Вправи

Анаеробне енергозабезпечення. Енергозабезпечення м'язів. Загальна характеристика систем енергозабезпечення м'язової діяльності

Загальна характеристика аеробної системи енергозабезпечення

Аеробна система енергозабезпечення значно поступається алактатної та лактатної за потужністю енергопродукції, швидкості включення в забезпечення м'язової діяльності, проте багаторазово перевищує ємність та економічність (табл. 1).

Таблиця № 1. Енергозабезпечення м'язової роботи

Джерела	Шляхи Освіта	Час активації до максимального рівня	Термін дії	Тривалість максимального виділення енергії
Алактатні анаеробні	АТФ, креатинфосфат	0	До 30 с	До 10 с
Лактатні анаеробні	Гліколіз із утворенням лактату	15 - 20 с	Від 15 - 20 с до 6 - 6 хв	Від 30 с до 1 хв 30 с
Аеробні	Окислення вуглеводів та жирів киснем повітря	90 - 180 с	До кількох годин	2 – 5 хв і більше

Особливістю аеробної системи є те, що утворення АТФ у клітинних органелах-мітохондріях, що знаходяться в м'язовій тканині, відбувається за участю кисню, що доставляється кисневою транспортною системою. Це визначає високу економічність аеробної системи, а досить великі запаси глікогену в м'язовій тканині та печінці, а також практично необмежені запаси ліпідів – її ємність.

У найбільш спрощеному вигляді діяльність аеробної системи енергозабезпечення здійснюється в такий спосіб. На першому етапі в результаті складних процесів відбувається перетворення як глікогену, так і вільних жирних кислот (СЖК) в ацетил-кофермент А (ацетил-КоА) – активну форму оцтової кислоти, що забезпечує перебіг всіх подальших процесів енергоутворення за єдиною схемою. Однак до моменту утворення ацетил-КоА окислення глікогену та СЖК відбувається самостійно.

Усі численні хімічні реакції, які у процесі аеробного ресинтезу АТФ, можна розділити втричі типу: 1 – аеробний гліколіз; 2 – цикл Кребса, 3 – система транспорту електронів (рис. 7).

Рис. 7. Етапи реакцій ресинтезу АТФ в аеробному процесі

Першим етапом реакцій є аеробний гліколіз, в результаті якого здійснюється розщеплення глікогену з утворенням СО2 та Н2О. Перебіг аеробного гліколізу відбувається за тією ж схемою, що і перебіг розглянутого вище анаеробного гліколізу. В обох випадках в результаті хімічних реакцій глікоген перетворюється на глюкозу, а глюкоза – на піровиноградну кислоту з ресинтезом АТФ. У цих реакціях кисень не бере участі. Присутність кисню виявляється надалі, коли за його участю піровиноградна кислота не перетворюється на молочну кислоту на молочну кислоту, а потім на лактат, що має місце в процесі анаеробного гліколізу, а направляється в аеробну систему, кінцевими продуктами якої виявляється вуглекислий газ (СО2), виведений з організму легкими, і вода (рис. 8)

Рис. 8. Схематичне перебіг анаеробного та аеробного гліколізу

Розщеплення 1 моля глікогену на 2 моли піровиноградної кислоти відбувається з виділенням енергії, достатньої для ресинтезу 3 молей АТФ: Енергія + 3АДФ + Фн → 3АТФ

З утвореної в результаті розщеплення глікогену піровиноградної кислоти відразу виводиться СО2, перетворюючи її з тривуглецевої сполуки в двовуглецеве, яке поєднуючись з коферментом А, утворює ацетил-КоА, який включається в другий етап аеробного утворення АТФ - цикл лимонної кислоти або цикл Кребса.

У циклі Кребса протікає серія складних хімічних реакцій, внаслідок яких відбувається окислення піровиноградної кислоти – виведення іонів водню (Н+) та електронів (е-), які у результаті потрапляють у систему транспорту кисню і беруть участь у реакціях ресинтезу АТФ третьому етапі, утворюючи СО2, який дифундується в кров і переноситься в легені, з яких виводиться з організму. У самому циклі Кребса утворюється лише 2 моля АТФ (рис. 9).

Рис. 9. Схематичне зображення окиснення вуглеців у циклі Кребса

Третій етап протікає в ланцюзі транспорту електронів (дихального ланцюга). Реакції, що відбуваються за участю коферментів, загалом зводяться до наступного. Іони водню та електрони, що виділяються в результаті реакцій, що протікали в циклі Кребса і щонайменше у процесі гліколізу, транспортуються до кисню, щоб у результаті утворити воду. Одночасно енергія в серії сполучених реакцій використовується для ресинтезу АТФ. Весь процес, що відбувається ланцюгом передачі електронів кисню називається окислювальним фосфорилированием. У процесах, що відбуваються в дихальному ланцюгу, споживається близько 90% кисню, що надходить до клітин, і утворюється найбільша кількість АТФ. В цілому окислювальна система транспорту електронів забезпечує утворення 34 молекул АТФ з однієї молекули глікогену.

Засвоєння та абсорбція вуглеводів у кровотік відбувається у тонкому кишечнику. У печінці вони перетворюються на глюкозу, яка у свою чергу може бути перетворена на глікоген і депонується в м'язах та печінці, а також використовується різними органами та тканинами як джерело енергії для підтримки діяльності. В організмі здорового з достатнім рівнем фізичної підготовленості чоловіка з масою тіла 75 кг міститься 500 – 550 г вуглеводів у вигляді глікогену м'язів (близько 80 %), глікогену печінки (приблизно 16 – 17 %), глюкози крові (3 – 4 %); відповідає енергетичним запасам близько 2000 - 2200 ккал.

Глікоген печінки (90-100 г) використовується для підтримки рівня глюкози крові, необхідного для забезпечення нормальної життєдіяльності різних тканин та органів. При тривалій роботі аеробного характеру, що призводить до виснаження запасів глікогену м'язового, частина глікогену печінці може використовуватися м'язами.

Слід враховувати, що глікогенні запаси м'язів та печінки можуть суттєво збільшуватися під впливом тренування та харчових маніпуляцій, що передбачають вуглеводне виснаження та подальше вуглеводне насичення. Під впливом тренування та спеціального харчування концентрація глікогену в печінці може збільшитись у 2 рази. Збільшення кількості глікогену підвищує його доступність та швидкість утилізації при виконанні подальшої м'язової роботи.

При тривалих фізичних навантаженнях середньої інтенсивності освіту глюкози у печінці зростає у 2 – 3 разу проти освітою в стані спокою. Напружена тривала робота може призвести до 7-10-кратного збільшення утворення глюкози в печінці порівняно з даними, отриманими у стані спокою.

Ефективність процесу енергозабезпечення за рахунок жирових запасів визначається швидкістю протікання ліполізу та швидкістю кровотоку в адипозній тканині, що забезпечує інтенсивну доставку вільних жирних кислот (СЖК) до м'язових клітин. Якщо робота виконується з інтенсивністю 50 – 60 % VO2 max, відзначається максимальний кровотік у адипозній тканині, що сприяє максимальному надходженню до крові СЖК. Більш інтенсивна м'язова робота пов'язана з інтенсифікацією м'язового кровотоку при одночасному зменшенні кровопостачання адипозної тканини і, отже, з погіршенням доставки СЖК м'язову тканину.

Хоча у процесі м'язової діяльності ліполіз розгортається, проте вже у 30 – 40-й хвилинах роботи середньої інтенсивності її енергозабезпечення однаково здійснюється рахунок окислення як вуглеводів, і ліпідів. Подальше продовження роботи, що призводить до поступового вичерпання обмежених вуглеводних ресурсів, пов'язане із збільшенням окиснення СЖК; наприклад, енергозабезпечення другої половини марафонської дистанції в бігу або шосейних велогонках (більше 100 км) переважно пов'язане з використанням жирів.

Незважаючи на те, що використання енергії від окислення ліпідів має реальне значення для забезпечення витривалості тільки при тривалій м'язовій діяльності, починаючи вже з перших хвилин роботи з інтенсивністю, що перевищує 60% VO2max, відзначається звільнення з триацилгліцеридів СЖК, їх надходження та окислення в м'язах, що скорочуються. Через 30 - 40 хв після початку роботи швидкість споживання СЖК зростає в 3 рази, а після 3 - 4 годин роботи - в 5 - 6 разів.

Внутрішньом'язова утилізація тригліцеридів суттєво зростає під впливом тренування аеробної спрямованості. Ця адаптаційна реакція проявляється як у швидкості розгортання процесу освіти енергії рахунок окислення СЖК, що надійшли з трицеридов м'язів, і у зростанні їх утилізації з м'язової тканини.

Не менш важливим адаптаційним ефектом тренованої м'язової тканини є підвищення її здатності до утилізації жирових запасів. Так, після 12-тижневого тренування аеробної спрямованості здатність до утилізації тригліцеридів у м'язах, що працюють, різко зростала і досягала 40 %.

Роль білків для ресинтезу АТФ істотна. Однак вуглецевий каркас багатьох амінокислот може бути використаний як енергетичне паливо в процесі окисного метаболізму, що проявляється при тривалих навантаженнях середньої інтенсивності, при яких вклад білкового метаболізму в енергопродукцію може досягти 5-6% загальної потреби в енергії.

Завдяки значним запасам глюкози та жирів в організмі та необмеженій можливості споживання кисню їх атмосферного повітря, аеробні процеси, володіючи меншою потужністю порівняно з анаеробними, можуть забезпечувати виконання роботи протягом тривалого часу (тобто їх ємність дуже велика за дуже високої економічності) . Дослідження показують, що, наприклад, у марафонському бігу рахунок використання м'язового глікогену робота м'язів триває протягом 80 хв. Певна кількість енергії може бути мобілізована за рахунок глікогену печінки. У сумі це може забезпечити 75% часу, необхідного подолання марафонської дистанції. Решта енергії утворюється в результаті окислення жирних кислот. Однак швидкість їхньої дифузії з крові в м'язи обмежена, що лімітує виробництво енергії за рахунок цих кислот. Енергії, що продукується внаслідок окислення СЖК, достатньо для підтримки інтенсивності роботи м'язів на рівні 40 – 50 % VO2max, СОТ час як сильні марафонці здатні долати дистанцію з інтенсивністю, що перевищує 80 – 90 % VO2max, що свідчить про високий рівень адаптації не лише забезпечити оптимальне поєднання використання вуглеводів, жирів, окремих амінокислот та метаболітів для виробництва енергії, а й економне витрачання глікогену.

Таким чином, вся сукупність реакцій, що забезпечують аеробне окиснення глікогену, виглядає так. На першому етапі в результаті аеробного гліколізу утворюється піровиноградна кислота та ресинтезується деяка кількість АТФ. На другому, у циклі Кребса, виробляється СО2, а іони водню (Н+) та електрони (е-) вводяться в систему транспорту електронів також із ресинтезом деякої кількості АТФ. І нарешті, заключний етап пов'язаний з утворенням Н2О з Н+, е- та кисню з вивільненням енергії, що використовується для ресинтезу переважної кількості АТФ. Жири та білки, що використовуються у паливі для ресинтезу АТФ, також проходять через цикл Кребса та систему транспорту електронів (рис. 10).

Рис. 10. Схематичне зображення функціонування аеробної системи енергозабезпечення

Лактатна система енергозабезпечення.

У лактатній системі енергозабезпечення ресинтез АТФ відбувається за рахунок розщеплення глюкози та глікогену за відсутності кисню. Цей процес прийнято позначати як анаеробний гліколіз. Анаеробний гліколіз є значно складнішим хімічним процесом, порівняно з механізмами розщеплення фосфогенів в алактатній системі енергозабезпечення. Він передбачає протікання серії складних послідовних реакцій, внаслідок яких глюкоза та глікоген розщеплюються до молочної кислоти, яка у серії сполучених реакцій використовується для ресинтезу АТФ (рис. 2).

Рис. 2. Схематичне зображення процесу анаеробного гліколізу

В результаті розщеплення 1 моля глюкози утворюється 2 моля АТФ, а при розщепленні 1 моля глікогену - 3 моля АТФ. Одночасно з вивільненням енергії в м'язах і рідинах організму відбувається утворення піровиноградної кислоти, яка потім перетворюється на молочну кислоту. Молочна кислота швидко розкладається із заснуванням її солі – лактата.

Накопичення молочної кислоти внаслідок інтенсивної діяльності гліколітичного механізму призводить до великого утворення лактату та іонів водню (Н+) у м'язах. Внаслідок цього, незважаючи на дію буферних систем, поступово знижується м'язовий pH з 7,1 до 6,9 і навіть до 6,5 – 6,4. Внутрішньоклітинний pH, починаючи з рівня 6,9 – 6,8, уповільнює інтенсивність гліколітичної реакції відновлення запасів АТФ, а при pH 6,5 – 6,4 розщеплення глікогену припиняється. Таким чином, саме підвищення концентрації молочної кислоти у м'язах обмежує розщеплення глікогену в анаеробному гліколізі.

На відміну від алактатної системи енергозабезпечення, потужність якої досягає максимальних показників вже на першій секунді роботи, процес активізації гліколізу розгортається значно повільніше і досягає високих величин енергопродукції лише на 5 – 10 секунд роботи. Потужність гліколітичного процесу значно поступається потужності креатинфосфокіназного механізму, проте є в кілька разів більш високою в порівнянні з можливостями системи аеробного окислення. Зокрема, якщо рівень енергопродукції АТФ рахунок розпаду КФ становить 9 – 10 ммоль/кг с.м.т./с (сира маса тканини), то за підключенні гліколізу обсяг виробленої АТФ може збільшитися до 14 ммоль/кг с.м. т./с. За рахунок використання обох джерел ресинтезу АТФ протягом 3-хвилинної інтенсивної роботи м'язова система людини здатна виробляти близько 370 ммоль/кг м.т. У цьому частку гліколізу припадає щонайменше 80 % загальної продукції. Максимальна потужність лактатної анаеробної системи проявляється на 20 – 25 секундах роботи, а на 30 – 60 секундах гліколітичний шлях ресинтезу АТФ є основним в енергозабезпеченні роботи.

Місткість лактатної анаеробної системи забезпечує її переважну участь в енергопродукції при виконанні роботи тривалість до 30 - 90 с. При більш тривалій роботі роль гліколізу поступово знижується, проте залишається суттєвою і за більш тривалої роботи – до 5 – 6 хв. Загальна кількість енергії, яка утворюється за рахунок гліколізу, може бути оцінена і за показниками лактату крові після виконання роботи, що вимагає граничної мобілізації лактатної системи енергозабезпечення. У нетренованих людей гранична концентрація лактату у крові становить 11 – 12 ммоль/л. Під впливом тренування ємність лактатної системи різко зростає і концентрація лактату в крові може досягати 25-30 ммоль/л і вище.

Максимальні величини енергоутворення та лактату в крові у жінок на 30 – 40 % нижчі порівняно з чоловіками такої самої спортивної спеціалізації. Юні спортсмени, порівняно з дорослими, відрізняються невисокими анаеробними можливостями. максимальна концентрація лактату в крові при граничних навантаженнях анаеробного характеру у них не перевищує 10 ммоль/кг, що у 2 – 3 рази нижче, ніж у дорослих спортсменів.

Таким чином, адаптаційні реакції лактатної анаеробної системи можуть протікати у різних напрямках. Одним із них є збільшення рухливості гліколітичного процесу, що проявляється у значно швидшому досягненні його максимальної продуктивності (з 15 – 20 до 5 – 8 с). Друга реакція пов'язана з підвищенням потужності анаеробної гліколітичної системи, що дозволяє продукувати значно більшу кількість енергії в одиницю часу. Третя реакція зводиться до підвищення ємності системи і, звичайно загального обсягу енергії, що продукується, внаслідок чого збільшується тривалість роботи, переважно забезпечується за рахунок гліколізу.

Максимальне значення лактату та pH в артеріальній крові у процесі змагань з деяких видів спорту представлені на рис. 3.

Рис.3. Максимальні значення лактату та pH в артеріальній крові у спортсменів, що спеціалізуються у різних видах спорту: а – біг (400, 800 м); б - швидкісний біг на ковзанах (500, 1000м); в – веслування (2000 м); г - плавання 100 м; д – бобслей; е – велогонки (100 км)
(Eindemann, Keul, 1977)

Вони дають досить повне уявлення про роль лактатних анаеробних джерел енергії для досягнення високих спортивних результатів різних видів спорту та про адаптаційні резерви системи анаеробного гліколізу.

При виборі оптимальної тривалості роботи, яка забезпечує максимальну концентрацію лактату в м'язах, слід враховувати, що максимальний вміст лактату відзначається при використанні граничних навантажень, тривалість яких коливається в межах 1-6 хв. Збільшення тривалості роботи пов'язане із зменшенням концентрації лактату у м'язах.

Для вибору оптимальної методики підвищення анаеробних можливостей важливо простежити особливості накопичення лактату при переривчастій роботі максимальної інтенсивності. Наприклад, однохвилинні граничні навантаження з чотирихвилинними паузами призводять до постійного збільшення лактату в крові (рис. 4) при одночасному зниженні показників кислотно-основного стану (рис. 5).

Рис. 4. Зміна концентрації лактату в крові в процесі переривчастого максимального навантаження (однохвилинні вправи з інтенсивністю 95%, розділені періодами відпочинку тривалістю 4 хв) (Hermansen, Stenswold, 1972)

Рис. 5. Зміна pH крові при переривчастому виконанні однохвилинних навантажень максимальної інтенсивності (Hollman, Hettinger, 1980)

Аналогічний ефект відзначається і під час виконання 15 – 20-секундних вправ максимальної потужності з паузами близько 3 хвилин (рис. 6).

Рис. 6. Динаміка біохімічних змін у спортсменів при повторному виконанні короткочасних вправ максимальної потужності (Н. Волков та ін., 2000)

Алактатна система енергозабезпечення.

Ця система енергозабезпечення є найменш складною, відрізняється високою потужністю звільнення енергії та короткочасністю дії. Утворення енергії в цій системі відбувається за рахунок розщеплення багатих на енергію фосфатних сполук – аденозинтрифосфату (АТФ) та креатинфосфату (КФ). Енергія, що утворюється в результаті розпаду АТФ, повною мірою включається до процесу енергозабезпечення роботи вже на першій секунді. Однак уже на другій секунді виконання роботи здійснюється за рахунок креатинфосфату (КФ), депонованого в м'язових волокнах і містить багаті на енергію фосфатні сполуки. Розщеплення цих сполук призводить до інтенсивного вивільнення енергії. Кінцевими продуктами розщеплення КФ є креатин (Кр) та неорганічний фосфат (Фн). Реакція стимулюється ферментом креатинкіназу і схематично виглядає так:

Енергія, що вивільняється при розпаді КФ, є доступною для процесу ресинтезу АТФ, тому за швидким розщепленням АТФ в процесі м'язового скорочення негайно слідує його ресинтез з АДФ і Фн із залученням енергії, що вивільняється при розщепленні КФ:

Ще одним механізмом алактатної системи енергозабезпечення є так звана міокіназна реакція, яка активізується при значній м'язовій втомі, коли швидкість розщеплення АТФ значно перевищує швидкість її ресинтезу. Міокіназна реакція стимулюється ферментом міокіназу і полягає у перенесенні фосфатної групи з однієї молекули на іншу та утворенням АТФ та аденозинмонофосфату (АМФ):

Аденозинмонофосфат (АМФ), що є побічним продуктом міокіназної реакції, містить останню фосфатну групу і на відміну від АТФ та АДФ не може бути використаний як джерело енергії. Міокіназна реакція активізується в умовах, коли через стомлення інші шляхи ресинтезу АТФ вичерпали свої можливості.

Запаси КФ неможливо знайти заповнені у процесі виконання роботи. Для його ресинтезу може бути використана тільки енергія, що вивільняється внаслідок розпаду АТФ, що виявляється можливим лише у відновлювальному періоді після закінчення роботи.

Алактатна система, відрізняючись дуже високою швидкістю звільнення енергії, одночасно характеризується вкрай обмеженою ємністю. Рівень максимальної алактатної анаеробної потужності залежить від кількості фосфатів (АТФ та КФ) у м'язах та швидкості їх використання. Під впливом тренування спринтерського характеру показники алактатної анаеробної потужності можуть бути значно підвищені. Під впливом спеціального тренування потужність алактатної анаеробної системи може бути збільшена на 40-80%. Наприклад, спринтерське тренування протягом 8 тижнів бігунів призвело до збільшення вмісту АТФ і КФ в кістяковому м'язі в стані спокою приблизно на 10%.

Під впливом тренування у м'язах не тільки збільшується кількість АТФ та Кф, а й суттєво зростає здатність м'язової тканини до їх розщеплення. Ще однією адаптаційною реакцією, що визначає потужність алактатної анаеробної системи, є прискорення ресинтезу фосфатів за рахунок підвищення активності ферментів, зокрема креатинфосфокінази та міокінази.

Під впливом тренування суттєво зростають і показники максимальної ємності алактатної анаеробної стстеми енергозабезпечення. Місткість алактатної анаеробної системи під впливом цілеспрямованого багаторічного тренування і може зростати в 2,5 рази. Це підтверджується показниками максимального алактатного О2-боргу: у спортсменів-початківців він становить 21,5 мл/кг, у спортсменів високого класу може досягати 54,5 мл/кг.

Збільшення ємності алактатної енергетичної системи проявляється у тривалості роботи максимальної інтенсивності. Так, в осіб, які не займаються спортом, максимальна потужність алактатного анаеробного процесу, досягнута через 0,5 – 0,7 с після початку роботи, може утримуватися не більше 7 – 10 с, то у спортсменів вищого класу, що спеціалізуються у спринтерських дисциплінах, вона може виявлятися протягом 15 - 20 с. При цьому більша тривалість роботи супроводжується і значно більшою її потужністю, що обумовлюється високою швидкістю розпаду та ресинтезу високоенергетичних фосфатів.

Концентрація АТФ та КФ у чоловіків та жінок практично однакова – близько 4 ммоль/кг АТФ та 16 ммоль/кг КФ. Однак загальна кількість фосфогенів, які можуть використовуватися при м'язовій діяльності, у чоловіків значно більша, ніж у жінок, що зумовлено великими відмінностями у загальному обсязі скелетної мускулатури. Природно, що у чоловіків значно більша ємність алактатної анаеробної системи енергозабезпечення.

На закінчення слід зазначити, що особи з високим рівнем алактатної анаеробної продуктивності, як правило, мають низькі аеробні можливості, витривалість до тривалої роботи. Одночасно у бігунів на довгі дистанції алактатні анаеробні можливості не тільки не можна порівняти з можливостями спринтерів, а й часто поступаються показниками, що реєструються в осіб, які не займаються спортом.

Загальна характеристика систем енергозабезпечення м'язової діяльності

Енергія, як відомо, є загальною кількісною мірою, що пов'язує воєдино всі явища природи, різні форми руху матерії. З усіх видів енергії, що утворюється і використовується в різних фізичних процесах (теплова, механічна, хімічна та ін) стосовно м'язової діяльності, основна увага повинна бути сконцентрована на хімічній енергії організму, джерелом якої є харчові продукти та її перетворення в механічну енергію рухової діяльності людини.

Енергія, що вивільняється під час розщеплення харчових продуктів, використовується для виробництва аденозинтрифосфату (АТФ), який депонується у м'язових клітинах та є своєрідним паливом для виробництва механічної енергії м'язового скорочення.

Енергію для м'язового скорочення дає розщеплення аденозинтрифосфату (АТФ) до аденозиндифосфату (АДФ) та неорганічного фосфату (Ф). Кількість АТФ у м'язах невелика та її достатньо для забезпечення високоінтенсивної роботи лише протягом 1 – 2 с. Для продовження роботи необхідний ресинтез АТФ, який виробляється рахунок енерговіддаючих реакцій трьох типів. Заповнення запасів АТФ у м'язах дозволяє підтримувати постійний рівень його концентрації, необхідний повноцінного м'язового скорочення.

Ресинтез АТФ забезпечується як в анаеробних, так і в аеробних реакціях із залученням як енергетичні джерела запасів креатинфосфату (КФ) і АДФ, що містяться в м'язових тканинах, а також багатих на енергію субстратів (глікоген м'язів і печінки, запаси ліпоз). Хімічні реакції, що призводять до забезпечення м'язів енергією протікають у трьох енергетичних системах: 1) анаеробної алактатної; 2) анаеробної лактатної (гліколітичної); 3) аеробної.

Освіта енергії у перших двох системах здійснюється у процесі хімічних реакцій, які потребують наявності кисню. Третя система передбачає енергозабезпечення м'язової діяльності внаслідок реакцій окиснення, що протікають за участю кисню. Найбільш загальні уявлення про послідовність включення та кількісні співвідношення в енергозабезпеченні м'язової діяльності кожної із зазначених систем наведені на рис. 1.

Можливості кожної із зазначених енергетичних систем визначаються потужністю, тобто швидкістю звільнення енергії в метаболічних процесах, та ємністю, яка визначається величиною та ефективністю використання субстратних фондів.

Рис. 1. Послідовність та кількісні співвідношення процесів енергозабезпечення м'язової діяльності у кваліфікованих спортсменів у різних енергетичних системах (схема): 1 – алактатної; 2 – лактатний; 3 – аеробної

Глава 6. Основи енергозабезпечення м'язової діяльності у контактних стилях єдиноборств

Ви спостерігаєте за поєдинком. Зазначаєте початок, спортсмени проводять помилкові випади, постійно рухаються, готують атаки, захищаються. Несподівано один із спортсменів вибухає і завдає серії ударів у різні рівні. Потрапляє, розвиває успіх, додає темпу і раптом встає. Наприкінці бою значно втратив у легкості, дихання прискорене і початок атак став помітним. Що відбувається? Які енергетичні процеси відбулися і чому так реагує організм на змагальне навантаження. Відповідь у енергозабезпеченні м'язової діяльності.

Тренувальний вплив на м'язову систему спричиняє зміни в енергозабезпеченні рухів. Безперечно, що існують загальноприйняті модельні характеристики техніки змагання. Фахівці, тренери, спортсмени, вчені мають своє уявлення про навчально-тренувальний процес і використовують знання, вміння та досвід на практиці. Загалом модельні параметри спортсмена-єдиноборця зрозумілі всім. Кожен тренер має свій стереотип мислення. І кожен намагається під свій стереотип підлаштувати процес підготовки спортсмена. У більшості випадків перевага надається швидкісно-силовим параметрам, деякі розвивають спеціальну витривалість, хтось наголошує на техніку і тактику. Мета одна – спортивний результат.

У цьому розділі докладно викладено механізми енергозабезпечення м'язової діяльності стосовно контактних ударних єдиноборств.

Поєдинок у Тхеквондо триває шість хвилин і складається з трьох раундів по дві хвилини з хвилиною відпочинку між раундами. У карате поєдинок триває три хвилини, і якщо переможець не визначився, то після рішення суддів додається ще дві хвилини. У кікбоксингу три раунди по дві хвилини із хвилиною відпочинку між раундами. Із цього можна зробити висновок, що поєдинок підтримується анаеробнимиенергетичними процесами.

Для фізичного навантаження різної інтенсивності необхідна енергія, що забезпечує процес м'язового скорочення. В організмі існує кілька систем синтезу енергії, що використовуються для забезпечення того чи іншого виду фізичного навантаження. Всі ці системи поєднує те, що кінцевим енергетичним субстратом є аденозинтрифосфорна кислота (АТФ). Існує кілька механізмів синтезу АТФ: з використанням кисню (аеробний шлях), без використання кисню (анаеробний шлях), а також з утворенням або без утворення молочної кислоти (лактату).

Розглянемо механізми енергозабезпечення м'язової діяльності.

ПершеОснову оцінної дії, якісного удару складають БС-волокна. Не секрет, що удар або серія ударів здійснюється за короткий проміжок часу. Не маловажливу роль грає біомеханіка руху, але суть удару в силі, швидкості та точності. Потрібно розвинути максимальну потужність за мінімальний проміжок часу.

Стартовий рух взагалі, чи то стрибок, удар, підняття тяжкості здійснюється за рахунок креатинової енергетики. І називається анаеробна алактатна система (АТФ – креатин). Ця система типова для короткочасних зусиль і є основною при граничних навантаженнях швидкісно-силового характеру. Цим шляхом здійснюється енергообмін при виконанні роботи дуже високої інтенсивності (спринт, стрибки у висоту, підняття тяжкості тощо). А також у всіх випадках, коли ми стартуємо раптово зі стану спокою і наші м'язи починають витрачати невелику кількість АТФ, накопиченої в м'язових волокнах, а потім утворюється АТФ завдяки креатинфосфату (КрФ), що містить одну молекулу креатину і одну молекулу фосфату, які з'єднані за допомогою енергоутворювального зв'язку (-*-): Креатин – *-Р

При розриві зв'язку виділяється енергія, що використовується для ресинтезу АТФ з АДФ і фосфату.

Ця система називається анаеробною, оскільки в ресинтезі не бере участі кисень і алактатної, оскільки молочна кислота не утворюється. Кількість АТФ, яка може утворитися в цьому випадку (приблизно в чотири рази більша за запас АТФ), обмежена, оскільки запаси креатинфосфату в м'язових волокнах невеликі. Вони виснажуються через 6-9 секунд.

Оптимальне тренування креатинфосфатної системи

Основною метою розвитку креатинфосфатної системи є збільшення вмісту креатинфосфату у м'язах. Це досягається здійсненням тренувальної роботи високої інтенсивності в 80-90% від максимальної. Тривалість вправ дуже коротка від 5-10 до 20 секунд, а інтервали між повторним виконанням навантаження повинні бути досить тривалими (від 1 хв. і більше). Так як такі види тренувань здійснюються з високою ЧСС, то вони можуть бути рекомендовані тільки спортсменам з достатнім ступенем тренованості серцево-судинної системи, і відповідно їх небажано використовувати у спортсменів старших вікових груп.

ДругеКороткочасну м'язову роботу, у контактних стилях єдиноборств: тхеквондо, карате та кікбоксингу тривалістю до 3 хвилин.анаеробна лактатна система. Саме тренування анаеробної лактатної системи сприяє якісному виконанню вибухових потужних ударів руками та ногами у поєдинку, що триває до трьох хвилин з невеликими паузами відпочинку.

Енергетичний обмін при тривалому виконанні вправ переважно доля аеробних реакцій, але анаеробні процеси теж відіграють чималу роль. Наприклад, перехід зі стану спокою до дії (руху) завжди пов'язаний із посиленням кисневого запиту. Але органи кисневого постачання "важкі на підйом", вони не можуть швидко включитися в роботу з максимальною інтенсивністю. Тут і рятує здатність працювати в умовах кисневої заборгованості, тому що накопичити кисню в організмі можна небагато: всього 400-500 мл у легенях, 900-1000 - у крові, 300-400 - у м'язах та міжтканинній рідині. На жаль, таких запасів вистачає лише кілька секунд вправ. (В організмі є також механізм накопичення кисню у вигляді супероксидів або перекисних сполук. Цей механізм, найімовірніше, використовують йоги).

При фізичній роботі, при впливі патогенних факторів організму задля збереження гомеостазу необхідно витратити певну додаткову енергію. Аеробний процес, як уже зазначалося, є найбільш економічним (якщо порівняти з креатин-фосфатним, то в 38 разів), однак, він є досить повільним і не може забезпечити достатньої кількості енергії. У разі в енергозабезпеченні організму підвищується роль вуглеводів. Вони розщеплюються першими, коли виникає необхідність термінової освіти енергії. Наприклад, при роботі максимальної та субмаксимальної потужності близько 70–90 % усієї енергії, що витрачається, забезпечується за рахунок гліколізу. Тобто для більш швидкого отримання енергії організм посилює гліколітичний тип енергообміну, тому що він більш швидкий, ніж кисневий і значно триваліший за креатин-фосфатний.

Його ще називають анаеробною гліколітичною системою, оскільки молекули цукру розщеплюються без участі кисню. Молекули цукру, точніше кажучи молекули глюкози, розщеплюються в повному обсязі, лише до утворення молочної кислоти. М'яз фактично містить не молекули молочної кислоти, а негативно заряджений іон лактату (LА-) та позитивно заряджений іон водню (Н+), а також енергію, необхідну для утворення АТФ з АДФ та фосфату: Глюкоза = LА- + Н+ + енергія

Обидва ці іони можуть розглядатися як непотрібні, що служать перешкодою для м'язів. Вони також можуть потрапити з м'яза в кров навіть під час роботи м'яза, якщо ця робота буде тривалою.

Прийнято вважати, що м'яз вдається до анаеробної лактатної системи у разі, коли інтенсивність виконуваної роботи така, що запит АТФ за хвилину перевищуватиме кількість АТФ, утворене з допомогою аеробної системи.

Рис. 1Чинники, що забезпечують анаеробну продуктивність організму.

Анаеробна лактатна система важлива у бігу на дистанції 400 м, 800 м і навіть на довшу дистанцію 1500 м. Надалі ми побачимо, що тут зазвичай бере участь не весь м'яз, а лише частина її волокон.

Залежність анаеробних можливостей організму (анаеробна продуктивність) від низки чинників відбито на Рис. 1

ТретєМолочна кислота, або лактат, завжди присутні в організмі. При певних видах навантаження лактат поглинається волокнами тієї чи іншої м'язів. Рівень індивідуальної тренованості здатний поглинути та використовувати різну кількість лактату. Тільки вузькоспрямовані тренування на формування активності ферментних систем, що каталізують анаеробні реакції, призводять до підвищення стійкості організму до високої концентрації лактату в крові.

На практиці – це високий темп, хльосткі, сильні та точні удари, швидке відновлення.

Багато людей не знають, що наш організм у стані спокою виробляє дуже невелику кількість молочної кислоти. Такі невеликі кількості молочної кислоти можуть бути легко видалені з організму, проте вони є поясненням того, чому завжди є сліди лактату в крові у людини.

Можна сказати, що кількість молочної кислоти, що утворюється в секунду м'язами і виділяється в кров збільшується, коли ми збільшуємо інтенсивність навантаження, наприклад, швидкість або вага обтяження. Аж до певної інтенсивності навантаження організм може виділяти в кров всю молочну кислоту. Зазвичай вона поглинається іншими м'язами або іншими м'язовими волокнами того самого м'яза, який виробляє цю субстанцію, а також серцем, печінкою або нирками. Таким чином, рівень лактату в крові завжди залишається близьким до базальної величини.

У тренованих до тривалих навантажень людей утворюється досить велика кількість лактату, але їхній організм здатний поглинути більшу частину його.

Молочна кислота виробляється м'язами і потім виділяється у кров, де можна виміряти її концентрацію. Вона присутня як у м'язових волокнах, так і в крові у вигляді двох іонів, відповідно однієї молекули та одного електрично зарядженого атома. Перший іон - це негативно заряджений іон лактату (LA-). Рівень цієї субстанції у крові може бути, зокрема, виміряний. Другий іон - це позитивно заряджений іон водню (Н-). Саме другий іон викликає великий дискомфорт, тому що підвищує рівень молочної кислоти у м'язах. Більше того, він навіть може порушити належну роботу м'язів. Зменшення працездатності м'язів ми відчуваємо після бігу із високою швидкістю. Воно викликане переважно переважно підвищенням рівня молочної кислоти. Коли цей рівень перевищить певну величину, в м'язових волокнах відбуваються різні зміни (наприклад, зміна мітохондрій), які можуть зберігатися протягом декількох годин (навіть днів у індивідів, які не звикли виконувати навантаження, пов'язані з утворенням молочної кислоти). Відновлювальні механізми організму людини поступово реконструюють стан до навантаження, у ряді випадків стан, який дозволяє індивіду переносити високий рівень молочної кислоти в крові.

Зауважимо, що іони водню служать перешкодою не тільки м'язам, а й мозку як тільки вони надійдуть у кров, вони досягають і ліквору (рідина, що оточує мозок) Саме тому утворення великої кількості молочної кислоти негативно впливає на ясність розуму, координацію та рефлекторні реакції. Всі ці ефекти можуть бути частково спричинені аміаком, який також утворюється у м'язах. Т. е. молочна кислота є, багато в чому, непотрібну субстанцію, що заважає організму. Проте її молекули містять енергію, тому важливо, щоб робочі м'язи вчилися використовувати це джерело енергії.

Рівень лактату у крові

Нижче наведено загальноприйняті показники рівня лактату в крові. Зверніть увагу, що при використанні різних методів вимірювання можуть бути незначні розбіжності в отриманих показниках.

Близько 1 ммоль/л: у стані спокою та при бігу в повільному темпі;

Близько 2 ммоль/л: під час марафонського бігу у постійному темпі чи зі швидкістю лише на рівні аеробного порога;

Близько 4 ммоль/л: у більшості бігунів це буде показник, виміряний при бігу зі швидкістю на рівні анаеробного порога або при бігу зі швидкістю, яку спортсмен може підтримувати протягом однієї години при бігу в постійному темпі по рівній поверхні;

Близько 18–20 ммоль/л: у спортсменів високого класу після досягнення найкращого особистого результату на дистанції 400 або 800 м; у елітних спортсменів цей показник може бути більшим за 25 ммоль/л;

Інший надійний тест анаеробної продуктивності організму – максимальний кисневий борг. Одним із перших визначив цей показник, що дорівнює 18,7 л, англійський фізіолог Хілл. Подальші дослідження дозволили отримати ще більшу величину – 20–23 л. Так само, як і у випадку з МПК, подібний кисневий борг спостерігається лише спортсмени високого класу. У тих, хто не займається спортом або активною фізкультурою, він не перевищує 4-7 л або 60-100 мг на 1 кг ваги.

Четвертенегативні прояви підвищення рівня лактату, що вказує на нездатність аеробних систем енергозабезпечення забезпечувати подолання фізичного навантаження високої інтенсивності. Високі концентрації лактату в крові є відображенням розвитку ацидозу (закислення) як усередині самих м'язових клітин (внутрішньоклітинний ацидоз), так і в міжклітинних просторах, що їх оточують (позаклітинний ацидоз). Закислення м'язових клітин призводить до серйозних метаболічних порушень. Кількість лактату більше 7 ммоль/л протипоказано для відпрацювання технічних елементів.

У практиці тренувань часто застосовується монотонний високошвидкісний вплив. Де ЧСС понад 90% від максимуму. Немає достатніх пауз для відпочинку та відновлення. Спортсмен завантажується за повною програмою, перенапружується, не відновлюється.

Функціонування багатьох ферментних систем, зокрема аеробного енергозабезпечення, різко порушується у разі розвитку ацидозу, що, зокрема, негативно відбивається на аеробної ємності. Причому ці зміни можуть довго зберігатися. Так, наприклад, може знадобитися кілька днів для повного відновлення аеробної ємності після подолання фізичного навантаження, що супроводжувалося значним накопиченням лактату. Часте неконтрольоване повторення такого навантаження за відсутності повного відновлення аеробних систем призводить до розвитку перетренованості. Тривале збереження внутрішньо- та позаклітинного ацидозу супроводжується ушкодженням клітинних стінок скелетної мускулатури. Це супроводжується зростанням концентрації у крові внутрішньоклітинних речовин, вміст яких у крові за відсутності пошкодження м'язових клітин мінімально. До таких речовин відносяться креатин-фосфокіназа (КФК) та сечовина. Збільшення концентрації цих речовин – очевидна ознака пошкодження м'язових клітин. Якщо зниження концентрації цих речовин у крові потрібно 24–96 годин, то повного відновлення нормальної структури м'язових клітин необхідний значно триваліший період. У цей період можливе проведення тренувального навантаження лише відновлювального характеру.

Підвищення рівня лактату супроводжується одночасним порушенням координації рухів, що виразно проявляється у високотехнічних видах спорту. При рівні лактату в 6-8 ммоль/л проведення тренувань з відпрацювання технічних прийомів вважається недоцільним, тому що при порушеній координації рухів складно досягти технічно грамотного виконання необхідних вправ.

При ацидозі, пов'язаному із накопиченням лактату, різко зростає ризик отримання травм спортсменами. Порушення цілісності клітинних оболонок скелетних м'язів призводить до їх мікронадривів. Різкі та нескоординовані рухи можуть призвести і до більш серйозних травматичних ушкоджень (надриви або розриви м'язів, сухожиль, ушкодження суглобів).

У "закислених" м'язах уповільнюється ресинтез (повторне утворення) креатинфосфату. Це слід враховувати при тренуваннях ударної техніки рук та ніг, особливо при підведенні до змагань. У цей час слід уникати інтенсивних фізичних навантажень, що супроводжуються накопиченням лактату та виснаженням запасів креатинфосфату.

Розроблено спеціальні методики тренування лактатної системи, спрямовані на підвищення стійкості організму до посиленої освіти та накопичення молочної кислоти. Основне завдання таких тренувань зводиться до адаптації організму спортсмена долати змагальне навантаження в умовах підвищеної освіти та накопичення молочної кислоти.

Види тренувань лактатної системи:

1. Повторне тренування.

Фізичне навантаження високої інтенсивності та тривалістю від 20 до 180 секунд чергується з інтервалами відпочинку від 30 до 60 секунд. Інтервали відпочинку не повинні бути надто тривалими, інакше відбуватиметься зниження вмісту лактату. Кількість серій від 2 до 10. Паузи відпочинку між серіями від 5 до 7 хвилин. Зазвичай це досить жорсткі за своєю інтенсивністю тренувальні заняття, що вимагають ретельного контролю стану спортсмена та правильного вибору обсягу та тривалості навантаження. Тренер у процесі тренування має контролювати ЧСС. Цей текст є ознайомлювальним фрагментом.

З книги Теорія та методика дитячо-юнацького дзюдо автора Шестаков Василь Борисович

РОЗДІЛ IV МЕТОДИЧНІ ОСНОВИ ОРГАНІЗАЦІЇ СПОРТИВНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ ДЗЮДОІСТІВ 10-16-РІЧНОГО ВІКУ Діяльність дзюдоїстів у процесі спортивної підготовки - це цілеспрямована зовнішня та внутрішня активність, обумовлена спеціф

З книги Греко-римська боротьба: підручник автора Автор невідомий

З книги Тхеквондо [Теорія та методика. Том.1. Спортивне єдиноборство] автора Шуліка Юрій Олександрович

Глава 9. Основи функціонального забезпечення діяльності тхеквондиста 9.1. Матриця функціональних якостей тхеквондиста та поетапні завдання їх формування У попередніх розділах йшла розмова про техніку та тактику тхеквондо. Проте технічні та тактичні вміння

З книги Дзюдо [Система та боротьба: підручник] автора Шуліка Юрій Олександрович

З книги Атлетична гімнастика без снарядів автора Фохтін Володимир Георгійович

З книги Тріатлон. Олімпійська дистанція автора Сисоєв Ігор

Розділ 2 Фізіологія м'язової діяльності Жоден акт життєдіяльності не здійснюється без м'язового скорочення, чи це скорочення серцевого м'яза, стінок кровоносних судин чи рух очного яблука. М'язи – надійний біодвигун. Їхня робота - не тільки

З книги З самого початку (шлях тренера) автора Головіхін Євген Васильович

Оцінка систем енергозабезпечення організму Оцінка креатинфосфокіназного механізму енергозабезпечення1. Рівень креатинфосфату у м'язах. Активність КФК. У тренованому організмі ці показники значно вищі, що свідчить про підвищення можливостей

З книги Теорія та методика підтягувань (частини 1-3) автора Кожуркін А. Н.

Глава 5. Адаптація м'язової тканини Шановні колеги, як приємно, відпрацювавши 5–6 років із групою спортсменів отримати чудовий якісний матеріал для спорту найвищих досягнень. Кожен спортсмен представляє кінцевий результат багаторічної тренерської роботи. Грамотно

З книги Книга-зброя «Заборонені» прийоми задушення автора Травніков Олександр Ігорович

2.3.2 Енергозабезпечення м'язової діяльності. Таким чином, існує кілька способів енергозабезпечення м'язової діяльності. Питання в тому, в якому співвідношенні є шляхи ресинтезу АТФ при конкретній м'язовій діяльності. Виявляється, це залежить від

З книги Всебічний посібник з розвитку сили автора Хетфілд Фредерік

Глава 1. Задушливі захоплення та прийоми в системі бойових і спортивних єдиноборств В ОСНОВІ ЕФЕКТИВНОГО ПРИЄМНОГО ПРИЄМУ ЛЕЖИТЬ ПРАВИЛЬНИЙ

З книги Психологія спорту автора Ільїн Євген Павлович

У тренуваннях збільшення розмірів м'язів варіювання - ключ до досягнення максимального збільшення м'язової маси. Використовуйте всі методики, що наводяться, змінюючи їх як під час підходу, так і між підходами. Для триборців збільшення розмірів м'язів за рахунок м'язової

З книги До бою готовий! Стресостійкість у рукопашному бою автора Кадочников Олексій Олексійович

РОЗДІЛ 1 Психологія діяльності спортсмена Спорт – це специфічний вид людської діяльності і водночас – соціальне явище, що сприяє підняттю престижу як окремих особистостей, а й цілих спільностей, зокрема і держави.

Із книги Скандинавська ходьба. Секрети відомого тренера автора Полєтаєва Анастасія

Глава 1 Умови діяльності в рукопашному бою Психологія рукопашного бою покликана вивчати закономірності прояви та розвитку психіки людини, формування психології діяльності особистості у специфічних умовах військово-ужиткової діяльності. До діяльності у

Як перемогти будь-якого противника в екстрених ситуаціях. Секрети спецназу автора Кашин Сергій Павлович

З книги Тайський бокс на своє задоволення автора Шехов Володимир Геннадійович

Коротка історія виникнення видів єдиноборств «Вірна поведінка є наслідком пізнання його передумов» – так сказав один із найвідоміших філософів минулого століття. Якщо взяти цей вислів за якусь аксіому, можна вивести таке: щоб вивчити бойове

З книги автора

Глава 1. Відмінність тайського боксу з інших єдиноборств Тайський бокс - одне з найпростіших у освоєнні видів єдиноборств. Удари, які в ньому використовуються, зрозумілі та позбавлені «вишукувань». Вони дуже швидко стають природними рухами тіла бійця, нерозривно пов'язаними

Працюючим м'язам необхідна енергія. Отже, будь-яке фізичне навантаження вимагає постачання енергії. У нашому організмі є різні системи енергозабезпечення, кожна з яких має свої особливості. Складання оптимальної тренувальної програми можливе лише за хорошого знання принципів енергозабезпечення.

Якщо прислухатися до свого організму, то можна досить точно встановити, яка саме із систем зараз задіяна для постачання працюючих м'язів енергією. Однак, на практиці, багато спортсменів не прислухаються до сигналів свого організму, відповідно до яких вони могли б вносити зміни до своєї тренувальної програми. Багато спортсменів тренуються надто інтенсивно чи надто одноманітно, деякі тренуються із надмірно низькою інтенсивністю. Як би там не було, ні ті, ні інші ніколи не зможуть досягти бажаних результатів. Встановити оптимальну тренувальну інтенсивність можна двома способами: за допомогою вимірювання рівня лактату (молочної кислоти) у крові або за допомогою реєстрації частоти серцевих скорочень (ЧСС). Використовуючи обидва або один із цих методів, спортсмени часто домагаються більш високих результатів навіть при меншому обсязі та інтенсивності тренувань.

Енергетичні системи

В організмі людини існує така високоенергетична хімічна речовина, як аденозинтрифосфат (АТФ), яка є універсальним джерелом енергії. Під час м'язової діяльності АТФ розпадається до аденозинфосфату (АДФ). У результаті реакції вивільняється енергія, яка безпосередньо використовується м'язами для енергії.

АТФ -> АДФ + енергія

В організмі підтримується відносна сталість цієї речовини, що дозволяє м'язам працювати без зупинки.

Виділяють три основні системи ресинтезу АТФ: фосфатну, лактатну і кисневу.

Фосфатна система

Фосфатний механізм ресинтезу АТФ включає використання наявних запасів АТФ у м'язах та швидкий її ресинтез за рахунок високоенергетичної речовини креатинфосфату (КрФ), запаси якої у м'язах обмежуються 6-8 з інтенсивною роботою. Реакція ресинтезу АТФ за участю КрФ має такий вигляд:

КрФ + АДФ → АТФ + креатин

Фосфатна система відрізняється дуже швидким ресинтезом АТФ із АДФ, проте вона ефективна лише протягом дуже короткого часу. При максимальній навантаженні фосфатна система виснажується протягом 10 с. Спочатку протягом 2 с витрачається АТФ, а потім протягом 6-8 с – КрФ. Така послідовність спостерігається за будь-якої інтенсивної фізичної діяльності. Фосфатна система важлива для спринтерів, футболістів, стрибунів у висоту та довжину, метальників диска, боксерів та тенісистів, тобто для всіх вибухових, короткочасних, стрімких та енергійних видів фізичної діяльності.

Швидкість ресинтезу КрФ після припинення фізичного навантаження також дуже висока. Запаси високоенергетичних фосфатів (АТФ та КрФ), витрачених під час навантаження, поповнюються протягом кількох хвилин після її завершення. Вже через 30 із запаси АТФ та КрФ відновлюються на 70%, а через 3-5 хв відновлюються повністю.

Для тренування фосфатної системи використовуються різкі, нетривалі, потужні вправи, що чергуються з відрізками відпочинку. Відрізки відпочинку мають бути досить тривалими, щоб встигали відбуватися ресинтез АТФ і КрФ (графік 1).

Вже через 8 тижнів спринтерських (швидкісних) тренувань значно збільшується кількість ферментів, які відповідають за розпад та ресинтез АТФ. Якщо АТФ розпадається швидше, отже, і вивільнення енергії відбувається швидше. Таким чином, тренування не тільки підвищує запаси АТФ та КрФ, а й прискорює процес розпаду та відновлення АТФ. Така адаптація організму (збільшення запасів АТФ/КрФ та підвищення ферментативної активності) досягається шляхом збалансованої тренувальної програми, що включає як аеробні, так і спринтерські тренування.

Фосфатна система називається анаеробною, тому що в ресинтезі АТФ не бере участі кисень і алактатної, оскільки не утворюється молочна кислота.

Киснева система

Киснева, або аеробна система є найбільш важливою для спортсменів на витривалість, оскільки вона може підтримувати фізичну роботу протягом тривалого часу.

Киснева система забезпечує організм, і зокрема м'язову діяльність, енергією за допомогою хімічної взаємодії харчових речовин (головним чином, вуглеводів та жирів) з киснем. Харчові речовини надходять до організму з їжею та відкладаються у його сховищах для подальшого використання за потребою. Вуглеводи (цукор та крохмалі) відкладаються у печінці та м'язах у вигляді глікогену. Запаси глікогену можуть сильно змінюватись, але в більшості випадків їх вистачає як мінімум на 60-90 хв роботи субмаксимальної

інтенсивність. У той же час запаси жирів в організмі практично невичерпні.

Вуглеводи є ефективнішим " паливом " проти жирами, оскільки за однаковому споживанні енергії з їхньої окислення потрібно на 12% менше кисню. Тому в умовах нестачі кисню при фізичних навантаженнях енергоутворення відбувається насамперед за рахунок окиснення вуглеводів. Оскільки запаси вуглеводів обмежені, обмежена можливість їх використання у видах спорту витривалість. Після вичерпання запасів вуглеводів до енергозабезпечення роботи підключаються жири, запаси яких дозволяють виконувати дуже тривалу роботу.

Вклад жирів та вуглеводів у енергозабезпечення навантаження залежить від інтенсивності вправи та тренованості спортсмена. Чим вище інтенсивність навантаження, тим більший внесок вуглеводів у енергоутворення. Але при однаковій інтенсивності аеробного навантаження тренований спортсмен буде використовувати більше жирів і менше вуглеводів, порівняно з непідготовленою людиною. Таким чином, тренована людина більш економічно витрачатиме енергію, оскільки запаси вуглеводів в організмі небезмежні.

Продуктивність кисневої системи залежить від кількості кисню, яка здатна засвоїти організм людини. Чим більше споживання кисню під час виконання тривалої роботи, тим вищі аеробні здібності. Під впливом тренувань аеробні можливості людини можуть зрости на 50%.

Окислення жирів для енергії відбувається за таким принципом:

Жири + кисень + АДФ → вуглекислий газ + АТФ + вода

Отриманий під час реакції окислення вуглекислий газ виводиться з організму легкими.

Розпад вуглеводів (гліколіз) протікає за складнішою схемою, в якій задіяні дві послідовні реакції:

Перша фаза:

глюкоза + АДФ → молочна кислота + АТФ

Друга фаза:

молочна кислота + кисень + АДФ → вуглекислий газ + АТФ + вода

1. Анаеробний креатинфосфатний механізм.

У досягненні високих показників велике значення мають фактори енергозабезпечення м'язової діяльності. При м'язовому скороченні безпосереднім джерелом енергії є розщеплення АТФ (аденозитрифосфорна кислота), при цьому АТФ втрачає одну енергетично багату групу і перетворюється на аденезиндифосфорну (АДФ) та фосфорну кислоти. У м'язових клітинах запас АТФ невеликий. Після втрати АТФ її запаси повинні негайно відновитися. У разі нестачі кисню, один із шляхів відновлення (ресинтезу) АТФ і АДФ пов'язаний з використанням креатинфосфату (КрФ), що знаходиться в м'язовому волокні і має фосфатну групу.

КрФ + АДФ = АТФ + креатин

Анаербний механізм ресинтезу АТФ може працювати доти, доки вичерпаний КрФ в м'язових волокнах. Рівень запасу КРФ підвищується під час спринтерських тренувань. Креатинфосфатний механізм енергозабезпечення швидко вичерпується, після чого енергозабезпечення відбувається за рахунок інших механізмів.

2.Анаербний гліколітичний механізм.

Інший шлях ресинтезу АТФ – гліколіз. Як і креатинфосфатний механізм, він є анаеробним, і може бути джерелом енергозабезпечення лише недовго. При гліколізі АТФ оновлюється за рахунок ферментативного розщеплення глюкози та глікогену до молочної кислоти. Спочатку вуглеводи розщеплюються до піровиноградної кислоти. ферментативні групи, Що Створюються при цьому, переходять в АДФ яка перетворюється після цього в АТФ. Пировиноградна кислота входить у реакцію і перетворюється на молочну кислоту. Інтенсивне накопичення та створення молочного боргу при одночасному вичерпанні запасів глікогену – це основний фактор, який лімітує м'язову діяльність та супроводжує розвиток втоми.

3.Аеробний механізм.

У м'язах оновлення АТФ відбувається за допомогою кисню. Аеробний механізм може забезпечувати менш інтенсивний процес роботи, але триваліший. Організм спортсмена тим часом перебуває у стійкому стані – молочна кислота не накопичується і кисневий борг не створюється. Окисна система забезпечує м'язи енергією за допомогою процесів окислення жирів та вуглеводів киснем з повітря. Вуглеводи є вигіднішим джерелом енергії, в умовах недостатнього постачання організму киснем, тому що для їх окислення необхідна менша кількість кисню, ніж для окислення жирів. Наприклад, під час роботи невисокої інтенсивності (до 50% МПК) окислення відбувається з допомогою окислення жирів. При більш інтенсивній роботі частка участі в енергозабезпеченні жирів – зменшується, а вуглеводів – збільшується. Білки також можуть використовуватися для енерготвору. Але переважно ті, які можуть трансформуватися у глюкозу чи інші продукти процесу окислення.

3. Потужність та ємність шляхів енергозабезпечення робіт

Можливості кожного із зазначених енергетичних механізмів визначається потужністю (швидкістю звільнення енергії в метаболічних процесах), та об'ємності, яка визначається величиною досяганих для використання субстрактих фондів.

Забезпечити діючі органи великою кількістю енергії за мінімальний час здатні креатинофосфокіназна реакція та використання запасів АТФ тканин. У енергозабезпеченні роботи максимальної інтенсивності на вирішальній ролі грають анаеробні алактатні джерела. Анаєробні глікотичні джерела пов'язані із запасами глікогену в м'язах, що розщеплюється зі створенням АТФ та КФ. Але на відміну від алактатних анаеробних джерел, цей шлях енерготвору має більш уповільнену дію, меншу потужність, але вищу витривалість. Аеробні джерела енергозабезпечення мають меншу потужність, але забезпечують проведення роботи протягом тривалого часу, оскільки їхня ємність дуже велика.

При нормальному харчуванні у м'язах людини перебуває близько 500гр. глікогену. Це основний резерв енергозабезпечення м'язової діяльності. У жировій тканині (тригліцеридах) знаходяться великі запаси хімічної енергії, яка мобілізується під час тривалої роботи. Однак для звільнення енергії тригліцериди повинні пройти складний шлях перетворення на жирні кислоти, які потрапляють у кровотік та використовуються у процесі аеробного метаболізму. У процесі звільнення енергії глюкоза міститься в глікогені м'язів і печінки, або жирна кислота окислюється до СО2 та води. Цей процес називається аеробним метаболізмом, що здійснюється в два етапи, і досягається за допомогою серії послідовних перетворень за участю великої кількості ферментів. На першому етапі після дванадцяти послідовних реакцій метаболізму глюкози створюється піруват. На другому етапі, при достатку кисню, піруват надходить у мітохондрії і повністю окислюється до СО2 та води. При нестачі кисню, або його відсутності, піруват перетворюється на молочну кислоту. Кількість АТФ, що виходить в результаті аеробного окислення та анаеробного гліколізу, різна. При повному окисленні однієї молекули глюкози до СО2 та води звільняється 39 молекул АТФ. При процесі гліколізу при використанні 1 молекули глюкози створюється всього 3 молекули АТФ. У процесі анаеробного гліколізу дуже велика швидкість створення АТФ, при цьому звільняється велика кількість енергії. Одночасно витрачаються запаси глікогену. В результаті анаеробного гліколізу створюється молочна кислота та протони.

Аеробні джерела допускають окислення жирів та вуглеводів киснем повітря. Аеробні процеси проходять поступово, їх максимум досягається за кілька хвилин після початку процесу. Завдяки великим запасам глюкози та жирів в організмі та необмеженим можливостям споживання кисню з атмосферного повітря, аеробні джерела дають можливість виконувати роботу протягом тривалого часу. Маючи високу економічність, їхня ємність дуже велика. Основними джерелами в енергозабезпеченні короткочасної високоефективної роботи є анаеробні алактатні джерела. Негайний ресинтез АТФ забезпечується креатинфосфатом м'язів. У м'язах людини є достатня кількість креатинфосфату для підтримки постійного рівня АТФ у клітинах м'язів протягом 5 – 8 сек. Використовується креатинфосфатний механізм для миттєвого ресинтезу АТФ, що дає час розгортання більш складного гліколітичного процесу. Загальний м'язовий запас фосфогенів може бути використаний протягом кількох секунд високоінтенсивної роботи. Виснаження запасів КРФ призводить до сильного зниження потужності роботи. Це відбувається через те, що гліколіз не може забезпечити достатньої кількості АТФ необхідної для розтрат у м'язах. У змаганнях, у яких виконуються короткочасні роботи максимально можливої інтенсивності, вирішальну роль грає висока потужність анаеробних алактатних джерел. Вкрай важлива їхня роль у легкоатлетичному спринті, легкоатлетичних стрибках, метаннях, важкій атлетиці, плаванні на 50м., а також при виконанні короткочасних, високоінтенсивних дій у складно-координаційних видах спорту, спортивних єдиноборствах, спортивних іграх. Анаеробні лактальні джерела енергії відіграють вирішальну роль в енергозабезпеченні роботи, яка має тривалість від 30 сек. до 6хв. Саме вони зумовлюють витривалість у бігу на 400, 800 та 1500м., у плаванні на 100 та 200м. Аеробний шлях енергозабезпечення є основним під час тривалої роботи: плаванні на 800 та 1500м., бігу на 5000 та 10000м. та марафонський біг.

При менш тривалій роботі, що забезпечується переважно анаеробними джерелами, велике значення мають і аеробні джерела. Істотна перевага має навіть часткове визволення енергії аеробним шляхом. По-перше, АТФ створюється економічніше – розщеплюється менше глікогену. По-друге, для забезпечення доставки кисню повинен збільшуватися м'язовий кровотік, що в свою чергу дозволить продуктам розпаду швидше дифундувати в кров'яне русло і забиратися.

Здатність до тривалого виконання роботи з допомогою будь-яких джерел енерготворення, визначається розмірами відповідних субстратних фондів, та ефективністю їх використання, що проявляється у швидкості впрацьовування, утилізації та економічності. Щодо алактатних анаеробних джерел, проблема швидкого досягнення максимальних показників потужності (впрацьовування) не стоїть. Для лактатних анаеробних та особливо аеробних джерел час досягнення максимальних показників потужності є важливим фактором її ефективності. Параметром, що позначає ефективність енергозабезпечення та витривалості спортсмена при тривалій роботі, є здатність до утилізації функціонального потенціалу, яка оцінюється за показниками досягнення порога анаеробного обміну (ПАНО). Про наростання порога анаеробного обміну свідчить збільшення концентрації лактату в крові. Привести до значного збільшення ПАНО здатні: підвищення пристосувальних можливостей киснево-транспортної системи та зміна м'язової тканини під впливом спеціальних тренувань.

4. Техніка рухових дій та тактика

високою психічною стійкістю, демонструючи видатні спортивні результати, доводять себе до понад глибоких ступенів вичерпання функціональних резервів, досягаючи порушень у діяльності вегетативних систем, які межують і часто перевищують уявлення про можливості людського. Витривалість залежить від уміння економно витрачати запас енергії. Основні чинники економічності – це досконалість техніки рухів та обраний тактичний варіант. При виконанні навіть важкої роботи рухи повинні бути вільними, не напруженими. Скутість рухів викликає зайву скутість м'язів-антагоністів. Тому в багатьох видах спорту основною ознакою вищої майстерності є вміння розслаблювати м'язи, які не беруть участі у виконанні основних рухових дій. Для спортсменів дуже важливо навчиться розслаблювати м'язи обличчя. Якщо спортсмен навчиться це робити, то й інші м'язи, які не беруть участі в роботі, також будуть менш напружені. Завдяки цьому спортсмен економніше витрачатиме енергію, повільніше втомлюватиметься, краще відновлюватиме сили після роботи. З погляду економічності, і зайві, і сковані рухи однаково шкідливі. У спортивній практиці існує думка, що стійкість рухових навичок – це необхідна умова спортивної майстерності. Але аналіз техніки плавців високого класу говорить про те, що навіть вони не можуть зберегти однакові характеристики рухів протягом усього періоду проходження дистанції. Основні технічні характеристики протягом змагань зазнають значних змін. Що дозволяє спортсменам зберігати задану швидкість, не дивлячись на стомлення, що прогресують.

М'язова робота, інтенсивність якої незмінна, потребує найменших енерговитрат. Тому спортсменам у циклічних видах спорту донедавна рекомендували підтримувати постійну швидкість від старту до фінішу. Але така техніка не завжди забезпечує найвищу продуктивність. Вона продуктивна тільки при м'язовій роботі, яка триває більше 2хв. При менш тривалих вправах оптимальна техніка «розкладки швидкості». Вона характеризується високою стартовою швидкістю і поступовим її зниженням у міру вичерпання запасів енергосистем. Для повнішого вичерпання енергетичного потенціалу, з перших секунд вправи, необхідно поставити енергетичні системи у найважчі умови. У міру збільшення інтенсивності м'язової роботи, енергорозтрати зростають не пропорційно до інтенсивності, а набагато більше. Тому збільшення інтенсивності рухів завжди супроводжується зниженням економічності рухів.

Економічність рухових дій – це комплексний показник, який обумовлений функціональною та технічною економічністю.

Функціональна економічність обумовлена узгодженістю в роботі вегетативних систем та здатністю тривалий час працювати у стійкому стані (споживання кисню відповідає кисневому запиту) за високого рівня споживання кисню. Застосування методу безперервної стандартизованої вправи з поступовим підвищенням інтенсивності від помірної до порогової сприяє розвитку функціональної економічності.

Технічна економічність обумовлена раціональною біомеханічною структурою рухів та їх автоматизацією. Автоматизація рухів допомагає усунення зайвої напруги, а внаслідок цього і зменшення енерговитрат.

Значний вплив на прояв витривалості мають особисті якості спортсмена та його психічна стійкість у стресових ситуаціях, характерних для діяльності змагання. Цілеспрямованість, наполегливість, витримка, впевненість у своїх силах, здатність переносити значні негативні зміни, наростання кисневого боргу, підвищення концентрації молочної кислоти в крові тощо, відіграють велику роль у демонстрації високих показників витривалості та спортивної майстерності загалом. У наш час у фіналах великих змагань беруть участь спортсмени з приблизно рівною фізичною та технічною підготовкою, дотримуються однакової тактики. У складних умовах спортивної боротьби найчастіше вирішальними є саме психічні здібності.

Фактор генотипу (спадковості) та середовища.

Загальна (аеробна) витривалість певною мірою обумовлена впливом спадкових факторів. Генетичний фактор суттєво впливає на розвиток анаеробних можливостей організму. На статичну витривалість, спадковість має також великий вплив. Для динамічної силової витривалості, впливу спадковості та середовища приблизно однаково. На жіночий організм спадкові чинники більше впливають при субмаксимальній потужності, але в чоловічий – під час роботи помірної потужності.

18. Біоенергетичне забезпечення м'язової діяльності. Співвідношення між шляхами ресинтезу АТФ у виконанні фізичних навантажень різного характеру. Зони відносної потужності. В організмі постійно підтримується енергетичний баланс надходження та витрати енергії. Життєдіяльність організму забезпечується енергією за рахунок анаеробного та аеробного катаболізму (процесу розщеплення складних компонентів до простих речовин), що надходять із їжею білків, жирів, вуглеводів. При окисненні виділяється; а) 1г.білка, 4,1 ккал енергії; б) 1г.вуглеводів, 4,1 ккал; в) 1г.жиру 9,3 ккал.

У процесі біологічного окислення ця енергія вивільняється і використовується, насамперед, для синтезу АТФ та КрФ (енергопродукція), яка, як говорилося вище, здійснюється 2-ма шляхами;

1.АНАЕРОБНИМ (за рахунок АТФ, КрФ та глюкоза),2.АЕРОБНИМ (за рахунок окислення вуглеводів, а потім жирів).

Аеробний шлях ресинтезу АТФ(Синоніми: тканинне дихання, аеробне або окисне фосфорилювання) - це основний, базовий спосіб утворення АТФ, що протікає в мітохондріях м'язових клітин. У ході тканинного дихання від окислюваної речовини віднімаються два атоми водню (2протона і 2 електрони) і по дихальному ланцюгу передаються на молекулярний кисень – О2, що доставляється кров'ю м'язи з повітря, внаслідок чого виникає вода. За рахунок енергії, що виділяються при утворенні води, відбувається синтез АТФ з АДФ та фосфорної кислоти. Зазвичай на кожну молекулу води, що утворилася, доводиться синтез 3 молекул АТФ.

Швидкість аеробного шляху ресинтезу АТФ контролюється вмістом у м'язових клітинах АДФ, активатором ферментів тканинного дихання. У стані спокою, коли в клітинах майже немає АДФ, тканинний подих протікає з дуже низькою швидкістю. При м'язовій роботі з допомогою інтенсивного використання АТФ відбувається освіту та накопичення АДФ. Надлишок АДФ, що з'явився, прискорює тканинне дихання і воно може досягти максимальної інтенсивності.

Іншим активатором аеробного шляху ресинтезу АТФ є СО2. Виникає при фізичної роботі надлишку вуглекислий газ активує дихальний центр мозку, що у результаті призводить до підвищення швидкості кровообігу м'язів киснем.

Максимальна потужність.У порівнянні з анаеробними шляхами ресинтезу АТФ тканинне дихання має найнижчу величину максимальної потужності. Це зумовлено тим, що можливості аеробного процесу обмежені доставкою кисню в мітохондрії та їх кількістю у м'язових клітинах. Тому за рахунок аеробного шляху ресинтезу АТФ можливо виконання фізичних навантажень тільки помірної потужності.

Час розгортання- 3-4 хв. У добре тренованих спортсменок може бути близько 1 хв. Такий час пояснюється тим, що для забезпечення максимальної швидкості тканинного дихання необхідна перебудова всіх систем організму, що беруть участь у доставці кисню в мітохондрії м'язів.

Час роботи з максимальною потужністюскладає десятки хв. Джерелами енергії для аеробного ресинтезу АТФ є вуглеводи, жири та амінокислоти, розпад яких завершується циклом Крепса. Причому з цією метою використовуються як внутрішньом'язові запаси даних речовин, а й вуглеводи, жири, кетонові тіла і амінокислоти, доставляються кров'ю в м'язи під час фізичної роботи. У зв'язку з цим цей шлях ресинтезу АТФ функціонує з максимальною потужністю протягом тривалого часу. Що є позитивним фактором для гімнасток, особливо значну роль грає при багатоборстві. Однак значним недоліком аеробної освіти АТФ вважається велике час розгортання (3-4 хв.) і невелику за абсолютною величиною максимальну потужність. Тому м'язова діяльність, властива худ. Гімнастика не може бути повністю забезпечена цим шляхом ресинтезу АТФ і м'язи змушені додатково включати анаеробні способи утворення АТФ, що мають більш короткий час розгортання і більшу максимальну млщность.

Під впливом систематичних тренувань, вкладених у розвиток аеробної працездатності, у міоцитах зростає кількість мітохондрій, збільшується їх розмір, у яких стає більше ферментів тканинного дихання. Одночасно відбувається вдосконалення кисень – транспортної функції: підвищується вміст міоглобіну у м'язових клітинах та гемоглобіну в крові, зростає працездатність дихальної та серцево – судинної систем організму гімнасток.

Анаеробні шляхи ресинтезу АТФ (креатинфосфатний, гліколітичний) є додатковими способами утворення АТФ у тих випадках, коли основний шлях отримання АТФ – аеробний не може забезпечити м'язову діяльність необхідною кількістю енергії. Це буває на перших хв. будь-якої роботи, коли тканинне дихання ще повністю не розвернулося, а також під час виконання фізичних навантажень будь-якої потужності.

У м'язових клітинах завжди є креатинфосфат – з'єднання, що містить фосфатну групу, пов'язану із залишком креатину макроергічною зв'язком. (15-20 ммоль/кг. у спокої). Тому він легко вступає у взаємодію з молекулами АДФ, що з'являються у м'язових клітинах при фізичній роботі внаслідок гідролізу АТФ. У ході цієї реакції залишок фосфорної кислоти із запасом енергії переноситься з креатинфосфату на молекулу АДФ з утворенням креатину АТФ. . Креатинфосфат, володіючи великим запасом хімічної енергії, є неміцною речовиною. Від нього легко може відщеплюватися фосфорна кислота, у результаті відбувається циклізація залишку креатину, що призводить до утворення креатину. Освіта креатину відбувається без участі ферментів, спонтанно. Частково запаси креатинфосфату можуть відновлюватися і при м'язовій роботі помірної потужності, при якій за рахунок тканинного дихання АТФ синтезується в такій кількості, якого вистачає і на забезпечення скоротливої функції міоцитів і на заповнення запасів креатинфосфату реакція може включатися багаторазово. амінокислот: гліцину, метіоніну та аргініну. Спортсмени для підвищення в м'язах концентрації креатинфосфату використовують як харчові добавки препарати гліцину і метіоніну.

максимальна потужність– 900-1100 кал./хв кг., що в 3 рази вище за відповідний показник для аеробного ресинтезу.

Час розгортання- всього 1-2с. Вихідних запасів АТФ у м'язових клітинах вистачає на забезпечення м'язової діяльності якраз протягом 1-2 с., і на момент їх вичерпання креатинфосфатний шлях утворення АТФ вже функціонує зі своєю максимальною швидкістю.

Час роботи з максимальною швидкістю всього лише 8-10 с., що пов'язано з невеликими вихідними запасами креатинфосфату в м'язах. .Гімнастика). Головним недоліком цього способу синтезу АТФ, що суттєво обмежує його можливості, є короткий час його функціонування. Час підтримки максимальної швидкості всього 8-10 с., До кінця 30-й с. його швидкість знижується вдвічі. Анаеробна реакція виявиться основним джерелом енергії для забезпечення короткочасних вправ максимальної потужності, таких як стрибки, кидки і т.д. у худ. гімнастики. Креатинфосфатна реакція може неодноразово включатися під час виконання фіз.навантажень, що уможливлює швидке підвищення потужності виконуваної роботи, розвитку прискорення під час виконання вправ. 5-20 ммоль/кг. атну групу, пов'язану із залишком креатину макроергічним зв'язком.(ських навантажень будь-якої потужності.

Постачання м'язів, що скорочуються, енергією відбувається при хімічних перетвореннях, що йдуть без участі кисню, - анаеробний гліколіз - і за участю його - окисне (аеробне) фосфорилювання. Кисень потрібний не тільки для аеробного фосфорилювання, але й для часткового окислення молочної кислоти (лактат) – кінцевого продукту анаеробного розщеплення глікогену.

Найбільше значення має окисне фосфорилювання, тому що воно дозволяє більш ефективно використовувати енергію хімічних перетворень у м'язах та тканинах. Анаеробні процеси енергоутворення включаються за нестачі кисню як допоміжний механізм. Таким чином, функція кисневого обміну полягає в утворенні енергії, необхідної для різноманітних фізіологічних процесів, у тому числі в скорочувальній діяльності м'язів.

Основні хімічні реакції енергетичних процесів відбуваються в особливій частині клітин (мітохондріях), куди надходить кисень. У мітохондріях клітин утворюється аденозинтрифосфорна кислота (АТФ), що є універсальною формою накопичення енергії у її фосфорних зв'язках. Трансформація хімічних реакцій за участю АТФ у механічну роботу здійснюється скоротливим білковим матеріалом м'язів – актином та міозином. Складна білкова структура актоміозин під впливом АТФ здатна скорочуватися, а остання при цьому розпадається до АДФ та АМФ (аденозин-дифосфорна та аденозинмонофосфорна кислоти). Запаси АТФ у м'язовій тканині обмежені, тому виконання значної м'язової роботи потрібно постійне заповнення запасів цього сполуки.

Відновлення (ресинтез) АТФ відбувається як за рахунок макроергічних сполук, що містяться в м'язі (креатинфосфат), так і за рахунок макроергічних сполук, що утворюються в ній у процесі м'язової діяльності.

Креатинфосфат має велике значення у процесах м'язового скорочення, граючи роль енергетичного депо. При цьому його депо піруюча здатність енергії вище, ніж у АТФ. Проте креатинфосфат не реагує зі скоротливою речовиною м'язів (актоміозин), а вступає в реакцію лише з АДФ.

Креатинкіназна реакція протікає надзвичайно швидко, і вона характерна для короткочасних інтенсивних фізичних навантажень

Ресинтез АТФ за рахунок макроергічних фосфорних сполук, що утворюються в процесі м'язової діяльності, може здійснюватися шляхом гліколітичного та дихального фосфорилювання

Гліколітичне фосфорилювання, подібно до креатинкіназної реакції, - анаеробний шлях ресинтезу АТФ. У зв'язку з тим, що вуглеводні запаси організму, особливо у верхових коней, досить великі, гліколіз може забезпечувати ресинтез АТФ тривалий час.

Ресинтез АТФ гліколітичним фосфорилюванням є переважним при м'язових навантаженнях максимальної інтенсивності, коли з'являється різка невідповідність між сильно збільшеною потребою організму в кисні і обмеженими можливостями її задоволення. Кінцевий продукт анаеробного розпаду вуглеводів – молочна кислота.

При максимальній активності м'язів утворюється надлишок молочної кислоти, що дифундує кров. Після максимальної роботи, наприклад, після швидкої стрибки або бігу, спостерігаються прискорене дихання і посилене в порівнянні зі станом спокою споживання кисню. Підвищена кількість кисню, що споживається у відновному періоді, називається кисневим боргом і витрачається на окислення в тканинах печінки та серця певної частини надлишку молочної кислоти (до 1/4), що утворився в період максимальної м'язової активності. Решта надлишку молочної кислоти, що накопичилася в крові при швидкому бігу, знову перетворюється на печінки на глікоген.

Важливу роль м'язової енергетиці грають процеси окислення піровиноградної кислоти, що є попередником молочної кислоти при анаеробному фосфорилюванні. Більшість піро-виноградної кислоти є основою для аеробного розщеплення вуглеводів та інших окисних реакцій.

Обов'язкова умова аеробного окислення – хороше постачання організму киснем. Такий шлях ресинтезу АТФ характерний для навантажень середньої та помірної інтенсивності, коли потреба організму в кисні може повністю задовольнятися.

Більшість аеробних окисних перетворень йде забезпечення рухової діяльності. При м'язовій роботі рівень споживання організмом кисню зростає у багато разів. Скелетні м'язи при напруженій роботі можуть збільшувати споживання кисню у 100 разів. Отже, доставка необхідної кількості кисню для обмінних процесів у м'язах є вирішальною умовою, що забезпечує рухову діяльність організму коня.

У процесі енергетичного обміну відбувається споживання організмом кисню та виділення вуглекислоти. Важливе значення має співвідношення виділена вуглекислота: споживаний кисень - так званий дихальний коефіцієнт, який певним чином відображає характер обміну речовин. Дихальний коефіцієнт має складну динаміку і під час роботи зазнає змін. У коней під час руху кроком він коливається не більше одиниці, а за більш інтенсивному русі зменшується внаслідок виснаження вуглеводів і поступового залучення обмін білків і жирів. Таким чином, дихальний коефіцієнт показує, яка енергетична речовина окислюється. При окисненні вуглеводів він дорівнює одиниці, при окисненні білків - 0,8, жирів - 0,7.

За кількістю спожитого кисню за певного дихального коефіцієнта можна розрахувати витрати калорій, необхідні забезпечення тієї чи іншої роботи.

Мінімальний рівень обміну речовин при повному м'язовому спокої називається основним обміном. У коней основний обмін неоднаковий залежить від віку, маси, породи та інших чинників. Знаючи дані основного обміну та витрати при русі, можна визначити загальну кількість енергії, що витрачається конем на різних аллюрах при проходженні тієї чи іншої дистанції (табл. 1).

Таблиця 1. Витрата енергії у верхових коней у кілокалоріях під час роботи під сідлом при масі вершника 80 кг * (за Г. Г. Карлсеном)

* (З урахуванням кисневого боргу; в 1 ккал міститься 4,18 кДж.)

Витрати енергії під час руху кроком у коней становлять 0,58-0,71 ккал на 1 кг/км. При переході на рух риссю підвищується витрата енергії в одиницю часу приблизно 2 рази, тобто пропорційно збільшенню швидкості руху. У той самий час при розрахунку одиницю шляху ці зміни незначні.

Слід зазначити, що величина споживання кисню характеризує рівень окиснювально-відновних процесів в організмі, а мірою участі процесів анаеробного утворення енергії при м'язовій діяльності є кисневий борг. Сума цих величин, тобто споживання кисню під час роботи та кисневого боргу, становить рівень кисневого запиту та є показником енерговитрат організму