Аеробна система енергозабезпечення. Анаеробні та аеробні механізми енергозабезпечення. Лактатна система енергозабезпечення

Будь-яка рухова дія здійснюється за допомогою м'язового скорочення. Але для того, щоб здійснити рухову дію, крім фази скорочення, потрібна наявність фази розслаблення. Для послідовної зміни фаз необхідна енергія, саме про неї ми поговоримо в цій статті.

Спочатку поверхово розберемо процес довільного м'язового скорочення. Цей процес починається з формування рухового імпульсу (потенціалу дії) у корі головного мозку. Потім цей імпульс рухаючись нейронами досягає «кордону» м'язової тканини, долаючи нервово-м'язовий синапс (місце переходу рухового імпульсу від нервової тканини до м'язової), викликає серію реакцій, що закінчуються скороченням м'язової тканини. Ключове місце у цьому процесі займає молекула АТФ (аденозинтрифосфорна кислота).
При гідролізі (хімічна реакція розпаду речовини при взаємодії з водою) АТФ, енергія хімічного зв'язку перетворюється на механічну енергію, дозволяючи актин-міозинового комплексу (ключовий елемент м'язової системи, що безпосередньо сприяє м'язовому скороченню) здійснити механічну роботу (переміщення).
Для м'язового розслаблення так само необхідна енергія гідролізу АТФ для розриву зв'язку актин-міозинового комплексу.

Тепер безпосередньо поговоримо про молекулу АТФ. Для тривалого здійснення м'язової діяльності необхідно
Багато молекул АТФ, ми знаємо, що це молекули займають центральне місце у м'язової діяльності. І тут ми стикаємося з головною проблемою енергетичного забезпечення – дуже малим запасом АТФ у м'язовій тканині, близько 5 ммоль/кг, цієї кількості палива вистачить на забезпечення роботи тривалістю до 2 секунд.

Для більш тривалої роботи нам необхідно постійно поповнювати запаси АТФ, процес поповнення запасів АТФ називається ресинтезом АТФ і протікає зі споживанням енергії.

Існує три шляхи ресинтезу АТФ: а) аеробний; б) креатинфосфатний (анаеробно-алактатний); в) гліколітичний (анаеробний-лактатний).

Всі шляхи ресинтезу АТФ (енергозабезпечення) можна описати кількісними критеріями: а) максимальна потужність – найбільше
кількість АТФ, яка може утворитися в одиницю часу даним шляхом ресинтезу, вимірюється в кал/хв*кг м'язової тканини або Дж/хв*кг м'язової тканини; б) час розгортання – мінімальний час, необхідне виходу даного шляху ресинтезу АТФ на свою максимальну потужність, вимірюється в одиницях часу (секундах, хвилинах); в) час утримання максимальної потужності – тривалість функціонування шляху ресинтезу АТФ на максимальній потужності, що вимірюється в одиницях часу (секунди, хвилини, години); г) метаболічна ємність - сумарна кількість АТФ, вироблена конкретним шляхом ресинтезу.

Коротка характеристика кожного з шляхів енергозабезпечення (докладні механізми протікання кожного з шляхів ресинтезу АТФ у цій статті не описуватимуться, тому що для цього доведеться використовувати багато спеціалізованих понять, що ускладнить сприйняття матеріалу):

• 1. Аеробний шлях ресинтезу АТФ (тканинне дихання) – базовий шлях ресинтезу АТФ, що протікає в мітохондріях м'язових клітин. Для протікання цього шляху ресинтезу необхідна наявність кисню, тому він називається аеробним.
  У ході тканинного
  дихання від речовини, що окислюється, віднімається два атоми водню (2 протона і 2 електрони) і по дихальному ланцюгу передаються на молекулярний кисень (О2), що доставляється в м'язи по кровоносній системі, в результаті чого виникає вода.
  Завдяки енергії, що виділяється при утворенні води, відбувається синтез АТФ з АДФ (аденозиндифосфат, що виникає в результаті гідролізу АТФ) та фосфорної кислоти (Н3РО4).
  На молекулу води, що утворилася, припадає три молекули АТФ (схема 1).

  
  

  Швидкість протікання цього шляху ресинтезу АТФ залежить від вмісту в м'язовій клітині АДФ, який є активатором тканинного дихання. У спокої, коли в м'язових клітинах майже немає АДФ, тканинний подих функціонує дуже повільно.

  Цей шлях ресинтезу АТФ характеризується такими кількісними критеріями:

  
  
  • а) максимальна потужність – 350-450 кал/хв*кг.
    Порівнюючи цей показник з показниками інших шляхів ресинтезу АТФ, тканинне дихання має найнижчу потужність;
  • б) час розгортання - 3-4 хвилини (у тренованих спортсменів може досягати 1 хвилини). Це пов'язано з необхідністю доставки
    кисню в м'яз, для цього необхідне максимальне розгортання дихальної системи, серцево-судинної системи та системи крові;
  • в) час роботи на максимальній потужності – десятки хвилин. Такий тривалий час підтримки максимальної потужності пояснюється тим, що попередниками речовини, що окислюються, можуть виступати і вуглеводи і жири і навіть
    амінокислоти;
  • г) метаболічна ємність - утворюється безліч молекул АТФ, це можливо завдяки дуже глибокому окисленню речовин і тривалому часу функціонування даного шляху ресинтезу АТФ.
• 2. Креатинфосфатний (анаеробно-алактатний) шлях ресинтезу АТФ – шлях ресинтезу АТФ, що забезпечує м'язи енергією до виходу аеробного шляху на максимальну потужність та при виконанні роботи високої потужності. Зміст креатинфосфату в
  м'язових клітинах у стані спокою – 15-20 ммоль/кг.
  Креатинфосфат відноситься до групи так званих макроергічних сполук, маючи величезну енергію хімічних зв'язків. Ще
  однією важливою характеристикою креатинфосфату є його висока спорідненість з АДФ, як ми вже знаємо, кількість АДФ при фізичній роботі зростає. В результаті хімічної реакції залишок фосфорної кислоти з креатинфосфату переходить до АДФ,
  утворюючи АТФ та креатин (схема 2).

  
  

  Цей шлях ресинтезу АТФ характеризується такими критеріями:

  
  
  • а) максимальна потужність – 900-1100 кал/хв*кг. Це втричі вище, ніж при аеробному ресинтезі. Така висока потужність обумовлена ​​високою активністю ферментів, що забезпечують перебіг цієї хімічної реакції;
  • б) час розгортання – 1-2 секунди. Запасу АТФ у м'язах якраз вистачає на цей час. Таке швидке розгортання пояснюється механізмами регуляції даного шляху ресинтезу АТФ, при досягненні руховим імпульсом м'язової клітини відбувається вивільнення іонів Ca++ зі своїх депо, їх концентрація в клітині збільшується в 1000 разів, саме іони Ca++ регулюють швидкість протікання креатинкіназної реакції;
  • в) час роботи з максимальною потужністю – до 10 секунд, це пов'язано з невеликим вихідним запасом креатинфосфату у м'язах та високою швидкістю його витрачання;
  • г) метаболічна ємність – менше, ніж у аеробного шляху ресинтезу АТФ, це визначається малим часом функціонування з максимальною потужністю.
    
    

    
    

    Тепер порушимо питання співвідношення між трьома шляхами ресинтезу АТФ. Вихідною змінною, від якої залежатиме залучення кожного з процесів енергозабезпечення, виступає потужність виконуваної роботи. Чим вища потужність роботи, тим більше кількості АТФ необхідно зробити в одиницю часу. Найбільша кількість АТФ в одиницю часу виробляється у процесі креатинфосфатної реакції, її показник лежить у діапазоні від 900 до 1100 кал/хв*кг. На другому місці за цим показником знаходиться гліколітичний механізм енергозабезпечення, його показник приблизно дорівнює 800 кал/хв*кг.

    Найнижчий показник максимальної потужності процесу енергозабезпечення має аеробний механізм, приблизно 400 кал/хв*кг. Енергозабезпечення не може забезпечуватися виключно одним з аналізованих механізмів у чистому вигляді, при роботі будь-якої потужності, всі шляхи ресинтезу АТФ роблять свій внесок в енергозабезпечення, але в залежності від потужності, один з
    механізмів є провідним.
    Наприклад, виконуючи роботу максимальної потужності, провідним механізмом енергозабезпечення буде виступати креатинфосфатний шлях ресинтезу АТФ, як тільки буде вичерпано потенціал даного механізму енергозабезпечення, нам доведеться знизити потужність роботи, що виконується, або припинити її виконання.

    Як приклад, який добре ілюструє вищесказане, уявіть, що ви хочете пробігти 3000 метрів, утримуючи максимальну швидкість, ви вийшли на стартову лінію і за сигналом стартового пістолета почали свій біг. На перших метрах дистанції ви впевнено набираєте швидкість, енергетичний запит на виконання даної роботи зростає.

    Набравши максимальну швидкість приблизно до 60 метрів, ви відчуваєте, що бігти швидше не виходить і намагаєтеся утримувати максимальну швидкість, в цей момент, ваш енергетичний запит стабілізувався, а механізми енергозабезпечення вийшли на максимальну потужність.

    І раптом, ви відчули, приблизно на 110 метрі дистанції, що ви більше не можете утримувати максимальну швидкість, ви починаєте сповільнюватися, саме в цей момент, ви потрапляєте в так звану зону метаболічного переходу, коли механізм енергозабезпечення, який раніше забезпечує підтримку максимальної потужності роботи, вичерпав свій ресурс, енергозабезпечення «передається» наступному механізму, гліколітичному процесу, що має меншу максимальну потужність енергозабезпечення.

    Ще через кілька хвилин, 2-3 хвилини, ви помітите, що ваша швидкість продовжує знижуватися, енергозабезпечення переходить в «руки» аеробного процесу. До кінця дистанції, що веде шляхом ресинтезу АТФ, вже виступатиме аеробний механізм.
    На початку дистанції, розвинувши максимальну швидкість, енергозабезпечення нашої роботи, забезпечувалося креатинфосфатним шляхом ресинтезу АТФ, який має найвищий рівень максимальної потужності, а закінчували дистанцію, використовуючи аеробне енергозабезпечення, що має найменшу потужність.

    У даному випадку ми не враховуємо фінішний ривок (спурт), який виконується за рахунок креатинфосфатного шляху, що встигає частково відновити свій потенціал, поки ми знаходилися в зоні аеробної роботи. Схематично, вищесказане можна подати так (схема 4).

    
    
    
    сектор 3 – місце метаболічного переходу між гліколітичним та аеробним енергозабезпеченням; штриховою лінією позначається сумарне вироблення АТФ "alt="(!LANG: Примітка:
    вісь Х - час, с, хв (розмірність не дотримана);
    вісь У – потужність енерговиробництва, кал/хв*кг;
    сектор 1 – місце виходу креатинфосфатного шляху енергозабезпечення на максимальну потужність;
    сектор 2 – місце метаболічного переходу між креатинфосфатним та гліколітичним механізмами енергозабезпечення;
    сектор 3 – місце метаболічного переходу між гліколітичним та аеробним енергозабезпеченням; штриховою лінією позначається сумарне вироблення АТФ" src="https://4sport.ua/_upl/2/1445/4_1444905645.jpg">!}
    Примітка:
    вісь Х - час, с, хв (розмірність не дотримана);
    вісь У – потужність енерговиробництва, кал/хв*кг;
    сектор 1 – місце виходу креатинфосфатного шляху енергозабезпечення на максимальну потужність;
    сектор 2 – місце метаболічного переходу між креатинфосфатним та гліколітичним механізмами енергозабезпечення;
    сектор 3 – місце метаболічного переходу між гліколітичним та аеробним енергозабезпеченням; штриховою лінією позначається сумарне вироблення АТФ

    Тепер, коли ми маємо загальне уявлення про енергозабезпечення м'язової діяльності, можна здійснити перенесення загальних знань у рамки спортивного скелелазіння, використовуючи дидактичний принцип від загального до приватного. Розглянемо енергозабезпечення у трьох, основних змагальних дисциплінах спортивного скелелазіння, у боулдерингу, труднощі та швидкості.

    Але для розгляду картини енергозабезпечення нам необхідно запровадити нове поняття – «потужність утримання зачепу». Це поняття актуальне тим, що навіть два однакові зачепи, розташовані на площинах з різними кутами нахилу, можуть відрізнятися за показником енергетичного запиту для одного спортсмена. В даному випадку, описане вище положення є виключно моїм суб'єктивним припущенням і безумовно вимагає експериментального (констатуючого) підтвердження з використанням інструментальних методів. Потужність утримання зачепу посідає центральне місце в описі процесів енергозабезпечення.

    Подальша розробка даного поняття може призвести до використання даного поняття як одного з об'єктивних параметрів траси, на сьогоднішній день траси оцінюються суб'єктивно. Потужність утримання зачепа залежить багатьох змінних, наприклад, від маси спортсмена, від способу утримання зачепа, від технічної підготовленості спортсмена та інших. Надалі це поняття можна використовувати, наприклад, для оцінки технічної підготовленості спортсменів.

    
    

    Боулдерінг, дисципліна, з якої ми розпочнемо опис процесів енергозабезпечення. Завдання у боулдерингу – пройти серію коротких, але дуже складних трас. Ще одне поняття, яке ми активно використовуватимемо – спортивна (змагальна, спеціалізована) вправа, є процес проходження конкретного маршруту в боулдерингу, труднощі чи швидкості, з дотриманням умов змагання.
    Коли ми проходимо граничну для себе боулдерингову трасу, м'язи – згиначі пальців розвивають максимальну силу, щоб утримувати зачепи, відповідно розвивається максимальна для нас потужність утримання зачепа. Утримуючи таку зачепу навіть три секунди, щоб, наприклад, перенести ногу, у наших м'язах має ресентезуватися певна кількість АТФ, ми робимо наступний перехоплення та утримуємо наступну зачепу ще 2 секунди і зриваємося, наша система енергозабезпечення не змогла надати необхідної кількості енергії (кількість АТФ) для подальшого утримання зачепу.

    Як правило, процес подолання змагальної траси в боулдерингу займає невелику кількість часу, приблизно 30 секунд, цей час залежить від параметрів траси. Невдалі спроби займають набагато менше часу. Тому енергозабезпечення в боулдерингу здійснюється креатинфосфатним і частково гліколітичним шляхами ресинтезу АТФ. У труднощі справа інакша, завдання в труднощі зводиться до подолання довгої траси змагання, 50-60 зачепів (фінали Кубків світу).
    Час, який витрачається спортсмена на подолання такої траси, приблизно 5-6 хвилин.
    Потужність утримання окремих зачепів нижча порівняно з боулдерингом, винятки можуть становити ключові ділянки траси. Тому енергозабезпечення здійснюється переважно гліколітичним процесом, м'язи – згиначі пальців у момент зриву «забиті» (втомлені), відчувається печіння, воно пов'язане з накопиченням у м'язі продукту гліколітичного енергозабезпечення – молочною кислотою.
    М'язи «набухають», це результат зміщення водневого показника (рН) усередині м'язової клітини в кислу сторону, що викликає зміну проникності «стінок» клітини для молекул води та вода з міжклітинного простору прагнути всередину клітини.
    У швидкісному лазні спортсмени розвивають високу потужність, пробігаючи еталонну трасу за 5,6 секунди, спортсмен масою 70 кг розвиває потужність 1839 Вт. Тому енергозабезпечення у швидкісному лазні забезпечується креатинфосфатним шляхом ресинтезу АТФ.

    У заключній частині статті поговоримо про те, як можна підвищити ефективність енергозабезпечення на тренувальних заняттях. Ефективність енергозабезпечення можна підвищити сукупністю двох показників, перший показник – потужність процесу енергозабезпечення, підвищується за рахунок збільшення ферментативної активності в тому чи іншому процесі енергозабезпечення, другий показник – ємність механізму енергозабезпечення, підвищується за рахунок збільшення концентрації продуктів, що беруть участь в окислювальних процесах шляхи ресинтезу АТФ.

    Результатом тренувань, спрямованих на підвищення ефективності креатинфосфатного шляху ресинтезу АТФ стане: збільшення концентрації у м'язах креатинфосфату та підвищення активності ферменту креатинкінази разом це призведе до підвищення так званого алактатного кисневого боргу.

    Результатом тренувань, спрямованих на підвищення ефективності гліколітичного шляху ресинтезу АТФ стане: збільшення концентрації у м'язових клітинах внутрішньом'язового глікогену та підвищення активності основних ферментів гліколізу – фосфорилази та фосфофруктокінази. Також підвищиться резистентність (нечутливість) тканин до зниження водневого показника (рН), підвищиться ефективність буферних систем крові.

    У жодному разі не можна забувати про тренування аеробного механізму енергозабезпечення. Це дуже важливо для представників усіх спеціалізацій. В труднощі аеробний механізм допомагає відновити концентрацію креатинфосфату в місцях «відпочинку» на трасі, добре розвинені дихальна та серцево-судинна системи та система крові допоможуть утилізувати частину лактату. У боулдерингу, аеробний механізм також допомагає відновити потенціал креатинфосфатного шляху ресинтезу АТФ у перерві між спробами та трасами (у рамках змагань). У швидкісному лазні, аеробний компонент корисний у випадках перестартувань, забезпечуючи відновлення провідного шляху ресинтезу АТФ для даної вправи.

    Завдання цієї статті – ознайомити з механізмами енергозабезпечення м'язової діяльності, багато аспектів, порушених у ній, розкрито поверхово, т.к. стаття орієнтована широке коло читачів. Методики виховання окремих видів витривалості будуть описані у наступних статтях.

    Всі зауваження та побажання можна залишати в коментарях або надсилати особисто автору на електронну адресу: [email protected]

Енергогідним субстратом для забезпечення основної функції м'язового волокна – його скорочення – є аденозинтрифосфорна кислота – АТФ.

Енергозабезпечення за способами реалізації умовно поділяють на анаеробне (алактатно-лактатне) та аеробне.

Ці процеси можуть бути представлені таким чином:

Анаеробна зона енергозабезпечення:

АДФ+Фосфат+вільна енергія<=>АТФ

Фосфокреатин + АДФ<=>креатин + АТФ

2 АДФ<=>АМФ + АТФ

Глікоген (глюкоза) + фосфат + АДФ<=>лактат + АТФ

Аеробна зона енергозабезпечення:

Глікоген (глюкоза), жирні кислоти + фосфат + О2С02 + Н2 0 + АТФ

Джерела енергії - це фосфагени, глюкоза, глікоген, вільні жирні кислоти, кисень.

Введення АТФ ззовні у достатніх дозах неможливе (зворотне є широко поширеною помилкою), отже, необхідно створити умови для утворення підвищеної кількості ендогенного АТФ. На це спрямоване тренування – зрушення метаболічних процесів у бік утворення АТФ, а також забезпечення інгредієнтами.

Швидкість накопичення та витрати енергії значно різняться залежно від функціонального стану спортсмена та виду спорту. Певний внесок у процес енергозабезпечення, його корекцію можливий з боку фармакології.

На початку 70-х було доведено, що скорочення ішемізованого міокарда припиняється при вичерпанні клітинних запасів фосфокреатину (ФК), незважаючи на те, що в клітинах залишається невитраченим близько 90% АТФ. Ці дані свідчать, що АТФ нерівномірно розподілена всередині клітини. Доступним є не весь АТФ, що міститься в м'язовій клітині, а лише його невелика частина, локалізована в міофібрил. Результати досліджень, виконаних у наступні роки, показали, що зв'язок між внутрішньоклітинними пулами АТФ здійснюють ФК та ​​ізоферменти креатинкінази. У нормальних умовах молекула АТФ, виведена з мітохондрії, передає свою енергію креатину, який під впливом мітохондріального ізоферменту креатинкінази трансформується у ФК. Останній мігрує до місць локальних креатинкіназних реакцій (сарколема, міофібрили, саркоплазматичний ретикулум), де інші ізоферменти креатинкінази забезпечують ресинтез АТФ з ФК та ​​АДФ.

Креатин, що звільняється при цьому, повертається в мітохондрію, а енергія АТФ використовується за призначенням, у тому числі і для м'язового скорочення (див. схему). Швидкість транспорту енергії всередині клітини фосфокреатиновим шляхом значно перевищує швидкість дифузії АТФ в цитоплазмі. Саме тому зниження вмісту ФК у клітині і призводить до депресії скоротливості навіть за збереження значного внутрішньоклітинного запасу основного енергетичного субстрату - АТФ.

За сучасними уявленнями, фізіологічна роль ФК полягає у ефективному забезпеченні внутрішньоклітинного транспорту енергії від місць її виробництва до місць використання.

В аеробних умовах основними субстратами для синтезу АТФ є вільні жирні кислоти, глюкоза та лактат, метаболізм яких у нормі забезпечує продукцію близько 90% від загальної кількості АТФ. В результаті ряду послідовних каталітичних реакцій із субстратів утворюється ацетил-коензим А. Усередині мітохондрій в ході циклу трикарбонових кислот (циклу Кребса) відбувається розщеплення ацетил-коензиму А до вуглекислоти та атомів водню. Останні переносяться на ланцюг транспорту електронів (дихальний ланцюг) та використовуються для відновлення молекулярного кисню до води. Енергія, що утворюється при перенесенні електронів по дихальному ланцюгу, внаслідок окисного фосфорилювання трансформується в енергію АТФ.

Зменшення доставки кисню до м'язів спричиняє швидкий розпад АТФ до АДФ та АМФ, потім розпад АМФ до аденозину, ксантину та гіпоксантину. Нуклеотиди через саркоплазматичну мембрану виходять у міжклітинний простір, що унеможливлює ресинтез АТФ.

В умовах гіпоксії інтенсифікується анаеробний процес синтезу АТФ, основним субстратом для якого є глікоген. Однак у ході анаеробного окиснення утворюється значно менше молекул АТФ, ніж при аеробному окисненні субстратів метаболізму. Енергія АТФ, синтезованого в анаеробних умовах, виявляється недостатньою як забезпечення скоротливої ​​функції міокарда, а й підтримки градієнтів іонів у клітинах. Зменшення вмісту АТФ супроводжується випереджальним зниженням вмісту ФК.

Активізація анаеробного гліколізу спричиняє накопичення лактату та розвиток ацидозу. Наслідком дефіциту макроергічних фосфатів та внутрішньоклітинного ацидозу є порушення АТФ-залежних механізмів іонного транспорту, відповідальних за видалення іонів кальцію із клітин. Накопичення іонів кальцію в мітоходріях призводить до роз'єднання окисного фосфорилювання та посилення дефіциту енергії. Збільшення концентрації іонів кальцію в саркоплазмі при нестачі АТФ сприяє утворенню міцних актиноміозинових містків, що перешкоджає розслабленню міофібрил.

Дефіцит АТФ та надлишок іонів кальцію у поєднанні з підвищенням продукції та збільшенням вмісту у м'язі катехоламінів стимулює «ліпідну тріаду». Розвиток «ліпідної тріади» викликає деструкцію ліпідного бішару клітинних мембран. Все це призводить до контрактури міофібрил та їхнього руйнування. Роль «пастки іонів кальцію» виконують неорганічний фосфат та інші аніони, що накопичуються у клітині при гіпоксії.

Фармозабезпечення по зонах здійснюється так:

У анаеробної (алактатної) зоні для забезпечення швидкісної, максимально потужної, нетривалої роботи (кілька секунд), вводяться фосфагени, зокрема неотон (див. розділ «Макроерги (фосфагени)»). фармакологічний спорт, допінг, реабілітація

У анаеробної (лактатної) зоні з накопиченням молочної кислоти при роботі субмаксимальної потужності організм також повинен бути забезпечений фосфокреатином, максимально забезпечений можливістю повністю утилізувати кисень, терпіти кисневу заборгованість (антигіпок-санти), утилізувати «відходи» (див. розділ «Корекція лактатних можливостей також мати запаси глікогену та можливість поповнювати в процесі роботи вуглеводні запаси.

У аеробної(кисневій) зоні необхідно забезпечити: постійне надходження вуглеводів у кров, максимальне окислення жирних кислот (ліпотропні засоби) і нейтралізацію вільних радикалів (антиоксиданти), що утворюються при цьому, а також максимальне використання кисню, що надходить в організм (антигіпоксанти).

В. Н. Селуянов
ПНДЛ, РДАФК, Москва

Змагальна діяльність у боротьбі триває 5-9 хв. і завершується, як правило, граничною втомою спортсмена. У циклічних видах спорту така діяльність може бути зіставлена ​​з діяльністю змагання на 1500-3000 м. Оскільки цей вид діяльності добре вивчений у фізіології, то досить легко знайти експериментальні дані та фізіологічні механізми, що пояснюють результативність такої діяльності.

Наприклад, візьмемо дані B. Saltin та ін. (Onset of exercise // Simposium. - Toulouse. - 1972. - P. 63-76.)У цій роботі представлені дані про зміну АТФ, КрФ, глікогену, лактату в м'язі (латеральній головці чотириголового м'яза стегна), та лактату в крові при виконанні педалювання на велоергометрі з потужністю МПК.

Механізм енергозабезпечення такої роботи може бути описаний в такий спосіб. На початку, для подолання зовнішнього опору, що становить близько 40% МАМ, повинні бути рекрутовані близько 40% МВ. Ці м'язові волокна є окисними. Вони починається витрата молекул АТФ і їх ресинтез з допомогою енергії молекул КрФ. Вільні Кр і неорганічний фосфат активізують діяльність гліколізу та окислення жирів одночасно. Через 10-15 з після початку вправи запаси АТФ і КрФ в рекрутованих МВ значно знижуються, тому потужність цих м'язових волокон падає в 2-3 рази. Це змушує спортсмена рекрутувати нові МВ у кількості, необхідної підтримки заданої потужності. Отже, наступні 10-15 с робота підтримується за рахунок аеробних процесів у раніше рекрутованих МВ та енергії АТФ та КрФ у нових МВ. Потім описаний механізм рекрутування МВ продовжує розвиватися. Починають підключатися до роботи гліколітичні МВ, які після вичерпання запасів АТФ та КРФ починають працювати в анаеробному гліколізі з утворенням лактату та іонів водню. За даними B. Saltin та ін. (1972) Інтенсивне зростання концентрації лактату в м'язі починається після хвилини роботи. Тривалість роботи рекрутованих гліколітичних МВ не перевищує однієї хвилини, оскільки закислення МВ призводить до втрати сили та потужності їх функціонування. Тому робота із заданою потужністю продовжуватиметься доти, доки є що рекрутувати. У момент вичерпання всіх МВ задана потужність не може більше підтримуватися. У цей момент м'язи гранично закисляються, споживання кисню, ЧСС та легенева вентиляція досягаю також граничних величин. Випробовуваний зазнає важкого фізіологічного стану та відмовляється від продовження роботи. Якщо робота тривала 6 хв., то цей час споживання кисню м'язами складе: V(О 2) АнП × 6 хв. = 4 л/хв х 6 хв. = 24 л/хв. Якщо потужність роботи становила 400 Вт або 5,3 л Про 2 /хв, то кисневий запит вправи становитиме 5,3 × 6 хв. = 32 л Про 2 . Дефіцит кисню становив 8 л, із нього 2-3 л посідає АТФ і КрФ, але в анаеробний гліколіз 5-6 л.

Отже, основним механізмом енергозабезпечення є аеробний (24/32×100% = 75%, алактатний 2/32×100% = 6,3%, анаеробний гліколіз 6/32×100% = 18,7%). Ця оцінка загалом узгоджується з даними багатьох авторів.

Зауважимо також, що зі зростанням споживання кисню на рівні АнП, коли він наблизиться за своєю величиною до МПК, спостерігається збільшення тривалості роботи на рівні МПК, знижується ступінь закислення м'язів та крові. У цілому нині внесок у запит кисню аеробних процесів зростає може досягати 90 %.

Звідси випливає пріоритет у розвитку аеробного механізму енергозабезпечення у спортсменів, які виконують граничну м'язову роботу в межах 5-9 хв.

Єдиним фахівцем, результати якого увійшли у протиріччя із загальновстановленими уявленнями є В. В. Шіян (1997). На підставі дослідження змагальної діяльності різних видів боротьби він дійшов висновку про пріоритет анаеробного механізму енергозабезпечення.

На основі аналізу біоенергетичних характеристик у спортсменів різних видів спорту їм було встановлено, що «у борців суттєво менші показники біонергетичних функцій, ніж у представників інших видів спорту». Наприклад, борці мають аеробну потужність (МПК) 58 мл/хв/кг, тоді як у бігунів на дистанцію 800 м і довші понад 70 мл/хв/кг. Автор припустив, що відставання у розвитку борців пов'язане з відставанням у теорії та методиці підготовки висококваліфікованих борців у порівнянні з іншими видами спорту.

Ця аргументація є поверхневою, а виявлене явище легко пояснити, якщо дотримуватися концепції про периферичний лімітуючий фактор МПК. У цьому випадку споживання кисню визначається масою мітохондрій споживають кисень в активних м'язах ніг, серце та дихальних м'язів. При педалюванні на велоергометрі основну роботу виконують тільки м'язи ніг, тому при розподілі на масу тіла, в яку входять у борців суттєво гіпертрофовані та масивні м'язи спини, живота та рук, при рівних абсолютних величинах МПК відносні величини МПК у борців виявляться нижче порівняно з представниками інших видів спорту без суттєвої гіпертрофії м'язів пояса верхніх кінцівок.

Іншим аргументом В. В. Шияна стали дані факторного аналізу, з яких випливало, що внесок у загальну дисперсію аеробних здібностей борців становив лише 10 %, а основна дисперсія припала на анаеробні можливості – понад 90 %. Отже, «підготовка борця високої кваліфікації (особливо етап підготовки до змагань), має бути спрямована на максимальний розвиток переважно анаеробних можливостей спортсменів». Така аргументація не витримує такої критики. При вивченні однорідних вибірок спортсменів найбільш важливі для досягнення високих спортивних результатів показники у всіх спортсменів повинні бути приблизно рівними, отже, мало варіювати. Показники, які значно варіюють, немає принципового значення цього виду спорту. З цього випливає, що саме анаеробні показники немає принципового значення в оцінці рівня підготовленості борців високої кваліфікації.

Підтвердження нашої аргументації можна знайти під час аналізу змагальної діяльності борців. Наприклад, за даними В. В. Шияна (1997) активність переможців та надійність технічних дій вище ніж у переможених на 30-50%, а закислення у переможців або менше, або статистично достовірно не відрізнялися (рН = 7,158, б = 0,077). З цього випливає, що більш висока активність борців переможців визначалася їхньою вищою аеробною підготовленістю.

Іншим важливим аргументом на користь важливості аеробної підготовленості борців є дані про тестування та норму спеціальної витривалості борців. В. В. Шіян (1997) використовував у своїх дослідженнях тест - педалювання на велоергометрі, три рази по одній хвилині граничного навантаження. Після тестування на 3-5 хв. бралася кров із мочки вуха, визначення рН. За даними тестування за формулою визначали гліколітичну ефективність:

АНГЕ = ΣАi/(100 х ΔpH)

Де ΣАi сума трьох робіт, виконаних в однохвилинних граничних вправах, ΔpH - зміна ступеня закислення крові за даними аналізу крові до та після тестування.

Аналогічна формула використовувалася для оцінки спеціальної витривалості (коефіцієнт спеціальної витривалості):

КСВ = 100/(Σti х ΔpH),

Σti - сума трьох робіт, виконаних у вигляді серій по 15 кидків опудалу, с.

Аналіз цих рівнянь показує, що з рівному обсязі виконаної роботи зменшення ступеня закислення крові веде до зростання спеціальної витривалості. Отже, показники АНГЕ та КСВ характеризують рівень аеробних можливостей спортсмена. На жаль, результати, одержувані за цими формулами, отримали некоректну інтерпретацію. В. В. Шиян (1997) припустив, що однохвилинна робота пов'язана переважно з анаеробним механізмом енергозабезпечення - анаеробним гліколізом, тому показник КСВ має характеризувати анаеробну гліколітичну потужність. За такої інтерпретації провідним чинником зростання спеціальної витривалості стає анаеробний гліколіз.

Висновок

Література

В. В. Шіян Удосконалення спеціальної витривалості. - М.: ФОН, 1997. - 166 с.

B. Saltin та ін. Onset of exercise // Simposium. - Toulouse. - 1972. - P. 63-76.

У цій статті ми порушимо питання і з'ясуємо, що таке енергозабезпечення організму. Тема не велика, проте, важлива вирішення певних питань.

Способи енергозабезпечення – це способи, з допомогою яких наш організм вирішуватиме питання, пов'язані з рухової активністю. Завдання та навантаження на організм можуть бути різними, а значить і способів енергозабезпечення є кілька.

Фосфогенний

Перший спосіб енергозабезпечення – фосфогенний.Джерелом енергії в цьому способі служить фосфат креатин і АТФ. Спосіб активізується тоді, коли ми робимо роботу з максимальною потужністю тривалістю від 5 до 30 секунд.

Фосфагенний спосіб енергозабезпечення тісно пов'язаний із інтенсивністю навантажень. Активно працює у тренуваннях на силу міофібрелярної гіпертрофії. Так як креатин фосфату і АТФ у нашому організмі не так вже й багато, цей спосіб є найкоротшим і змінюється на інший вже після 30 секунд фізичної активності.

Анаеробний гліколіз

Другий спосіб – анаеробний гліколізде джерелом енергії служить глікоген. Вмикається під час роботи від 30 секунд або 1 хвилини та працює до 30 хвилин. Анаеробний гліколіз задіюється у нас, коли ми працюємо на сахаплазматичну гіпертрофію (в режимі багатоповторки).

Аеробне окиснення

Третій спосіб – аеробне окиснення.Джерелом енергії для нього є жири. Включається при тренувальній частоті серцевих скорочень, як правило, на 60 хвилині. У тренованих людей процес аеробного окислення може включитися на 30 або навіть 20 хвилин. Даний спосіб активно працює при монотонній та тривалій роботі, яку ми, як правило, здійснюємо на наших кардіотренуваннях.

Але монотонної значить виснажує. Наприклад, пульс 130 ударів на хвилину має на увазі, як правило, просто швидку ходьбу.

Дівчата, яких як магнітом манить на кадіотренажери, як тільки вони розпочали своє тренування, ми звертаємося до вас. Як ви бачите, немає ніякого логічного сенсу починати наше тренування з кардіо, якщо ми хочемо спалити жир, тому що жири почнуть використовуватися тільки після першої години монотонної кардіороботи.

Подібний тренінг не є логічним з точки зору дефіциту та часу, оскільки на таку роботу, від якої ми отримаємо бажаний результат, ви повинні витратити мінімум 2 години вашого часу. Набагато більш ефективно проводити наші тренування, після силового тренування, коли наші енергетичні запаси креатин фосфату, АТФ, глікогену частково виснажені. А симпатична нервова система працює на повну котушку, тобто готова до рухової активності та окислення жирів у тому числі.

За ті ж 2 години роботи, година силовий і година кардіо при гарній підготовці, ви приведете м'язи в тонус і більш ефективно використовувати жири як енергію на вашій кардіотренування, уб'єте двох зайців відразу.

Будь-яка м'язова робота потребує енергії. Механічну енергію, що витрачається при напрузі м'яз, бере із власних резервів хімічної енергії. Енергія, яка звільняється в результаті складних біохімічних реакцій, доставляється до тонких білкових ниток (м'язових волокон), змушує їх змінювати своє становище, з'єднуватися один з одним і коротшати. Тим самим м'яз, укорочуючись, здійснює рух у суглобі.

Енергія, необхідна для м'язової роботи, що утворюється в результаті біохімічних реакцій, заснована на використанні трьох видів енергоутворення: 1) аеробного; 2) анаеробно-гліколітичного; 3) анаеробно-алактатного. Біоенергетичними речовинами (паливом) при виконанні м'язової роботи є вуглеводи, жири та креатинфосфат. Білки необхідні організму, передусім як будівельний матеріал нових клітин.

Поживні речовини, проходячи через шлунково-кишковий тракт, всмоктуються кров'ю і прямують далі в складські приміщення. Жири, які можуть бути розглянуті як «низькоактанове паливо», відкладаються переважно у підшкірних тканинах, Вуглеводи (глікоген) – високоактанове паливо, накопичуються у м'язах та печінці.

Якщо потужність виконуваної роботи невелика (помірна), то енергія для працюючих м'язів утворюється шляхом згоряння (окислення) вуглеводів і жирів за допомогою кисню, що вдихається. В результаті згоряння виділяється енергія, необхідна для працюючих м'язів та утворюються побічні продукти – вуглекислий газ та вода.

Якщо потужність роботи буде набагато вищою (велика або субмаксимальна), то енергії, що виділяється при згорянні вуглеводів (глікогену) не вистачатиме і тому енергія, необхідна для такої роботи, утворюється шляхом розщеплення глікогену (без участі кисню). Можна сказати, що у м'язі є два механізми біохімічних реакцій – згоряння та розщеплення.

Механізм згоряння (окислення)

Механізм згоряння вуглеводів та жирів можна назвати як аеробний процес енергоутворення (аеробний – за участю кисню). Розгортання аеробних процесів відбувається поступово, максимум цей процес досягає через 1 -2 хвилини після початку роботи. Відбувається повне згоряння вуглеводів і жирів, у якому утворюється енергія, вуглекислий газ со2 і вода н2о, які транспортуються кров'ю.

Вуглеводи та жири + кисень → згоряння = енергія + вуглекислий газ + вода.

Для того щоб відбувалося згоряння (окислення), окрім «палива» (вуглеводів та жирів) м'язи та тканини повинні весь час забезпечуватися киснем та звільнятися від продуктів «розпаду» (води та вуглекислого газу). Транспортування цих речовин здійснюється кров'ю. Чим більше кисню одержують м'язи, тим більше енергії може утворюватися і тим інтенсивнішу роботу можна виконати. Тому аеробні можливості лімітуються дихальною та серцево-судинною системами. Втома настає, коли закінчується «паливо». За дотримання цих умов м'язове середовище залишається постійним і можна працювати 2-3 години і більше. Механізм згоряння (окислення) – домінуюче джерело енергії при тривалій малоінтенсивній та помірній інтенсивності роботі (а також у спокої).

Таблиця №2. Залежність між тривалістю змагальної дистанції та функціональною активністю різних систем організму, що характеризують аеробні можливості.

Механізм розщеплення (анаеробний – без участі кисню).

Механізм розщеплення біоенергетичних речовин у організмі людини відбувається двома шляхами: 1) розщеплення глікогену, що у м'язах – анаеробно-гликолитический механізм; 2) розщеплення креатинфосфату (КрФ), що так само знаходиться в м'язі - анаеробно-алактатний механізм.

Анаеробно - гліколітичний механізм.Звільнення енергії відбувається за рахунок миттєвого розщеплення глікогену, що міститься в м'язі (складнішої форми вуглеводів).

Глікоген→ розщеплення = Енергія + молочна кислота (лактат).

Цей механізм дає набагато більше енергії в одиницю часу, ніж аеробний механізм і використовується при виконанні роботи субмаксимальної потужності з тривалістю окремої вправи від 30 секунд до 2-3 хвилин. Перевага цього механізму, який можна порівняти з розрядкою електричної батареї, полягає в тому, що він полягає в самому м'язі і використовується миттєво. Недолік же полягає в тому, що в м'язах, що працюють, накопичується велика кількість молочної кислоти і їм стає важко справлятися з впливом кислого середовища.

Таблиця №3. Залежність між тривалістю змагальної дистанції та функціональною активністю різних систем організму, що характеризують анаеробно-гліколітичні можливості.

Анаеробно-алактатний механізм.

Для виконання вправ з максимальною швидкістю (потужністю) необхідний механізм, що виділяє найбільшу кількість енергії в одиницю часу, але короткочасно (не більше 15-20 секунд). Таким механізмом і є анаеробно-алактатний (креатинфосфатний).

Креатинфосфат (КрФ)→ розщеплення = Енергія + Креатин (Кр.).

Таблиця №4. Залежність між тривалістю змагальної дистанції та функціональною активністю різних систем організму, що характеризують анаеробно-алактатні можливості.