Скоростно-силовых качеств
Биохимические факторы
Важнейшими из скоростно-силовых качеств спортсмена являются сила, скорость и мощность развиваемого мышечного усилия. Проявление их обусловлено рядом причин психологического, физиологического, биомеханического и биохимического характера.
Основные биохимические факторы, лимитирующие проявление скоростно-силовых качеств, можно установить исходя из «фундаментальных зависимостей» для мышцы. Первая из этих зависимостей описывает условия проявления максимальной мышечной силы. Результаты экспериментальных исследований, выполненных на различных мышцах человека и животных, показывают, что величина максимального мышечного усилия прямо пропорциональна длине саркомера, или длине толстых миозиновых нитей, т.е. степени полимеризации миозина, и общему содержанию в мышце сократительного белка актина. Как уже отмечалось, усилие, развиваемое в процессе взаимодействия актиновых и миозиновых нитей в миофибриллах, пропорционально числу образованных поперечных спаек. Чем больше площадь наложения тонких актиновых нитей на толстые миозиновые нити в пределах каждого саркомера, тем больше и максимальная величина усилия, развиваемого мышцей. Максимально возможная площадь соприкосновения нитей определяется длиной толстых миозиновых нитей или отдельного саркомера. Самые длинные саркомеры обнаружены в запирательных мышцах моллюсков. Эти мышцы способны развивать усилие, в 3-6 раз превышающее максимальную мышечную силу человека. Самые короткие саркомеры находятся в летательных мышцах насекомых и колибри. Величина относительного максимума силы этих мышц примерно в 3 раза меньше, чем у человека. В скелетных мышцах человека средняя длина саркомера составляет 1,8 µ, а длина миозиновых нитей – около 1 µ. По значению максимальной силы мышцы человека занимают среднее положение между мышцами моллюсков и летательными мышцами насекомых.
Длина саркомера, или степень полимеризации миозина, в толстых нитях миофибрилл – это генетически обусловленный фактор; он остается неизменным в процессе индивидуального развития и под влиянием тренировки. Длина саркомера обнаруживает определенные вариации в волокнах разного типа, входящих в состав различных мышц. Содержание в мышцах белка актина существенно изменяется в процессе индивидуального развития и под влиянием тренировки. Этот показатель обнаруживает выраженные различия в мышечных волокнах разного типа и в мышцах различного функционального профиля.
Содержание актина в миофибриллах мышц находится в линейной зависимости от общего количества креатина. Оба показателя – содержание актина и общая концентрация креатина в мышцах – могут быть использованы при контроле за развитием мышечной силы и прогнозировании уровня спортивных достижений в скоростно-силовых упражнениях.
Вторая «фундаментальная зависимость» описывает связь между величиной максимальной скорости сокращения мышцы, длиной саркомера и относительной АТФ-азной активностью миозина. Наибольшая скорость сокращения отмечена в летательных мышцах насекомых и колибри, имеющих в своем составе самые короткие саркомеры, наименьшая – в запирательных мышцах моллюсков, в составе которых находятся самые длинные саркомеры. Максимальная скорость сокращения прямо пропорциональна относительной АТФ-азной активности. Значения максимальной скорости сокращения сильно различаются в мышечных волокнах разного типа: в быстро сокращающихся белых волокнах они примерно в 4 раза выше, чем в медленно сокращающихся красных волокнах.
В произвольных движениях человека важно не изолированное проявление силы или скорости сокращения, а их совместный эффект, оцениваемый по величине мощности развиваемого усилия. Поскольку мощность является произведением силы на скорость, то исходя из уже известных зависимостей для силы и скорости сокращения, нетрудно вывести третью «фундаментальную зависимость», описывающую изменения мощности при мышечном сокращении. Мощность, развиваемая мышцей, является линейной функцией от величины суммарной АТФ-азной активности, то есть общей скорости расщепления АТФ.
Значения максимальной мощности, как и значения максимальной скорости сокращения, существенно различаются в мышечных волокнах разного типа и заметно изменяются при адаптации к определенному виду двигательной деятельности. В быстро сокращающихся белых волокнах значения максимальной мощности составляют около 155 ватт на 1 кг веса мышц, в медленно сокращающихся красных волокнах – 40 ватт на 1 кг веса мышц.
Суммарная АТФ-азная активность выше в быстро сокращающихся белых волокнах. В соответствии с этим максимальная мощность обнаруживает тесную связь с их процентным содержанием в работающих мышцах. Бегуны-спринтеры, в икроножной мышце которых содержание быстро сокращающихся белых волокон достигает 60%, заметно превосходят бегунов на длинные дистанции по значениям максимальной мощности (120 ватт на 1 кг против 85 ватт). У бегунов на длинные дистанции процент быстро сокращающихся белых волокон в этой мышце составляет только 35%.