Систематизация упражнений по характеру биохимических изменений при работе

Изменения скорости метаболических процессов при мышечной деятельности зависят от общего количества мышц, участвующих в работе, режима работы мышц (статического или динамического), ее интенсивности, длительности, числа повторений упражнений и пауз отдыха между ними.

В зависимости от количества мышц, участвующих в работе, ее делят на локальную (если в ней участвует менее '/₄ всех мышц тела), региональную и глобальную (если в ней участвует более ³/₄ всех мышц тела).

Глобальная работа (ходьба, бег, плавание, лыжные гонки, бег на коньках и т. п.) вызывает большие биохимические сдвиги во всех органах и тканях организма. Локальная работа (спуск курка при стрельбе, переставление шахматных фигур и т. п.) может вызвать изменение в работающей мышце, но в организме в целом биохимические сдвиги будут невелики. Региональная работа (эле­менты различных гимнастических упражнений, удар по мячу стоя на месте и т. п.) вызывает гораздо большие биохимические сдвиги, чем локальная. Чем локальнее мышечная работа при одинаковом объеме внешней работы, тем больше доля анаэробных реакций в. ее энергетическом обеспечении.Глобальная работа вызывает наи­большее усиление деятельности дыхательной и сердечно-сосудистой систем, мышцы при ее выполнении лучше обеспечиваются кислоро­дом, следовательно, в ее энергетическом обеспечении больше доля аэробных реакций ресинтеза АТФ.

Сильно влияет на метаболические сдвиги при работе режим мышечной деятельности. Статический (изометрический) режим мы­шечного сокращения приводит к пережиманию капилляров (если сила сокращения достаточно велика и превышает давление крови в артериолах) и, следовательно, к ухудшению снабжения мышц кис­лородом и питательными веществами. В такой работе велика доля участия анаэробных реакций.

Динамический (изотонический) режим работы обеспечивает гораздо лучшее снабжение тканей кислородом, так как прерывисто сокращающиеся мышцы действуют как своеобразный насос, про­талкивающий кровь через капилляры.

Для отдыха после статиче­ской работы нужен не покой, а динамическая работа (например, штангист после подъема большого веса должен походить, чтобы быстрее отдохнуть).

Зависимость биохимических процессов от мощности выполняе­мой мышечной работы и ее продолжительности выражается в сле­дующем: чем выше мощность, а следовательно, больше скорость расщепления АТФ, тем меньше возможность удовлетворить энер­гетический запрос за счет дыхательных процессов и тем в большей мере выражены процессы анаэробного ресинтеза АТФ.С увеличением мощности выполняемой работы уровень потребления О₂ и скорость аэробного энергообеспечения возраста­ют до максимальных значений, а с дальнейшим ростом мощности в некотором ее интервале остаются постоянными. С приближением мощности к максимальной доля аэробного процесса в энергообес­печении работы снижается, но не потому, что уменьшается потреб­ность в энергии, а потому, что такая работа сравнительно кратко-временна и аэробные процессы не успевают развиться полностью. Мощность, при которой достигается МПК, называется критической. До достижения критической мощности всякое увеличение тяжести работы сопровождается пропорциональным усилением аэробных процессов ресинтеза АТФ; при превышении критической мощности тяжесть работы может увеличиваться только за счет анаэробных процессов. Однако развитие их начинается при более низкой мощ­ности, чем критическая. Мощность упражнения, при которой впер­вые обнаруживается усиление анаэробных реакций, называется порогом анаэробного обмена.У людей, не занимающихся спортом, он составляет 45—50% от критической мощности, у спортсменов — 60—75%. После превышения порога анаэробного обмена доля анаэробных реакций в энергетическом обеспечении работы резко возрастает. В частности, значительно увеличивается энергопродук­ция гликолиза. Наибольшую роль гликолиз как энергетический источник играет при мощности, составляющей 60—85% от максимальной. Мощность, при которой достигается наивысшее развитие гликолитического процесса, называется мощностью истощения. Максимально возможная для человека мощность обозначается как максимальная анаэробная мощность. При ней предельных значе­ний достигает скорость образования энергии в креатинфосфокиназной реакции.

Мощность работы связана обратно пропорциональной зависи­мостью с ее предельной продолжительностью: чем больше мощ­ность, тем быстрее происходят биохимические изменения, ведущие к утомлению, и тем меньше время работы. Если эту зависимость изобразить графически, отложив по вертикали логариф­мы мощности (или скорости), а по горизонтали — логарифмы пре­дельного времени работы с этой мощностью, то кривая будет иметь вид ломаной линии, разделенной на четыре отрезка, соот­ветствующих четырем зонам относительной мощности (по класси­фикации В. С. Фарфеля): максимальной, субмаксимальной, боль­шой и умеренной. Предельная длительность работы в зоне макси­мальной мощности составляет 15—20 с, в зоне субмаксимальной мощности — от 20 с до 2—3 мим, в зоне большой мощности — до 30 мин, в зоне умеренной мощности — до 4—5 часов.

Наличие нескольких компонентов в логарифмическом графике зависимости «мощность — предельное время» говорит о том, что факторы, определяющие работоспособность организма в разных зонах относительной мощности, различны.

Работа в зоне максимальной мощности обеспечивается энерги­ей в основном за счет АТФ и КрФ, частично — за счет гликолиза. Однако скорость гликолиза в этой зоне не достигает своих наи­высших значений, поэтому содержание молочной кислоты в крови обычно не превышает 1 —1,5 г/л, мобилизации гликогена печени почти не происходит, и содержание глюкозы в крови почти не из­меняется по сравнению с уровнем покоя (а если и увеличивается, только за счет предстартовой реакции). Кислородный запрос может составлять 7—14 л, а кислородный долг — 6—12 л, то есть 90—95% от кислородного запроса.

Энергетическое обеспечение работы в зоне субмаксимальной мощности идет в основном за счет анаэробного гликолиза. В кро­ви в большом количестве появляется молочная кислота (концент­рация ее может достигать 2,5 и более г/л). Кислородный запрос при такой работе может достигать 20—40 л, а уровень энергети­ческих затрат в 4—5 раз превышать максимум аэробного произ­водства энергии. К концу работы возрастает доля аэробных реак­ций в ее энергообеспечении. Кислородный долг в этой зоне мощности наиболее велик по абсолютным значениям (до 20 л) и составляет 50—90% от кислородного запроса. Усиливается мобилизация гли­когена печени, уровень глюкозы в крови может достигать 2 г/л. Под влиянием продуктов анаэробного распада меняется прони­цаемость клеточных мембран для белков, увеличивается их со­держание в крови, они могут выходить в мочу, где их концентрация достигает 1,5%.

В зоне большой мощности основное значение имеют аэробные источники энергии при достаточно высоком уровне развития гли­колиза. Доля анаэробных процессов в энергообеспечении работы быстро снижается по мере увеличения ее продолжительности. При такой работе кислородный запрос может достигать 50—150 л, а уровень энергетических затрат в 1,5—2 раза превышать максимум аэробного производства энергии. Содержание молочной кислоты в крови составляет 1,8—1,5 г/л, глюкозы — около 1,5 г/л_т содер­жание белка в моче меньше, чем при работе субмаксимальной мощ­ности, — около 0,6%.

Наиболее интенсивные управления в зоне умеренной мощности совершаются при максимуме аэробного производства энергии. Кислородный запрос может достигать 500—1500 л, кислородный долг не превышает 5 л. Содержание молочной кислоты в крови составляет 0,6—0,8 г/л, по ходу работы она может устраняться. Вследствие усиленного расхода запасов гликогена в печени со­держание глюкозы в крови падает ниже 0,8 г/л. В моче в значи­тельном количестве появляются продукты распада белков. Отме­чается большая потеря организмом воды и минеральных солей.