Aeroobse energiavarustussüsteemi üldised omadused

Aeroobne energiavarustussüsteem jääb energiatootmise võimsuse, lihasaktiivsuse pakkumise kiiruse poolest oluliselt alla laktaadile ja laktaadile, kuid on mitu korda parem võimsuse ja ökonoomsuse poolest (tabel 1).

Tabel number 1. Lihasetöö energiavarustus

Aeroobse süsteemi eripäraks on see, et ATP moodustumine lihaskoes paiknevates rakulistes organellides-mitokondrites toimub hapniku transpordisüsteemi kaudu tarnitava hapniku osalusel. See määrab aeroobse süsteemi kõrge efektiivsuse ja üsna suured glükogeenivarud lihaskoes ja maksas, samuti praktiliselt piiramatud lipiidide varud - selle võime.

Kõige lihtsustatud kujul toimub aeroobse energiavarustussüsteemi tegevus järgmiselt. Esimeses etapis muudetakse keeruliste protsesside tulemusena nii glükogeen kui ka vabad rasvhapped (FFA) atsetüülkoensüümiks A (atsetüül-CoA), äädikhappe aktiivseks vormiks, mis tagab kõigi järgnevate energiatootmisprotsesside kulgemise. ühe skeemi järgi. Kuid enne atsetüül-CoA moodustumist toimub glükogeeni ja FFA oksüdatsioon sõltumatult.

Kõik arvukad keemilised reaktsioonid, mis toimuvad aeroobse ATP resünteesi protsessis, võib jagada kolme tüüpi: 1 - aeroobne glükolüüs; 2 - Krebsi tsükkel, 3 - elektronide transpordisüsteem (joonis 7).

Riis. 7. ATP resünteesi reaktsioonide etapid aeroobses protsessis

Reaktsioonide esimene etapp on aeroobne glükolüüs, mille tulemusena laguneb glükogeen CO2 ja H2O tekkega. Aeroobse glükolüüsi kulg toimub sama skeemi järgi nagu eespool käsitletud anaeroobse glükolüüsi kulg. Mõlemal juhul muutub glükogeen keemiliste reaktsioonide tulemusena glükoosiks ja glükoos ATP resünteesiga püroviinamarihappeks. Hapnik nendes reaktsioonides ei osale. Hapniku olemasolu tuvastatakse hiljem, kui selle osalusel ei muutu püroviinamarihape piimhappeks piimhappeks ja seejärel laktaadiks, mis toimub anaeroobse glükolüüsi protsessis, kuid suunatakse aeroobsesse süsteemi, lõpp mille saadused on kopsude kaudu organismist erituv süsinikdioksiid (CO2) ja vesi (joonis 8)

Riis. 8. Anaeroobse ja aeroobse glükolüüsi skemaatiline kulg

1 mooli glükogeeni jagunemine 2 mooliks püroviinamarihappeks toimub energia vabanemisega, mis on piisav 3 mooli ATP taassünteesiks: energia + 3ADP + Fn → 3ATP

Glükogeeni lagunemise tulemusena tekkinud püroviinamarihappest eemaldatakse koheselt CO2, muutes selle kolmesüsinikusest ühendist kahesüsinikuliseks ühendiks, mis koos koensüüm A-ga moodustab atsetüül-CoA, mis sisaldub aeroobse ATP moodustumise teine ​​etapp – sidrunhappetsükkel ehk Krebsi tsükkel.

Krebsi tsüklis toimub rida keerulisi keemilisi reaktsioone, mille tulemusena oksüdeerub püroviinamarihape - vesinikioonide (H +) ja elektronide (e-) eemaldamine, mis lõpuks sisenevad hapniku transpordisüsteemi ja osalevad ATP-s. resünteesireaktsioonid kolmandas etapis, moodustades CO2, mis difundeerub verre ja transporditakse kopsudesse, kust see kehast eritub. Krebsi tsüklis endas moodustub ainult 2 mooli ATP-d (joonis 9).

Riis. 9. Süsiniku oksüdatsiooni skemaatiline esitus Krebsi tsüklis

Kolmas etapp toimub elektronide transpordiahelas (hingamisahel). Koensüümide osalusel toimuvad reaktsioonid taandatakse üldiselt järgmiselt. Vesinikuioonid ja elektronid, mis vabanevad Krebsi tsüklis ja vähemal määral glükolüüsis toimuvatest reaktsioonidest, transporditakse hapnikku, moodustades selle tulemusena vett. Seotud reaktsioonide seerias samaaegselt vabanevat energiat kasutatakse ATP taassünteesiks. Kogu protsessi, mis toimub elektronide hapnikule ülekandmise ahelas, nimetatakse oksüdatiivseks fosforüülimiseks. Hingamisahelas toimuvates protsessides kulub umbes 90% rakkudesse tarnitavast hapnikust ja moodustub suurim kogus ATP-d. Kokku tagab oksüdatiivne elektronide transpordisüsteem 34 ATP molekuli moodustumise ühest glükogeeni molekulist.

Süsivesikute seedimine ja imendumine vereringesse toimub peensooles. Maksas muudetakse need glükoosiks, mis omakorda võib muutuda glükogeeniks ja ladestuda lihastesse ja maksa, samuti kasutavad seda erinevad elundid ja koed energiaallikana aktiivsuse säilitamiseks. 75 kg kaaluva piisava füüsilise vormiga terve mehe keha sisaldab 500-550 g süsivesikuid lihasglükogeeni (umbes 80%), maksa glükogeeni (umbes 16-17%), vere kujul. glükoos (3-4%), mis vastab energiavarudele suurusjärgus 2000 - 2200 kcal.

Maksa glükogeeni (90 - 100 g) kasutatakse vere glükoositaseme hoidmiseks, mis on vajalik erinevate kudede ja elundite normaalseks talitluseks. Pikaajalise aeroobse töö korral, mis viib lihaste glükogeenivarude ammendumiseni, saavad lihased ära kasutada osa maksa glükogeenist.

Tuleb meeles pidada, et lihaste ja maksa glükogeenivarud võivad märkimisväärselt suureneda treeningute ja toitumisega seotud manipulatsioonide mõjul, millega kaasneb süsivesikute ammendumine ja sellele järgnev süsivesikute küllastumine. Treeningu ja spetsiaalse toitumise mõjul võib glükogeeni kontsentratsioon maksas suureneda 2 korda. Glükogeeni koguse suurenemine suurendab selle kättesaadavust ja kasutusmäära järgneval lihastööl.

Keskmise intensiivsusega pikaajalise füüsilise aktiivsuse korral suureneb glükoosi moodustumine maksas 2-3 korda võrreldes puhkeolekuga. Raske ja pikaajaline töö võib põhjustada 7–10-kordset glükoosiproduktsiooni suurenemist maksas võrreldes puhkeolekus saadud andmetega.

Rasvavarudest tingitud energiavarustusprotsessi efektiivsuse määrab lipolüüsi kiirus ja verevoolu kiirus rasvkoes, mis tagab vabade rasvhapete (FFA) intensiivse kohaletoimetamise lihasrakkudesse. Kui tööd tehakse intensiivsusega 50 - 60% VO2 max, on rasvkoes maksimaalne verevool, mis aitab kaasa FFA maksimaalsele sattumisele verre. Intensiivsem lihastöö on seotud lihaste verevoolu intensiivistumisega koos rasvkoe verevarustuse samaaegse vähenemisega ja sellest tulenevalt lihaskoesse FFA kohaletoimetamise halvenemisega.

Kuigi lipolüüs rullub lahti lihaste aktiivsuse käigus, toimub selle energiaga varustamine juba 30-40 minutil keskmise intensiivsusega töötamise ajal võrdselt nii süsivesikute kui ka lipiidide oksüdatsiooni tõttu. Töö edasine jätkamine, mis viib piiratud süsivesikute ressursside järkjärgulise ammendumiseni, on seotud FFA oksüdatsiooni suurenemisega; näiteks maratonidistantsi teise poole energiavarustus jooksu- või maanteerattasõidus (üle 100 km) on peamiselt seotud rasvade kasutamisega.

Hoolimata asjaolust, et lipiidide oksüdatsioonist saadava energia kasutamine on vastupidavuse tagamiseks tõeliselt oluline ainult pikaajalisel lihasaktiivsusel, alates esimestest tööminutitest intensiivsusega üle 60% VO2max, vabanevad FFA-d triatsüülglütseriididest, nende omastamisest ja oksüdeerumisest. kokkutõmbuvad lihased. Pärast 30–40 minutit pärast töö algust suureneb FFA tarbimise määr 3 korda ja pärast 3–4 tundi töötamist 5–6 korda.

Triglütseriidide intramuskulaarne kasutamine suureneb oluliselt aeroobse treeningu mõjul. See kohanemisreaktsioon väljendub nii lihaste tritseriididest saadud FFA-de oksüdatsiooni tõttu energiatootmise protsessi kasutuselevõtu kiiruses kui ka nende kasutamise suurenemises lihaskoest.

Sama oluline treenitud lihaskoe adaptiivne toime on suurendada selle võimet kasutada rasvavarusid. Seega tõusis pärast 12-nädalast aeroobset treeningut triglütseriide kasutamise võime töötavates lihastes järsult ja jõudis 40%-ni.

Valkude roll ATP resünteesis ei ole oluline. Paljude aminohapete süsinikskelett on aga kasutatav energiakütusena oksüdatiivse ainevahetuse protsessis, mis avaldub pikaajaliste mõõduka intensiivsusega koormuste korral, mille puhul valkude ainevahetuse panus energiatootmisse võib ulatuda 5–6% i. kogu energiavajadus.

Keha märkimisväärsete glükoosi- ja rasvavarude ning atmosfääriõhust hapniku tarbimise piiramatu võimaluse tõttu võivad aeroobsed protsessid, mille võimsus on väiksem kui anaeroobsetel, pakkuda pikka aega tööd (st nende võimekus on väga suur ja väga suur). kõrge efektiivsusega). Uuringud näitavad, et näiteks maratonijooksus jätkub lihaste glükogeeni kasutamise tõttu lihaste töö 80 minutiks. Maksa glükogeenist saab mobiliseerida teatud koguse energiat. Kokku võib see anda 75% maratoni distantsi läbimiseks vajalikust ajast. Ülejäänud energia tuleb rasvhapete oksüdatsioonist. Kuid nende difusioonikiirus verest lihastesse on piiratud, mis piirab energia tootmist nendest hapetest. FFA oksüdatsiooni tulemusena tekkivast energiast piisab lihastöö intensiivsuse hoidmiseks 40–50% VO2max tasemel, samal ajal kui WTO tugevaimate maratonijooksjatena suudab distantsi läbida intensiivsusega üle 80– 90% VO2max, mis näitab aeroobse energiavarustussüsteemi kõrget kohandamise taset, mis võimaldab mitte ainult tagada süsivesikute, rasvade, üksikute aminohapete ja metaboliitide kasutamise optimaalset kombinatsiooni energia tootmiseks, vaid ka säästlikku kasutamist. glükogeen.

Seega on kogu glükogeeni aeroobse oksüdatsiooni tagavate reaktsioonide komplekt järgmine. Esimeses etapis moodustub aeroobse glükolüüsi tulemusena püroviinamarihape ja sünteesitakse uuesti teatud kogus ATP-d. Teises, Krebsi tsüklis, tekib CO2 ning vesiniku ioonid (H+) ja elektronid (e-) viiakse elektronide transpordisüsteemi, samuti teatud koguse ATP resünteesiga. Ja lõpuks, viimane etapp on seotud H2O moodustumisega H+-st, e- ja hapnikust koos energia vabanemisega, mida kasutatakse valdava koguse ATP taassünteesiks. ATP resünteesi kütusena kasutatavad rasvad ja valgud läbivad ka Krebsi tsüklit ja elektronide transpordisüsteemi (joonis 10).

Riis. 10. Aeroobse energiavarustussüsteemi toimimise skemaatiline esitus

Laktaadi energiavarustussüsteem.

Laktaadi energiavarustussüsteemis toimub ATP resüntees glükoosi ja glükogeeni lagunemise tõttu hapniku puudumisel. Seda protsessi nimetatakse tavaliselt anaeroobseks glükolüüsiks. Anaeroobne glükolüüs on palju keerulisem keemiline protsess kui fosfogeeni lagunemise mehhanismid laktilises energiavarustussüsteemis. See hõlmab mitmeid keerulisi järjestikuseid reaktsioone, mille tulemusena glükoos ja glükogeen lagundatakse piimhappeks, mida kasutatakse ATP taassünteesiks seotud reaktsioonide seerias (joonis 2).

Riis. 2. Anaeroobse glükolüüsi protsessi skemaatiline esitus

1 mooli glükoosi lagunemise tulemusena moodustub 2 mooli ATP ja 1 mooli glükogeeni lagunemisel 3 mooli ATP-d. Samaaegselt energia vabanemisega lihastes ja kehavedelikes tekib püroviinamarihape, mis seejärel muundatakse piimhappeks. Piimhape laguneb kiiresti, moodustades selle soola, laktaadi.

Piimhappe kogunemine glükolüütilise mehhanismi intensiivse aktiivsuse tagajärjel põhjustab lihastes suure laktaadi- ja vesinikioonide (H +) moodustumise. Selle tulemusel, hoolimata puhversüsteemide toimest, väheneb lihaste pH järk-järgult 7,1-lt 6,9-le ja isegi 6,5-6,4-le. Rakusisene pH, alates tasemest 6,9–6,8, aeglustab ATP täiendamise glükolüütilise reaktsiooni intensiivsust ja pH 6,5–6,4 juures glükogeeni lagunemine peatub. Seega on just piimhappe kontsentratsiooni tõus lihastes see, mis piirab glükogeeni lagunemist anaeroobsel glükolüüsil.

Erinevalt alaktilisest energiavarustussüsteemist, mille võimsus saavutab maksimaalse jõudluse juba esimesel töösekundil, kulgeb glükolüüsi aktiveerimise protsess palju aeglasemalt ja saavutab energiatootmise kõrged väärtused alles 5–10 töösekundiga. Glükolüütilise protsessi võimsus on oluliselt madalam kreatiinfosfokinaasi mehhanismi võimsusest, kuid võrreldes aeroobse oksüdatsioonisüsteemi võimalustega on see mitu korda suurem. Eelkõige juhul, kui CF-i lagunemisest tingitud ATP energiatootmise tase on 9–10 mmol/kg f.w./s (värske koe mass), siis glükolüüsi ühendamisel võib toodetava ATP maht tõusta 14 mmol/kg-ni. f.m. t./s. Tänu mõlema ATP resünteesi allika kasutamisele 3-minutilise intensiivse töö käigus on inimese lihassüsteem võimeline tootma ligikaudu 370 mmol/kg kehamassi kohta. Samal ajal moodustab glükolüüs vähemalt 80% kogutoodangust. Laktaadi anaeroobse süsteemi maksimaalne võimsus avaldub 20–25 töösekundi juures ja 30–60 sekundi juures on töö energiavarustuses peamine ATP resünteesi glükolüütiline rada.

Piimhappeanaeroobse süsteemi võimsus tagab selle valdava osaluse energiatootmises kuni 30–90 s kestvate tööde tegemisel. Pikema töö korral glükolüüsi roll järk-järgult väheneb, kuid jääb märkimisväärseks ka pikema töö korral - kuni 5-6 minutit. Glükolüüsi tulemusel tekkiva energia koguhulka saab pärast laktaadi energiavarustussüsteemi maksimaalset mobiliseerimist nõudvate tööde teostamist visuaalselt hinnata ka vere laktaadiindikaatorite abil. Treenimata inimestel on laktaadi piirkontsentratsioon veres 11–12 mmol / l. Treeningu mõjul suureneb laktaadisüsteemi võime järsult ja laktaadi kontsentratsioon veres võib ulatuda 25-30 mmol/l ja üle selle.

Energia moodustumise ja laktaadi maksimaalsed väärtused veres on naistel 30-40% madalamad kui sama spordiala meestega. Noorsportlasi iseloomustab täiskasvanutega võrreldes madal anaeroobne võimekus. laktaadi maksimaalne kontsentratsioon veres nendes anaeroobse iseloomuga piirkoormuste juures ei ületa 10 mmol/kg, mis on 2-3 korda madalam kui täiskasvanud sportlastel.

Seega võivad laktaadi anaeroobse süsteemi adaptiivsed reaktsioonid kulgeda erinevates suundades. Üks neist on glükolüütilise protsessi liikuvuse suurenemine, mis väljendub selle maksimaalse jõudluse palju kiiremas saavutamises (15–20–5–8 s). Teine reaktsioon on seotud anaeroobse glükolüütilise süsteemi võimsuse suurenemisega, mis võimaldab toota ajaühikus palju suuremat energiahulka. Kolmas reaktsioon väheneb süsteemi võimsuse ja loomulikult kogu toodetud energia mahu suurenemiseni, mille tulemusena pikeneb töö kestus, peamiselt glükolüüsi teel.

Laktaadi ja pH maksimaalne väärtus arteriaalses veres mõne spordiala võistluste ajal on näidatud joonisel fig. 3.

Joonis 3. Laktaadi ja pH maksimaalsed väärtused arteriaalses veres erinevatele spordialadele spetsialiseerunud sportlastel: a - jooksmine (400, 800 m); b - kiiruisutamine (500, 1000m); c - sõudmine (2000 m); d - ujumine 100 m; e - bobikelk; e - jalgrattasõit (100 km)
(Eindemann ja Keul, 1977)

Need annavad üsna täieliku pildi laktaadi anaeroobsete energiaallikate rollist kõrgete sportlike tulemuste saavutamisel erinevatel spordialadel ja anaeroobse glükolüüsi süsteemi adaptiivsetest varudest.

Valides optimaalset tööaega, mis tagab maksimaalse laktaadi kontsentratsiooni lihastes, tuleb arvestada, et maksimaalset laktaadisisaldust järgitakse äärmuslike koormuste kasutamisel, mille kestus varieerub vahemikus 1 - 6 minutit. Tööaja pikenemine on seotud laktaadi kontsentratsiooni vähenemisega lihastes.

Anaeroobse võimekuse suurendamiseks optimaalse meetodi valimiseks on oluline jälgida laktaadi akumuleerumise tunnuseid maksimaalse intensiivsusega vahelduva töö ajal. Näiteks üheminutilised ekstreemsed koormused koos neljaminutilise pausiga põhjustavad vere laktaadi püsivat tõusu (joonis 4), vähendades samal ajal happe-aluse seisundit (joonis 5).

Riis. 4. Vere laktaadi kontsentratsiooni muutus vahelduva maksimaalse treeningu ajal (ühe minuti pikkune treening 95% intensiivsusega, mida eraldavad 4-minutilised puhkeperioodid) (Hermansen, Stenswold, 1972)

Riis. 5. Vere pH muutused maksimaalse intensiivsusega üheminutilise katkendliku koormuse ajal (Hollman, Hettinger, 1980)

Sarnast efekti täheldatakse 15–20-sekundiliste maksimaalse võimsusega harjutuste sooritamisel umbes 3-minutilise pausiga (joonis 6).

Riis. 6. Biokeemiliste muutuste dünaamika sportlastel lühiajaliste maksimaalse võimsusega harjutuste korduval sooritamisel (N. Volkov et al., 2000)

Alaktaadi energiavarustussüsteem.

See energiavarustussüsteem on kõige vähem keerukas, seda iseloomustab suur energia vabastamise võimsus ja lühike toimeaeg. Energia moodustumine selles süsteemis toimub energiarikaste fosfaatühendite – adenosiintrifosfaadi (ATP) ja kreatiinfosfaadi (CP) – lagunemise tõttu. ATP lagunemise tulemusena tekkiv energia lülitatakse täielikult tööks vajaliku energiaga varustamise protsessi juba esimese sekundiga. Kuid juba teisel sekundil käib töö tänu kreatiinfosfaadile (CP), mis ladestub lihaskiududesse ja sisaldab energiarikkaid fosfaadiühendeid. Nende ühendite lagunemine toob kaasa intensiivse energia vabanemise. CP lagunemise lõppsaadused on kreatiin (Cr) ja anorgaaniline fosfaat (Pn). Reaktsiooni stimuleerib ensüüm kreatiinkinaas ja see näeb skemaatiliselt välja järgmine:

CP lagunemisel vabanev energia on saadaval ATP resünteesi protsessis, seetõttu järgneb ATP kiirele lagunemisele lihaskontraktsiooni ajal kohe selle taassüntees ADP-st ja Fn-st koos CP lagunemisel vabaneva energia kaasamisega:

Alaktilise energiavarustussüsteemi teine ​​mehhanism on nn müokinaasi reaktsioon, mis aktiveerub olulise lihasväsimuse ajal, kui ATP lõhenemise kiirus ületab oluliselt selle resünteesi kiirust. Müokinaasi reaktsiooni stimuleerib ensüüm müokinaas ja see seisneb fosfaatrühma ülekandmises ühelt molekulilt teisele ning ATP ja adenosiinmonofosfaadi (AMP) moodustumisel:

Adenosiinmonofosfaat (AMP), mis on müokinaasi reaktsiooni kõrvalprodukt, sisaldab viimast fosfaatrühma ja erinevalt ATP-st ja ADP-st ei saa seda kasutada energiaallikana. Müokinaasi reaktsioon aktiveerub tingimustes, kui väsimuse tõttu on teised ATP resünteesirajad oma võimed ammendanud.

CF varusid ei saa tööde teostamise käigus täiendada. Selle taassünteesiks saab kasutada ainult ATP lagunemise tulemusena vabanevat energiat, mis on võimalik ainult taastumisperioodil pärast töö lõppu.

Alaktaadisüsteemi, mida eristab väga kõrge energia vabanemise kiirus, iseloomustab samaaegselt äärmiselt piiratud võimsus. Maksimaalse alaktilise anaeroobse võimsuse tase sõltub fosfaatide (ATP ja CP) hulgast lihastes ja nende kasutamise kiirusest. Sprinditreeningu mõjul saab laktilist anaeroobset jõudu oluliselt tõsta. Spetsiaalse treeningu mõjul saab alaktilise anaeroobse süsteemi võimsust tõsta 40-80%. Näiteks 8-nädalane jooksjate sprinditreening tõi kaasa puhkeasendis skeletilihaste ATP ja CP suurenemise ligikaudu 10%.

Lihastes treenimise mõjul ei suurene mitte ainult ATP ja Kf hulk, vaid suureneb oluliselt ka lihaskoe võime neid lõhestada. Teine adaptiivne reaktsioon, mis määrab alaaktilise anaeroobse süsteemi võimsuse, on fosfaatide resünteesi kiirenemine ensüümide, eriti kreatiinfosfokinaasi ja müokinaasi aktiivsuse suurenemise tõttu.

Treeningu mõjul tõusevad oluliselt ka energiavarustuse alaktilise anaeroobse süsteemi maksimaalse võimekuse näitajad. Alaktilise anaeroobse süsteemi võimsus sihipärase pikaajalise treeningu mõjul võib suureneda 2,5 korda. Seda kinnitavad maksimaalse alaktilise O2-võla näitajad: algajatel sportlastel on see 21,5 ml/kg, kõrgklassi sportlastel võib ulatuda 54,5 ml/kg.

Alaktilise energiasüsteemi võimsuse kasv väljendub ka maksimaalse intensiivsusega töö kestuses. Nii et inimestel, kes ei tegele spordiga, saab alaktilise anaeroobse protsessi maksimaalset võimsust, mis saavutatakse 0,5–0,7 s pärast töö algust, säilitada mitte rohkem kui 7–10 sekundit, seejärel tippklassi sportlastel. sprindialadele spetsialiseerunud, võib see ilmneda 15–20 sekundi jooksul. Samal ajal kaasneb pika tööajaga selle oluliselt suurem võimsus, mis on tingitud kõrge energiasisaldusega fosfaatide suurest lagunemis- ja taassünteesikiirusest.

ATP ja CF kontsentratsioon meestel ja naistel on peaaegu sama – umbes 4 mmol/kg ATP ja 16 mmol/kg CF. Lihastegevuses kasutatavate fosfogeenide koguhulk on aga meestel oluliselt suurem kui naistel, mis on tingitud suurtest erinevustest skeletilihaste kogumahus. Loomulikult on meestel palju suurem alaktilise anaeroobse energiavarustussüsteemi võimsus.

Kokkuvõtteks tuleb märkida, et kõrge alaktilise anaeroobse produktiivsusega inimestel on reeglina madal aeroobne võime, vastupidavus pikaajaliseks tööks. Samas ei ole pikamaajooksjate alaaktilised anaeroobsed võimed mitte ainult võrreldavad sprinteritega, vaid on sageli madalamad kui mittesportlastel.

Lihastegevuse energiavarustussüsteemide üldised omadused

Energia, nagu teate, on üldine kvantitatiivne mõõt, mis seob kokku kõik loodusnähtused, mateeria erinevad liikumisvormid. Kõigist lihastegevusega seotud erinevates füüsikalistes protsessides (termilised, mehaanilised, keemilised jne) tekitatud ja kasutatavatest energialiikidest tuleks põhitähelepanu suunata keha keemilisele energiale, mille allikaks on toit ja selle motoorse aktiivsuse mehaaniliseks energiaks muundumine.inimene.

Toidu lagunemisel vabanevat energiat kasutatakse adenosiintrifosfaadi (ATP) tootmiseks, mis ladestub lihasrakkudesse ja on omamoodi kütus lihaste kokkutõmbumise mehaanilise energia tootmiseks.

Lihaste kokkutõmbumise energia pärineb adenosiintrifosfaadi (ATP) lagunemisest adenosiindifosfaadiks (ADP) ja anorgaaniliseks fosfaadiks (P). ATP hulk lihastes on väike ja sellest piisab kõrge intensiivsusega töö tagamiseks vaid 1-2 s. Töö jätkamiseks on vajalik ATP resüntees, mis tekib kolme tüüpi energiat vabastavate reaktsioonide tõttu. ATP reservide täiendamine lihastes võimaldab teil säilitada selle kontsentratsiooni konstantset taset, mis on vajalik lihaste täielikuks kokkutõmbumiseks.

ATP resüntees toimub nii anaeroobsetes kui ka aeroobsetes reaktsioonides, kaasates energiaallikatena lihaskoes sisalduvad kreatiinfosfaadi (CP) ja ADP-varud, aga ka energiarikkad substraadid (lihas- ja maksaglükogeen, lipooskoe varud jne). . Keemilised reaktsioonid, mis viivad lihaste varustamiseni energiaga, toimuvad kolmes energiasüsteemis: 1) anaeroobne alaaktaat, 2) anaeroobne laktaat (glükolüütiline), 3) aeroobne.

Energia moodustumine kahes esimeses süsteemis toimub keemiliste reaktsioonide protsessis, mis ei vaja hapniku olemasolu. Kolmas süsteem tagab lihaste aktiivsuse energiavarustuse hapniku osalusel toimuvate oksüdatsioonireaktsioonide tulemusena. Kõige üldisemad ideed lülitusjärjestuse ja kvantitatiivsete suhete kohta kõigi nende süsteemide lihasaktiivsuse energiavarustuses on näidatud joonisel fig. üks.

Kõigi nende energiasüsteemide võimalused on määratud võimsusega, st energia vabanemise kiirusega ainevahetusprotsessides, ja võimsusega, mille määrab substraadifondide kasutamise suurus ja tõhusus.

Riis. Joonis 1. Lihasaktiivsuse energiavarustuse protsesside järjestus ja kvantitatiivsed suhted kvalifitseeritud sportlastel erinevates energiasüsteemides (skeem): 1 - alaktiline; 2 - laktaat; 3 - aeroobne

Peatükk 6

Sa vaatad võitlust. Märgid algust, sportlased sooritavad valerünnakuid, liiguvad pidevalt, valmistavad ette rünnakuid, kaitsevad end. Järsku plahvatab üks sportlastest ja annab rea erineval tasemel lööke. Ta lööb, arendab edu, võtab hoo üles ja tõuseb järsku püsti. Võitluse lõpus kaotas ta oluliselt kerguse, tema hingamine kiirenes ja rünnakute algus muutus märgatavaks. Mis toimub? Millised energiaprotsessid on toimunud ja miks organism võistluskoormusele just nii reageerib. Vastus on lihaste tegevuse energiavarustuses.

Treeningmõju lihassüsteemile toob kaasa muutused liigutuste energiavarustuses. On vaieldamatu, et võistlustehnikal on üldtunnustatud mudeliomadused. Spetsialistidel, treeneritel, sportlastel, teadlastel on treeningprotsessist oma ettekujutus ning nad kasutavad teadmisi, oskusi ja kogemusi praktikas. Üldiselt on võitlussportlase mudeli parameetrid kõigile selged. Igal treeneril on oma mõtlemise stereotüüp. Ja igaüks püüab kohandada sportlase treenimise protsessi oma stereotüübiga. Enamasti eelistatakse kiiruse-jõu parameetreid, mõnel areneb eriline vastupidavus, keegi keskendub tehnikale ja taktikale. Eesmärk on ainult üks – sportlikud tulemused.

Selles peatükis kirjeldatakse lihaste aktiivsuse energiavarustuse mehhanisme seoses kontaktšokkide võitluskunstidega.

Taekwondo matš kestab kuus minutit ja koosneb kolmest kaheminutilisest raundist, mille vahel on minut puhkust. Karates kestab duell kolm minutit ja kui võitjat ei selgu, siis lisandub pärast kohtunike otsust veel kaks minutit. Kickboxingul on kolm kaheminutilist vooru, mille vahel on minut puhkust. Sellest võime järeldada, et duelli toetatakse anaeroobne energiaprotsessid.

Erineva intensiivsusega kehalise tegevuse sooritamiseks on vaja energiat, et tagada lihaste kokkutõmbumise protsess. Organismis on mitmeid energiasünteesi süsteeme, mida kasutatakse üht või teist tüüpi kehalise aktiivsuse tagamiseks. Kõiki neid süsteeme ühendab asjaolu, et lõplikuks energiasubstraadiks on adenosiintrifosforhape (ATP). ATP sünteesiks on mitu mehhanismi: hapniku kasutamisega (aeroobne rada), hapniku kasutamiseta (anaeroobne rada) ja piimhappe (laktaadi) moodustumisega või ilma.

Mõelge lihaste aktiivsuse energiavarustuse mehhanismidele.

EsiteksHindava tegevuse aluseks on kvaliteetne mõju, mis koosneb BS-kiududest. Pole saladus, et löök või löökide seeria tehakse lühikese aja jooksul. Vähetähtsat rolli ei mängi liikumise biomehaanika, kuid löögi olemus on jõus, kiiruses ja täpsuses. Maksimaalset võimsust on vaja arendada minimaalse aja jooksul.

Algliigutus üldiselt, olgu selleks hüpe, löök, raskuste tõstmine, toimub kreatiinenergia arvelt. Anaeroobset alaaktaadisüsteemi (ATP – kreatiin) nimetatakse. See süsteem on tüüpiline lühiajalistele jõupingutustele ja on peamine kiirus-tugevusega ülimatele koormustele. Seda teed mööda toimub energiavahetus väga suure intensiivsusega tööde tegemisel (sprint, kõrgushüpped, raskuste tõstmine jne). Ja ka kõigil juhtudel, kui alustame ootamatult puhkeseisundist ja meie lihased hakkavad kasutama väikeses koguses lihaskiududesse kogunenud ATP-d ning seejärel tekib ATP tänu kreatiinfosfaadile (CrP), mis sisaldab ühte kreatiini molekuli ja ühte fosfaadi molekul, mis on ühendatud energiat moodustava ühendusega (-*-): Kreatiin - * -P

Selle sideme katkemisel vabaneb energia, mida kasutatakse ATP taassünteesiks ADP-st ja fosfaadist.

Seda süsteemi nimetatakse anaeroobseks, kuna hapnik ei osale resünteesis, ja alaktaadiks, kuna piimhapet ei moodustu. Sel juhul tekkiva ATP kogus (umbes neli korda suurem ATP reservist) on piiratud, kuna kreatiinfosfaadi varud lihaskiududes on väikesed. Need tühjenevad 6-9 sekundiga.

Kreatiinfosfaadi süsteemi optimaalne treenimine

Kreatiinfosfaadi süsteemi arendamise põhieesmärk on kreatiinfosfaadi sisalduse suurendamine lihastes. See saavutatakse tehes kõrge intensiivsusega treeningtööd 80-90% maksimumist. Tehtavate harjutuste kestus on väga lühike 5-10 kuni 20 sekundit ja intervallid korduvate koormuse sooritamise vahel peaksid olema üsna pikad (alates 1 minutist või rohkem). Kuna seda tüüpi treeninguid tehakse kõrge pulsisagedusega, võib neid soovitada ainult kardiovaskulaarsüsteemi piisava vormisolekuga sportlastele ja seetõttu on need vanemate vanuserühmade sportlastele ebasoovitavad.

TeiseksTehakse lühiajalist lihastööd võitluskunstide kontaktstiilides: taekwondo, karate ja kickboxing kuni 3 minutit anaeroobne laktaadisüsteem. Just anaeroobse laktaadisüsteemi treenimine aitab kaasa plahvatuslike võimsate löökide ja löökide kvaliteetsele sooritamisele kahevõitluses, mis kestab koos lühikeste puhkepausidega kuni kolm minutit.

Pikaajalise treeningu käigus toimuvas energiavahetuses on peamiselt aeroobsed reaktsioonid, kuid olulist rolli mängivad ka anaeroobsed protsessid. Näiteks üleminek puhkeseisundist tegevusele (liikumisele) on alati seotud hapnikuvajaduse suurenemisega. Kuid hapnikuvarustusorganeid on “raske tõsta”, nad ei saa kiiresti maksimaalse intensiivsusega töösse kaasata. Siin aitab töövõime hapnikuvõla tingimustes, kuna hapnikku on võimalik organismis koguneda veidi: kopsudesse vaid 400-500 ml, veres 900-1000, lihastesse 300-400 ja interstitsiaalvedeliku. Paraku piisab sellistest varudest vaid mõneks sekundiks treeninguks. (Kehas on ka mehhanism hapniku akumuleerimiseks superoksiidide või peroksiidiühendite kujul. Seda mehhanismi kasutavad suure tõenäosusega joogid).

Füüsilise töö ajal, patogeensete tegurite mõjul, vajab keha homöostaasi säilitamiseks lisaenergiat. Aeroobne protsess, nagu juba märgitud, on kõige ökonoomsem (võrreldes kreatiinfosfaadiga, siis 38 korda), kuid see on üsna aeglane ega anna piisavalt energiat. Sellistel juhtudel suureneb süsivesikute roll organismi energiavarustuses. Need on esimesed, mis lagunevad, kui on tungiv vajadus energia tootmiseks. Näiteks maksimaalsel ja submaksimaalsel võimsusel töötades saadakse umbes 70–90% kogu tarbitavast energiast glükolüüsi teel. Teisisõnu, keha kiirendab energia kiiremaks saamiseks glükolüütilist tüüpi energia metabolismi, kuna see on kiirem kui hapnik ja palju pikem kui kreatiinfosfaat.

Seda nimetatakse ka anaeroobseks glükolüütiliseks süsteemiks, kuna suhkrumolekulid lagunevad ilma hapniku osaluseta. Suhkru molekulid, täpsemalt glükoosi molekulid, ei lagune täielikult, vaid ainult piimhappe moodustumiseni. Lihas ei sisalda tegelikult mitte piimhappemolekule, vaid negatiivselt laetud laktaadiooni (LA-) ja positiivselt laetud vesinikuiooni (H +), samuti energiat, mis on vajalik ATP moodustamiseks ADP-st ja fosfaadist: Glükoos \u003d LA- + H + + energia

Mõlemaid ioone võib pidada mittevajalikeks, kuna need takistavad lihaseid. Need võivad lihasest verre minna ka lihase töö ajal, kui see töö on piisavalt pikk.

On üldtunnustatud, et lihased kasutavad anaeroobset laktaadisüsteemi, kui tehtava töö intensiivsus on selline, et vajadus ATP järele minutis ületab aeroobse süsteemi tekitatud ATP koguse.

Riis. üksKeha anaeroobset jõudlust tagavad tegurid.

Anaeroobne laktaadisüsteem on oluline 400 m, 800 m ja isegi pikemal distantsil 1500 m. Hiljem näeme, et siin pole tavaliselt haaratud kogu lihas, vaid ainult osa selle kiududest.

Keha anaeroobse võimekuse (anaeroobse produktiivsuse) sõltuvus paljudest teguritest kajastub riis. üks

KolmandaksPiimhape ehk laktaat on organismis alati olemas. Teatud tüüpi koormuse korral imendub laktaat ühe või teise lihase kiududesse. Individuaalse treeningu tase on võimeline omastama ja kasutama erinevas koguses laktaati. Ainult kitsa fookusega koolitused anaeroobseid reaktsioone katalüüsivate ensüümsüsteemide aktiivsuse kujundamisel viivad organismi vastupanuvõime tõusu kõrge laktaadikontsentratsiooni suhtes veres.

Praktikas on see kõrge tempo, näksimine, tugevad ja täpsed löögid, kiire taastumine.

Paljud inimesed ei tea, et meie keha toodab puhkeolekus väga väikeses koguses piimhapet. Nii väikeses koguses piimhapet saab organismist kergesti välja viia, kuid see seletab, miks inimese veres on alati laktaadi jälgi.

Võib öelda, et lihaste poolt sekundis toodetava ja verre erituva piimhappe hulk suureneb, kui tõstame koormuse intensiivsust, näiteks raskuse kiirust või kaalu. Kuni teatud koormuse intensiivsuseni suudab organism kogu piimhappe verre vabastada. Tavaliselt võtavad selle endasse teised lihased või muud lihaskiud samas lihases, mis ainet toodab, samuti süda, maks või neerud. Seega jääb laktaadi tase veres alati baasväärtuse lähedale.

Pikaajaliste koormuste jaoks treenitud inimesed toodavad üsna suures koguses laktaati, kuid nende organism suudab suurema osa sellest omastada.

Piimhapet toodavad lihased ja seejärel vabaneb see verre, kus saab mõõta selle kontsentratsiooni. Seda esineb nii lihaskiududes kui ka veres kahe iooni, vastavalt ühe molekuli ja ühe elektriliselt laetud aatomi kujul. Esimene ioon on negatiivselt laetud laktaadiioon (LA-). Eelkõige saab mõõta selle aine taset veres. Teine ioon on positiivselt laetud vesinikuioon (H-). See on teine ​​ioon, mis tekitab suurt ebamugavust, kuna tõstab piimhappe taset lihastes. Veelgi enam, see võib isegi häirida õiget lihaste funktsiooni. Pärast suurel kiirusel jooksmist tunneme lihaste jõudluse langust. See on enamasti põhjustatud lihtsalt piimhappe taseme tõusust. Kui see tase ületab teatud väärtuse, tekivad lihaskiududes mitmesugused muutused (näiteks muutused mitokondrites), mis võivad püsida mitu tundi (isenditel, kes pole harjunud piimhappe moodustumisega seotud treeninguga, isegi päevi). Inimkeha taastumismehhanismid rekonstrueerivad järk-järgult treeningeelse seisundi, mõnel juhul oleku, mis võimaldab inimesel taluda kõrget piimhappesisaldust veres.

Pange tähele, et vesinikioonid ei häiri mitte ainult lihaseid, vaid ka aju, niipea kui nad sisenevad verre, jõuavad nad tserebrospinaalvedelikku (aju ümbritsev vedelik), mistõttu suures koguses piimhappe moodustumine mõjutab negatiivselt vaimne selgus, koordinatsioon ja refleksreaktsioonid. Kõik need mõjud võivad osaliselt olla tingitud ammoniaagist, mida toodetakse ka lihastes. See tähendab, et piimhape on paljuski tarbetu aine, mis häirib organismi tööd. Selle molekulid sisaldavad aga energiat, mistõttu on oluline, et töötavad lihased õpiksid seda energiaallikat kasutama.

Vere laktaadi tase

Allpool on loetletud tavaliselt kasutatavad vere laktaaditasemed. Pange tähele, et erinevate mõõtmismeetodite kasutamisel võib saadud arvudes esineda väikeseid lahknevusi.

Umbes 1 mmol / l: puhkeasendis ja aeglases tempos joostes;

Umbes 2 mmol / l: jookske maratoni ajal ühtlases tempos või aeroobse läve tasemel kiirusega;

Umbes 4 mmol/L: enamiku jooksjate puhul mõõdetakse seda siis, kui nad jooksevad anaeroobsel lävel või kiirusel, mida sportlane suudab hoida ühe tunni jooksul ühtlase tempoga tasasel maal joostes;

Umbes 18-20 mmol/l: kõrgklassi sportlastel pärast parima isikliku tulemuse saavutamist 400 m või 800 m distantsil; eliitsportlastel võib see näitaja olla üle 25 mmol / l;

Teine usaldusväärne test organismi anaeroobse jõudluse kohta on maksimaalne hapnikuvõlg. Üks esimesi, kes selle näitaja, mis võrdub 18,7 liitriga, määras kindlaks inglise füsioloog Hill. Hilisemad uuringud võimaldasid saada veelgi suurema väärtuse - 20–23 liitrit. Nii nagu IPC puhul, täheldatakse sellist hapnikuvõlga vaid kõrgklassi sportlastel. Neile, kes ei tegele spordi ega aktiivse kehalise kasvatusega, ei ületa 4–7 liitrit või 60–100 mg 1 kg kehakaalu kohta.

Neljandakslaktaadi taseme tõusu negatiivsed ilmingud näitavad aeroobsete energiavarustussüsteemide võimetust kõrge intensiivsusega kehalise aktiivsuse ületamiseks. Laktaadi kõrge kontsentratsioon veres peegeldab atsidoosi (hapestumist) arengut nii lihasrakkudes enestes (rakusisene atsidoos) kui ka neid ümbritsevates rakkudevahelistes ruumides (rakuväline atsidoos). Lihasrakkude hapestumine põhjustab tõsiseid ainevahetushäireid. Tehniliste elementide väljatöötamiseks on laktaadi kogus üle 7 mmol/l vastunäidustatud.

Treeningu praktikas kasutatakse sageli monotoonset kiirsäritust. Kui pulss on üle 90% maksimumist. Puhkamiseks ja taastumiseks pole piisavalt pause. Sportlane on täiskoormusega, üle pingutatud, ei taastu.

Paljude ensüümsüsteemide toimimine, sealhulgas aeroobne energiavarustus, on atsidoosi tekkimisel drastiliselt häiritud, mis mõjutab eelkõige negatiivselt aeroobset võimekust. Lisaks võivad need muutused püsida pikka aega. Näiteks võib pärast kehalise aktiivsuse ületamist aeroobse võimekuse täielikuks taastamiseks kuluda mitu päeva, millega kaasneb laktaadi märkimisväärne kogunemine. Sellise koormuse sagedane kontrollimatu kordamine aeroobsete süsteemide täieliku taastumise puudumisel põhjustab ületreeningu arengut. Intra- ja ekstratsellulaarse atsidoosi pikaajalise säilimisega kaasneb skeletilihaste rakuseinte kahjustus. Sellega kaasneb rakusiseste ainete kontsentratsiooni suurenemine veres, mille sisaldus veres on lihasrakkude kahjustuse puudumisel minimaalne. Nende ainete hulka kuuluvad kreatiinfosfokinaas (CPK) ja uurea. Nende ainete kontsentratsiooni tõus on selge märk lihasrakkude kahjustusest. Kui nende ainete kontsentratsiooni vähendamiseks veres kulub 24-96 tundi, siis lihasrakkude normaalse struktuuri täielikuks taastamiseks kulub palju pikem periood. Sel perioodil on võimalik läbi viia ainult taastava iseloomuga treeningkoormust.

Laktaadi taseme tõusuga kaasneb samaaegne liigutuste koordineerimise rikkumine, mis väljendub selgelt väga tehnilistes spordialades. Laktaaditasemel 6–8 mmol/l peetakse tehnikate arendamise treenimist ebasobivaks, sest liigutuste koordinatsiooni häirega on raske saavutada vajalike harjutuste tehniliselt kompetentset sooritamist.

Laktaadi akumuleerumisega seotud atsidoosi korral suureneb sportlaste vigastuste oht järsult. Skeletilihaste rakumembraanide terviklikkuse rikkumine põhjustab nende mikropisaraid. Teravad ja koordineerimata liigutused võivad põhjustada ka tõsisemaid traumaatilisi vigastusi (lihaste, kõõluste rebendid või rebendid, liigesekahjustused).

"Hapendatud" lihastes kreatiinfosfaadi resüntees (taasmoodustumine) aeglustub. Seda tuleks käte ja jalgade löögitehnika treenimisel arvestada, eriti võistlusteni jõudes. Sel ajal tuleks vältida intensiivset füüsilist aktiivsust, millega kaasneb laktaadi kogunemine ja kreatiinfosfaadi ammendumine.

Laktaadisüsteemi treenimiseks on välja töötatud spetsiaalsed meetodid, mille eesmärk on tõsta organismi vastupanuvõimet piimhappe suurenenud tekkele ja kuhjumisele. Sellise treeningu põhiülesanne on kohandada sportlase keha võistluskoormuse ületamiseks piimhappe suurenenud moodustumise ja kogunemise tingimustes.

Laktaadisüsteemi koolituse tüübid:

1. Korda treeningut.

Suure intensiivsusega ja kestusega 20-180 sekundit füüsiline aktiivsus vaheldub puhkeintervallidega 30-60 sekundit. Puhkeintervallid ei tohiks olla liiga pikad, vastasel juhul väheneb laktaadisisaldus. Seeriate arv on 2-10. Puhkepausid seeriate vahel on 5-7 minutit. Tavaliselt on need oma intensiivsuselt üsna rasked treeningud, mis nõuavad hoolikat sportlase seisundi jälgimist ning õiget koormuse mahu ja kestuse valikut. Treener peab treeningu ajal kontrollima pulssi. See tekst on sissejuhatav osa.