Биохимическая обусловленность бега.
Знание путей энергетического обмена, а также регуляции и интеграции метаболизма, позволяет на основе знаний о метаболических ограничениях, характерных для спринта, бега на средние и длинные дистанции, марафона, более объективно строить тренировочный процесс. Большинство пособий по бегу, в той или иной мере, также включают подразделы, объясняющие подготовку в беге с точки зрения биохимии. Нами взяты наиболее существенные моменты энергетических коррелят бега.
1. Ограничения в метаболизме для спринтерских дистанций.
Работа в спринте (в виде защитной реакции) длится короткое время в виде мышечной деятельности максимальной мощности, которая требует мгновенного снабжения энергией. Наиболее эффективен при этом анаэробный метаболизм, который осуществляется за счет мышечного креатинфосфата (КрФ) и гликогена. Количество КрФ, имеющегося в мышце человека, достаточно для обеспечения мышечной работы в спринте в течении 5с (т.е. 50 - 60 м). Таким образом, мгновенное использование КрФ для ресинтеза аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ - непосредственный энергетик мышечного сокращения) позволяет развертываться более сложному гликолитическому процессу. Необходимо помнить, что на мышечное сокращение тратится не более 20-25% АТФ, а остальное требует «закачка» ионов кальция в саркоплазматический ретикулум – до 30%, восстановления натрий-калиевого проведения нервных импульсов – до 25% и остальное отводится к восстановлению других структур.
|
|
|
В отсутствие кислорода расщепление гликогена идет с образованием молочной кислоты (или лактата). При чем из каждой молекулы глюкозо-1-фосфата (глюкозная единица гликогена) получается две молекулы лактата плюс два протона (H+ - или иона водорода). Если лактат не устраняется, то протоны оказывают отрицательное влияние на внутреннюю среду мышечного волокна и приводят к утомлению и истощению. Кроме того, из каждой единицы гликогена, превращенного в молочную кислоту, образуется только 3 молекулы АТФ, в то время как при полном окислении до углекислого газа и воды образуется 38 молекул АТФ. Снижение эффективности процесса ресинтеза в гликолизе компенсируется большей емкостью и скоростью процесса образования АТФ. Т.о., для бега на 100 м почти все образования АТФ осуществляется за счет расщепления КрФ + анаэробный гликолиз, который поддерживает емкость предыдущей реакции. Кроме того, имеется ряд данных, показывающих, что КрФ реакция служит лишь переносчиком фосфатных групп к сократительным комплексам. Гликолизная реакция включается сразу, но в силу определенных механизмов идет и очень сильное обратное превращение лактата, поэтому его накопление и происходит значительно позже, когда падает концентрация КрФ и мощность выполняемой работы вынуждена поддерживаться анаэробным гликолизом. На 200 и 400 м ресинтез АТФ поддерживают анаэробный гликолиз + окисление пирувата в цикле трикарбоновых кислот (аэробное восстановление АТФ), что требует увеличенного мышечного кровотока, который, в свою очередь, позволяет протонам в виде молочной кислоты диффундировать из мышцы в кровяное русло и затем устраняться (последний механизм также очень важен и для бега на средние и длинные дистанции). Отсюда видно, что аэробный механизм не менее важен для длинного спринта, и для многих спринтеров улучшение результатов может лимитироваться именно этим условием.
|
|
|
Проблема утомления почти всегда ассоциируется с накоплением протонов, которые имеют положительный заряд и в тканях соединяются с отрицательно заряженными ионами и, что особенно важно, с белками, которые в клетках очень часто играют роль катализаторов (усилителей различных реакций). Повышение концентрации протонов может изменить их состояние вплоть до нарушения функций, в некоторых случаях необратимых. Емкость процесса анаэробного гликолиза позволяет выработать столько протонов, что организм человека может прекратить свое существование через 1 - 2 минуты (например за 400 м бега с максимальной скоростью) рН - кислотно-щелочное равновесие, крови и мышцы теоретически должна снизиться до 2,0. И в тоже время исследования показывают, что значения рН мышцы снижаются от 7,0 до 6,0, а рН крови с 7,4 до 6,9. Такие снижения происходят за счет существования различных буфферов, которые включают протеины, фосфаты, гидрокарбонаты, некоторые аминокислоты и пептиды. Наибольшей буфферной емкостью обладает кровь и межклеточная жидкость - это система гидрокарбонатов двуокиси углерода, которая динамично преобразует опасные протоны в воду и углекислый газ. С этой точки зрения, эффективность аэробного метаболизма в первую очередь определяется повышенным мышечным кровотоком. Конкретный механизм утомления за счет накопления протонов еще не ясен (по крайне мере в точных биохимических терминах), хотя существует немало гипотез: протоны нарушают цепочку между нервной стимуляцией мышцы и сокращением, их высокая концентрация нарушает биохимические процессы с участием кальция в самой мышце и т.д..
|
|
|
2. Ограничения в метаболизме для бега на средние и длинные дистанции.
|
|
|
Бег на дистанциях от 800 до 10000м требует как аэробного, так и анаэробного энергообеспечения. Кроме того, на дистанциях от 800 до 3000м, а также при ускорения на длинных дистанциях, требуют усиленного расщепления гликогена до молочной кислоты и протонов, которое может проходить без риска наступления истощения и утомления, за счет усиленного кровотока, когда лактат выходит в кровь, где он эффективно буффируется и устраняется за счет окисления в других мышцах (например в сердечной, которая на 90% поддерживать свою энергетику за счет лактата) или преобразуется в глюкозу в процессе глюконеогенеза в печени. Кроме того, сами работающие мышцы могут достаточно эффективно учиться устранять лактат при определенном виде деятельности, которая происходит в состоянии так называемого "анаэробного перехода" (смотри раздел физиологии).
Основная дистанционная скорость в беге на 5000 и 10000м поддерживается за счет аэробного ресинтеза АТФ, где ограничением работоспособности является скорость потребления кислорода самими работающими мышцами. Следовательно, с этой точки зрения, тренировочный процесс здесь должен быть направлен на усиление кровотока в работающих мышцах. Здесь особенно важно учесть такой биохимический фактор: для образования одного и того же количества АТФ при окислении жиров требуется на 10% больше кислорода, нежели для окисления углеводов, так что окисление жиров менее выгодно. Увеличение концентрации жиров в крови означает окисление части жира, что снижает использование углеводов. В свою очередъ, для поддержания стандартной механической работы потребуется большее потребление кислорода, а если это становится невозможным, то часть энергии будет вырабатываться за счет гликолиза с вытекающими последствиями, которые были описаны выше.
Основным фактором, вызывающим мобилизацию жирных кислот является стресс и нервное напряжение, которого бегуны на средние и длинные дистанции должны избегать посредством релаксационных упражнений. Кроме того, мобилизацию жирных кислот может вызывать голод, поэтому данной специализации бегунов целесообразно принимать небольшое количество углеводов за 30-60 м до старта в виде растворов с небольшой их концентрацией до 8%.
3. Ограничения в метаболизме для марафонского бега.
Очень важным для понимания биохимических основ марафонского бега является знание механизмов мобилизации жирных кислот и соотношение обмена углеводов и жиров, которое частично было объяснено выше.
Углеводы в организме находятся в виде запасов гликогена в мышцах и печени, которого хватает примерно на 90 мин работы у высококвалифицированного бегуна-марафонца. Гликоген печени расщепляется до глюкозы, которая током крови разносится ко всем работающим мышцам и органам. Если мускулы используют глюкозу крови настолько интенсивно, что падает ее концентрация до состояния гипогликемии, то в первую очередь страдает от этого функция головного мозга, которая является определяющей в жизнедеятельности человека. Время работы до истощения прямо пропорционально количеству гликогена в мышцах перед началом работы. Дополнительным топливом, которое может быть использовано, являются жиры. Использоваться жиры могут только в виде жирных кислот, которые транспортируются кровью в сочетании с белком крови - альбумином. Такое сочетание белков с жиром и ограничивает скорость утилизации жира, которое определяется малой скоростью диффузии жирных кислот из альбуминовых соединений в мышечные клетки. Из-за этого, такой механизм может обеспечить не более 50% энергозапроса мышцы (в % от уровня максимального потребления кислорода - МПК), во время марафонского забега или тренировочного отрезка соизмеримого по нагрузочной стоимости с марафонским. Остальной запрос должен обеспечиваться за счет окисления углеводов.
Если глюкоза и жиры будут одинаково доступными для окисления то предпочтение будет отдано жирам, которые могут обеспечить не более 50% от МПК, а остальное покрывается за счет углеводов. Этот механизм всегда обеспечивает сочетание утилизации субстратов (углеводов и жиров), что предполагает экономию расхода углеводов. Основная задача сводится к быстрой мобилизации жиров из депо, которое тренируется на длительных тренировочных забегах - более 90 мин, что приводит к интеграции соотношения использования углеводов и жиров. Нарушение этих механизмов приводит к усиленному использованию углеводов и, соответственно, более раннему наступлению утомления.
Усвоению углеводов и жиров способствуют предварительное голодание от 4 до 12 часов перед тренировочным забегом. Предварительное же использование углеводов в виде различных напитков повышает концентрацию инсулина в крови, препятствующего мобилизации жирных кислот из жировой ткани.
Как видно из раздела, различные источники энергообеспечения взаимодействуют между собой, усиливая или ослабляя мощность выполняемой работы. Учет биохимических основ метаболизма является также принципиальной стороной организации тренировочного процесса или во всяком случае необходимым источником объяснения основ тренировки. Необходимо помнить, что при стрессовом характере нагрузки метаболизация жиров идет с накоплением свободных радикалов, которые являются очень агрессивными и приводят к разрушениям.
Дата добавления: 2020-01-07; просмотров: 377; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!