуть две ситуации:

аэробные процессы полностью справляются с энергообеспечением организма;
наряду с аэробным процессом в энергообеспечении участвует анаэробный гликолиз.

Исследованиями показано, что в упражнениях, мощность которых еще не достигла «критической», и, следовательно, аэробные процессы не развернулись до максимального уровня, в энергетическом обеспечении работы на всем ее протяжении может участвовать анаэробный гликолиз. Та наименьшая мощность, начиная с которой в выработке энергии на всем протяжении работы, наряду с аэробными процессами, принимает участие гликолиз, получила название “порога анаэробного обмена” (ПАНО) . Мощность ПАНО принято выражать в относительных единицах – уровнем потребления кислорода (в процентах от МПК), достигнутым во время работы. Улучшение тренированности к нагрузкам аэробной направленности сопровождается повышением ПАНО. Значение ПАНО зависит в первую очередь от особенностей аэробных механизмов энергообразования в частности, от их эффективности. Так как эффективность аэробного процесса может претерпевать изменения, например, за счет изменения сопряженности окисления с фосфорилированием, представляет интерес оценки этой стороны функциональной готовности организма. Наиболее важны внутри индивидуальные изменения этого показателя на разных этапах тренировочного цикла. Оценить эффективность аэробного процесса можно также в тесте со ступенчатым увеличением нагрузки при определении уровня кислородного потребления на каждой ступени.
Итак, участие анаэробных и аэробных процессов в энергетическом обеспечении мышечной деятельности определяется, с одной стороны, мощностью и другими особенностями выполняемого упражнения, с другой – кинетическими характеристиками (максимальная мощность, время удержания максимальной мощности, максимальная емкость и эффективность) процессов энергообразования.
Рассмотренные кинетические характеристики зависят от совместного действия множества тканей и органов и по-разному изменяются под воздействием тренировочных упражнений. Эту особенность ответной реакции биоэнергетических процессов на тренировочные нагрузки необходимо учитывать при составлении тренировочных программ.

23. Аэробное и анаэробно-аэробное энергообеспечение мышечной деятельности, средства и методы повышения их ёмкости и мощности в избранном виде спорта.

В организме постоянно поддерживается энергетический баланс поступления и расхода энергии. Жизнедеятельность организма обеспечивается энергией за счет анаэробного и аэробного катаболизма (процесса расщепления сложных компонентов до простых веществ), поступающих с пищей белков, жиров, углеводов. При окислении выделяется; а) 1г.белка, 4,1 ккал энергии, б) 1г.углеводов, 4,1 ккал, в) 1г.жира 9,3 ккал.

В процессе биологического окисления эта энергия высвобождается и используется, прежде всего, для синтеза АТФ и КрФ (энергопродукция), которая, как говорилось выше, осуществляется 2-я путями;

1.АНАЭРОБНЫМ (за счет АТФ, КрФ и глюкоза),2.АЭРОБНЫМ (за счет окисления углеводов, а затем жиров).

Аэробный путь ресинтеза АТФ (синонимы: тканевое дыхание, аэробное или окислительное фосфорилирование) – это основной, базовый способ образования АТФ, протекающий в митохондриях мышечных клеток. В ходе тканевого дыхания от окисляемого вещества отнмаютсядва атома водорода (2протона и 2 электрона) и по дыхательной цепи передаются на малекулярный кислород – О2, доставляемый кровью мышцы из воздуха, в результате чего возникает вода. За счет энергии, выделяются при образовании воды, происходит синтез АТФ из АДФ и фосфорной кислоты. Обычно на каждую образовавшуюся молекулу воды приходится синтез 3 молекул АТФ.

Скорость аэробного пути ресинтеза АТФ контролируется содержанием в мышечных клетках АДФ, который является активатором ферментов тканевого дыхания. В состоянии покоя, когда в клетках почти нет АДФ, тканевое дыхание протекает с очень низкой скоростью. При мышечной работе за счет интенсивного использования АТФ происходит образование и накопление АДФ. Появившийся избыток АДФ ускоряет тканевое дыхание и оно может достигнуть максимальной интенсивности.

Другим активатором аэробного пути ресинтеза АТФ является СО2. Возникающий при физической работе в избытке углекислый газ активирует дыхательный центр мозга, что в итоге приводит к повышению скорости кровообращения мышц кислородом.

Максимальная мощность. По сравнению с анаэробными путями ресинтеза АТФ тканевое дыхание обладает самой низкой величиной максимальной мощности. Это обусловлено тем, что возможности аэробного процесса ограниченыдоставкой кислорода в митохондрии и их количеством в мышечных клетках. Поэтому за счет аэробного пути ресинтеза АТФ возвожно выполнение физических нагрузок только умеренной мощности.

Время развертывания – 3-4 мин. У хорошо тренированных спортсменок может быть около 1 мин. Такое большое время объясняется тем, что для обеспечения максимальной скорости тканевого дыхания необходима перестройка всех систем организма, участвующих в доставке кислорода в митохондрии мышц.

Время работы с максимальной мощностью составляет десятки мин. Источниками энергии для аэробного ресинтеза АТФ являются углеводы, жиры и аминокислоты, распад которых завершается циклом Крепса. Причем для этой цели используются не только внутримышечные запасы данных веществ, но и углеводы, жиры, кетоновые тела и аминокислоты, доставляемые кровью в мышцы во время физической работы. В связи с этим данный путь ресинтеза АТФ функционирует с максимальной мощностью в течение продолжительного времени. Что является положительным фактором для гимнасток, особенно значительную роль это играет при многоборье. Однако значительным недостатком аэробного образования АТФ считается большое время развертывания (3-4 мин.) и небольшую по абсолютной величине максимальную мощность. Поэтому мышечная деятельность, свойственная худ. Гимнастике, не может быть полностью обеспечена этим путем ресинтеза АТФ и мышцы вынуждены дополнительно включать анаэробные способы образования АТФ, имеющие более короткое время развертывания и большую максимальную млщность.

Под влиянием систематических тренировок, направленных на развитие аэробной работоспособности, в миоцитах возрастает количество митохондрий, увеличивается их размер, в них становится больше ферментов тканевого дыхания. Одновременно происходит совершенствование кислород – транспортной функции: повышается содержание миоглобина в мышечных клетках и гемоглобина в крови, возрастает работоспособность дыхательной и сердечно – сосудистой систем организма гимнасток.

Анаэробные пути ресинтеза АТФ (креатинфосфатный, гликолитический) являются дополнительными способами образования АТФ в тех случаях, когда основной путь получения АТФ – аэробный не может обеспечить мышечную деятельность необходимым количеством энергии. Это бывает на первых мин. любой работы, когда тканевое дыхание еще полностью не развернулось, а также при выполнении физических нагрузок любой мощности.

В мышечных клетках всегда имеется креатинфосфат – соединеие, содержащее фосфатную группу, связанную с остатком креатина макроэргической связью.(15-20 ммоль/кг. В покое).Креатинфосфат обладает большим запасом энергии и высоким средством к АДФ. Поэтому он легко вступает во взаимодействие с молекулами АДФ, появляющиеся в мышечных клетках при физической работе в результате гидролиза АТФ. В ходе этой реакции остаток фосфорной кислоты с запасом энергии переносится с креатинфосфата на молекулу АДФ с образованием креатина АТФ.При мышечной работе активность креатинкеназы значительно возрастает за счет активирующего действия на нее ионов кальция, концентрация которых в саркоплазме под действием нервного импульса увеличивается почти в 1000 раз. Креатинфосфат, обладая большим запасом химической энергии, является веществом непрочным. От него легко может отщепляться фосфорная кислота, в результате чего происходит циклизация остатка креатина, приводящая к образованию креатина. Образование креатина присходит без участия ферментов, спонтанно. Частично запасы креатинфосфата могут восстанавливаться и при мышечной работе умеренной мощности, при которой за счет тканевого дыхания АТФ синтезируется в таком количестве, которого хватает и на обеспечение сократительной функции миоцитов и на восполнение запасов креатинфосфата реакция может включаться многократно.Образование креатина присходит в печени с использованием 3 аминокислот: глицина, метионина и аргинина. Спортсмены для повышения в мышцах концентрации креатинфосфата используют в качестве пищевых добавок препараты глицина и метионина.

Максимальная мощность – 900-1100 кал./мин кг., что в 3 раза выше соответствующего показателя для аэробного ресинтеза.

Время развертывания – всего 1-2с. Исходных запасов АТФ в мышечных клетках хватает на обеспечение мышечной деятельности как раз в течение 1-2 с., и к моменту их исчерпания креатинфосфатный путь образования АТФ уже функционирует со своей максимальной скоростью.

Время работы с максимальной скоростью всего лишь 8-10 с., что связанно с небольшими исходными запасами креатинфосфата в мышцах.Главными преимуществами креатинфосфатного пути образования АТФ являются очень малое время развертывания и высокая мощность, что имеет крайне важное значение для скоростно – силовых видов спорта (х. гимнастика). Главным недостатком этого способа синтеза АТФ, существенно ограничивающим его возможности, является короткое время его функционирования. Время поддержания максимальной скорости всего 8-10 с., к концу 30-й с. его скорость снижается вдвое. Анаэробная реакция окажется главным источником энергии для обеспечения кратковременных упражнений максимальной мощности, таких как прыжки, броски и т.д. в худ. гимнастике. Креатинфосфатная реакция может неоднократно включаться во время выполнения физ.нагрузок , что делает возможным быстрое повышение мощности выполняемой работы, развития ускорения во время выполнения соревновательных упражнений. 5-20 ммоль/кг. атную группу, связанную с остатком креатина макроэргической связью.(ских нагрузок любой мощности.ой путь получен

24. Понятие об адаптации, виды и индивидуальные типы адаптации. Физиологические механизмы и стадии адаптации. «Цена адаптации». Адаптация к мышечной работе. Физиолого-биохимические особенности срочной и долговременной адаптации к физическим нагрузкам. Тренировочный эффект (на примере избр. вида спорта).

Физиологическая адаптация – совокупность физиологических реакций, лежащая в основе приспособления организма к изменению окружающих условий и направления на сохранение относительного постоянства его внутренней среды – гомеостаза.

Значение проблемы адаптации в спорте определяется необходимостью приспособления организма спортсмена к нагрузкам в относительно короткое время. Выделяют 2 группы приспособительных изменений в здоровом организме:

Физиологические реакции (изменения в привычной зоне колебаний факторов среды).

Адаптационные сдвиги (использование физиологических резервов с перестройкой функциональных систем ).

Физиологическую основу этой стадии составляет вновь установившийся уровень функционирования различных органов и систем для поддержания гомеостаза в конкретных условиях деятельности.

Следует иметь в виду, что возникшие в процессе длительных и интенсивных физических нагрузок структурные изменения в миокарде и скелетных мышцах, нарушенный уровень обмена веществ, гормональные и ферментативные перестройки, своеобразно закрепленные механизмы регуляции к исходным значениям, как правило, не возвращаются. За систематические чрезмерные физические нагрузки, а затем за их прекращение организм спортсменов в дальнейшем платит определенную биологическую цену, что может проявляться развитием кардеосклероза, ожирением, снижением резистентности клеток и тканей к различным неблагоприятным воздействиям и повышением уровнем общей заболеваемости.

При адаптации к чрезмерным для данного организма физическим нагрузкам в полной мере реализуется общебиологическая закономерность, которая состоит в том, что все приспособительные реакции организма к необычным факторам среды обладают лишь относительной целесообразностью.

Цена адаптации может проявляться в двух различных формах: 1)в прямом изнашивании функциональной системе, на которую при адаптации падает главная нагрузка, 2)в явлениях отрицательной перекрестной адаптации, т.е. в нарушении у адаптированных к определенной физической нагрузке людей других функциональных реакций, не связанных с этой нагрузкой.

Цена адаптации в значительной мере зависит от вида физических нагрузок, к которым происходит приспособление.

Адаптация организма к физическим нагрузкам заключается в мобилизации и использовании функциональных резервов организма, в совершенствовании имеющихся физиологических механизмов регуляции.

В основе адаптации к физическим нагрузкам лежат нервно-гуморальные механизмы, включающиеся в деятельность и совершенствующиеся при работе двигательных единиц (мышц и мышечных групп). При адаптации спортсменов происходит усиление деятельности ряда функциональных систем за счет мобилизации и использования их резервов, а системообразующим фактором при этом должен являться приспособительный полезный результат- выполнение поставленной задачи, т.е.конечный спортивный результат.

Адаптация к мышечной деятельности представляет собой системный ответ организма, направленный на достижение состояния высокой тренированности и минимизацию физиологической цены за это.

Существует 2 вида адаптации: срочная, но не совершенная, и долговременная, совершенная.

Срочная адаптация возникает непосредственно после начала действия раздражителя и может реализоваться на основе готовых, ранее сформировавшихся физиологических механизмов и программ. Отличительной чертой срочной адаптации является то, что деятельность организма протекает на пределе его возможностей при почти полной мобилизации физиологических резервов, но далеко не всегда обеспечивает необходимый адаптационный эффект.

Долговременная адаптация возникает постепенно, в результате длительного или многократного действия на организм факторов среды. Принципиальной особенностью такой адаптации является то, что она возникает не на основе готовых физиологических механизмов, а на базе вновь сформированных программ регулирования. Долговременная адаптация по существу, развивается на основе многократной реализации срочной адаптации и характеризуется тем, что в итоге постепенно количественного накопления каких-то изменений организм приобретает новое качество в определенном виде деятельности – из неадаптированного превращается в адаптированный.

Долговременная адаптация обязательно сопровождается следующими физиологическими процессами: а)перестройкой регуляторных механизмов, б)мобилизацией и использованием резервных возможностей организма, в)формированием специальной функциональной системы адаптации к конкретной трудовой (спортивной) деятельности человека.

В процессе адаптации организма обмен перестраивается в направлении более экономного расходования энергии в состоянии покоя и повышенной мощности метаболизма в условиях физического напряжения. Адаптационные сдвиги энергетического обмена заключается в переключении с углеводного типа на жировой.

В целом, функциональная система, ответственная за адаптацию к физическим нагрузкам, включает в себя три звена: афферентное, центральное регуляторное и эффективное.

Энергообеспечение мышечной деятельности

Механизмы энергообеспечения важны в процессе тренировок. Если нет понятия об использовании веществ при энергообеспечении, трудно подобрать методику для тренировок и спортивные добавки. Спортивные добавки подбираются по принципу дополнения, усиления какого-либо элемента. Нужно понимать процессы, которые происходят внутри клеток. При понимании того, как образуется и выдается энергия, можно составить тренировочный план, который принесет положительный результат.

Что такое АТФ и ресинтез

С пищей человеческий организм получает энергию, которую ему нужно реализовать для движения и сокращения мышц и их работы. Аденозинтрифосфорная кислота, или АТФ – главное топливо для существования всего живого, в том числе- растений и животных. Именно она дает силу и энергию. Но ее в мышцах очень мало и, при начале действия, запаса хватит на несколько секунд.

Двигаться дальше человек может благодаря трем основным реакциям, которые получили название ресинтеза.

Креатин фосфат

Первая из реакций. В формуле есть креатин и плюс фосфатная группа. Когда расщепляется креатин и фосфат остается креатин и фосфатная группа, отдаваемая на ресинтез АТФ. Молекула АТФ расщепляется на АДФ м фосфатную группу. Подача энергии происходит именно за счет фосфатной группы. Расщепляясь, она запускает мышечное сокращение. После расщепления АТФ, остается креатин и фосфатная группа, уходящая на восполнение АДФ, после – снова переход в АТФ, снова происходит сокращение и мышечная работа.

Запаса креатин-фосфата хватит примерно на 10 секунд интенсивной работы, поэтому запускается второй процесс.

Бескислородное расщепление глюкозы

Называется также лактатным процессом, или гликолизом. В нем задействованы углеводы, глюкоза, и гликоген. Расщепляясь, глюкоза и гликоген образуют перват и фосфатную группу, уходящую на восполнение баланса. На этом этапе образуется лактат, или молочная кислота, препятствующая многим процессам в организме. Выпрыскиваясь в кровь, она начинает останавливать весь метаболизм, происходящий внутри организма. Мощность реакции при этом является очень высокой. После отдачи фосфатной группы, гликоген распадается на перват. Происходит выделение иона-водородов.

Аэробное (кислородное) расщепление глюкозы

Под действием кислорода перват отдали фосфатную группу, выделились иона-водорода и митохондрия. Перват, ионы-водорода, митохондрии, образуют цикл реакций с большим выделением маленьких фосфатных групп. Если говорить о бескислородном расщеплении глюкозы, образуются 2-3 молекулы АТФ, а при бескислородном – 38 молекул, которые можно пустить в работу. 3 молекулы из глюкозы и 2 – из гликогена. При весе в 75кг, накапливается примерно 500г глюкозы. При аэробном расщеплении, выделяется 2500 килокалорий – максимальные возможности организма. Расщепление глюкозы таким образом приведет к очень быстрому расходу всех запасов.

Энергия выступает в качестве топлива, а реакции – в качестве заправщика топлива. Креатин фосфат, в данном случае выступает, как хорошее топливо, но есть плохое, которое медленно расщепляется, но долго работает, в результате чего организм может двигаться.

Окисление жиров

Окисление жиров является четвертой из реакций. Углеводы являются реальным топливом для организма, но жиров – гораздо больше. На окисление жиров приходится примерно 70.000 килокалорий. В аналогии это занятия триатлоном в течение 12 часов. Это – самый важный из процессов, в том числе – при снижении веса. Прежде чем худеть, нужно запустить процесс окисления жиров. Окисление жиров запускается, когда организм понимает, что у него нехватка глюкозы и гликогена.

В одной молекуле жира 138 молекул АТФ и расщепление одной жировой молекулы дает такую эргодическую емкость. Это – очень много времени, в течение которого человек может осуществлять движения.

Как и когда происходят изменения в организме во время тренировки

Креатин-фосфат дает от 2 до 10 секунд работы. С 3-4 происходит мощное лактатное расщепление глюкозы. Здесь можно говорить о большой мощности тренировочного процесса во время жима, поднятия чего-то в высоком темпе, при высокой скорости. В таком темпе человек может работать только полторы-две минуты. Изменения процессов происходят в результате тренировок.

Когда мощности не хватает процесса, организм начинает мягко использовать следующий. Для этого не нужны команды от самого человека. Организм сам знает, когда включить и отключить какую-то из реакций, в зависимости от подаваемых к голове импульсов. Кто-то на последних минутах открывает второе дыхание, а кто-то – выдыхается полностью. Соотношения процессов зависят от длительности работы. Креатин-фосфат идет на коротких, а аэробное расщепление – на длинных. Аэробное расщепление у профессиональных спортсменов включается через полминуты. А еще через полминуты, или чуть больше, аэробное расщепление достигает пика и выходит на рабочую мощность.

Сначала креатин-фосфатная реакция при мощности, затем она падает. Ошибка тех, кто быстро включается в работу в том, что за 15-20 секунд быстро набирается лактат, мышцы закисляются, лактат негативно влияет на аэробное расщепление глюкозы. Он попадает в митохондрии, закисляет их и они н могут работать должным образом.

Важно запустить окислительную составляющую жиров, когда жир под кожей начинает топиться и тело приобретает форму и силу.

Почему бескислородное расщепление важно

Бескислородное расщепление глюкозы быстро убирает глюкозу. Появляются продукты распада, лактат но углеводы расщепляются очень быстро. Давая небольшие дозы бескислородного расщепления глюкозы, силовые упражнения происходит великолепное расщепление глюкозы. В крови упадет уровень сахара, и сразу же начнется окисление жиров.

Если даже человек ходит на тренировки в зал и занимается, это не гарантия успешной тренировки. Начинают работать митохондрии, а бескислородного расщепления может не происходить совсем и организм не будет сжигать калории. Когда нет углеводов, начинается окисление жиров ив этом есть плюс от интенсивных тренировок.

Четвертая реакция

Мемиозиновая реакция возникает при стрессах, это источник паники. АТФ свободно расщепляется на АДФ и фосфатную группу. Под воздействием мозга и гормонов человек может вводить себя в определенные состояния.

Люди, которые могут контролировать мозг, достигают других уровней развития и сознания. Это не только спортивные достижения, но и умение действовать в стрессовых ситуациях.

Аэробное и анаэробно-аэробное энергообеспечение мышечной деятельности, средства и методы повышения их ёмкости и мощности в избранном виде спорта.

1.АНАЭРОБНЫМ (за счет АТФ, КрФ и глюкоза),2.АЭРОБНЫМ (за счет окисления углеводов, а затем жиров).

Время работы с максимальной скоростьювсего лишь 8-10 с., что связанно с небольшими исходными запасами креатинфосфата в мышцах.Главными преимуществами креатинфосфатного пути образования АТФ являются очень малое время развертывания и высокая мощность, что имеет крайне важное значение для скоростно – силовых видов спорта (х. гимнастика). Главным недостатком этого способа синтеза АТФ, существенно ограничивающим его возможности, является короткое время его функционирования. Время поддержания максимальной скорости всего 8-10 с., к концу 30-й с. его скорость снижается вдвое. Анаэробная реакция окажется главным источником энергии для обеспечения кратковременных упражнений максимальной мощности, таких как прыжки, броски и т.д. в худ. гимнастике. Креатинфосфатная реакция может неоднократно включаться во время выполнения физ.нагрузок , что делает возможным быстрое повышение мощности выполняемой работы, развития ускорения во время выполнения соревновательных упражнений. 5-20 ммоль/кг. атную группу, связанную с остатком креатина макроэргической связью.(ских нагрузок любой мощности.ой путь получен

1. Физиологические реакции (изменения в привычной зоне колебаний факторов среды).

2. Адаптационные сдвиги (использование физиологических резервов с перестройкой функциональных систем ).

Цена адаптацииможет проявляться в двух различных формах: 1)в прямом изнашивании функциональной системе, на которую при адаптации падает главная нагрузка, 2)в явлениях отрицательной перекрестной адаптации, т.е. в нарушении у адаптированных к определенной физической нагрузке людей других функциональных реакций, не связанных с этой нагрузкой.

Лактатный и алактатный механизмы энергообеспечения

В прошлой статье я вам рассказал какие бывают пути ресинтеза АТФ в мышцах, и разобрал аэробный путь. Сегодня я продолжу разговор и расскажу уже про два анаэробных способов ресинтеза АТФ – лактатный(гликолитический) и алактатный(креатинфосфатный). В отличии от аэробного, эти способы не требует участие кислорода. Для тех кто не любит читать, в конце статьи вставил ссылку на видео, в котором я рассказываю про все способы энергообеспечения, если предпочтительней воспринимать всё в видео формате – мотайте вниз. Давайте начнём.

И так, если при аэробном способе источником энергии могли быть белки, жиры, углеводы, которые превращались в промежуточный продукт ацетил-КоА и далее в энергию, то в этом случае используются только запасы глюкозы(гликоген).

Тут нужно пояснить. Гликоген – это депо глюкозы, для простоты понимания представьте: глюкоза это одна молекула, а гликоген – это много молекул глюкозы. И во время мышечной работы тратится гликоген, который запасен в мышцах. Представьте холодильник полный яиц, одной яйцо – одна молекула глюкозы, один холодильник – одна молекула гликогена. Когда вам нужна энергия, вы берёте яйцо. Так происходит и в мышцах.

При гликолитическом пути ресинтеза АТФ, от молекулы гликогена запасённого в мышце, под действием фосфорной кислоты и специального фермента(гликогенфосфорилаза) поочередно отщепляются молекулу глюкозы(глюкозо-1-фосфат). Далее она путём нескольких реакций превращается в лактат(молочная кислота). И в ходе этих реакций образуются промежуточные продукты, с помощью которых создаются новые молекулы АТФ. Если составить уравнение то выглядеть это будет так:

Если вернуться к яйцам, у вас есть холодильник(гликоген) с яйцами(глюкоза), достать их оттуда можно только ложкой(фосфорная кислота). Вы в этой чудной истории – мышца. Достали, отнесли на сковородку, начали жарить – это те реакции распада глюкозы до пирувата. Далее едим – получаем энергию.

Нужно чётко понимать, что этот путь ресинтеза АТФ достигает максимальной мощности только когда вы тренируетесь, т.е. когда АТФ тратится очень быстро и много. И тренируетесь за пределами аэробной зоны, т.е. за порогом анаэробного обмена. Проще говоря по мере возрастания нагрузки, в какой-то момент аэробный путь не справиться и АТФ будет не хватать, тут сразу начнёт подключаться лактатный механизм.

Поговорим о критериях лактатного пути ресинтеза:

Максимальная мощность – 750-850 кал/мин*кг, как вы видите это почти вдвое выше чем при аэробном. Объясняется это тем, что мышечная клетка имеет большие запасы гликогена, а лактатный механизм может использовать только глюкозу. И на выход глюкозы из депо не тратится много времени, плюс нет потребности в кислороде.

Время развертки – 20-30 секунд, это объясняется тем, что все субстраты необходимые для действия находятся в относительной близости друг к другу. Глюкоза, ферменты – всё это находится в цитоплазме миоцита.

Время работы с максимальной мощностью – 2-3 минуты. Почему так мало, по сравнению с аэробным механизмом? Во-первых, этот механизм быстро даёт энергию и так же быстро и неэкономично использует гликоген – запасы кончаются. Во-вторых накапливается лактат, что закисляет клетку и снижает активность ферментов, а это приводит к снижению скорости всех реакций.

Не экономичный, как я говорил три атф за одну молекулу глюкозы, очень не выгодный для организма обмен. Это приводит к быстрому концу запасов гликогена.

Образование лактата, что приводит к увеличению кислотности саркоплазмы, т.е. к сдвигу рН, а ферменты гликолиза имеют белковую природу, в кислой среде они меняют свою конформацию и теряют активность.

Большая максимальная мощность, которая не требует кислорода и участия митохондрий.

Относительно быстрое время развёртки, по причине как я уже говорил, наличие всех участников реакций в одном месте.

В этом случае главным действующим веществом будет креатинфосфат, который состоит из креатина и фосфатной группы и обладает большим запасом энергии. Содержание в мышцах – 15-20 ммоль/кг.

Вторым действующим лицом в этом случае будет АДФ – аденозиндифосфат – это вещество получается при гидролизе АТФ. После передачи энергии АТФ превращается в АДФ.

Суть этого механизма в следующем, когда нужно восстановить запасы АТФ алактатным путём происходит вот что: КрФ(креатинфосфат) вступает в реакцию с АДФ отдавая при этом свою фосфатную группу, в результате мы получаем АТФ. Выглядит это так:

Катализатором(тот кто запускает) этой реакция является фермент креатинкиназа, иногда эту реакцию называют креатинкиназной. Когда мы начинаем тренироваться активность этого фермента заметно растёт(из за увеличения содержания ионов кальция в клетке и других причин) и следовательно ускоряется реакция.

Если систематически не проводить тренировок в таком режим(это тренировки на силу) то запасы КрФ начинают падать, т.к. это соединение непрочное, от него легко отщепляется фосфорная кислота и образуется креатинин, креатинин никак не используется организмом и выводится с мочой. Эта реакция не обратима. И по повышению концентрации креатинина в моче, можно судить о запасах КрФ в мышцах.

По моему пора привести конкретный пример, как работает этот способ. Возьмём человека у которого одноповторный максимум в приседе 100 кг. И он пришёл на тренировку и хочет тренироваться в алактатном режиме, как это сделать? Этот механизм ресинтеза АТФ включается когда необходимо больше количество АТФ сразу же, буквально на первых же секундах работы. Т.е. этому человеку нужно будет приседать с практически максимальным весом, что бы импульм из головы к мышцам был сильным, допустим это 80 кг на 5 раз. Он начинает приседать -> вес тяжелый, почти его максимум -> значит нужно много АТФ и сразу -> столько АТФ может дать только алактатный механизм, значит он и запускается -> он продолжает приседать -> второе,третье повторение -> АТФ тратится, образуется АДФ -> КрФ вступает в реакцию с АДФ образуя АТФ -> КрФ начинает заканчиваться -> человек делает 5 повторение и ставит снаряд. И так проходят тренировки на силу – максимальная мощность за короткое время – это Креатинфосфатная реакция, но хватает её не на долго. Что происходит далее? Отдых -> в этот момент включаются другие режимы энергообеспечения и образуется АТФ -> АТФ вступает в реакцию с креатином -> и снова восстанавливаются запасы КрФ -> и через 3 – 5 минут мы готовы к новому подходу.

Давайте перейдём к количественным критериям КрФ пути:

Максимальная мощность – 900-1100 кал/мин*кг. Как видите это самый мощный механизм. Это так потому что катализатор этого процесса креатинкиназа является очень активным ферментом и сама реакция креатинкиназная обладает большой скоростью.

Время развертки – 1 – 2 секунды. Прямых запасов АТФ в мышцах хватает как раз на 1 – 2 секунды, к моменту как они закончатся, КрФ выйдет на максимум. Такая скорость объясняется теми же причинами.

Время работы с максимальной мощностью – 8 – 10 секунд, как видите очень мало и связано это с тем, что запас КрФ в мышцах невелик.

Те кто тренировался в зале, наверняка слышали следующее: 3-5 повторений силы, 8-12 – объём, больше 12 – выносливость. Числа кончено приблизительны, но они имеют под собой научную основу. Вес, который ты можешь поднять на 3-5 раз, включит в твоём организме КрФ путь ресинтеза и рост объёма мышц в этом случае будет за счёт увеличение количества миофибрилл и КрФ, 8-12 раз – будут на самом все три механизма, но преобладать будет гликолитический, в этом случае рост за счёт саркоплазматической гипертрофии, т.е. в мышцах будет накапливаться гликоген, ферменты гликолизы и разные белки. Больше 12 раз и до 50 – тоже будут все механизмы, но в этом случае аэробный путь выйдет на больший максимум чем в других случаях. Гипертрофия тут капиллярная, увеличивается количество и размер митохондрий, растёт МПК, способности систем крови, увеличивается количество капилляров в мышцах и т.д.

Как видите много вариантов роста мышц и много способов тренировки, а это далеко не все нюансы. Можно долго говорить об адаптацию и восстановление. Ведь в каждом из этих случаев своё время восстановления.

На этом я с вами прощаюсь. Питайтесь правильно и тренируйтесь с умом.