Биоэнергетическое обеспечение физических нагрузок
Энергетическое обеспечение мышечной деятельности.
Для поддержания мышечной работы необходим быстрый и непрерывный ресинтез (восстановление) АТФ, который может происходить без участия кислорода, или анаэробно, и с участием кислорода, или аэробно.
Анаэробный ресинтез АТФ возможен двумя путями: за счет энергии, образующейся при распаде креатинфосфата (КФ) и гликогена. Первый называют креатинфосфокиназным, а второй - гликолитическим. Однако запасы КФ в мышцах ограничены и его энергии хватает только на несколько секунд напряженной работы. За счет гликолиза ресинтез АТФ может происходить в течение нескольких минут. При гликолизе животный крахмал гликоген расщепляется до стадии образования молочной кислоты, поэтому содержание ее в крови заметно возрастает.
Аэробный ресинтез АТФ осуществляется при условии доставки О2 в работающие мышцы. Источником энергии служат углеводы и жиры, которые окисляются до конечных продуктов (СО2 и Н2О). Этот ресинтез АТФ называется дыхательным.
Аэробный ресинтез АТФ является основой основ биологической энергетики и имеет ряд существенных преимуществ перед анаэробным ресинтезом АТФ, а именно: он не нарушает состава крови, обеспечивает длительный ресинтез АТФ, что важно для проявления выносливости; значительно эффективнее, так как количество образующейся энергии намного больше. Однако дыхательный механизм медленно включается в рабочий процесс, требует адекватного (соответствующего) снабжения мышц кислородом. Для полного развертывания аэробного ресинтеза АТФ требуется 3-5 мин. непрерывной работы, и он зависит от возможностей транспортной системы организма.
Существует строгая последовательность включения механизмов ресинтеза АТФ. Первым вступает в реакцию КФ. Уже через 2-3 секунды работы креатинфосфокиназная реакция достигает своего максимума, а затем начинает быстро снижаться.
Гликолиз включается несколько медленнее. При достаточной интенсивности нагрузки он заметно усиливается после 20 сек., становится максимальным на 40-80 сек. работы. Энергии гликолиза может хватить на несколько минут. Дыхательные процессы полностью включаются к 3-5 мин. работы. За счет этого механизма ресинтез АТФ возможен до тех пор, пока не будут исчерпаны запасы горючего (гликогена) в печени. Поэтому, аэробная работа может продолжаться часами.
Чтобы рационально применять физические нагрузки, необходимо руководствоваться их энергетической структурой. При этом следует исходить из главных положений.
1. Каковы бы ни были по характеру и длительности физические
нагрузки, источником энергии сокращений мышц, работы сердца, мозга всегда является расщепление АТФ.
2. Начало любой достаточно интенсивной физической нагрузки происходит в относительно анаэробных условиях и приводит к образованию кислородного дефицита (недостатка О2) в связи с медленным врабатыванием транспортной системы.
3. Соотношение анаэробных и дыхательных процессов ресинтеза АТФ зависит от мощности и продолжительности физической нагрузки. Чем ниже мощность и длительная работа, тем выше уровень аэробного восстановления АТФ. При увеличении мощности нагрузки возрастает значение гликолитического, а затем креатинфосфокиназного ресинтеза АТФ. Время нагрузок укорачивается соответственно до 1-2,5 мин. и 10-30 сек.
4. Размер аэробного ресинтеза АТФ измеряется тем количеством кислорода, который организм потребляет в момент выполнения физической нагрузки. Высшим уровнем аэробного энергообмена является МПК.
5. Мерой анаэробного ресинтеза АТФ служит кислородный долг. Он измеряется по окончании физической нагрузки (в период восстановления) тем излишком потребления кислорода сверх уровня покоя, который используется для устранения продуктов анаэробного катаболизма.
6. Физические нагрузки удобно оценивать по энергетическому значению, исходя из того, какой путь ресинтеза АТФ является преобладающим.
Кислородное обеспечение
Кислородная поддержка, использованная спортсменами в течение 15 мин во время 25-минутного перерыва между физическими нагрузками анаэробного гликолитического характера, способствует существенному повышению скорости устранения накопленного лактата.
Использование кислородной поддержки перед физической нагрузкой или между нагрузками анаэробного характера в группе спортсменов, проявляющих скоростные и скоростно-выносливостные способности, позволяет им выполнять заданную работу на уровне, превышающем уровень в стандартных условиях.
Поскольку концентрация лактата в крови после анаэробной нагрузки достигала исключительно высокого для этих спортсменов уровня, можно сделать вывод, что кислородная поддержка позволяет спортсменам увеличить эффективность анаэробного гликолитического образования энергии, а также терпеть высокий уровень концентрации лактата во время выполняемой работы.
Кислородная поддержка улучшает самочувствие, ускоряет восстановительные процессы, а также устраняет нарушения в координации движений. Все это убеждает в необходимости использования кислородной поддержки как в тренировочном процессе в качестве стимула, повышающего срочный тренировочный эффект, так и во время соревнований, прежде всего для ускорения процессов восстановления.
Применение дыхательной смеси, обогащенной кислородом, оказывает примерно одинаковое влияние на повышение уровня анаэробной работоспособности как у мальчиков, так и у девочек.
Максимальное потребление кислорода (МПК) или VO2 max – максимальная возможность организма человека транспортировать кислород в мышцы и дальнейшее потребление мышцами этого кислорода для получения энергии во время физических упражнений с предельной интенсивностью.
Чем лучше развиты сердечнососудистая и сердечно-респираторная системы, тем больший объем крови циркулирует в организме.
За счет увеличения объема циркулирующей крови, увеличивается количество обогащенных кислородом красных клеток крови, питающих мышцы, также повышается содержание плазмы необходимой для производства энергии.
Максимальное потребление кислорода зависит от нескольких показателей, а именно: Максимальной частоты сердечных сокращений Количества крови, которое способен перекачать левый желудочек сердца в артерию за один удар. Доли кислорода извлекаемой из крови мышцами