Биохимические физическими упражнениями с людьми



Биохимические изменения в организме, происходящие при выполнении упражнений различной мощности и продолжительности в разных видах спорта

Степень биохимических изменений определяется мощностью и продолжительностью физической нагрузки и зависит от используемого механизма ресинтеза АТФ. Именно уровень физической нагрузки запускает как анаэробный механизм ресинтеза АТФ, так и аэробный.

Нагляднее всего взаимосвязь двух механизмов энергообеспечения можно рассмотреть, анализируя затраты энергии при беге на различные дистанции.

Абсолютно анаэробной дистанцией является бег на 100 м. В этом случае ресинтез АТФ идет за счет кретинфосфата и анаэробного гликолиза. Время, за которое спортсмены проходят дистанцию, не позволяет использовать аэробные источники энергии.(Табл 1)

Однако, даже на 200метровой дистанции энергетический вклад аэробного механизма составляет всего несколько процентов.

Изменение концентрации основных субстратов и метаболитов анаэробного механизма ресинтеза АТФ

Основные субстраты и метаболиты анаэробного ресинтеза АТФ
Показатели в мышце В состоянии покоя После 6-10 с физической работы После 30 с физической работы В состоянии изнеможения
АТФ
КрФ
Гликоген
Лактат
рН 7,0 6,9 6,7 6,3

На дистанции в 400 м энергозатраты на 75% обеспечиваются за счет анаэробного механизма. Из них на долю креатинфосфатного ресинтеза АТФ приходится около 10% на старте и финише. Лимитирующим фактором на этой дистанции являются ограниченные возможности креатин-фосфокиназного механизма и накопление молочной кислоты.

Перспективным направлением в тренировке является увеличение доли аэробного ресинтеза АТФ

На дистанции 800м соотношение энергетического вклада анаэробного и аэробного механизмов в ресинтез АТФ примерно равны. Накопление же молочной кислоты, будет ограничивать возможности организма спортсмена также, как и на дистанции 400 метров. Следовательно, более ранний переход на аэробный обмен имеет большое значение на этих дистанциях.

На 10 км дистанции основную нагрузку по энергообеспечению организма несет аэробный механизм ресинтеза АТФ. Поэтому возможности спортсмена определяют сердечно-сосудистая и дыхательная системы, обеспечивающие доставку кислорода для поддержки скорости окислительного фосфорилирования.

На марафонской дистанции затраты энергии восполняются исключительно за счет аэробного механизма. Но, в отличие от более коротких дистанций, при марафонском беге углеводного запаса недостаточно. Организм начинает использовать липиды. У спортсмена липиды обеспечивают до 50%, а у лиц, не занимающихся спортом — до 80% необходимой энергии. Для окисления липидов необходимо значительно больше кислорода, чем при использовании углеводных субстратов. Это увеличивает нагрузку на сердечно-сосудистую и дыхательную системы. Продолжительность нагрузки приводит к истощению резервов эндокринной системы и утомлению нервной системы. Утомление при длительных нагрузках большой мошности носит комплексный характер и включает в себя изменения на клеточном, органном и системном уровнях.

Процессы энергообмена в органах зависят от доступности субстратов. Так в миокарде при любых условиях основным энергетическим обменом является аэробный. В состоянии покоя основными субстратами являются глюкоза, кетоновые тела и жирные кислоты. При интенсивной физической работе в крови возрастает концентрация молочной кислоты. Именно она становится главным энергетическим субстратом миокарда. Фермент лактатдегидрогеназа (ЛДГ) переводит молочную кислоту в пировиноградную, которая включается в цикл трикарбоновых кислот в виде Ацетил-КоА. Таким образом, при любой интенсивности работы сердечная мышца не испытывает дефицита в энергетических субстратах.

При увеличении физической нагрузки мышц в головном мозге увеличивается потребление глюкозы и кислорода, повышается потребление фосфолипидов и аминокислот. Однако, их дезаминирование приводит к росту концентрации аммиака. Накопление аммиака. в свою очередь, является одним из факторов утомления.

Читайте также:  Что такое состав конкретных упражнений

В печени с началом физической работы усиливается распад гликогена, а при продолжительной работе активизируется распад высших жирных кислот до кетоновые тела.

По объёму задействованных мышц и видам выполняемой работы физические упражнения классифицируются на:

· локальную работу, при которой задействовано 25% мышечной массы тела (стрельба из пистолета или винтовки, шахматы, шашки) — биохимические сдвиги незначительны;

· региональную работу — задействовано 50% мышц (теннис; игровые виды спорта, велосипед; гребля каноэ и байдарка) – происходят большие биохимические сдвиги, особенно в показателях субстратов и метаболитов энергетического обмена;

· глобальную работу — участвуют более 75% мышечной массы тела (ходьба, бег, плавание, лыжи, коньки, различные виды единоборств) — очень большие биохимические сдвиги по многим показателям.

На метаболические изменения влияет режим мышечной деятельности. Он может быть статическим и динамическим. Эти два вида мышечного напряжения оказывают разное влияние на кровоток. Мышечное напряжение усиливает или замедляет кровоток в венах, что приводит к ухудшению транспорта к работающим мышцам кислорода и удалению метаболитов.

С увеличением мощности работы растет потребление О2 и наступает момент, когда аэробный механизм не обеспечивает энергетический запрос. Этот момент называется порогом анаэробного обмена (ПАНО). Показателем превышения анаэробного порога является концентрация в крови лактата. Уровнем ПАНО принято считать концентрацию лактата в крови в 4 ммоль/литр.

Режим бега со скоростью ниже анаэробного порога получил название аэробного. Это основной режим для занятий оздоровительным бегом. Он способствует созданию необходимой функциональной базы подготовленности. Нижней границей этого режима выбран уровень концентрации лактата в крови равный 2 ммоль/литр. Он получил название аэробного порога.

Режимы бега со скоростью ниже аэробного порога получили название восстановительных, или компенсаторных. Они очень важны для оздоровительного бега (рис. 21).

Критерии анаэробного порога более информативны, чем МПК, ибо он значительно выше коррелирует с физической работоспособностью бегуна.

Рис. 21. Режимы бега в зависимости от концентрации молочной кислоты

Как же определить эффективные режимы бега? Опыт подготовки бегунов в спорте показывает, что наиболее подходящим критерием является частота сердечных сокращений (ЧСС).

Исследования, проведенные в ряде зарубежных лабораторий, показали, что можно обойтись и более простыми критериями. Уровню аэробного порога (2 ммоль) соответствует скорость бега, при которой бегуны могут спокойно разговаривать, не чувствуя значительных затруднений в дыхании. Если бегуну при движении ритм дыхания достаточен, то есть при беге на 4 шагаонделается вдох и на 4 шага выдох(при условии дыхания носом и ртом одновременно), то концентрация лактата в крови непревышает 3 ммоль. Если бегун перешел на ритм дыхания — 3 шага вдох — 3 шага выдох, то он достиг порога анаэробного обмена (4 ммоль) или уже перешел его.

Источник

2. Биохимические принципы спортивной тренировки

Для понимания биохимических принципов спортивной тренировки, необходимо помнить следующее: принцип биохимической реституции; правило Энгельгардта; закон суперкомпенсации (Вайгерта); принцип гетерохронности реституции (Н.Р.Чаговца, Н.Н.Яковлева) (см. тему 6).

Установлено, что однократное выполнение физического упражнения не может оказать сколько-нибудь заметного тренирующего эффекта, т.к. суперкомпенсация энергетических и функциональных потенциалов, имеющих место в период отдыха, сменяется затем возвращением их к исходному, дорабочему, уровню (6.2). Поэтому, важнейшими принципами тренировки являются:

Повторность выполнения физических упражнений.

Регулярность выполнения физических упражнений и рациональность построения тренировочного цикла.

Правильное соотношение работы и отдыха.

Читайте также:  Утренние упражнения от сергея бадюка

Постепенное увеличение тренировочных нагрузок.

1. Повторность выполнения физических упражнений.

Данный принцип состоит в том, что повторяется выполнение физического упражнения либо той же мощности, либо того же объема.

Необходимость использования данного принципа тренировки состоит в том, что однократное выполнение физического упражнения, хотя и будет сопровождаться сверхвосстановлением, но этот избыток восстановленных веществ вскоре возвратится к исходному уровню. При повторном выполнении этого же упражнения картина повторится (6.3) – не будет обеспечиваться прогрессивной суперкомпенсации, а, следовательно, функциональных потенциалов организма спортсмена и его работоспособности. Следовательно, простая однократная повторность физического упражнения неэффективна. Потому в процессе тренировки нужна многократная повторность выполнения тренировочных нагрузок.

2. Регулярность выполнения физических упражнений и рациональность построения тренировочного цикла.

Данный принцип состоит в том, что каждая последующая тренировка должна начинаться в наиболее благоприятный для организма период. При соблюдении такой регулярности и рациональности построения тренировочного цикла величина и длительность фазы сверхвосстановления будет возрастать после каждого выполняемого упражнения.

Рассмотрим некоторые примеры:

2.1. Каждая последующая тренировка начинается в момент возвращения энергетических, пластических и функциональных потенциалов к исходному, дорабочему состоянию.

В этом случае, несмотря на то, что от тренировки к тренировке будет наблюдаться (благодаря биохимической адаптации) экономизация основных энергетических и пластических веществ, но не будет происходить возрастания величины и длительности фазы суперкомпенсации. Она будет оставаться либо на одном и том же уровне, либо постепенно уменьшаться (6.4). Следовательно, работоспособность организма будет оставаться либо на одном и том же уровне («топтание на месте»), либо будет снижаться («растренировка»).

Такая ответная реакция организма на подобный тренировочный цикл объясняется тем, что каждая последующая тренировка будет сводиться к однократной физической нагрузке.

2.2. Каждая последующая тренировка начинается в фазе суперкомпенсации энергетических, пластических и функциональных потенциалов.

В этом случае возможности спортсмена с каждой последующей тренировкой возрастают, т.к. будет происходить «суммирование эффектов» нескольких тренировок (6.5) – величина и длительность фазы сверхвосстановления будет возрастать после каждой последующей тренировки.

Следовательно, такой принцип тренировки обеспечивает повышение работоспособности организма спортсменов.

2.3. Каждая последующая тренировка начинается в фазе неполного восстановления энергетических, пластических и функциональных потенциалов.

В этом случае будет наблюдаться прогрессивное истощение энергетических и пластических веществ, а, следовательно, и функциональных потенциалов (6.5) – величина и длительность фазы сверхвосстановления будет снижаться после каждой последующей тренировки.

Следовательно, такой принцип тренировки приведет в конечном итоге к истощению, утомлению и перетренировке.

В отличие от растренированности, перетренировка вызывает в организме спортсмена снижение аэробного окисления и гликолиза. Ухудшается ресинтез АТФ и белков, которые усиленно дезаминируются. Патогенез перетренировки может привести к серьезным органическим сдвигам и вызывать длительное нарушение важнейших физиологических функций. Спортсмен теряет в весе, у него ухудшается сон, аппетит, появляется не расположенность к тренировкам.

При перетренировке больше всего страдают общая и скоростная выносливость спортсмена, и в меньшей степени – его быстрота и сила.

Однако, несмотря на это, такая организация тренировки часто применяется в спортивной практике, особенно перед соревнованиями, получившая название интервального метода тренировки.

2.4. Интервальный метод тренировки.

Интервальным методом стремятся максимально адаптировать организм спортсмена к различным биохимическим и физиологическим сдвигам, протекающим в условиях неполного восстановления, чтобы «приучить» его организм к условиям соревнований в данном виде спорта.

Данный метод может использоваться в микроциклах в следующих вариантах:

Читайте также:  Комплекс упражнений с баскетбольными мячами

2.4.1. Каждая последующая тренировка осуществляется с нарастающей мощностью.

В этом случае, через равные промежутки отдыха, обычно в фазе суперкомпенсации, либо в фазе неполного восстановления, даются физические нагрузки нарастающей мощности при сохранении времени на физическую нагрузку. Затем осуществляют основную часть тренировочных занятий, в которой выполнение каждого последующего тренировочного упражнения начинают в фазе суперкомпенсации (6.6). Такая постановка тренировок обеспечивает повышение работоспособности спортсмена.

2.4.2. Каждая последующая тренировка осуществляется при сокращении времени отдыха.

В этом случае, при сохранении мощности работы, сокращают время отдыха после каждой последующей физической нагрузке. Затем осуществляют основную часть тренировочных занятий, в которой выполнение каждого последующего тренировочного упражнения начинают в фазе суперкомпенсации (6.6). И в этом случае будет обеспечиваться повышение работоспособности спортсмена.

2.4.3. Комбинированный метод тренировки.

Этот метод состоит в том, что последовательно, друг за другом, следуют несколько микроциклов (интервальных тренировок). Причем каждый последующий цикл начинается в фазе полной суперкомпенсации (6.6).

Комбинированный метод наиболее часто используется в спортивной практике, т.к. он обеспечивает мощное повышение работоспособности спортсменов.

3. Правильное соотношение работы и отдыха.

Этот принцип состоит в том, что индивидуально для каждого спортсмена, в зависимости от поставленной цели, устанавливается рациональное соотношение времени работы и отдыха. При использовании данного принципа следует учитывать, что выполнение разных по своему характеру и продолжительности физических нагрузок, требует определенного по продолжительности периода отдыха (6.7). Это связано с разным временем наступления фазы суперкомпенсации. Например, выполнение кратковременных физических упражнений интенсивной мощности, при которых на ресинтез АТФ используется в основном КФ, может чередоваться с относительно короткими периодами отдыха. Длительная работа, при которой используется гликоген и белки, требует более продолжительного периода отдыха между физическими упражнениями.

При использовании этого принципа следует учитывать и гетерохронность биохимической реституции, т.е. иметь ввиду то, что различные вещества в разных органах и тканях достигают уровня восстановления и сверхвосстановления за неодинаковое время. Например, суперкомпенсация мышечных белков наступает позднее, чем гликогена, и намного позднее, чем КФ, и длится на протяжении более продолжительного времени. Суперкомпенсация гликогена в скелетных мышцах наступает раньше, чем в печени.

Учет этих факторов имеет большое значение для выработки таких качеств двигательной деятельности как быстрота, сила и выносливость.

При выборе упражнений по характеру и рабочей мощности, следует также помнить, что биохимические основы двигательной общей выносливости развиваются быстрее и сохраняются дольше, чем биохимические основы скоростной выносливости и быстроты. Последние вырабатываются медленнее и с прекращением тренировок исчезают в первую очередь.

4. Постепенное увеличение тренировочных нагрузок.

Данный принцип состоит в том, что в каждой последующей тренировке увеличивают мощность тренировочных нагрузок (6.8). Необходимость использования данного принципа состоит в том, что простая повторность выполнения физических упражнений не эффективна (см. принципы 1 и 2). Это объясняется тем, что при выполнении физических упражнений одинаковой мощности организм спортсмена постепенно адаптируется к ним путем выработки определенных биохимических изменений. Со временем степень биохимического приспособления становится настолько высокой, что при выполнении аналогичных нагрузок количество использованных на работу веществ будет минимальным. Это, в свою очередь, оказывает соответствующее влияние на фазу суперкомпенсации, которая становится менее выраженной и более короткой.

Следовательно, постепенное увеличение тренировочных нагрузок будет, в конечном итоге, способствовать значительному повышению работоспособности.

Источник

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Adblock
detector