Тренировочный эффект и энергетика мышечного сокращения кратко биология

Обновлено: 04.07.2024

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.

Выберите документ из архива для просмотра:

Выбранный для просмотра документ урок 14 био 8 Кол.docx

Тема: Работа скелетных мышц и их регуляция

Цель: дать понятие о двигательной единице, о механизмах, регулирующих силу мышечного сокращения, об изменении мышц при тренировках; разъяснить суть тренировочного эффекта и энергетику мышечного сокращения, вред гиподинамии, особенность работы мышц-антагонистов при динамической и статической работе; познакомить с методами проведения исследования утомления и с его симптомами.

Организационный момент

Актуализация темы урока

– Как вы понимаете смысл этого высказывания? / Ответы обучающихся /

Слайд 3 - Наши даже обычные движения весьма сложны. Делая всего один шаг, наш организм включает в работу до 300 мышц. Как же происходит эта работа? Каков механизм согласованности процесса? Что контролирует этот процесс? Давайте постараемся ответить на эти вопросы.

Повторение основных понятий

Слайд 4 - Устный терминологический диктант: рефлекторная дуга, рефлекс, безусловные рефлексы, условные рефлексы, сустав, шов, головка мышцы, хвост мышцы, фасция, антагонисты, синергисты,

Изучение нового материала

Слайд 5 – Для осуществления движения необходима слаженная работа мышечной и нервной систем. Давайте вспомним:

Нейроны – одноядерные клетки, состоящие из аксонов и дендритов.

Аксоны – длинные отростки, дендриты – короткие.

Нервные клетки образуют постоянные контакты с другими клетками. Место контакта – синус

Слайд 6 – Классификация нейронов: сенсорные, вставочные, исполнительные.

Двигательная единица (мотонейрон) – это один исполнительный (моторный) нейрон и связанные с ним мышечные волокна.

Слайд 8 – Мышечное волокно скелетной мышцы способно сократиться лишь после того, как получит нервные сигналы от исполнительного нейрона из ЦНС.

Слайд 9 - Если в действие включается небольшое количество двигательных единиц, сокращение слабое, если количество двигательных единиц увеличено, сокращение мышц становится более сильным. Однако при самом сильном сокращении хорошо тренированного человека единомоментно работает небольшой процент двигательных единиц. При длительном сокращении они работают, поочередно сменяя друг друга: сначала одна группа, потом другая, потом третья и так далее.

Слайд 10 - При определенном воздействии мышечные волокна в двигательной единице сокращаются одновременно. Число волокон зависит от необходимой сложности управления мышцей.

- Как вы думаете, в какой мышце будет больше волокон: глазодвигательной или в бицепсе? / Ответы обучающихся /

Слайд 11 – Чем меньше число волокон в двигательной мышце, тем более тонкий контроль осуществляется со стороны нервной системы. В глазодвигательной мышце – около 10, а в бицепсе – более 1000 волокон.

Слайд 12 – При овладении силовыми движениями в процессе тренировки увеличивается количество мотонейронов, способных включаться в работу одновременно. При систематических интенсивных тренировках количество волокон в мышце не меняется, оно остается постоянным, а вот число сократительных нитей, митохондрий в каждом волокне увеличивается. Количество ядер также остается стабильным, но они укрупняются, в них накапливаются вещества, способные стимулировать образование новых молекул белков, участвующих в мышечном сокращении.

Это явление называют тренировочным эффектом . Он возможен при напряжении, близком к максимальному, достаточном отдыхе и рациональном питании.

Слайд 13 – Характер сокращения скелетной мышцы зависит от частоты нервных импульсов, поступающих к мышце. Одиночный нервный импульс, поступающий на нервно-мышечное соединение, вызывает быстрое сокращение мышцы, за которым следует расслабление. Плавное продолжительное сокращение мышц, благодаря которому мы можем без риска пронести через комнату чашку с кофе, обеспечивается непрерывными потоками нервных импульсов от мозга к мотонейронам.

Слайд 14 – Находясь под влиянием постоянных нервных импульсов, мышцы нашего тела всегда напряжены, или, как говорят, находятся в состоянии тонуса – длительного сокращения. Мышца находится в тонусе при частоте 10-20 имп/с.

В нормальном состоянии тонус повышает работу мышц в три раза. Длительное сокращение слагается из одиночных, коротких сокращений. Мышца не успевает расслабиться от действия предыдущего сокращения, как наступает последующее. Такие сокращения называют тетаническими. Тетанически сокращаться могут только скелетные мышцы. Тетанус возникает вследствие суммации одиночных мышечных сокращений при частоте 40-50 имп/с.

Слайд 15 – Энергетика мышечного сокращения. Любая работа требует затраты энергии. За счет какой энергии работают мышцы?

Мышечное сокращение – работа, при которой затрачивается энергия химических веществ. В мышечном волокне происходит распад и окисление органических веществ, главным образом, углеводов.

Нервная система лишь дает импульс для начала и прекращения работы данной мышечной группы волокон. Энергия, за счет которой сокращается мышечное волокно, выделяется в результате биологического окисления органического вещества, содержащегося в самом волокне. Основным энергетическим веществом для работы мышц является глюкоза, но при интенсивной нагрузке окисляются и вещества, содержащиеся в клеточных мембранах.

Гликоген – Глюкоза + О ₂ – 6СО ₂ + 6 Н ₂ О + Энергия

Энергия химических связей – Энергия механическая тепловая

33% химической энергии, которая освобождается при распаде и окислении углеводов, используется на работу мышц, остальная энергия (67%) передается кровью другим тканям, расходуется на поддержание постоянной температуры тела человека.

Слайд 16 – Высвобождающаяся при окислении энергия не сразу используется клеткой, а запасается в форме высокоэнергетических соединений, как правило, в форме аденозинтрифосфата (АТФ). АТФ является универсальным источником энергообеспечения клетки. Энергия освобождается при гидролизе АТФ и используется клеткой для совершения всех видов работы.

Однако при этом в клетке образуется много веществ, способных компенсировать потери. Поэтому после работы во время отдыха восстанавливается много больше того, что было израсходовано. Возникает тренировочный эффект, при котором синтез обгоняет распад. Но это происходит лишь в том случае, если физическое напряжение близко к предельному, а отдых и рациональное питание достаточны. Изнуряющий труд без необходимого отдыха и питания к успеху не приводит, так же как и бездействие.

Слайд 17 – Недостаток подвижности – гиподинамия. Малая подвижность снижает активность биологического окисления, перестают в достаточном количестве вырабатываться вещества, богатые энергией, за счет которых образуются клеточные структуры: митохондрии, сократительные нити, мембраны клетки. Мышцы становятся дряблыми, теряют былую силу. Из костей уходят соли кальция. Они поступают в кровь, связываются с содержащимся там органическим веществом холестерином и образуют наросты на внутренних стенках сосудов, нарушающие кровообращение. Это называется атеросклерозом. Человек становится слабым и вялым.

Слайд 18 – Управление движением. Регуляция любого движения осуществляется ЦНС на основе безусловных и условных рефлексов.

Слайды 19-20 - Регуляция работы мышц-антагонистов. Чтобы лучше представить себе работу нервной системы, регулирующей мышечные сокращения, рассмотрим, как взаимодействуют нервные центры при сгибании и разгибании руки в локтевом суставе, а также при фиксации костей предплечья для удержания груза.

Если к двуглавой мышце приходят из нервного центра возбуждающие сигналы, и она сокращается, то трехглавая мышца расслабляется – не мешает действию двуглавой мышцы. Если сокращается трехглавая мышца, то расслабляется двуглавая и не мешает разгибать руку. Такая координация движений происходит не в самих мышцах, а в нервных центрах, управляющих мышцами.

Слайд 21 – Но что произойдет, если требуется зафиксировать руку в нужном положении? Тогда возбудятся нервные центры всех мышц, участвующих в движении костей данного сустава. Двуглавая и трехглавая мышцы в этом случае сократятся одновременно. Кости предплечья прижмутся к плечевой кости, и движение в суставе прекратиться. Кости станут неподвижными относительно друг друга. Бывшие мышцы-антагонисты станут работать как синергисты.

Слайд 22 - Динамическая и статическая работа. В разных жизненных ситуациях одни и те же мышцы человека могут совершать разную работу.

- Почему при ручной стирке белья спина устает больше, чем руки? / Ответы обучающихся /

Работа, связанная с перемещением тела или груза, называется динамической.

Работа, связанная с удержанием определенной позы или груза, называется статической. Наиболее утомительна статическая работа, требующая сохранения однообразной позы или длительного удержания груза.

Слайд 23 – Утомление – временное понижение работоспособности.

Какие признаки утомления вы можете назвать?

Что является причиной наступления утомления? / Ответы обучающихся /

Слайд 24 – Скорость наступления утомления зависит от состояния нервной системы, частоты, ритма в котором производится работа, и от величины нагрузки.

Влияние этих условий на работоспособность мышц впервые изучил русский физиолог И.М. Сеченов.

Слайд 25 – Сеченов И.М. показал, что восстановление работоспособности утомленных мышц, происходит значительно быстрее при активности других мышц. Такой отдых он назвал активным .

Закрепление изученного материала

Слайд 26 - Опыт: Закройте ладонями уши и слегка надавите на них. После этого напрягите мышцы рук и послушайте гул работающих мышц. Что вы слышите и ощущаете? Почему?

Вывод : Чем сильнее напряжение, тем гул выше, поскольку единовременно работает больше нейронов и чаще происходит их смена.

Оборудование: секундомер, груз 4 -5 кг.

Цель : наблюдение признаков утомления при статической работе; определение времени предельного утомления.

Испытуемый становится лицом к классу, вытягивает руку в сторону строго горизонтально. Мелом на доске отмечается тот уровень, на котором находится рука. После приготовлений по команде включается секундомер, и испытуемый начинает удерживать груз на уровне отметки. Начальное время указывается в первой строчке таблицы. Затем определяются фазы утомления, и также проставляется время. Выясняется, за какое время наступает предельное утомление, этот показатель записывается в таблицу.

Подведение итога урока

Непосредственный источник энергии для мышечного сокращения аденозинтрифосфорная кислота (АТФ - макроэргическое соединение). Это сложная органическая молекула, к которой присоединены три остатка неорганической фосфорной кислоты макроэргическими связями. Энергия этих связей используется клеткой на выполнении специфических функций. АТФ выполняет роль универсального аккумулятора энергии. Молекулы АТФ крупные и не могут транспортироваться через клеточную мембрану, следовательно каждая клетка вынуждена синтезировать АТФ в необходимом для жизнедеятельности количестве.

Запасы АТФ в мышечном волокне ограничены, обеспечивают выполнение физической нагрузки не более 1-2 с. При продолжительной мышечной работе АТФ должна восстанавливаться с той же скоростью, с какой расходуется. Энергия, необходимая для ресинтеза АТФ, высвобождается в процессе расщепления энергосубстратов (белков, липидов, углеводов). Ресинтез (восстановление) АТФ может происходить анаэробно (без участия кислорода в саркоплазме) и аэробно (при участии кислорода в митохондриях): в клетке имеются фосфагенная, гликолитическая и окислительная энергетическая системы.

Системы различаются по энергетической мощности и емкости. Мощность системы лимитирует интенсивность физической работы, т.е. мощность - максимальное количество энергии, выделяющейся в единицу времени и максимальное количество ресинтезируемой в единицу времени АТФ. Емкость энергосистемы ограничивает объем (продолжительность) мышечной работы, который может быть выполнен за счет данной системы. При аэробной мышечной работе АТФ ресинтезируется аэробным способом, при анаэробной работе – анаэробным.

А) Фосфагенная энергосистема – первый энергетический резерв мышечного волокна. К фосфагенам относятся АТФ и КрФ (креатинфосфат). Креатинфосфат немедленный и быстрый источник восстановления АТФ: КрФ анаэробно распадается на креатин (Кр) и остаток фосфорной кислоты (Ф), высвобождаемая энергия немедленно используется на ресинтез АТФ.

В) гликолитическая энергосистема.

В основе расщепление анаэробно глюкозы или гликогена до молочной кислоты.

Ферменты гликолиза рассредоточены в саркоплазме мышечных волокон, уровень молочной кислоты по принципу обратной связи регулирует гликолиз.

С6Н12О6=2С3Н6О3+Q. Энергосистема включается в самом начале мышечной работы и достигает максимальной мощности через 30-40 с. Гликолиз играет решающую роль в энергообеспечении работы большой мощности (в беге на дистанцию 200-800 м, при статических напряжениях, при ускорениях, в самом начале любой работы при недостатке кислорода).

Мощность этой системы в 1,5 раза выше кислородной и в 3 раза ниже фосфагенной. Емкость гликолиза лимитируется не содержанием углеводов, а в большей степени, количеством образовавшейся в мышцах и поступающей далее в кровь молочной кислоты. Высокий уровень молочной кислоты и несостоятельность щелочного резерва крови является ведущим звеном в периферических механизмах утомления: затрудняется выход кальция из саркоплазматической сети мышечных волокон, снижается АТФ-азная активность миозина, не происходит присоединения мостиков миозина к актину, в общем, снижаются сократительные способности мышц.

С) Окисление – аэробный путь ресинтеза АТФ протекает в митохондриях при непрерывном поступлении кислорода.

Для энергообеспечения мышечной работы используются углеводы и липиды: чем больше относительная мощность аэробной работы, тем выше вклад углеводов и меньше вклад жиров. Между скоростью потребления кислорода (л/мин) и мощностью аэробной работы существует линейная зависимость. Интенсивность работы можно характеризовать с помощью максимального потребления кислорода - МПК (индивидуально у каждого человека): при мощности работы до 50% МПК (легкая аэробная работа) используются жиры, выше 70% МПК (более тяжелая аэробная работа) - углеводы. Во время физической работы идет распад жиров (липолиз), образующиеся жирные кислоты с током крови поступают в работающие мышцы и окисляются в митохондриях мышечных волокон. Следует заметить, что для окисления жиров необходимо больше кислорода, чем для окисления углеводов. Емкость окислительной энергосистемы наибольшая. В процессе гликолиза (распаде одной молекулы глюкозы до молочной кислоты анаэробно) ресинтезируется 2 молекулы АТФ, при окислении 1 молекулы глюкозы до конечных продуктов (воды и углекислого газа) – 36 молекул АТФ, т.е. емкость окисления почти в 20 раз выше, чем емкость гликолиза. Окислительная энергосистема обеспечивает возможность выполнения продолжительной по времени мышечной работы до многих часов.

При нарастании мощности аэробной работы происходит переключение на смешанный тип аэробно-анаэробный (снижение потребления кислорода и выделение углекислого газа, стабилизация и рост молочной кислоты – ПАНО 1) и дальнейший рост гликолиза (ПАНО 2) - переход на анаэробные процессы энергообеспечения мышечной работы. ПАНО - порог анаэробного обмена - определяют в % от МПК: чем выше ПАНО, тем выше аэробные возможности спортсмена.

В) гликолитическая энергосистема.

В основе расщепление анаэробно глюкозы или гликогена до молочной кислоты.

С) Окисление – аэробный путь ресинтеза АТФ протекает в митохондриях при непрерывном поступлении кислорода.

Эффективность мышечного сокращения. Сокращение целой мышцы

Эффективность двигателя или автомашины рассчитывают как процент потребляемой энергии, которая превращается в работу вместо тепла. В мышцах количество энергии, способной превращаться в работу, даже при наилучших условиях составляет менее 25% всей энергии, доставляемой к мышце (химической энергии питательных веществ), а остальная энергия превращается в тепло. Причина этой низкой эффективности связана с тем, что примерно половина энергии питательных веществ теряется во время образования АТФ, и только 40-45% энергии самой АТФ может позднее превратиться в работу.

Максимальная эффективность реализуется лишь при условии сокращения мышцы с умеренной скоростью. При медленном сокращении мышцы или без какого-либо ее укорочения во время сокращения освобождается небольшое количество поддерживающего тепла, хотя работа практически не выполняется, что снижает эффективность преобразования до нуля. Напротив, если сокращение слишком быстрое, большая доля энергии используется на преодоление вязкого трения внутри самой мышцы, и это также снижает эффективность сокращения. Обычно максимальная эффективность развивается, когда скорость сокращения составляет около 30%.

Характеристики сокращения целой мышцы

Многие особенности сокращения мышцы можно продемонстрировать на примере одиночных мышечных сокращений. Такие сокращения вызывают с помощью одиночного электрического возбуждения, иннервирующего мышцу нерва, или короткого электрического раздражения самой мышцы, что ведет к развитию одиночного сокращения, продолжающегося долю секунды.

Изотоническая и изометрическая системы для регистрации мышечного сокращения. Длительность изометрических сокращений различных типов скелетных мышц млекопитающих. Показан также латентный период между потенциалом действия (деполяризацией) и мышечным сокращением.

Изометрическое и изотоническое сокращение. Мышечное сокращение называют изометрическим, если мышца не укорачивается во время сокращения, и изотоническим — если мышца укорачивается, но ее напряжение на протяжении всего сокращения остается постоянным.

В изометрической системе мышца сокращается без уменьшения своей длины, а в изотонической системе мышца укорачивается против фиксированной нагрузки: мышца поднимает чашу весов с разновесом. Изометрическая система строго регистрирует изменения силы самого мышечного сокращения, а параметры изотонического сокращения зависят от нагрузки, против которой мышца сокращается, а также от инерции нагрузки. В связи с этим при сравнении функциональных особенностей различных типов мышц чаще всего используют изометрическую систему.

На рисунке показаны кривые регистрации изометрических сокращений трех типов скелетных мышц: глазной мышцы (длительность изометрического сокращения менее 1/40 сек), икроножной мышцы (длительность сокращения около 1/15 сек) и камбаловиднй мышцы (длительность сокращения примерно 1/3 сек). Интересно, что эти длительности сокращений приспособлены к функциям соответствующих мышц. Движения глаз должны быть чрезвычайно быстрыми, чтобы поддерживать фиксацию глаз на объекте для обеспечения ясного видения. Икроножная мышца должна сокращаться умеренно быстро, чтобы обеспечить скорость движения нижней конечности, достаточную для бега или прыжков. А камбаловидная мышца имеет дело в основном с медленными сокращениями для непрерывной длительной поддержки тела против силы тяжести.

Быстрые и медленные мышечные волокна. Как обсуждается в предыдущих статьях, посвященных спортивной физиологии, каждая мышца тела состоит из совокупности так называемых быстрых и медленных мышечных волокон, а также других волокон с переходными свойствами. В состав быстрореагирующих мышц входят в основном быстрые волокна и лишь небольшое число медленных. И наоборот, медленнореагирующие мышцы составлены главным образом из медленных волокон. Различия между этими двумя типами волокон следующие.

Быстрые волокна: (1) крупные волокна, обеспечивающие большую силу сокращения; (2) имеют хорошо развитый саркоплазматический ретикулум для быстрого выделения ионов кальция, инициирующих сокращение; (3) содержат большое количество гликолитических ферментов для быстрого освобождения энергии путем гликолиза; (4) имеют сравнительно бедное кровоснабжение, поскольку окислительный метаболизм имеет второстепенное значение; (5) содержат немного митохондрий также в связи со второстепенностью окислительного метаболизма.

Медленные волокна: (1) более мелкие волокна; (2) иннервируются также более мелкими нервными волокнами; (3) имеют хорошо развитую систему кровеносных сосудов и капилляров для доставки большого количества кислорода; (4) содержат значительно больше митохондрий для обеспечения высоких уровней окислительного метаболизма; (5) содержат большое количество миоглобина — железосодержащего белка, подобного гемоглобину эритроцитов. Миоглобин связывается с кислородом и хранит его до момента, когда в нем возникнет потребность (это также значительно увеличивает скорость транспорта кислорода в митохондрии). Миоглобин придает медленным волокнам красноватый вид, поэтому их называют красными волокнами, а из-за дефицита красного миоглобина в быстрых волокнах их называют белыми волокнами.

Видео физиология мышц и мышечного сокращения - профессор, д.м.н. П.Е. Умрюхин

Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021

Реакция расщепления уникальной молекулы аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) сопровождается освобождением энергии, преобразуемой в процессе мышечного сокращения в мышечную работу. Эта реакция является единственным и непосредственным источником энергии для всей жизнедеятельности организма, в том числе для сокращения и расслабления мышц. Запасы АТФ в мышечных клетках относительно постоянны, но настолько незначительны, что их хватит лишь на 3-4 одиночных мышечных сокращений максимальной интенсивности, если отключить все механизмы ресинтеза (воспроизводства) этого макроэргического соединения. В процессе жизнедеятельности количество молекул АТФ в клетках восстанавливается (ресинтезируется) из продуктов их распада с той же скоростью, с какой они расщепляются. За сутки организм производит до 60 кг этих удивительных молекул.

Основным, в повседневной жизнедеятельности человеческого организма, является аэробный процесс энергообразования. Он обеспечивает организм энергией большую часть времени суток и всей его жизни. Ресинтезируемые при этом молекулы АТФ и их энергия обеспечивают работу сердца, дыхание, мыслительные процессы, синтез белков, жиров, углеводов в организме, рост костей, мышц и т. д.

Мощность аэробного энергообразования и другие его параметры (метаболическая подвижность и емкость) минимальны у нетренированного человека, но значительно возрастают под воздействием регулярных тренировок. Чем лучше развит (тренирован) аэробный процесс, тем больше он дает энергии и в паузах отдыха (между упражнениями, сериями упражнений, между тренировками и т.д.). Тем быстрее организм восстанавливается в этих паузах, так как для восстановления истраченных энергоресурсов, для обеспечения пластических процессов (воссоздание белков, углеводов, жиров) требуется энергия.

Метаболическая мощность аэробного энергообразования колеблется от 0,8 до 1,8 кДж/кг/мин., в зависимости от специфики функциональной подготовки спортсмена. Этот процесс является ведущим в энергообеспечении стайеров-бегунов, марафонцев, лыжников и т. д.

Метаболическая подвижность аэробного процесса (время, в течение которого достигается максимальная метаболическая мощность энергообразования) у нетренированного человека очень низкая и достигает 3 минут, и более. Целенаправленные тренировки значительно улучшают этот компонент, и у высококвалифицированного спортсмена максимальная метаболическая мощность аэробного процесса энергообразования достигается уже через 1,5 минуты после старта.

Метаболическая емкость этого процесса (общее количество образующейся энергии) практически безгранична для продолжительной работы умеренной мощности.

Аэробное энергообразование в клетках осуществляют клеточные органеллы – митохондрии. Число их и размеры несколько различаются у людей, что обеспечивает и различия в возможностях энергообразования. Иногда эти различия настолько значительны, что приходится говорить уже о митохондриальной дисфункции (МД), как патологическом состоянии.

Митохондриальная дисфункция является фактором риска таких тяжелых заболеваний как гипертрофическая кардиомиопатия, рассеянный склероз, боковой амиотрофический склероз, дисплазия соединительной ткани и др.

У 20 % женщин наблюдается митохондриальная дисфункция, которую наследуют их дети. Необходимо отметить, что митохондриальную систему, а

значит и аэробную систему энергообразования, люди наследуют только от матерей. Это необходимо учитывать при наборе подростков в спортивные секции, особенно в тех видах спорта, где аэробное энергообразование является главным фактором успеха. Это стайерские дистанции в легкой атлетике, плавании, конькобежном спорте и т. д.

Но, следует иметь в виду, что под воздействием систематических многолетних тренировок в клетках увеличиваются количество митохондрий и их размеры. То есть митохондриальная дисфункция может устраняться таким естественным способом. Кроме того, существую возможности коррекции МД и фармакологическими средствами.

Анаэробная работа субмаксимальной мощности может продолжаться (у спринтеров-легкоатлетов) на предельной интенсивности от 20-40 секунд до 2 минут. Столь значительно, под влиянием тренировок, увеличение метаболической емкости гликолиза. Достигаемая в процессе многолетних тренировок спринтеров его (гликолиза) предельная мощность энергообразования составляет 2,5 кДж/кг/мин. По мнению В.С. Финогенова (1981 г.) такая мощность энергообразования поддерживается не более 40 – 60 секунд, а затем начинается постепенное некоторое её снижение.

Метаболическая подвижность гликолиза, у начинающего спортсмена, составляет 1,5 минуты, а у высококвалифицированного этот процесс набирает максимальную мощность всего за 20 – 30 секунд!

Анаэробную работу максимальной мощности, у нетренированного человека, креатинфосфокиназный процесс обеспечивает энергией не более 2–3 секунд. У тренированного спринтера-профессионала метаболическая емкость этого процесса достигает 8–10 секунд. И максимальная метаболическая мощность данного вида анаэробного энергообразования у тренированного спортсмена достигает 3,7 кДж/кг/мин.

Метаболическая подвижность креатинфосфокиназного процесса энергообразования, у нетренированного человека, составляет 2-3 секунды. Но годы упорных тренировок приводят к удивительным сдвигам и у спринтера-профессионала этот процесс может набирать максимальную мощность за десятые доли секунды.

Сопоставление приведенных выше цифровых параметров метаболических процессов однозначно показывает, что скоростно-силовая работа (субмаксимальной и максимальной мощности) не может быть обеспечена энергией за счет аэробного процесса. Энергетическое обеспечение работы максимальной и субмаксимальной мощности осуществляется, преимущественно, анаэробными процессами, соответственно, креатинфосфокиназной реакцией и гликолизом.

Их метаболическая подвижность, мощность и емкость зависят от величины запасов энергосубстратов (креатинфосфата и гликогена) в клетках. Но существует еще целая группа биохимических и физиологических факторов предопределяющих возможность оптимизации параметров процессов энергообразования.

В нетренированных мышцах содержание креатинфосфата не превышает 0,5% от общего веса мышцы. В тренированных мышцах спортсмена запасы креатинфосфата возрастают до 1,5%, и поэтому эффективное креатинфосфокиназное энергообразование в них может продолжаться 8 – 10 сек. (у нетренированного человека 2-3сек.). К 30-й секунде работы мощность этого процесса снижается вдвое и далее понижается практически до ноля, за 2-3 мин.

Снижение метаболической мощности креатинфосфокиназной реакции после 8 – 10 секунд работы компенсируется энергией набирающего мощность другого анаэробного процесса энергообразования – гликолиза. Но он, в этой ситуации, не является единственным источником энергии, так как ещё продолжается угасающая креатинфосфокиназная реакция.

При напряженной работе включение гликолитического процесса и увеличение мощности аэробной энергопродукции происходит практически одновременно, сразу же после снятия креатинфосфатного блока. Первые 10-15 сек. всякой работы аэробный процесс ограничивается реализацией имеющихся в организме кислородных запасов, сконцентрированных в миоглобине. Дальнейшая интенсификация процесса связана с активацией системы транспорта кислорода. То есть скоростные возможности спортсмена при работе субмаксимальной мощности предопределяются так же подвижностью и мощностью аэробного процесса энергообразования.

– Биологические принципы спортивной тренировки

Планируя тренировки, тренер должен руководствоваться главными биологическими принципами, вытекающими из знания основных закономерностей адаптации организма к физическим нагрузкам. Этими принципами являются:

– принцип специфичности действия нагрузок на организм,

– принцип сверхотягощения,

– принцип последовательности адаптационных процессов,

– принцип обратимости действия нагрузок,

– принцип взаимодействия эффектов нагрузок,

– принцип цикличности.

– Специфичность действия физических нагрузок – (и избирательность их тренирующего воздействия на организм) проявляется выраженными адаптационными процессами и специфическими изменениями в наиболее нагружаемых органах и системах.

Определённый набор физических упражнений и пауз отдыха между ними вызывает совершенствование алактатного анаэробного механизма энергообразования. Для развития и совершенствования другого анаэробного механизма – гликолитического, требуются специфические упражнения иной интенсивности и продолжительности, и необходимы иные паузы отдыха между ними.

Резко отличается, от двух предыдущих, специфический набор нагрузок и пауз отдыха, вызывающих увеличение метаболической подвижности, мощности, ёмкости и эффективности аэробного процесса энергообразования.

– Сверхотягощение (критическая нагрузка, физический стрессор) физических нагрузок – обязательное условие тренировочного процесса, так как величина нагрузки должна превышать некую пороговую её величину, с которой начинаются адаптационные сдвиги в организме и совершенствование тренируемого биохимического процесса.

Необходимо отметить, что при слишком длительном использовании упражнения оно постепенно утрачивает характер сверхотягощения, стрессорный характер, и потому перестаёт возбуждать адаптационные перестройки и развитие тренируемой функции. Следовательно, чтобы стимулировать дальнейшие адаптационные изменения необходимо прогрессирующее увеличение интенсивности и объёма физических нагрузок, величина которых не должна быть ниже значений порога анаэробного обмена (ПАНО).

Вместе с тем, нельзя забывать об индивидуальных пределах адптации, пренебрежение которыми превращает нагрузку из адекватной в нагрузку чрезмерную (чрезмерный физический стрессор). При этом возникает срыв адаптации (состояние дистресса) и запускается механизм формирования патологического состояния.

– Последовательность адаптации к нагрузкам – проявляется разновремённостью биохимических процессов и, связанных с ними, изменений в организме. Срочный тренировочный эффект проявляется, прежде всего, в анаэробной (алактатной) системе энергообразования, затем

изменениями гликолиза. В последнюю очередь, отмечаются изменения параметров процесса аэробного энергообразования (окислительного фосфорилирования).

Под воздействием физических нагрузок сначала возрастает метаболическая мощность процессов энергообразования, затем их метаболическая ёмкость и, в последнюю очередь, увеличивается эффективность.

Разновремённость процесса биохимического восстановления организма после прекращения нагрузки, проявляется в том, что суперкомпенсация для различных энергосубстратов наступает в определённой временой последовательности. В первую очередь происходит восстановление и суперкомпенсация запасов креатинфосфата в клетке, затем восстанавливаются гликоген, липиды и, в последнюю очередь, белки.

– Обратимость действия физических нагрузок – демонстрируется постепенным исчезновением всех положительных сдвигов, вызванных систематическими тренировками, если их прекратить. Так, фаза суперкомпенсации энергосубстратов, возникающая в определенный момент восстановления организма после нагрузки, через определённое время сменяется возвращением количества энергосубстратов к исходному (дорабочему) уровню. Уменьшение напряженности тренировок или их прекращение на какое-то время ведёт к снижению силы, скорости движений, ухудшаются выносливость и работоспособность.

Следовательно, тренировки необходимо повторять, а, для прогрессирующего увеличения запасов энергосубстратов, каждую последующую тренировку (или некоторые из них) необходимо начинать в момент высшего уровня фазы суперкомпенсации. Такая тактика и ведет к прогрессирующему увеличению количества энергосубстратов, ферментов в клетках мышц, печени. Поэтому увеличивается мышечная масса и т.д.

– Принцип взаимодействия эффектов (срочных и отставленных) тренировочных нагрузок – заключается не только в суммации этих эффектов. Их кумулятивный эффект может быть больше этой суммы, так как адаптационный процесс, вызванный одним упражнением, может значительно увеличить эффективность последующих.

То есть, имеет место положительное взаимодействие эффектов, но возможно получение отрицательного или нейтрального взаимодействия. На эффективность тренировочного процесса могут оказывать положительное или отрицательное воздействие различные факторы.

К таким факторам, прежде всего, следует отнести восстановительные мероприятия, среди которых необходимо выделить влияние сна на восстановительные процессы.

В процессе рабочего дня в организме спортсмена накапливаются разннобразные токсины. Это избыточные свободные радикалы, альдегиды и другие метаболиты, устранение которых из организма особенно интенсивно происходит в процессе сна. Такая детоксикация клеток происходит с активнейшим участием соматотропина – гормона роста. Когда человек засыпает, в его организме резко активируется производство этого гормона. Пик его продуцирования достигается к 23 часам и сохраняется до 1 часа ночи. Основная функция этого гормона заключается в очищении клеток нервной, мышечной и других систем от накопившихся токсинов.

Кроме того, соматотропин активирует синтез клеточных сократительных белков, ферментов, антител и т.д. То есть, он, самым непосредственным образом, обеспечивает восстановление (и сверхвосстановление) организма и его готовность к эффективному выполнению новых тренировочных нагрузок.

Следовательно, продолжительность сна, оптимальное время отхода ко сну и время пробуждения, рациональное питание, питьевой режим, психоэмоциональное состояние, адаптогены, климатические факторы, витаминизация, климат и многие другие факторы обеспечивают взаимодействие тренировочных эффектов.

– Цикличность тренировочного процесса – связана с фазовым характером адаптации к тренировкам различной направленности и взаимодействием эффектов нагрузок. Поэтому тренировочные занятия должны проводиться циклами четко спланированных и многократно повторяемых воздействий на ведущие функциональные системы.

В подобных циклах осуществляется конкретная задача подготовки спортсмена. Такие циклы последовательно сменяют друг друга на различных этапах процесса подготовки к соревнованиям.

Читайте также: