БИОХИМИЯ ЧЕЛОВЕКА - Л. В. Капилевич - 2016

ЧАСТЬ 1. СПОРТИВНАЯ БИОХИМИЯ

БИОХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СПОРТИВНОЙ РАБОТОСПОСОБНОСТИ

Работоспособность проявляется в поддержании заданного уровня деятельности в течение определенного времени и определяется двумя группами факторов - внешними и внутренними.

Внешние факторы - это информационная структура сигналов, т. е. количество и форма представления информации, характеристика рабочей среды (удобство рабочего места, температура, освещенность, наличие вредных факторов и т. п.), взаимоотношения в коллективе.

Внутренние факторы - уровень подготовки, тренированность, выносливость, эмоциональная устойчивость.

Компоненты спортивной работоспособности

Спортивная работоспособность (специальная работоспособность) - это состояние организма спортсмена, позволяющее ему выполнять специфические физические нагрузки определенной мощности и продолжительности.

Проявление спортивной работоспособности зависит от многих факторов, но в данном разделе будет обсуждаться состояние биоэнергетики, так как невозможно выполнить какую-либо работу без затраты энергии.

Как известно, энергообеспечение мышечной работы осуществляется главным образом за счет трех путей ресинтеза АТФ: креатинфосфатного (алактатного), гликолитического (лактатного) и аэробного (тканевого дыхания). В зависимости от доминирования того или иного пути ресинтеза АТФ в энергообеспечении выполняемой работы выделяют три компонента работоспособности: алактатная, лактатная и аэробная работоспособности.

Алактатная работоспособность

Максимальная алактатная мощность, с одной стороны, зависит от концентрации и активности фермента креатинкиназа (переносящего фосфатную группу с креатинфосфата на АДФ) и собственно креатин- фосфата, с другой стороны, мощность данной реакции зависит от потребности мышц в энергии, соответственно, определяется максимальной скоростью расхода АТФ, развиваемой мышцами. Максимальная длительность удержания алактатной мощности составляет 6-12 с. Алактатная емкость зависит от запасов креатинфосфата в мышце.

Увеличить запасы креатинфосфата возможно за счет использования физических упражнений, приводящих к его быстрому расходованию в мышцах.

Применяют интервальный метод тренировки. Спортсмену предлагается сделать серию из 4-5 упражнений максимальной мощности продолжительностью 8-10 с. Отдых между упражнениями в каждой серии равен 20-30 с. Продолжительность отдыха между сериями составляет 5-6 мин.

При выполнении каждого упражнения в мышцах происходит снижение запасов креатинфосфата. Во время отдыха между упражнениями включается гликолитический путь ресинтеза АТФ. Однако суперкомпенсация не развивается, так как отдых сменяется новой серией упражнений. В результате этого в мышцах постепенно происходит исчерпание запасов креатинфосфата. Как только будет достигнута критическая величина снижения концентрации креатинфосфата в работающих мышцах, сразу же уменьшится мощность выполняемых нагрузок. Обычно такое состояние достигается после 8-10 серий упражнений.

Во время отдыха после тренировки наблюдается выраженная суперкомпенсация креатинфосфата. Многократное применение таких тренировок должно привести к повышению в мышцах запасов креатинфосфата и положительно сказаться на развитии скоростно-силовых качеств спортсмена.

Кроме того, алактатная работоспособность характерна для упражнений максимальной мощности (силовых), а развиваемая сила напрямую связана с объемом мышечных волокон.

Для развития мышечной гипертрофии применяют физические нагрузки, приводящие к повреждению миофибрилл и последующей их суперкомпенсации. С этой целью используются различные упражнения с отягощением.

Наиболее эффективное отягощение - 85 % от максимальной силы. Каждое упражнение (на определенные мышцы) выполняется сериями, количество которых колеблется от 5 до 10, а интервал отдыха между ними несколько минут. Скорость выполнения упражнений определяется целью тренировки. Для преимущественного увеличения мышечной массы упражнения выполняются в медленном или умеренном темпе. Для одновременного развития силы и быстроты упражнения проводят во взрывчато-плавном режиме: начальная фаза движения выполняется с большой скоростью, а завершается оно как можно плавней.

Время восстановления после скоростно-силовой тренировки составляет 2-3 дня. Меняя мышечные группы, на которые направлены нагрузки, тренировочные занятия можно проводить через меньшие интервалы отдыха.

Для восполнения разрушенных при работе белков необходимо поступление во время восстановления повышенного количества аминокислот. Это делает необходимым использование рациона с повышенным содержанием белков, составляющих 150-200 г в сутки.

Лактатная работоспособность

Максимальная лактатная мощность определяется главным образом концентрацией и активностью ключевых ферментов гликолиза. Время удержания максимальной мощности данного метаболического процесса составляет 30-60 с и определяется, с одной стороны, устойчивостью ферментов гликолиза к понижению pH среды (повышение кислотности среды ингибирует активность гликолитических ферментов, что подавляет энергопроизводство) и устойчивостью кислотно-щелочного равновесия внутренней среды мышц в условиях усиленной выработки лактата. С другой стороны, время удержания максимальной гликолитической мощности лимитируется факторами утомления мышцы, снижающими интенсивность сокращения.

Из вышесказанного следует, что для запуска адаптационных процессов, направленных на увеличение максимальной гликолитической мощности, длительность нагрузки должна соответствовать времени удержания максимальной мощности данного метаболического процесса, что составляет 30-60 с. Отдых между подходами должен быть достаточно длительным для обеспечения вывода продуктов метаболизма из мышцы и развития высокой мощности гликолиза в следующем подходе. Устойчивость pH среды мышечных волокон к выбросу молочной кислоты и устойчивость ключевых ферментов к снижению pH вырабатывается в ходе тренировок, сопровождающихся максимальным накоплением лактата в мышцах. Это могут быть нагрузки высокой интенсивности длительностью 1-1,5 мин до наступления отказа мышц, вызванного сильным закислением, либо более короткие нагрузки длительностью 20-40 с, со столь же коротким интервалом отдыха, приводящие к кумулятивному накоплению лактата в мышцах.

Аэробная работоспособность

Максимальная аэробная мощность зависит главным образом от плотности митохондрий в мышечных волокнах, концентрации и активности окислительных ферментов, скорости поступления кислорода вглубь волокна. Объем кислорода, доступного для окислительных реакций, лимитируется, как факторами общей работоспособности организма, так и рядом локальных внутримышечных факторов, среди которых можно выделить капиляризацию мышц, концентрацию миоглобина, диаметр мышечного волокна (чем меньше диаметр волокна, тем лучше оно снабжается кислородом и тем выше его относительная аэробная мощность). Скорость производства АТФ за счет окисления достигает максимальных значений на 2-3-й минуте работы, что связано с необходимостью развертывания множества процессов, обеспечивающих доставку кислорода к митохондриям.

Тренировки, направленные на развитие аэробной выносливости, должны обеспечить повышение работоспособности кардиореспираторной системы, способствовать увеличению количества эритроцитов в крови и содержанию в них гемоглобина, росту концентрации миоглобина в мышечных клетках, лучшему обеспечению работающих органов энергетическими субстратами.

С этой целью применяются различные варианты повторной и интервальной тренировки, а также непрерывная длительная работа равномерной или переменной мощности.

Например, используют циркуляторную интервальную тренировку, которая представляет собой серии более коротких высокоинтенсивных нагрузок длительностью от 30 до 90 с, чередующихся со столь же короткими интервалами отдыха. Эффективность метода заключается в том, что потребление кислорода в первые минуты отдыха после прекращения нагрузки сохраняется на высоком уровне, так как происходит так называемый возврат кислородного долга (получение окислительным путем энергии, необходимой для восполнения запасов АТФ и креатинфосфата, а также для вывода молочной кислоты из мышц). Таким образом, в период короткого отдыха уровень потребления кислорода снижается не существенно, в то время как мышцы восстанавливают свои силы, восполняя запасы АТФ и креатинфосфата, избавляясь от продуктов метаболизма, после чего получают возможность вновь развить высокое усилие и вновь создать высокую потребность в кислороде. Поэтому в течение всей «циркуляторной» тренировки уровень потребления кислорода совершает незначительные колебания возле максимальных значений.

Для повышения содержания в мышцах миоглобина может быть использована миоглобиновая интервальная тренировка. Спортсменам предлагаются очень короткие (не более 5-10 с) нагрузки средней интенсивности, чередуемые с такими же короткими промежутками отдыха. Выполняемые кратковременные нагрузки в основном обеспечиваются кислородом, который депонирован в мышечных клетках в форме комплекса с миоглобином. Короткий отдых между упражнениями достаточен для восполнения запасов кислорода.

Для увеличения кислородной емкости крови, а также для повышения концентрации миоглобина хороший эффект дают тренировки в условиях среднегорья.

Специфичность спортивной работоспособности

Для каждого вида спорта характерна своя работоспособность. При этом более специфичны те виды спорта, которые тренируют анаэробную работоспособность, так как при выполнении упражнений, свойственных конкретному виду спорта, в основном функционируют только определенные группы мышц. Поэтому за счет тренировок именно у этих мышечных групп повышается работоспособность.

Аэробная работоспособность менее специфична. Спортсмен, имеющий высокий уровень аэробной работоспособности, может проявить ее не только в том виде деятельности, где он прошел специализированную подготовку, но и в других видах мышечной работы. Например, квалифицированный лыжник может показать хорошие результаты в беге на длинные дистанции и т. д.

Возрастные особенности работоспособности

По мере роста и увеличения массы тела работоспособность возрастает, но развитие отдельных компонентов работоспособности происходит неодинаково.

Алактатная работоспособность ребенка низкая, потому что у детей содержание крсатинфосфата в мышцах значительно ниже, чем у взрослых. В 15-17 лет алактатный путь начинает развиваться и достигает максимума к 19-20 годам, сохраняется до 30-летнего возраста, после чего снижается.

Лактатная работоспособность у детей и подростков тоже находится на более низком уровне, так как у них меньше запасы гликогена в мышцах и высокая чувствительность организма к повышению кислотности вследствие накопления лактата. С 15-16 лет этот путь развивается, и максимум отмечается в 20-22 года, а затем быстро снижается.

Аэробная работоспособность у детей тоже невысокая, так как рост и развитие детского организма требуют значительных энергозатрат. С 9-10-летнего возраста наблюдается интенсивное развитие аэробного пути, максимум отмечается только к 20-25 годам, который можно сохранить до 40 45 лет.

Вопросы для самоконтроля

1. Дайте определение термину «спортивная работоспособность».

2. От каких факторов зависит проявление спортивной работоспособности?

3. При выполнении каких физических упражнений проявляется алактатная работоспособность?

4. В чем отличие тонических и фазических мышечных волокон?

5. В чем отличие лактатной и алактатной работоспособности?

6. Перечислите факторы, влияющие на аэробную работоспособность.

7. В чем заключается специфичность спортивной работоспособности?

8. В каком возрасте начинает развиваться аэробная, лактатная и алактатная работоспособности?

9. С помощью какого метода тренировки можно повысить алактатную работоспособность?

10. Какие тренировки можно использовать для увеличения кислородной емкости крови?