Биохимические процессы, происходящие при плавании на 400 метров

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

Введение

1. Зона мощности плавания. Соотношение аэробных и анаэробных процессов при плавании на 400 м

2. Характеристика основного механизма образования АТФ: энергетические источники, краткое описание процесса, реакции, конечные продукты

3. Энергетические показатели основного пути энергообеспечения (мощность, емкость, эффективность) и биохимические факторы, которые влияют на их величину

4. Биохимические изменения в мышцах, крови и моче спортсмена при плавании на 400 м и в период отдыха. Составьте график, отражающий эти изменения

5. Укажите качество двигательной деятельности, которое является ведущим при плавании на 400 м. Методы развития этого качества. Методы контроля за развитием этого качества

6. Перекисное окисление липидов. Этапы развития реакций ПОЛ. Роль при физических нагрузках

7. Антиоксидантные системы организма. Ферментативные и неферментативные антиоксиданты

Заключение

Литература



Введение

Данная работа посвящена биохимическим процессам, происходящим при плавании на 400 метров. Плавание является уникальным видом физических упражнений и относится к наиболее массовым видам спорта, как в нашей стране, так и за рубежом. Специфические особенности плавания связаны с двигательной активностью в водной среде. При этом организм человека подвергается двойному воздействию: с одной стороны на него воздействуют физические упражнения, с другой водная среда. Эти особенности так же обусловлены и физическими свойствами воды: ее плотностью, вязкостью, давлением, температурой, теплоемкостью. При плавании вырабатывается новый автоматизм дыхания, который характеризуется уменьшением длительности дыхательного цикла, увеличением частоты и минутного объема дыхания. При этом увеличивается легочная вентиляция и жизненная емкость легких. Кроме плотности и давления воды существенное влияние на организм при занятиях плаванием оказывает ее теплоемкость. Теплоемкость воды в 4 раза больше и теплопроводность в 25 раз выше, чем воздуха. Поэтому, когда человек находится в воде, его тело излучает на 50-80 % больше тепла, чем на воздухе. В связи, с чем у него повышается обмен вещество для сохранения теплового баланса в организме. Вследствие этого совершенствуются механизмы, обеспечивающие сохранение температурного гомеостаза.

Цель данной работы - составить характеристику биохимических процессов, происходящих в организме при плавании на 400 метров.

плавание аэробный биохимический спортсмен



1. Зона мощности плавания. Соотношение аэробных и анаэробных процессов при плавании на 400 м

По классификации, разработанной В. С. Фарфелем, следует различать циклические упражнения: максимальной мощности, в которых длительность работы не превышают 20-30 секунд (спринтерский бег до 200 м, гит на велотреке до 200 м, плавание до 50 м и др.); субмаксимальной мощности, длящиеся 3-5 минут (бег на 1500 м, плавание на 400 м, гит на треке до 1000 м, бег на коньках до 3000 м, гребля до 5 минут и др.); большой мощности, возможное время выполнения которых ограничивается 30 - 40 минутами (бег до 10000 м, велотрек, велогонки до 50 км, плавание 800 м - женщ., 1500 м - мужч., спортивная ходьба до 5 км и др.), и умеренной мощности которую спортсмен может удерживать от 30-40 минут до нескольких часов (шоссейные велогонки, марафонские и сверхмарафонские пробеги, др).

Таким образом, плавание на 400 метров относится к зоне субмаксимальной мощности.

В отличие от работы максимальной мощности, при этой, более длительной нагрузке, происходит резкое усиление кровообращения и дыхания. Это обеспечивает доставку к мышцам значительного количества кислорода в момент выполнения физической работы. Потребление кислорода достигает к концу 3-5 минут работы предельных или близких к ним величин. (5-6 литров в минуту). Минутный объём крови возрастает до 25-30 литров. Однако несмотря на это, кислородный запрос в этой зоне мощности оказывается намного больше фактического потребления кислорода. Он доходит до 25-26 л/мин. Следовательно, абсолютная величина кислородного долга достигает 20 и более литров, т. е. максимально возможных значений. Эти цифры свидетельствуют, что при работе субмаксимальной мощности в организме, хотя и в меньшей степени, чем при спринтерских дистанциях, анаэробные процессы в освобождение энергии преобладают над аэробными. В результате интенсивного гликогенолиза в мышцах, в крови накапливается большое количество молочной кислоты. В крови её содержание доходит до 250 и более мг %, что вызывает резкий сдвиг рН крови в кислую сторону (до 7,0-6,9). К резким сдвигам кислотно-щелочного равновесия в крови присоединяется повышение в ней осмотического давления, в результате перехода воды из плазмы в мышцы и потери её при отделение. Всё это создаёт во время работы неблагоприятные условия для деятельности центральной нервной системы и мышц, вызывая снижение их работоспособности.

Характерным для этой зоны мощности является то, что некоторые функциональные сдвиги нарастают на протяжении всего периода работы, достигая предельных величин (содержание молочной кислоты в крови, снижение щелочного резерва крови, кислородная задолженность и др.).

Воздействие на организм пловцов дистанций от 50 до 400 м, проплываемых с максимально доступной скоростью с помощью движений рук, ног и в полной координации способами кроль на груди и на спине, дельфин, носит смешанный аэробно-анаэробный характер.

Воздействие таких же упражнений в способе брасс носит преимущественно аэробный характер, что во многом объясняется специализацией данной выборки. Так как большинство спортсменов специализировалось в способах плавания кроль на груди и баттерфляй, это является показателем того, что более низкая техническая подготовленность в "чужих" способах - кроль на спине и брасс - не позволяет им полностью реализовать функциональные потенции в этих способах.

Ранее многими авторами [8, 10, 11] было отмечено, что квалифицированные пловцы, как правило, демонстрируют максимальные величины потребления кислорода при выполнении специфических плавательных упражнений. МПК при работе на велоэргометре у них ниже, чем при плавании, а при беге на тредбане - примерно такое же, как при плавании.

Согласно нашим данным, наибольшие величины показателей аэробной и анаэробной производительности пловцы демонстрировали в плавании способами кроль на груди и дельфин, более низкие - в способах кроль на спине и брасс. Это отражает влияние двигательной специализации на реализацию функциональных потенций и еще раз подчеркивает роль специализированной тренировки в плавании для реализации этих потенций.

Зависимость изменения отношения VCO2/ExcCO2, (внизу) при плавании с помощью движений ног способом дельфин на дистанциях 50, 100, 200, 400м

Таблица 1. Упражнения, рекомендуемые для развития гликолитических анаэробных способностей пловцов 16-18 лет с высоким и низким уровнями функциональных возможностей

Условные обозначения: Р - плавание с помощью движений рук; Н - плавание с помощью движений ног; К - плавание в полной координации движений; (+) - рекомендуется; (-) - не рекомендуется; (X) - может быть применено в случае положительного срочного тренировочного эффекта.

Исходя из того, что срочный тренировочный эффект отдельных плавательных упражнений имел значительные вариации, были изучены индивидуальные особенности реакции организма в ответ на эти тренировочные воздействия.

Реакция организма на тренировочную нагрузку в плавании во многом определяется индивидуальным уровнем развития аэробных и анаэробных возможностей спортсменов. Интегральным показателем, характеризующим степень участия аэробного и анаэробного метаболизма в общей энергетике работы, является отношение общего уровня выделения углекислого газа к уровню выделения неметаболического "излишка" CO2 (VCO2/ExcCO2) [9]. Это отношение показывает, во сколько раз уровень окислительных процессов в тканях превышает скорость гликолиза. Чем больше значение этого показателя, тем выше доля аэробного метаболизма, и, наоборот, чем меньше значение этого показателя, тем выше доля анаэробного метаболизма в энергетическом обеспечении данного вида нагрузки.

Для выявления индивидуальных особенностей в ответ на тренировочную нагрузку нами были проанализированы зависимости изменения показателя VCO2/ExcCO2 от индивидуального максимума потребления O2 (МПК) и индивидуального максимума выделения неметаболического "излишка" CO2 (ЕхсCO2) при проплывании дистанций 50, 100, 200 и 400 м с помощью движений рук, ног и в полной координации способами кроль на груди и на спине, дельфин, брасс.

При этом было установлено, что при плавании с помощью движений ног дельфином (см. рисунок) на дистанциях 100 и 200 м доля анаэробного метаболизма у пловцов с низкими и высокими функциональными потенциями практически одинакова (отношение VCO2/ЕхсCO2 находится в пределах 3-5). При проплывании дистанции 50 и 400 м спортсменами с относительно высоким уровнем потребления O2 (свыше 4,8 л/мин) и ЕхсCO2, (свыше 1,2 л/мин) отношение VCO2/ЕхсCO2 находится в пределах 3-5. У пловцов, имеющих абсолютный максимум потребления O2 (ниже 4,8 л/мин) и ЕхсCO2 (ниже 1,2 л/мин), нагрузка приобретает более аэробный характер (отношение VCO2/ExcCO2 резко возрастает до 7-8 на дистанции 50 м и до 11 на дистанции 400 м). Следовательно, для развития и совершенствования анаэробных способностей спортсменам с высоким абсолютным максимумом потребления O2 (свыше 4,8 л/мин) и ЕхсCO2 (свыше 1,2 л/мин) целесообразно использовать плавание с помощью движений ног дельфином на дистанциях от 50 до 400 м, в то время как пловцам с относительно низкими величинами этих показателей может быть рекомендовано плавание с помощью движений ног дельфином только на дистанциях 100 и 200 м. На основании проведенного исследования была разработана специальная таблица (табл. 2) упражнений, рекомендуемых для развития и совершенствования гликолитических анаэробных способностей у пловцов 16-18 лет высокого класса, обладающих относительно высоким и относительно низким аэробным и анаэробным потенциалами.

2. Характеристика основного механизма образования АТФ: энергетические источники, краткое описание процесса, реакции, конечные продукты

Обе фазы мышечной деятельности - сокращение и расслабление - протекают при обязательном использовании энергии, которая выделяется при гидролизе АТФ.

Ведущий механизм ресинтеза АТФ при плавании на 400 метров - гликолитический. В начале работы, пока гликолиз не достиг максимальной скорости, образование АТФ идет за счет креатинфосфата, а в конце работы гликолиз начинает заменяться тканевым дыханием.

Гликолитический путь ресинтеза относится к анаэробным способам образования АТФ. Источником энергии, необходимой для ресинтеза АТФ, в данном случае является мышечный гликоген, концентрация которого в саркоплазме колеблется в пределах 0,2-3%.

При анаэробном распаде гликогена от его молекулы под воздействием фермента фосфорилазы поочередно отщепляются концевые остатки глюкозы в форме глюкозо-1-фосфата. Далее молекулы глюко-зо-1-фосфата через ряд последовательных стадий превращаются в молочную кислоту, которая по своему химическому составу является как бы половинкой молекулы глюкозы. В процессе анаэробного распада гликогена до молочной кислоты, называемого гликолизом, образуются промежуточные продукты, содержащие фосфатную группу с макроэргической связью, которая легко переносится на АДФ с образованием АТФ.

Итоговое уравнение анаэробного расщепления гликогена имеет следующий вид:

Все ферменты гликолиза находятся в саркоплазме мышечных клеток.

Гликолизу может также подвергаться глюкоза, поступающая в мышцы из кровяного русла.

Анаэробный гликолиз, несмотря на небольшой энергетический эффект, является основным источником энергии для скелетных мышц в начальном периоде интенсивной работы, т. е. в условиях, когда снабжение кислородом ограничено. Кроме того, зрелые эритроциты извлекают энергию за счет анаэробного окисления глюкозы, потому что не имеют митохондрий.

Регуляция скорости гликолиза осуществляется путем изменения активности двух ферментов: фосфорилазы и фосфофруктокиназы. Фосфорилаза катализирует первую реакцию распада гликогена - отщепление от него глюкозо-1 - фосфата. Этот фермент активируется адреналином, АМФ и ионами кальция, а ингибируется глюкозо-6-фосфатом и избытком АТФ. Второй регуляторный фермент гликолиза - фосфофруктокиназа - активируется АДФ и особенно АМФ, а тормозится избытком АТФ и лимонной кислотой. Наличие таких регуляторных механизмов приводит к тому, что в покое гликолиз протекает очень медленно, при интенсивной мышечной работе его скорость резко возрастает и может увеличиваться по сравнению с уровнем покоя почти в 2000 раз, причем повышение скорости гликолиза может наблюдаться уже в предстартовом состоянии за счет выделения адреналина.

Гликолитический способ образования АТФ имеет ряд преимуществ перед аэробным путем. Он быстрее выходит на максимальную мощность, имеет более высокую величину максимальной мощности и не требует участия митохондрий кислорода. Однако у этого пути есть и существенные недостатки. Этот процесс малоэкономичен. Распад до лактата одного остатка глюкозы, отщепленного от гликогена, дает только 3 молекулы АТФ, тогда как при аэробном окислении гликогена до воды и углекислого газа образуется 39 молекул АТФ в расчете на один остаток глюкозы. Такая неэкономичность в сочетании с большой скоростью быстро приводит к исчерпанию запасов гликогена.

Другой серьезный недостаток гликолитического пути ресинтеза АТФ - образование и накопление лактата, являющегося конечным продуктом этого процесса. Повышение концентрации лактата в мышечных волокнах вызывает сдвиг рН в кислую сторону, при этом происходят конформационные изменения мышечных белков, приводящие к снижению их функциональной активности. Таким образом, накопление молочной кислоты в мышечных клетках существенно нарушает их нормальное функционирование и ведет к развитию утомления.

При снижении интенсивности физической работы, а также в промежутках отдыха во время тренировки образовавшийся лактат может частично выходить из мышечных клеток в лимфу или кровь, что делает возможным повторное включение гликолиза.

3. Энергетические показатели основного пути энергообеспечения (мощность, емкость, эффективность) и биохимические факторы, которые влияют на их величину

Для количественной характеристики различных путей ресинтеза АТФ обычно используются следующие критерии:

А) максимальная мощность, или максимальная скорость, - это наибольшее количество АТФ, которое может образоваться в единицу времени за счет данного пути ресинтеза. Измеряется максимальная мощность в калориях или джоулях, исходя из того, что 1 ммоль АТФ соответствует в физиологических условиях примерно 12 кал или 50 Дж. Поэтому данный критерий имеет размерность кал/минкг мышечной ткани или соответственно Дж/мин-кг мышечной ткани;

Б) время развертывания - это минимальное время, необходимое для выхода ресинтеза АТФ на свою наибольшую скорость, т. е. для достижения максимальной мощности. Этот критерий измеряется в единицах времени;

В) время сохранения или поддержания максимальной мощности - это наибольшее время функционирования данного пути ресинтеза АТФ с максимальной мощностью. Единицы измерения - с, мин, ч;

Г) метаболическая емкость - это общее количество АТФ, которое может образоваться во время мышечной работы за счет данного пути ресинтеза АТФ.

Итак, мы отметили, что при плавании на 400 м основной путь образования АТФ - гликолитический.

Количественные критерии гликолитического пути ресинтеза АТФ:

Максимальная мощность - 750-850 кал/мин-кг, что примерно вдвое выше соответствующего показателя тканевого дыхания. Высокое значение максимальной мощности гликолиза объясняется содержанием в мышечных клетках большого запаса гликогена, наличием механизмов активации ключевых ферментов, приводящих к значительному росту скорости гликолиза, отсутствием потребности в кислороде.

Время развертывания - 20-30 с. Это обусловлено тем, что все участники гликолиза находятся в саркоплазме миоцитов, а также возможностью активации ферментов гликолиза. Как уже отмечалось, фосфорилаза - фермент, запускающий гликолиз, - активируется адреналином, который выделяется в кровь непосредственно перед началом работы. Ионы кальция, концентрация которых в саркоплазме повышается примерно в 1000 раз под воздействием двигательного нервного импульса, также являются мощными активаторами фосфорилазы.

Время работы с максимальной мощностью - 2-3 мин. Существуют 2 основные причины такой небольшой величины. Во-первых, гликолиз протекает с высокой скоростью, что быстро приводит к уменьшению в мышцах концентрации гликогена и, следовательно, к последующему снижению скорости его распада. Во-вторых, в процессе гликолиза образуется молочная кислота, накопление которой приводит к повышению кислотности внутри мышечных клеток. В условиях повышенной кислотности снижается каталитическая активность ферментов, в том числе ферментов гликолиза, что также ведет к уменьшению скорости ресинтеза АТФ.

4. Биохимические изменения в мышцах, крови и моче спортсмена при плавании на 400 м и в период отдыха. Составьте график, отражающий эти изменения

При нахождении человека в воде у него увеличивается количество форменных элементов крови: эритроцитов, лейкоцитов, гемоглобина. Это наблюдается даже после одноразового пребывания в воде. Через 1,5-2 часа после занятия состав крови фактически достигает нормального уровня. Однако уровень форменных элементов крови при регулярных занятиях повышается длительное время.

Известные в настоящее время биохимические методы оценки использования при физической работе гликолитического пути ресинтеза АТФ (основного при плавании на 400 метров) основаны на оценке биохимических сдвигов в организме, обусловленных накоплением молочной кислоты. Это прежде всего определение после физической нагрузки концентрации лактата в крови. В покое, т. е. до начала работы, концентрация лактата в крови обычно 1-2 ммоль/л. После интенсивных непродолжительных нагрузок концентрация молочной кислоты в крови резко повышается и может достигать 18-20 ммоль/л, а у спортсменов высокой квалификации еще больших значений. Другим показателем, отражающим накопление в кровяном русле молочной кислоты, является водородный показатель крови. В покое этот показатель равен 7,36-7,40, после интенсивной работы он снижается до 7,2-7,0, причем в литературе отмечено и еще более значительное снижение рН - до 6,8. Наибольшие изменения концентрации лактата и рН крови, наблюдаемые после нагрузки «до отказа» в зоне субмаксимальной мощности характеризуют метаболическую емкость гликолиза. Максимальную мощность гликолитического ресинтеза АТФ можно оценить по скорости возрастания концентрации лактата в крови или по скорости снижения рН.

Еще один метод оценки скорости гликолиза, фиксирующий последствия образования и накопления молочной кислоты, - это определение щелочного резерва крови. Щелочной резерв крови - это щелочные компоненты всех буферных систем крови. При поступлении во время мышечной работы в кровь молочной кислоты она вначале нейтрализуется путем взаимодействия с буферными системами крови, и поэтому происходит снижение щелочного резерва крови.

Оценить вклад гликолиза в энергообеспечение выполненной физической работы можно также путем определения лактата в моче. В покое в моче лактат практически отсутствует. После тренировки, особенно с использованием интенсивных упражнений, с мочой выделяются большие количества молочной кислоты. При этом надо учесть, что в процессе тренировки гликолиз включается многократно и поэтому анализ мочи дает информацию о суммарном вкладе гликолитического пути ресинтеза в обеспечение энергией всех нагрузок, выполненных за время тренировки.

Наряду с исследованием крови и мочи для оценки гликолитического пути ресинтеза еще может быть использовано определение лактатного кислородного долга. Лактатный кислородный долг - это повышенное потребление кислорода в ближайшие 1-1,5 часа после окончания мышечной работы. Этот избыток кислорода необходим для устранения молочной кислоты, образовавшейся при работе. Наибольшие величины лактатного кислородного долга определяются после физических нагрузок продолжительностью 2-3 мин, выполняемых с предельной интенсивностью. У хорошо тренированных спортсменов величина лактатного кислородного долга может достигать 20 л.

По величине лактатного кислородного долга можно судить о возможностях гликолитического пути ресинтеза АТФ. Так, величина лактатного долга свидетельствует о метаболической емкости гликолиза, а его максимальная мощность может быть оценена по отношению величины лактатного долга к времени выполнения предельной нагрузки субмаксимальной мощности. В результате систематических тренировок с использованием субмаксимальных нагрузок в мышечных клетках повышается концентрация гликогена и увеличивается активность ферментов гликолиза. У высокотренированных спортсменов наблюдается развитие резистентности тканей и крови к снижению рН, и поэтому они сравнительно легко переносят сдвиг водородного показателя крови до 70 и ниже.



5. Укажите качество двигательной деятельности, которое является ведущим при плавании на 400 м. Методы развития этого качества. Методы контроля за развитием этого качества

Основное качества двигательной деятельности при плавании на 400 метров - это выносливость. Выносливость - это способность противостоять физическому утомлению в процессе мышечной деятельности. Мерилом выносливости является время, в течение которого осуществляется мышечная деятельность определенного характера и интенсивности. Например, в плавании измеряется минимальное время преодоления заданной дистанции.

Средства воспитания выносливости.

Средствами развития общей (аэробной) выносливости являются упражнения, вызывающие максимальную производительность сердечно-сосудистой и дыхательной систем. Мышечная работа обеспечивается за счет преимущественно аэробного источника; интенсивность работы может быть умеренной, большой, переменной; суммарная длительность выполнения упражнений составляет от нескольких до десятков минут.

В практике физического воспитания применяют самые разнообразные по форме физические упражнения циклического и ациклического характера, например продолжительный бег, бег по пересеченной местности (кросс), передвижения на лыжах, бег на коньках, езда на велосипеде, плавание, игры и игровые упражнения, упражнения, выполняемые по методу круговой тренировки (включая в круг 7-8 и более упражнений, выполняемых в среднем темпе) и др. Основные требования, предъявляемые к ним, следующие: упражнения должны выполняться в зонах умеренной или большой мощности работ; их продолжительность от нескольких минут до 60-90 мин; работа осуществляется при глобальном функционировании мышц.

Большинство видов специальной выносливости в значительной мере обусловлено уровнем развития анаэробных возможностей организма, для чего используют любые упражнения, включающие функционирование большой группы мышц и позволяющие выполнять работу с предельной и околопредельной интенсивностью.

Эффективным средством развития специальной выносливости скоростной, силовой, координационной и т. д. являются специально подготовительные упражнения, максимально приближенные к соревновательным по форме, структуре и особенностям воздействия на функциональные системы организма, специфические соревновательные упражнения и общеподготовительные средства.

Для повышения анаэробных возможностей организма используют следующие упражнения:

1. Упражнения, преимущественно способствующие повышению алактатных анаэробных способностей. Продолжительность работы 10-15 с, интенсивность максимальная. Упражнения используются в режиме повторного выполнения, сериями.

2. Упражнения, позволяющие параллельно совершенствовать алактатные и лактатные анаэробные способности. Продолжительность работы 15-30 с, интенсивность 90-100% от максимально доступной.

3. Упражнения, способствующие повышению лактатных анаэробных возможностей. Продолжительность работы 30-60 с, интенсивность 85-90% от максимально доступной.

4. Упражнения, позволяющие параллельно совершенствовать лактатные анаэробные и аэробные возможности. Продолжительность работы 1-5 мин, интенсивность 85-90% от максимально доступной.

При выполнении большинства физических упражнений суммарная их нагрузка на организм достаточно полно характеризуется следующими компонентами: 1) интенсивность упражнения; 2) продолжительность упражнения; 3) число повторений; 4) продолжительность интервалов отдыха; 5) характер отдыха.

Методы воспитания выносливости.

Основными методами развития общей выносливости являются: 1) метод слитного (непрерывного) упражнения с нагрузкой умеренной и переменной интенсивности; 2) метод повторного интервального упражнения; 3) метод круговой тренировки; 4) игровой метод; 5) соревновательный метод.

Для развития специальной выносливости применяются : 1) методы непрерывного упражнения (равномерный и переменный); 2) методы интервального прерывного упражнения (интервальный и повторный); 3) соревновательный и игровой методы.

Равномерный метод характеризуется непрерывным длительным режимом работы с равномерной скоростью или усилиями. При этом занимающийся стремится сохранить заданную скорость, ритм, постоянный темп, величину усилий, амплитуду движений. Упражнения могут выполняться с малой, средней и максимальной интенсивностью.

Переменный метод отличается от равномерного последовательным варьированием нагрузки в ходе непрерывного упражнения (например, бега) путем направленного изменения скорости, темпа, амплитуды движений, величины усилий и т. п.

Интервальный метод предусматривает выполнение упражнений со стандартной и с переменной нагрузкой и со строго дозированными и заранее запланированными интервалами отдыха. Как правило, интервал отдыха между упражнениями 1-3 мин (иногда по 15-30 с). Таким образом, тренирующее воздействие происходит не только и не столько в момент выполнения, сколько в период отдыха. Такие нагрузки оказывают преимущественно аэробно-анаэробное воздействие на организм и эффективны для развития специальной выносливости.

Метод круговой тренировки предусматривает выполнение упражнений, воздействующих на различные мышечные группы и функциональные системы по типу непрерывной или интервальной работы. Обычно в круг включается 6-10 упражнений («станций»), которые занимающийся проходит от 1 до 3 раз.

Соревновательный метод предусматривает использование различных соревнований в качестве средства повышения уровня выносливости занимающегося.

Игровой метод предусматривает развитие выносливости в процессе игры, где существуют постоянные изменения ситуации, эмоциональность.

Используя тот или иной метод для воспитания выносливости, каждый раз определяют конкретные параметры нагрузки.

Воспитание выносливости путем воздействия на анаэробные возможности человека.

Воспитание выносливости путем воздействия на анаэробные возможности основано на приспособлении организма к работе в условиях накопления недоокисленных продуктов энергетического обеспечения и характеризуется решением двух задач: 1) повышение мощности гликолитического (лактатного) механизма; 2) повышение мощности креатинфосфатного (алактатного) механизма. Для этого используются основные и специально подготовительные упражнения соответствующей интенсивности. При этом применяются методы повторного и переменного интервального упражнения.

К упражнениям, применяемым в качестве средств совершенствования гликолитического механизма, предъявляются следующие требования. Работа должна выполняться с интенсивностью 90-95% от максимальной мощности для данного отрезка дистанции, продолжительность работы от 20 с до 2 мин (длина отрезков от 200 до 600 м в беге; от 50 до 200 м в плавании). Число повторений в серии для начинающих 2-3, для хорошо подготовленных 4-6. Интервалы отдыха между повторениями постепенно уменьшаются: после первого - 5-6 мин, после второго - 3-4 мин, после третьего - 2-3 мин. Между сериями должен быть отдых для ликвидации лактатного долга в 15-20 мин. К упражнениям, применяемым в качестве средств совершенствования креатинфосфатного механизма, предъявляются следующие требования. Интенсивность работы должна быть околопредельной (95% от максимума); продолжительность упражнений - 3-8 с (бег - 20-70 м, плавание - 10-20 м); интервалы отдыха между повторениями - 2-3 мин, между сериями (каждая серия состоит из 4-5 повторений) - 7-10 мин. Интервалы отдыха между сериями заполняются упражнениями очень низкой интенсивности, число повторений определяется исходя из подготовленности занимающихся.

Скоростная выносливость проявляется в основном в деятельности, предъявляющей повышенные требования к скоростным параметрам движений в зонах субмаксимальной и максимальной мощности работ.

Скоростная выносливость в максимальной зоне обусловлена функциональными возможностями анаэробного креатинфосфатного энергетического источника. Предельная продолжительность работы не превышает 15-20 с. Для ее воспитания используют интервальный метод. Часто используют прохождение соревновательной дистанции с максимальной интенсивностью. В целях увеличения запаса прочности практикуют прохождение более длинной дистанции, чем соревновательная, но опять же с максимальной интенсивностью.

Скоростная выносливость в зоне субмаксимальных нагрузок в основном обеспечивается за счет анаэробно-гликолитического механизма энергообеспечения и часто аэробного, поэтому можно говорить, что работа совершается в аэробно-анаэробном режиме. Продолжительность работы не превышает 2,5-3 мин. Основным критерием развития скоростной выносливости является время, в течение которого поддерживаются заданная скорость либо темп движений.

Контрольные упражнения (тесты) для определения уровня развития выносливости

Одним из основных критериев выносливости является время, в течение которого человек способен поддерживать заданную интенсивность деятельности. На основе этого критерия разработаны прямой и косвенный способы измерения выносливости. При прямом способе испытуемому предлагают выполнять какое-либо задание (например, бег) с заданной интенсивностью (60, 70, 80 или 90% от максимальной скорости). Сигналом для прекращения теста является начало снижения скорости выполнения данного задания. Однако на практике педагоги по физической культуре и спорту прямым способом пользуются редко, поскольку сначала нужно определить максимальные скоростные возможности испытуемых (по бегу на 20 или 30 м с ходу), затем вычислить для каждого из них заданную скорость и только после этого приступать к тестированию. В практике физического воспитания в основном применяется косвенный способ, когда выносливость занимающихся определяется по времени преодоления ими какой-либо достаточно длинной дистанции. Так, например, для учащихся младших классов длина дистанции обычно составляет 600-800 м; средних классов - 1000-1500 м; старших классов - 2000-3000 м. Используются также тесты с фиксированной длительностью бега - 6 или 12 мин. Наиболее известными в физическом воспитании и спорте относительными показателями выносливости являются: запас скорости, индекс выносливости, коэффициент выносливости.

Запас скорости (Н. Г.Озолин, 1959) определяется как разность между средним временем преодоления какого-либо короткого, эталонного отрезка (например, 30, 60, 100 м в беге, 25 или 50 м в плавании и т. д.) при прохождении всей дистанции и лучшим временем на этом отрезке.

Запас скорости Зс = tn-tk

Где tn - время преодоления эталонного отрезка; tk - лучшее время на этом отрезке.

Индекс выносливости - это разность между временем преодоления длинной дистанции и тем временем на этой дистанции, которое показал бы испытуемый, если бы преодолел ее со скоростью, показываемой им на коротком (эталонном) отрезке.



Индекс выносливости = t - tk * n,

Где t - время преодоления какой-либо длинной дистанции; tk - время преодоления короткого (эталонного) отрезка; n - число таких отрезков, в сумме составляющих дистанцию.

Коэффициент выносливости (Г. Лазарев, 1962) - это отношение времени преодоления всей дистанции ко времени преодоления эталонного отрезка.

Коэффициент выносливости =t:tk,

Где t - время преодоления всей дистанции; tk - лучшее время на эталонном отрезке.

В качестве показателей выносливости используются и биомеханические критерии, такие, например, как точность выполнения бросков в баскетболе, время опорных фаз в беге, колебания общего центра масс в движении и т. п. (М. А.Годик, 1988). Сравнивают их значения в начале, середине и конце упражнений. По величине различий судят об уровне выносливости: чем меньше изменяются биомеханические показатели в конце упражнения, тем выше уровень выносливости.

Повышение спортивных результатов в плавании во многом зависит от уточнения научных знаний об особенностях тренирующего -воздействия широкого круга - специальных упражнений, используемых при подготовке высококвалифицированных пловцов.



Таблица 1. Показатели специальной работоспособности при плавании с помощью движений рук, ног и в полной координации способами кроль на груди и на спине, дельфин, брасс на дистанциях 50, 100, 200, 400 м (n=42)

Дистанции, м. Виды упраж нений. Показатели специальной и работоспособности. VO2, л/минVE, л/мин ExcCO2, л/мин

кроль	на спине	дельфин	брасс	кроль	на спине	дельфин	брасс	кроль	на спине	дельфин	брасс
50	Р	3,93	3,16	3,89	2,69	38,8	81,2	92,8	62,3	0,55	0,44	0,45	0,23
1,12	0,53	0,88	0,78	25,5.	14,3	16,1	20,5	0,39	0,29	0,34	0,17
Н	3,54	3,07	3,42	2,13	91,2	86,4	84,0	54,4	0,68	0,83	0,72	0,18
0,81	0,58	1,05	0,69	24,9	19,4	27,5	17,3	0,31	0,43	0,30	0,11
К	3,96	3,19	3,96	2,98	84,4	78,6	90,8	79,6	0,57	0,50	0,65	0,51
0,94	0,62	0,6-	0,77	13,9	12,6	28,3	23,2	0,47	0,33	0,34	0,39
100	Р	4,00	2,83	4,10	2,52	108,4	69,2	97,8	64,0	1,02	0,49	0,76	0,28
1,30	0,47	0,50	0,65	34,7	10,5	20,1	18,3	0,68	0,26	0,40	0,19
Н	4,00	2,72	4,22	2,44	104,0	74,4	109,6	68,8	1,05	0,59	1,19	0,36
0,96	0,53	0,76	0,70	28,7	14,5	28,5	22,9	0,49	0,31	0,38	0,28
К	4,37	3,65	4,05	2,65	119,2	102,0	110,8	72,0	1,30	1,08	1,19	0,60
1,11	0,51	0,69	0,76	29,0	15,4	21,0	29,0	0,65	0,54	0,56	0,27
200	Р	3,73	2,87	3,76	2,65	84,4	70,8	99.2	69,6	0,37	0,35	0,87	0,13
1,12	0,41	0,68	0,71	12,8	10,3	31,7	17,7	0,31	0,32	0,42	0,11
Н	4,25	3,32	4,01	2,95	118,4	94,8	105,6	80,0	0,97	0,66	0,69	0,65
1,12	0,73	0,38	0,68	37,0	17,5	34,4	17,6	0,41	0,23	0,39	0,47
К	4,28	3,51	4,47	3.80	08,8	100,4	114,0	102,0	0,89	0,87	1,44	0,99
0,81	0,70	0,37	0,61	25,6	16,5	33,3	13,3	0,37	0,36	0,72	0,38
400	Р	3,43	3,08	4,30	2,39	97,6	90,0	107,2	61,6	0,79	0,61	0,72	0,23
0,71	0,93	0,66	0,65	22,2	14,5	18,2	18,7	0,56	0,44	0,36	0,17
Н	4,46	3,14	3,09	2,39	98,00	77,2	86,4	62,8	0,40	0,38	0,69	0,15
1,36	0,67	0,60	0,59	20,2	16,1	25,3	13,4	0,22	0,28	0,56	0,11
К	4,67	3,22	4,51	3,15	116,4	83,2	110,4	83,6	0,88	0,67	0,82	0,62
1,34	0,56	1,01	0,59	36,0	18,0	32,9	18,3	0,49	0,31	0,44	0,37

Условные обозначения: Р - плавание с помощью движений рук; Н - плавание с помощью движений ног; К - плавание в полной координации движений.



Организация и методы исследования. В исследовании приняли участие 42 пловца 16-18 лет - кандидаты в мастера и мастера спорта. Спортсменам предлагалось проплыть дистанции 50, 100, 200 и 400 м с максимально доступной скоростью с помощью движений рук, ног и в полной координации способами кроль на груди и на спине, дельфин и брасс. Характер и глубина тренировочного воздействия каждого упражнения определялись по показателям газообмена (уровню потребления кислорода, легочной вентиляции, неметаболического "излишка" углекислого газа) [1, 2, 8-10].

Результаты исследования и их обсуждение. Проведенное исследование показало, что высококвалифицированные пловцы 16-18 лет обладают высоким уровнем развития функциональных возможностей организма. Это объясняется направленностью тренировочного процесса, в котором наибольшая доля тренировочных упражнений носит аэробный и смешанный аэробно-анаэробный характер (табл. 1).

Сравнительный анализ данных проплывания дистанций от 50 до 400 м с максимальной скоростью четырьмя спортивными способами и выполнения тренировочных упражнений с помощью движений рук и ног выявил, что самые высокие функциональные сдвиги в организме пловцов происходят при плавании о полной координации движений, несколько меньше - при плавании с помощью движений ног и рук.

В плавании кролем на груди более высокие значения уровня потребления кислорода получены при выполнении упражнений с помощью движений ног по сравнению с плаванием при помощи рук. Это объясняется тем, что в первом случае в работу вовлекаются более массивные группы мышц, простые по структуре движения выполняются в высоком темпе. Поэтому плавание кролем на груди с максимальной и субмаксимальной скоростью с помощью ног - более эффективное средство для развития аэробных потенций, чем при помощи рук. Полученные нами данные согласуются с результатами исследований И. Холмера [11].

При выполнении тестов во время плавания на спине также отмечается тенденция к достижению более высоких значений в уровнях ПК, ЛВ и ЕхсCO2, при плавании с помощью одних ног по сравнению с плаванием при помощи рук, хотя она проявляется и не на всех дистанциях.

Следует отметить, что значения МПК, полученные нами у квалифицированных пловцов на основании выдыхаемого воздуха после однократного максимального проплывания дистанции, оказались несколько ниже, чем аналогичные показатели после выполнения ступенчатого теста в гидроканале [9, 11]. Вероятно, для достижения высоких спортивных результатов в плавании более важен рабочий уровень потребления кислорода на дистанции, чем уровень МПК. В связи в этим в тренировке пловцов высокого класса должны использоваться в основном упражнения, направленные на повышение степени реализации аэробных возможностей.

При плавании баттерфляем зарегистрированы значения уровня ПК, ЛВ и ЕхсCO2, превосходящие аналогичные показатели при плавании кролем на груди. Для этого способа плавания характерно параллельное увеличение уровней ПК, ЕхсCO2, т.е. работа несколько более "анаэробна", чем при плавании другими способами. Это подтверждает репутацию баттерфляя как универсального средства развития функциональных и силовых возможностей пловцов.

При плавании брассом у испытуемых зарегистрированы самые низкие значения ПК, ЛВ и ЕхсCO2, по сравнению с другими способами.

Воздействие на организм пловцов дистанций от 50 до 400 м, проплываемых с максимально доступной скоростью с помощью движений рук, ног и в полной координации способами кроль на груди и на спине, дельфин, носит смешанный аэробно-анаэробный характер.

Воздействие таких же упражнений в способе брасс носит преимущественно аэробный характер, что во многом объясняется специализацией данной выборки. Так как большинство спортсменов специализировалось в способах плавания кроль на груди и баттерфляй, это является показателем того, что более низкая техническая подготовленность в "чужих" способах - кроль на спине и брасс - не позволяет им полностью реализовать функциональные потенции в этих способах.

Ранее многими авторами [8, 10, 11] было отмечено, что квалифицированные пловцы, как правило, демонстрируют максимальные величины потребления кислорода при выполнении специфических плавательных упражнений. МПК при работе на велоэргометре у них ниже, чем при плавании, а при беге на тредбане - примерно такое же, как при плавании.

Согласно нашим данным, наибольшие величины показателей аэробной и анаэробной производительности пловцы демонстрировали в плавании способами кроль на груди и дельфин, более низкие - в способах кроль на спине и брасс. Это отражает влияние двигательной специализации на реализацию функциональных потенций и еще раз подчеркивает роль специализированной тренировки в плавании для реализации этих потенций.

6. Перекисное окисление липидов. Этапы развития реакций ПОЛ. Роль при физических нагрузках

Перекисное окисление липидов - свободнорадикальное окисление липидов, вызванное пероксидным ионом. При изучении процессов биологического окисления рассматривается вариант короткой цепи окисления - перекисное окисление. Кроме полезного действия (например разрушение мембран фагоцитированных микробов в лейкоцитах) при спонтанном образовании перекиси, образовавшийся пероксидный ион способен вступать в реакцию со многими молекулами. В белках окисляются некоторые аминокислоты, активные формы кислорода легко нарушают и структуру ДНК.

Перекисное окисление липидов - это цепные реакции, обеспечивающие расширенное воспроизводство свободных радикалов, частиц, имеющих неспаренный электрон, которые инициируют дальнейшее распространение перекисного окисления.

Процесс перекисного окисления липидов (ПОЛ) в биологических мембранах осуществляется по свободнорадикальному механизму, подобно тому, как по цепному механизму происходит деление ядер урана. Особенность цепной реакции состоит в том, что свободные радикалы, реагируя с другими молекулами, не исчезают, а превращаются в другие свободные радикалы. В любом химическом свободнорадикальном процессе принято рассматривать три характерные стадии:

- реакция зарождения цепи,

- реакция продолжения цепи,

- реакция обрыва цепи.

В физиологических условиях роль этого процесса многократна. Активные формы кислорода участвуют в механизмах бактерицидности, образовании биологически активных веществ, обмене коллагена, регуляции проницаемости мембран, обмене веществ и др. Однако, несмотря на это, активные формы кислорода, обладая высокой окисляющей способностью, являются основой патогенеза многих патологических процессов.

Источниками свободных радикалов и активных форм кислорода в организме человека могут быть нормальные метаболические процессы, но свободные радикалы могут образовываться и под влиянием внешних факторов (чрезмерная физическая нагрузка, табачный дым и др.)

Свободнорадикальное окисление жирных кислот составляет основу процессов ПОЛ, являющихся важным звеном патогенеза различных заболеваний. Процесс начинается с реакции инициирования цепи. Инициаторами могут быть химические реакции, связанные с изменением валентности иона металла (Cu2+, Fe2+). При окислении ионов железа молекулярным кислородом в растворе образуются как супероксидный, так и гидроксильный радикал.

Процессы перекисного окисления липидов (ПОЛ), играя важную роль в нормальном функционировании клетки, выступают и как ранние ключевые звенья ответной реакции организма на стрессорные состояния. Интенсивная физическая нагрузка, являясь стрессовым фактором, также сопровождается активацией процессов ПОЛ. Кроме того, при любой физической нагрузке потребление кислорода в органах возрастает в несколько раз и зависит от интенсивности и длительности нагрузки. Соответственно повышается уровень свободнорадикальных процессов в тканях. Усиленное образование продуктов ПОЛ в организме при мышечной нагрузке может свидетельствовать о снижении активности антиоксидантной системы (АОС).

Физическая нагрузка значительно увеличивает производство свободных радикалов у человека. У нетренированных людей, пожилых, женщин, и у индивидуумов с неадекватной системой антиоксидантной защиты, наблюдается перекисное окисление липидов, которое может причинять повреждение скелетных мышц.

Интенсивные физические нагрузки и эмоциональное напряжение, которые испытывают спортсмены до соревнований вызывают дисбаланс в системе перекисного окисления липидов - антиоксидантной защиты, смещая про - и антиоксидантное равновесие в сторону окислительных процессов. У спортсменов до соревнований отмечаются признаки окислительного стресса.

Таким образом, интенсивные физические нагрузки увеличивают скорость процессов перекисного окисления. Зависимость интенсивности перекисного окисления от тренировочного цикла выражается в ускорении свободно-радикальных реакций в предсоревновательном периоде.

7. Антиоксидантные системы организма. Ферментативные и неферментативные антиоксиданты

В клетке присутствует довольно развитая система защиты от перекисного окисления (антиоксидантная система), включающая ферменты, нейтрализующие перекиси и свободные радикалы (каталаза, глютатионредуктаза) и молекулы «ловушки» свободных радикалов и активных ионов (мембранная система витамина Е и селена, глютатион, аскорбиновая кислота). Наиболее развита антиоксидантная система в клетках, больше подверженных окислению, где выше парциальное давление кислорода, например, эритроциты, лейкоциты, эпителиальные клетки дыхательных путей. При несостоятельности антиоксидантной системы перекисное повреждение липидов приводит к повреждению мембранных структур клетки, что нарушает функционирование клетки и является основным механизмом гибели клетки.

Физиологическая антиоксидантная система представляет собой совокупность защитных механизмов клеток, тканей, органов и систем, направленных на сохранение и поддержание в пределах нормы реакции организма.

Большинство авторов определяют антиоксиданты как вещества, которые, присутствуя в малых количествах, существенно тормозят или ингибируют процессы окисления.

Различают ферментативные и неферментативные звенья антиоксидантной системы. Ферментативное звено антиоксидантной системы представлено глутатионпероксидазой, супероксиддисмутазой и каталазой. Они имеют определенную специализацию как по отношению к конкретным видам радикалов и перекисей, так и по локусам возникновения активных форм кислорода.

Неферментативное звено антиоксидантной системы состоит из соединений низкомолекулярной и белковой природы.

Жирорастворимые антиоксиданты локализуются там, где расположены структуры, наиболее уязвимые для процессов ПОЛ. К числу таких структур относят прежде всего биологические мембраны, липопротеины крови. Наиболее адекватными мишенями являются ПНЖК - линолевая, альфа-линоленовая, арахидоновая. Непосредственно в структуру плазматических, митохондриальных, микросомальных мембран, кариолеммы, липопротеинов встроены жирорастворимые антиоксиданты. Самым распрастраненным экзогенным антиоксидантом является витамин Е. Наиболее активен витамин Е в относительно низких концентрациях, при увеличении дозы его антиоксидантная активность снижается. Это объясняется усилением реакции инициирования новых цепей.



Заключение

В данной работе мы рассмотрели биохимические процессы, происходящие в организме при плавании на 400 метров и пришли к следующим выводам.

Плавание на 400 метров относится к зоне субмаксимальной мощности. При работе субмаксимальной мощности в организме, хотя и в меньшей степени, чем при спринтерских дистанциях, анаэробные процессы в освобождение энергии преобладают над аэробными.

Ведущий механизм ресинтеза АТФ при плавании на 400 метров - гликолитический. В начале работы, пока гликолиз не достиг максимальной скорости, образование АТФ идет за счет креатинфосфата, а в конце работы гликолиз начинает заменяться тканевым дыханием.

Количественные критерии гликолитического пути ресинтеза АТФ: Максимальная мощность - 750-850 кал/мин-кг, что примерно вдвое выше соответствующего показателя тканевого дыхания. Время развертывания - 20-30 с. Время работы с максимальной мощностью - 2-3 мин.

В организме при плавании происходят следующие биохимические изменения: В покое концентрация лактата в крови обычно 1-2 ммоль/л. После интенсивных непродолжительных нагрузок концентрация молочной кислоты в крови резко повышается и может достигать 18-20 ммоль/л. Другим показателем, отражающим накопление в кровяном русле молочной кислоты, является водородный показатель крови. В покое этот показатель равен 7,36-7,40, после интенсивной работы он снижается до 7,2-7,0.

Основное качество двигательной активности при плавании - это выносливость. Нами также рассмотрены методы тренировки выносливости.

Кроме того, в работе изучены процессы перекисного окисления липидов при физических нагрузках и действие антиоксидантов организма.



Литература

1. Михайлов С.С. Спортивная биохимия. 2004г.

2. Меньшиков В.В., Волков Н.И. Биохимия. 1986г.

3. Соломина Т.В. Особенности процессов энергообеспечения физических нагрузок в циклических видах спорта. 1987г.

4. Соломина Т.В. Биохимия обменных процессов: учеб. Пособие/Т.В. Соломина-Челябинск, 2009-94с.

5. Биохимия. Учебник для институтов физической культуры/под ред. В.В. Меньшикова и Н.И. Волкова.-М.:ФиС, 1986-384с.

6. Львовская Е.И. Основы общей и спортивной биохимии: учебник/Е.И. Львовская, Т.В. Соломина, Н.М. Григорьева - Челябинск, 2009-489с.

7. Львовская Е.И. Перекисное окисление липидов. УралГАФК - Челябинск, 2009-43 с.

Размещено на Allbest.ru

...