Биохимия мышц и мышечного сокращения

Цель занятия: Изучить биохимические и структурные факторы, определяющие проявление мышечной силы и скорости сокращения и биохимические основы развития скоростно-силовых качеств спортсмена.

Физическими качествами человека, проявляющимися при мышечной деятельности, являются скоростно-силовые качества, важнейшие из них - это сила, скорость и мощность развиваемого усилия. Их проявление зависит от биохимических, физиологических и психологических особенностей организма спортсмена, его технической подготовки.

Скоростно-силовые качества спортсмена предопределяются генетическими структурными факторами, в частности, длиной саркомеров в миофибриллах, содержанием быстро и медленно сокращающихся волокон в мышцах. Белые быстрые (анаэробные) и красные медленные (аэробные) волокна различаются не только по внешнему виду, но и по характеру метаболизма. Красные мышечные волокна хорошо снабжаются кровью, содержат много митохондрий, имеют высокую активность гексокиназы и низкую активность фосфорилазы и АТФ - азы миозина и они обладают высокой способностью к аэробному окислению.

Белые мышечные волокна плохо снабжаются кровью, содержат мало митохондрий, обладают низкой активностью гексокиназы и высокой активностью фосфорилазы и АТФ -азы миозина. Так как величина максимальной скорости сокращения мышцы прямо пропорциональна относительно АТФ - азной активности, то в быстро сокращающихся белых волокнах, в которых АТФ - азная активность миозина высока, эта величина значительно выше, чем в медленно сокращающихся красных волокнах.

Величина максимальной мощности, развиваемой мышцей, отражающая совместный эффект проявления силы и скорости сокращения является линейной функцией от суммарной АТФ - азной активности. Суммарная АТФ- азная активность выше в быстро сокращающихся белых волокнах, в соответствии с этим, в этих волокнах величина максимальной мощности значительно выше, чем в медленно сокращающихся красных волокнах.Из биохимических факторов скоростно-силовые качества определяются в первую очередь содержанием сократительных белков актина и миозина, АТФ - азной активностью миозина, способностью к быстрому ресинтезу АТФ (главным образом, за счет КрФ), концентрацией ионов Са2+, Мg2+ и др. в мышечной ткани, способностью к быстрому их освобождению и связыванию.

В связи с тем, что структурные факторы скоростно-силовых качеств человека генетически обусловлены и не изменяются в процессе индивидуального развития под влиянием тренировки, то основными методами

для улучшения скоростно-силовых качеств спортсменов должны быть упражнения, направленные на усиление синтеза сократительных белков в мышцах и повышение АТФ - азной активности миозина.

С этой целью в скоростно - силовых видах спорта используются в основном методы максимальных усилий и повторных предельных упражнений.

8. БИОХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВЫНОСЛИВОСТИ СПОРТСМЕНОВ

Цель занятия: Изучить биохимические факторы, определяющие проявление алактатного, гликолитического, аэробного компонентов выносливости, ее специфичность и биохимические основы методов совершенствования отдельных компонентов выносливости.

Выносливость можно определить как способность к выполнению какой-либо деятельности во времени без снижения эффективности, Она зависит от анаэробной и аэробной производительности человека. Аэробная производительность измеряется величиной максимального потребления кислорода, анаэробная производительность характеризуется максимальной относительной величиной кислородного долга. Выносливость человека к напряженной мышечной деятельности всегда носит специфический характер и определяется теми свойствами организма, которые препятствуют возникновению в организме изменений, вызывающих утомление, и обеспечивают устойчивость организма к возникающим при работе биохимическим изменениям. К числу таких свойств организма в первую очередь относятся особенности, которые определяются возможностями систем энергообеспечения. В соответствии с тремя основными путями ресинтеза АТФ принято различать три основные компонента выносливости: алактатный, гликолитический и аэробный.

Алактатный компонент выносливости зависит от запасов креатинфосфата в работающих органах, экономностью его расходования при работе и устойчивостью ферментов алактатной анаэробной системы (АТФ - азы миозина и креатинфосфокиназы) в условиях накопления продуктов анаэробного распада. Поэтому тренировка, используемая для совершенствования алактатного компонента выносливости должна привести к максимальному исчерпанию алактатных резервов в работающих мышцах и повысить устойчивость ферментов алактатной системы к накоплению продуктов анаэробного распада. С этой целью применяются методы повторной и интервальной работы с большим числом повторений кратковременных упражнений (10-15 сек.) высокой интенсивности (90-95 % Wmax) и паузами отдыха 2,5-3 мин, необходимыми для обеспечения восстановления алактатных резервов.

Возможности гликолитического компонента выносливости определяются углеводными ресурсами организма ( в частности, гликогена мышц), экономичностью их расходования, активностью ферментов гликолиза и компенсаторными реакциями, обеспечивающими способность продолжать работу в условиях быстро нарастающих анаэробных изменений внутри организма. Высокая значимость компенсаторных реакций организма для протекания гликолитических процессов при мышечной деятельности связана с образованием молочной кислоты, вызывающей закисление среды, что приводит к снижению активности ферментов, особенно АТФ - азы и фосфофруктокиназы. Поэтому для гликолитического компонента выносливости первостепенное значение имеют возможности буферных систем организма, обладающих способностью связывать молочную кислоту, а также устойчивость ферментов к изменениям рН внутренней среды.

Для совершенствования гликолитического компонента выносливости могут использоваться методы однократной предельной, повторной и интервальной работы. Применяемые упражнения должны обеспечить предельное усиление гликолиза в работающих мышцах, для этого пригодны упражнения длительностью от 30 сек. до 3 мин. с помощью близкой к предельной. Интервалы отдыха между упражнениями должны быть непрерывно сокращающимися. Они определяются по показателю восстановления (соотношение содержания молочной кислоты в последнем повторении к ее содержанию в предыдущем).

Аэробный компонент выносливости, который представлен в работе небольшой мощности, но длительной зависит от аэробных энергетических возможностей спортсмена и способности к их мобилизации при работе, возможности и устойчивости систем, обеспечивающих доставку кислорода к работающим органам и тканям, количества и активности ферментов аэробного процесса.

Повышение физических возможностей при тренировке аэробного компонента выносливости связано с увеличением поступления крови и кислорода в клетки работающей мышцы, что объясняется адаптацией самих мышц, повышающей их возможности к аэробным процессам. Для развития их могут применяться методы однократной непрерывной работы (объем нагрузки составляет не менее 30 мин.), повторной (продолжительность упражнения не менее 3 мин) и несколько видов интервальной работы, в которых наибольшее воздействие оказывают интервалы отдыха.

Следует отметить, что максимальное развитие биохимических, молекулярных основ качеств двигательной деятельности происходит неодновременно: раньше всего максимума достигают основы выносливости к длительной работе, затем силы, в последнюю очередь -быстроты. При прекращении тренировки все постепенно возвращается к исходному уровню в обратном порядке: в первую очередь снижается быстрота, способность к скоростной работе максимальной и субмаксимальной мощности, позднее сила, а в последнюю очередь - выносливость к длительной работе в условиях устойчивого состояния.

9. ОСОБЕННОСТИ БИОХИМИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ В ОРГАНИЗМЕ ПРИ ЗАНЯТИЯХ РАЗЛИЧНЫМИ ВИДАМИ СПОРТА

Цель занятия: Изучить характер биохимических изменений в организме спортсменов при выполнении нагрузок различной мощности.

При рассмотрении биохимических изменений в организме, происходящих при занятиях различными видами спорта, наиболее удобно разделение всех спортивных упражнений на циклические и ациклические. Первые характеризуются повторностью фаз движения и различаются по относительной мощности работы, характеру движения в среде, в которой выполняется упражнение.

Вторым, т.е. ациклическим упражнениям свойственно отсутствие повторности фаз. Это кратковременные, однократные движения максимальной и субмаксимальной мощности и комбинации (прыжки, метания, поднятие тяжестей, гимнастические упражнении) или упражнения, совершаемые в переменных условиях, когда характер и мощность движения все время изменяются (единоборства, спортивные игры).

В биохимических изменениях, возникающих в организме при занятиях некоторыми видами спорта, обнаруживается выраженное сходство. Это обусловлено целым рядом причин. Во-первых, наиболее выраженные изменения в организме при мышечной деятельности связаны с деятельностью механизмов энергетического обеспечения работы. Существуют три основных механизма энергообеспечения: аэробный, связанный с использованием кислорода воздуха, анаэробный алактатный (креатинфосфатный) и анаэробный лактатный (гликолитический). Эти механизмы энергопродукции обеспечивают ресинтез основного энергетического источника мышц - АТФ. В зависимости от специфики выполняемой мышечной деятельности доля каждого из видов удельной энергопродукции будет меняться. Участие различных механизмов в энергетическом обеспечении работы и обусловленные их деятельностью биохимические изменения в организме определяются рядом факторов, в той или иной мере представленных во всех видах спорта. Среди этих факторов в первую очередь необходимо выделить следующие :

режим деятельности мышц (статический, динамический, смешанный);

количество участвующих мышц;

мощность и продолжительность работы.

Статический режим деятельности мышц затрудняет кровообращение, снабжение работающих мышц кислородом и питательными веществами, удаление продуктов распада. Это приводит к повышению роли анаэробных процессов в энергетическом обеспечении работы, т.е. делает ее более - анаэробной. Напротив, динамический характер способствует кровообращению в работающих мышцах, улучшает снабжение их энергетическими субстратами, кислородом, удаление продуктов распада, т.е. способствует аэробизации работы.

Выполнение одной и той же работы с участием различного числа мышечных групп сопровождается разными биохимическими сдвигами в организме. Уменьшение количества участвующих в работе мышц повышает значимость анаэробных процессов в энергетическом обеспечении работы, т.е. приводит к усилению анаэробных сдвигов в организме. Выполнение интенсивной мышечной работы с участием небольшого числа мышечных групп может сопровождаться анаэробными сдвигами в самих работающих мышцах. Однако в организме в целом это может и не вызывать существенных изменений. Значительные анаэробные сдвиги в организме происходят при выполнении интенсивной мышечной работы глобального характера, которая осуществляется при участии больших мышечных групп.

Наиболее важными факторами, определяющими характер и глубину биохимических изменений в организме, являются мощность и продолжительность упражнения.

Основное значение для биохимической оценки физических упражнений имеет их мощность, так как именно этим определяется величина кислородного запроса. От степени его удовлетворения зависит протекание химических процессов, связанных с энергетическим обеспечением мышечной деятельности и ресинтезом АТФ во время нее.

Между мощностью и продолжительностью упражнения существует обратная зависимость: чем интенсивней работа, тем более короткое время ее можно выполнять. Наиболее отчетливо эта зависимость проявляется в циклических видах спорта, например, в легкоатлетическом беге; средняя скорость бега быстро снижается с увеличением дистанции. Мощность и продолжительность упражнения определяют энергозатраты (общие и в единицу времени работы), как и участие различных энергообразующих механизмов в энергетическом обеспечении работы. В свою очередь участие в энергообеспечении различных механизмов преобразования энергии, степень их активизации в наибольшей мере определяют характер и глубину биохимических изменений.

Кратковременные упражнения высокой интенсивности обеспечиваются энергией преимущественно за счет анаэробных механизмов. С увеличением продолжительности работы возрастает роль анаэробных процессов.

Различия в энергетическом обеспечении упражнений разной мощности и продолжительности лежат в основе деления циклических видов спорта на зоны мощности. В соответствии с принятой классификацией все упражнения циклических видов спорта принято делить на четыре зоны мощности: максимальную (30 с), субмаксимальную (не более 5 мин), большую ( до 40 мин) и умеренную (более 40 мин).

Упражнения циклических видов спорта, попадающие по своей мощности и продолжительности в одну и ту же зону мощности, характеризуются сходством биохимических изменений. Хотя специфика того или иного вида спорта может накладывать отпечаток на биохимические изменения в организме, и прежде всего на их глубину.

Циклические виды спорта

Наиболее наглядное представление о биохимических сдвигах в организме при выполнении упражнений разных зон мощности можно получить при анализе легкоатлетического бега. Ни один другой циклический вид спорта не имеет такого широкого диапазона мощности и продолжительности упражнений и такой высокой степени их градации.

Упражнения максимальной зоны мощности

( бег на 100 и 200 м)

Из-за кратковременности работы при ее выполнении в организме не происходит значительных изменений. Основной механизм энергообеспечения при беге на 100 м и креатинфосфатный, при беге на 200 м существенную роль играет и гликолиз. В мышцах происходит снижение содержания креатинфосфата и гликогена, повышается содержание креатина, неорганического фосфата, молочной кислоты, повышается активность ферментов анаэробного обмена. Выход молочной кислоты из мышц в кровь, протекающий сравнительно медленно, происходит в основном после окончания работы. Как правило, после работы максимальной интенсивности наивысшие концентрации в крови молочной кислоты наблюдаются на 5-10 мин восстановительного периода и достигают 100-150 мг %. Это связано не только с замедленным выходом молочной кислоты из мышц в кровь, но и с возможностью ее образования после работы, поскольку ресинтез креатин- фосфата частично происходит за счет гликолиза.

Происходит увеличение легочной вентиляции, потребление кислорода, частоты сердечных сокращений. Однако ни один из указанных показателей не достигает за время работы своих максимальных значений. В течение нескольких секунд после завершения работы может происходить дальнейшее увеличение частоты сердечных сокращений и потребление кислорода.

Потребляемое за работу количество кислорода составляет 5-10 % от кислородного запроса, который при работе максимальной интенсивности может превышать 30 л/мин. После работы образуется значительная величина кислородного долга (95% от кислородного запроса), содержащего алактатную и лактатную фракции. При этом после бега на 200 м величина алактатной фракции приближается к своему максимальному для данного испытуемого значению.

Таблица Энергетическое обеспечение мышечной деятельности

Восстановление после работы максимальной интенсивности протекает сравнительно быстро и завершается к 35-40 мин восстановительного периода.

Кумулятивные биохимические изменения в организме при тренировке упражнениями максимальной зоны мощности заключаются в накоплении в организме креатинфосфата, гликогена мышц, повышении активности ряда ферментов, особенно АТФ-азы, креатинфосфокиназы, ферментов гликолиза, повышении содержания сократительных белков и других изменениях.

После 30-40-минутного отдыха выполнение упражнения можно повторять. Однако в спортивной практике часто применяют интервальный метод, при котором период отдыха спринтеров постепенно сокращается. Это повышает аэробную способность организма и его адаптацию к работе в условиях гипоксии.

Постоянная тренировка упражнениями максимсальной мощности способствует накоплению в мышцах креатинфосфата, сократительных белков и гликогена, повышает активность АТФ-азы, креатинфосфатазы и ферментов гликолиза.

Упражнения субмаксимальной зоны мощности

(бег 400, 800, 1000, 1500 м)

Основным механизмом энергообеспечения является гликолиз, но важную роль играют креатинфосфатные и аэробнвые процессы. Значимость аэробного механизма повышается с увеличением продолжительности работы (в пределах данной зоны мощности). Пробегание дистанций легкоатлетического бега, относящихся к субмаксимальной зоне мощности, сопровождается повышением активности ферментов энергетического обмена, накоплением в организме наибольших количеств молочной кислоты, концентрация которой в крови может достигать 250 мг % и более. Часть молочной кислоты связывается буферными системами организма, которые исчерпывают себя при выполнении упражнений этой зоны на 50-60 %. Происходит значительный сдвиг рН внутренней среды в кислую сторону. Так, рН крови у квалифицированных спортсменов сможет снижаться до значения 6,9-7,0.

Накопление больших количеств молочной кислоты в крови меняет проницаемость почечных канальцев, вследствие чего в моче появляется белок. В мышцах, и отчасти в крови, повышается содержание пировиноградной кислоты, креатина, фосфорной кислоты.

Непосредственно в процессе бега на дистанции, относящиеся к зоне субмаксимальной мощности, происходит повышение содержания сахара в крови. Однако из-за кратковременности работы это повышение не столь значительно.

Легочная вентиляция и потребление кислорода во время бега приближаются к своим максимальным значениям. Близких к максимальным значениям достигает и частота сердечных сокращений (до 200 уд/мин и выше).

После бега на 400-1500м у спортсменов зарегистрированы близкие к максимальной для них величины кислородного долга (90-50 %), содержащего как алактатную, так и лактатную фракции.

Выполнение субмаксимальных нагрузок значительно повышает активность обмена веществ в организме, при котором может наступить частичное разобщение процессов окислительного фосфорилирования, вызывающее повышение температуры тела на 1-1,5оС. Это усиливает потоотделение, сопровождающееся выведением из организма части молочной кислоты, а также фосфатов, содержание которых в крови повышено.

В связи с тем, что при беге на средние дистанции энергообеспечение организма происходит анаэробным и аэробным путями, в организме бегунов в процессе работы в значительной мере используются внутримышечные энергетические субстраты (креатинфосфат, гликоген), а также гликоген печени. Об этом свидетельствует существенное повышение содержания сахара в крови (до 2,4 г/л), которое на финише может снижаться (особенно у малотренированных спортсменов) в результате преждевременного развития тормозных процессов в центральной нервной системе.

Характерной особенностью нагрузки субмаксимальной мощности является наличие «мертвой точки» (внезапное понижение работоспособности), которая наступает при беге на 800м - на 60-80с, при беге на 1500м - на 2-3 мин и может быть преодолена волевым усилием спортсменов. При правильной организации тренировки, оптимальном распределении сил на дистанции подобное состояние организма может и не наступить

Основной причиной «мертвой точки» являются биохимические нарушения в отдельных зонах головного мозга, что свидетельствует о кортикальном происхождении этой точки.

Все биохимические изменения, возникающие в организме спортсменов при беге на средние дистанции, могут наблюдаться также при беге на такие дистанции с барьерами. Продолжительность восстановительного периода после пробега средних дистанций составляет от одного до двух часов.

В процессе тренировки спортсменов упражнениями субмаксималоьной мощности особое внимание следует уделять усовершенствованию анаэробных путей ресинтеза АТФ, а также адаптации спортсменов к значительному повышению кислотности среды их организма. Не менее важно развивать и аэробные возможности организма. Поэтому правильная постановка тренировочных занятий в этом виде спорта значительно повышает накопление в организме креатинфосфата и гликогена мышц и печени, интенсифицирует реакции гликолиза и окислительного фосфорилирования (путем увеличения количества и повышения активности ферментов), а также повышает буферную емкость систем организма.

Упражнения большой зоны мощности

Бег на 10000м, как и спортивная ходьба, относится к упражнениям большой зоны мощности, продолжающимся 20-30 мин. Основным механизмом энергообеспечения является аэробный процесс, но роль гликолиза еще велика. Основным источником энергии является гликоген мышц и печени, содержание которого в процессе работы существенно понижается. Об интенсивном расходовании гликогена печени свидетельствует повышение концентрации сахара в крови, но на длинных дистанциях эта концентрация может понижаться. При более продолжительной работе на дистанции кроме углеводов на энергетические цели активно используются резервные липиды, в связи с чем в кроки повышается уровень нейтральных липидов, а также кетоновых тел, образующихся при окислении жирных кислот. Основное количество энергии дают аэробные процессы, деятельность которых усиливается до максимального уровня. Это обеспечивается максимальным увеличением потребления кислорода, которое сохраняется у квалифицированных спортсменов практически на протяжении всей работы, и значительным повышением активности ферментов аэробного обмена. В свою очередь, максимальное потребление кислорода обеспечивается дыхательной и сердечно - сосудистой системы (так, частота пульса достигает 190 уд/мин и более), а также повышением содержания гемоглобина в крови за счет выхода в кровяное русло из депо богатой гемоглобином крови.

Происходит значительное разогревание организма, температура тела может повыситься до 39о и более. Это усиливает потоотделение, сопровождающееся выносом из организма минеральных веществ, части продуктов анаэробного обмена.

Продолжительность восстановительного периода после бега на дистанции данной зоны мощности составляют от 6-12 ч до суток. При этом ликвидируется кислородный долг, устраняется избыток молочной кислоты, восстанавливается израсходованный энергетический потенциал организма за счет рационального питания.

Тренировка упражнениями большой мощности направлена прежде всего на развитие аэробного и гликолитического путей энергообеспечения, увеличение кислородной емкости крови и мышц, повышение уровня легко мобилизуемых источников энергии (гликогена печени и мышц, внутримышечных резервных липидов) и активности ферментов. Существенное изменение при этом происходит в сердечно - сосудистой системе: увеличиваются размеры сердца, возрастает количество кровеносных капи лляров в мышцах, что способствует более успешному выполнению специфической для бегунов работы.

Упражнения умеренной зоны мощности

Бег на (15, 20, 30км и 42195м) является работой умеренной мощности, которая, в отличие от прежних видов легкоатлетического бега, выполняется в условиях стойкого равновесия между кислородной потребностью организма и потреблением кислорода. Расход энергии в единицу времени при беге на эти дистанции сравнительно невысок, однако общие энергозатраты велики и могут достигать 2000 ккал и более. Основной механизм энергообеспечения аэробный. Анаэробные процессы могут играть некоторую роль только при стартовом разгоне, рывках на дистанции и, на финише.

Анаэробные сдвиги в организме, как правило, бывают незначительными, величина кислородного долга, образующегося после такой работы, невелика. Поэтому повышение уровня молочной кислоты в крови спортсменов сравнительно невелико и достигает 0,2-0,7 г/л. Основное количество молочной кислоты образуется в начальной фазе работы и в процессе дальнейшего выполнения нагрузки подвергается интенсивному окислению, в связи с чем на финише содержание молочной кислоты в крови спортсменов может понижаться до исходного уровня. Работа в зоне умеренной мощности совершается в истинном устойчивом состоянии, т.е. аэробные процессы, совершающиеся за счет кислорода, полностью удовлетворяют энергетические потребности работы. Уровень текущего О2- потребления на дистанциях умеренной зоны мощности ниже максимального для спортсмена уровня. мышечный биохимический утомление сокращение

В качестве источника энергии используются углеводы и липиды, содержание которых к концу работы заметно снижается. Концентрация сахара в крови в начале работы повышается, но затем, по мере исчерпания углеводных ресурсов печени, понижается. К 40-50- мин работы содержание сахара в крови возвращается к уровню покоя, если работа совершается дольше этого периода, может снизиться ниже уровня. При высоком эмоциональном возбуждении в организме более тренированных спортсменов наблюдается еще более выраженное снижение уровня сахара. Такая значительная гипогликемия отрицательно сказывается на функционировании нервной системы и может сопровождаться появлением обморочного состояния. Причиной гипогликемического состояния является не полное исчезновение углеводных запасов, а развитие охранительного торможения центральной нервной системы и снижение секреции гормонов надпочечниками, что сопровождается резким угнетением процессов расщепления оставшегося в организме гликогена до глюкозы. Стимуляция распада гликогена введением в организм адреналина, без приема пищи, может повысить снизившийся уровень сахара в крови до нормы.

Предупредить такую «финишную» гипогликемию можно правильной организацией основного питания (за 2,5-3 ч до старта) и дополнительным питанием (раствор «спортивного напитка») спортсменов на дистанции. С использованием липидов в качестве источника энергии связано повышение содержания в кроки промежуточных продуктов липидного обмена: свободных жирных кислот, ацетоуксусной кислоты, в - оксимасляной кислоты, ацетона.

Высокая интенсивность обмена веществ в организме спортсменов, выполняющих работу умеренной мощности, повышает температуру тела до 39,5оС и сопровождается большими потерями воды и минеральных веществ. Последнее является одной из важных причин утомления при беге на длинные и сверхдлинные дистанции. Поэтому бегуны на длинные и сверхдлинные дистанции и представители других видов спорта, относящихся к этой зоне мощности, нуждаются в повышенном потреблении солей Nа, К, фосфорной кислоты и некоторых других минеральных веществ.

При длительной работе происходят существенные изменения в белковом обмене: снижается содержание структурных белков, белков ферментов, хромопротеидов (гемоглобина, миоглобина), нуклепротеидов и др. Причина этого - рассогласование процессов распада и синтеза белка. Первые при работе не только продолжаются, но и усиливаются вследствие высокой интенсивности обмена веществ, большой функциональной нагрузки, падающей при работе на структурные и другие белки, вторые, требующие для своего протекания энергии АТФ, при работе приостанавливаются из-за дефицита АТФ, используемого при процессах энергетического обеспечения работы.

При беге на длинные дистанции могут происходить существенные изменения гормональной деятельности (снижается продукция гормонов), что приводит к снижению содержания их в крови. Особенно тяжело преодоление сверхдлинных дистанций сказывается на растущем организме, поэтому этот вид упражнений не рекомендуется для юных спортсменов. Восстановительный период после бега на длинные и сверхдлинные дистанции продолжается до 3 и более суток.

Кумулятивные биохимические изменения при тренировке на дистанциях зоны умеренной мощности обеспечивают преимущественно повышение возможностей аэробного механизма преобразования энергии. Как правило, они более выражены, чем у бегунов на дистанции зоны большой мощности. Особенно существенно увеличивается содержание гликогена в печени, легко мобилизуемых липидов, миоглобина в мышцах, количество митохондрий и ферментов аэробного обмена. Заметно увеличиваются размеры сердца, число мышечных капилляров, улучшается регуляция деятельности сердечно - сосудистой и дыхательной систем.

Биохимические изменения при упражнениях других циклических видов спорта принципиально не отличаются от изменений при легкоатлетическом беге на дистанциях соответствующих зон мощности. Однако, специфика вида спорта может накладывать на эти изменения отпечаток, влияя, главным образом, на глубину сдвигов.

Основные дистанции спортивного плавания (25, 50, 100, 200, 400, 1000, 1500м и свыше 1500м) относятся к максимальной, субмаксимальной, большой и умеренной зонам мощности. По своему характеру биохимические изменения в организме пловцов сходны с изменениями, происходящими при выполнении соответствующих по продолжительности беговых упражнений. Особенности биохимических изменений при плавании связаны, прежде всего, с водной средой. Кроме энергозатрат, обеспечивающих выполнение работы, плавание характеризуется большими теплопотерями, вызываемыми высокой теплопроводностью воды, которая приблизительно в четыре раза превышает теплопроводность воздуха, это обуславливает более существенное расходование энергетических субстратов у пловцов. Одно только пребывание в воде увеличивает потребность организма в кислороде на 35-55 % и повышает теплоотдачу тела более чем в 4 раза. Все это значительно усиливает обмен веществ, и, таким образом, вызывает соответствующие биохимические изменения в организме.

Дополнительное воздействие на организм водной среды, а также отсутствие потоотделения при выполнении нагрузки в воде значительно увеличивают влияние плавания на биохимическое состояние организма спортсменов. Выполнение ими любого физического упражнения в воде сопровождается более высокими показателями кислородного долга, использования энергетических источников, содержания продуктов гликолиза и окислительного фосфорилирования.

При плавании на короткие дистанции в связи с высоким кислородным долгом содержание молочной кислоты в крови значительно увеличивается и ее щелочной резерв уменьшается (на 45-60 %). Отсутствие потоотделения при работе в воде сопровождается меньшей потерей массы тела пловцов и значительным повышением концентрации молочной кислоты и аммиака в моче.

Плавание на средние и длинные дистанции характеризуется менее выраженными биохимическими изменениями. При этом в крови пловцов понижается содержание сахара и фосфолипидов, в меньшем количестве накапливается молочная кислота, что незначительно изменяет ее буферные свойства. В связи с большими энергозатратами в организме пловцов активно используются липиды, а силовой характер плавания существенно воздействует на обмен белков, что значительно повышает содержание в крови и моче спортсменов промежуточных продуктов обмена этих веществ

Таким образом, величина биохимических сдвигов в организме пловцов зависит от продолжительности их работы на дистанции и может также зависеть от способа плавания и температуры воды. Более быстрые способы плавания (кроль), как и понижение температуры воды, сопровождаются более глубокими биохимическими сдвигами в организме спортсмена.

В зависимости от типа лодок различают академическую, народную греблю, а также греблю на байдарках каноэ. Упражнения в гребле спортсмены выполняют на основных ( 1000 и 2000м в академической и народной гребле; 500 и 1000м в гребле на байдарках) и длинных (4, 5, 10, 25-30км в академической гребле; 10км в гребле на байдарках) дистанциях.

Гребля н а о с н о в н ы е д и с т а н ц и и характеризуется как работа субмаксимальной мощности, выполнение которой вызывает повышение в организме гребцов уровня молочной (до 0,8-1,2 г/л) и пировиноградной (до 0,01-0,02 г/л) кислот, значительная часть которых в процессе работы выделяется с потом и мочой. Кислородный долг при этом составляет около 50 %. Во время соревнований под влиянием эмоционального фактора содержание сахара в крови повышается до 1,2-1,6 г/л, во время тренировочных занятий оно может опускаться ниже нормы.

Величина биохимических изменений в организме гребцов на основных дистанциях в большой мере зависит от применяемых средств и методов работы, а также от степени тренированности спортсменов. Значительно повышает работоспособность гребцов выработка в их организме анаэробных и аэробных процессов с помощью специальных упражнений, характерных для других видов спорта, а также путем круглогодичной тренировки в гребле.

Гребля н а д л и н н ы е д и с т а н ц и и является работой большой и умеренной мощности, выполнение которой осуществляется в основном в условиях устойчивого состояния. При этом содержание молочной кислоты и величина кислородного долга повышаются незначительно. С увеличением дистанции (более 10км) наступает охранительное торможение центральной нервной системы, при котором резко снижается содержание сахара в крови, что требует дополнительного питания спортсменов на дистанции.

При гребле на длинных дистанциях наличие длительного силового напряжения вызывает существенные изменения в обмене белков в организме гребцов и появление в крови и моче продуктов белкового распада.

Величина биохимических изменений в организме на длинных дистанциях в значительной степени определяется состоянием воды и погоды. При высокой волне и сильном встречном ветре биохимические сдвиги будут значительно более выраженными.

Постоянная тренировка в гребном спорте способствует накоплению в организме энергетических ресурсов, повышению активности ферментов энергетического обмена, увеличению содержания гемоглобина в крови и миоглобина мышц, а также развитию положительных изменений в сердечно -сосудистой системе, повышению буферных резервов в организме.

Этот спорт включает бег на различные дистанции (15, 30 и 50км для мужчин; 5 и 10км для женщин) и упражнения (гонки, биатлон, скоростной спуск, слалом и прыжки с трамплина), которые характеризуются различной мощностью.

Дистанции лыжных гонок относятся к упражнениям умеренной интенсивности. Главным механизмом энергообеспечения является аэробный процесс. В целом работа происходит в истинно устойчивом состоянии. Однако при преодолении подъемов, которых, как правило, много на дистанциях лыжных гонок, при плохом скольжении огромное значение имеет гликолиз. При этом образуются значительные количества молочной кислоты, которая на последующих равнинных участках трассы или спусках может устраняться из организма. Часть ее окисляется до СО2 и Н2О (преимущественно в мышце сердца), часть ресинтезируется в печени в гликоген, устраняется с потом и мочой.

Лыжные гонки, особенно на длинные дистанции, требуют большого количества энергии, которое иногда составляет 12600 кДж и более. Такие большие энергетические затраты связаны не только с работой, но и с тепло потерями организма в условиях низкой температуры, что значительно истощает запасы углеводов и липидов.

Содержание сахара в крови лыжников (кроме легко затормаживающихся во время гонок на короткие дистанции чаще всего повышается, на длинные (30км и более) - понижается ( поэтому при продолжительных нагрузках лыжникам рекомендуется дополнительное питание на трассе). Аналогично изменяется содержание в крови липидов и фосфолипидов.

Длительная мышечная деятельность лыжников сопровождается большими потерями структурных белков мышц, ферментов, хромопротеидов, в связи с чем концентрация белка в моче достигает 4-10 %. Подобная картина наблюдается в организме прыгунов с трамплина. Следовательно, основной причиной значительных потерь белка является сильное эмоциональное напряжение лыжников, сопровождающееся резким изменением белкового состава крови и функционирования почек.

При более продолжительной работе лыжников в их организме происходят изменения азотистого баланса в связи с интенсивным распадом азотсодержащих соединений и выделением их конечных продуктов в виде мочевины, аммиака, креатина. Кроме того, организм теряет много воды ( с мочой и потом), с которой выводится большое количество ферментов, хлоридов, ионов натрия, калия, в связи с чем масса тела спортсменов уменьшается на 5кг и более.

Величина О2 - долга мало зависит от длины дистанции, больше - от квалификации гонщика и составляет в среднем 3-15 % от кислородного запроса (около 9л). Были случаи, когда квалифицированный гонщик заканчивал дистанцию с большим О2 -долгом.

Тренировка лыжными гонками развивает в организме прежде всего аэробные окислительные процессы. Однако при более полной подготовке лыжников к условиям соревнований, необходимо развивать анаэробный ресинтез АТФ в организме путем включения в тренировочные занятия легкоатлетического бега на короткие и средние дистанции и лыжных гонок по пересеченной местности.

Велосипедный спорт включает в себя гонки на короткие (от 200м до 5км), а также длинные и сверхдлинные (до 50км и более) дистанции и многодневные (ежедневно по 150-200км) велогонки.

Гонки н а к о р о т к и е д и с т а н ц и и характеризуются как работа максимальной (200м) и субмаксимальной (1-5км) мощности. При выполнении работы максимальной мощности энергообеспечение организма велогонщиков происходит в основном по аэробному пути, что обусловлено высокой интенсивностью мышечной деятельности со всеми ее биохимическими и физиологическими последствиями, а также статическим положением велосипедиста, которое фиксирует грудную клетку и мышцы пояса, чем в значительной степени затрудняет процесс дыхания. В связи с этим восстановление энергии в организме обеспечивается за счет креатинфосфата и активно протекающих реакций гликолиза, что сопровождается высоким содержанием в крови молочной кислоты (1,5-2,0г/л) и уменьшением резервной щелочности крови. Высокое эмоциональное напряжение спортсменов при выполнении этого вида упражнений (особенно в гонках на 200м) способствует увеличению сахара в крови.

Работа на дистанциях 1-5км представляет собой нагрузку субмаксимальной мощности, которая по биохимическим характеристикам может быть сопоставлена с легкоатлетическим бегом на средние дистанции.

Велосипедные гонки на шоссе на длинные и сверхдлинные дистанции характеризуется как работа большой и умеренной мощности. Такие гонки проводятся на трассах с различным рельефом, что приближает их к видам спорта, в которых движения имеют ситуационный характер. Однако по биохимическим изменениям в организме этот вид упражнений аналогичен бегу на длинные и сверхдлинные дистанции.

Шоссейные велогонки на этих дистанциях выполняются в условиях устойчивого состояния организма, которое нарушается на участках подъема, при разного рода ускорениях, вместе с чем меняется и характер биохимических сдвигов.

Напряженная деятельность спортсменов - велосипедистов на длинных и сверхдлинных дистанциях сопровождается выделением с мочой значительного количества молочной кислоты, а также различных недоокисленных продуктов обмена веществ. Содержание сахара в крови при этом остается постоянным или уменьшается, в связи с чем необходимо дополнительное питание спортсменов на дистанции.

При выполнении этого вида упражнений в организме кроме углеводов активно используются резервные липиды и азотсодержащие соединения, что значительно повышает в моче концентрацию продуктов обмена этих веществ. В процессе работы организм велогонщиков теряет большое количество воды, фосфатов, хлоридов, что способствует уменьшению массы тела на 1,5-2,5кг.

Очень существенные биохимические сдвиги происходят в организме велосипедистов, участвующих в многодневных гонках. Ежедневный большой расход энергетических субстратов, потери воды, минеральных веществ, сдвиги в белковом обмене, приводящие к снижению структурных белков, белков-ферментов, гемоглобина, миоглобина и других белков, накапливаются день ото дня. Это ведет к значительной потере веса спортсмена к концу многодневной гонки. Питание спортсмена, участника многодневной гонки должно включать, наряду с углеводами и липидами, легко усвояемые белки (преимущественно в виде бульонов, препаратов, содержащих белковые гидролизаты), повышенные количества минеральных веществ, особенно солей натрия, калия, фосфорной кислоты, витаминов.

В связи с большими потерями организмом велосипедиста энергетических ресурсов, структурных и биологически активных соединений восстановительный период должен продолжаться не менее 42ч после преодоления каждого 100-километрового участка дистанции.

Биохимические изменения, происходящие в организме спортсменов при занятиях различными видами спорта, существенно зависят от их квалификации. Особенно отчетливо это проявляется в циклических видах спорта. Квалификация спортсмена в первую очередь влияет на глубину происходящих при работе биохимических сдвигов. Более тренированные спортсмены - представители циклических видов спорта - выполняют работу большей интенсивности (преодолевают дистанцию за меньшее время). Это и определяет более значительные сдвиги у них при работе.

Спортивные игры представляют собой работу переменной интенсивности. Периоды напряженной мышечной работы, обеспечиваемой энергией преимущественно за счет анаэробных процессов, чередуются с относительно спокойными этапами, когда возможности аэробного энергообеспечения полностью покрывают энергетические потребности организма и происходит ликвидация продуктов анаэробного обмена. В связи с этим спортсменам - игровикам необходимо обладать достаточно высоким уровнем развития всех трех механизмов энергообеспечения: алактатным, лактатным - анаэробным и аэробным. Алактатный анаэробный механизм обеспечивает энергией прыжки, быстрые короткие «спруты». Лактатный анаэробный - более длительные периоды напряженной работы. Уровень развития аэробного процесса определяет общую работоспособность спортсмена, его способность быстро восстанавливаться. Биохимические изменения при спортивной игре определяются тем, в какой мере каждый из трех перечисленных механизмов преобразования энергии вовлекается в энергетическое обеспечение работы, т.е. характером игры. Некоторое исключение представляют волейбол и хоккей с шайбой. Для волейболиста наиболее важны алактатный анаэробный механизм, обеспечивающий энергией многочисленные выпрыгивания, и аэробный, обеспечивающий быстрое восстановление запасов креатинфосфата и общий уровень функциональной активности в работе.

У хоккеистов, у которых игра состоит из сравнительно кратковременных периодов очень высокой активности, разделенных периодами отдыха (3-5мин) анаэробные возможности (алактатные и лактатные) имеют очень большое значение. Каждый выход хоккеиста в процессе игры на лед приводит к накоплению в организме большого количества продуктов анаэробного метаболизма. Часть их успевает устраниться за время отдыха хоккеиста на скамейке запасных. Однако в целом в течение игрового периода происходит углубление сдвигов. Большое значение для скорости устранения продуктов анаэробного обмена имеет уровень развития аэробных возможностей.

Характерной особенностью всех спортивных игр является более высокое, чем при занятиях другими видами спорта, содержание сахара в крови, которое удерживается на высоком уровне сравнительно длительное время. Это связано с большим эмоциональным напряжением спортсменов - игровиков, приводящим к усилению продукции адреналина, влияющего на расщепление гликогена в печени и появление повышенных количеств глюкозы в крови.

Наряду с повышением содержания сахара и молочной кислоты в крови игроков спортивные игры вызывают изменения в обмене белков, что находит свое выражение в повышенном выделении с мочой мочевины.

Наиболее сильные биохимические сдвиги в организме спортсменов, а вместе с ними и уменьшение массы тела на 2-5кг отмечаются при игре в футбол и хоккей с шайбой. Несколько менее выражены биохимические изменения при игре в баскетбол и волейбол.

Относится к нециклическим, но наиболее универсальным видам спорта, гармонично развивающим все мышцы тела спортсменов. Постоянное занятие спортивной гимнастикой развивает силу и растяжимость мышц, скоростно-силовые качества, гибкость и координацию передвижения в пространстве. Продолжительность выполнения гимнастических упражнений невелика, поэтому их следует рассматривать как работу максимальной и субмаксимальной мощности. В связи с тем, что периоды отдыха между работой гимнастов в отдельных упражнениях продолжительны, биохимические изменения в их организме незначительны.

Энергообеспечение организма в процессе выполнения гимнастических упражнений происходит в основном за счет креатинфосфата. Однако при более мощной деятельности гимнастов (махи на коне, кольцо) к энергетическому обеспечению привлекаются анаэробные реакции гликолиза, повышается интенсивность обмена белков, сопровождающиеся увеличением в крови содержания молочной кислоты и мочевины. Величина биохимических сдвигов в организме зависит от сложности программы, а также от мастерства гимнастов. Наступившие в период работы изменения биохимического состава организма в значительной степени устраняются во время перерывов аэробными процессами.

При постоянных тренировках гимнастическими упражнениями анаэробные и аэробные возможности организма спортсменов развиты недостаточно, что является причиной их низкой выносливости. Поэтому с целью повышения общей работоспособности организма следует в тренировочные занятия гимнастов включать физические упражнения, направленные на выработку анаэробных возможностей и выносливости организма к длительной работе.

Характеризуются различным силовым напряжением и энергозатратами, зависящими от величины поднимаемого груза, а также от динамичности схватки, и сопровождаются разнообразными биохимическими изменениями в организме спортсменов.

Т я ж е л а я а т л е т и к а - это кратковременное упражнение силового типа динамического характера, постоянное занятие которым вызывает биохимические изменения в организме. Величина этих изменений зависит от тяжести поднимаемого штангистом груза, а также от способа его поднятия (рывок, толчок).

Выполнение каждого тяжелоатлетического упражнения сопровождается сильным напряжением организма, задержкой дыхания и ухудшением кровообращения, что создает анаэробные условия. В связи с этим энергообеспечение организма штангистов во время их работы происходит преимущественно за счет креатинфосфата и частично путем гликолитического ресинтеза АТФ. Поэтому показатель кислородного долга (70-80 %) и содержание молочной кислоты в крови штангистов (0,4-0,6 г/л) повышаются незначительно. Однако резкое использование большого количества энергии в организме приводит к значительному выделению молочной кислоты и фосфатов с мочой.

Величина биохимических изменений в организме находится в прямой зависимости от массы штанги, способа ее поднятия, количества подходов спортсменов и длительности интервалов отдыха между ними. Восстановление энергетических ресурсов в организме штангистов происходит во время перерывов и по окончании работы за счет аэробных окислительных реакций.

Тренировка спортсменов силовыми упражнениями способствует увеличению мышечной массы, повышению в мышцах содержания гликогена, креатинфосфата, фосфолипидов и развивает силу, однако такое двигательное качесво как выносливость к длительной работе при этом совершенно не развивается. Поэтому для всесторонней подготовки тяжелоатлетов необходимо проводить их силовую тренировку в более быстром темпе, что развивает быстроту и выносливость, или дополнительно применять специфические упражнения для развития всех основных качеств двигательной деятельности.

Б о р ь б а во всех своих видах (классическая, вольная, самбо, дзюдо и др.) является работой переменной мощности, которая сопровождается максимальным напряжением различных мышечных групп организма спортсменов.

Во время работы в организме борцов наблюдаются быстроизменяющиеся биохимические сдвиги, возникающие в связи с частым чередованием анаэробных процессов, величина и продолжительность которых полностью зависят от характера поединка и его динамичности. В связи с этим борьбе невозможно дать определенную биохимическую характеристику. Однако установлено, что после окончания схватки в крови борцов может повышаться уровень молочной кислоты (до 1,0 г/л), свидетельствующий об интенсивности протекания реакций гликолиза, а также содержание сахара (до 1,5-1,8 г/л) вследствие высокого эмоционального напряжения.

После окончания борьбы в моче отмечается повышение концентрации фосфатов, молочной кислоты, а иногда и белка. Усиленное потоотделение во время работы ведет к большим потерям организмом воды, минеральных солей и снижению массы тела.

Б о к с относится к скоростно-силовым, динамическим упражнениям переменной мощности. В некоторых периодах (раундах) работа боксеров может достигать очень большой мощности. Поэтому поединок сопровождается значительным кислородным долгом и анаэробным энергообеспечением организма.

Ресинтез израсходованной энергии и уменьшение КД происходит за время коротких перерывов, однако полностью затраченная энергия и кислородный долг не восстанавливаются. Поэтому в последующих раундах суммарное количество недоокисленных продуктов анаэробных реакций и уровень кислородного долга возрастают, что постепенно уменьшает работоспособность спортсменов. Для боксеров в предстартовый период, а также во время схватки характерно очень сильное эмоциональное возбуждение, вызывающее увеличение содержания сахара в крови до 1,9 г/л. В периоды очень напряженной борьбы у боксеров может меняться белковый состав крови. После окончания соревнований с мочой выделяются повышенные количества молочной кислоты, сахара, белка.

Восстановление организма боксеров после соревнований в связи с сильным эмоциональным напряжением протекает несколько медленнее, чем после тренировочных занятий.