Избранные лекции по спортивной биохимии. Учебное пособие

механизмов алактатной энергопродукции; приближается к зрелому типу структура энергообеспечения мышечной деятельности.

Таким образом, во время полового созревания в скелетных мышцах происходит перестройка организации энергетического метаболизма, значительно увеличиваются возможности анаэробных источников. Интенсивное развитие мышечной энергетики в период полового созревания согласуется с данными об увеличении в возрасте от 10 до 17 лет общей мышечной работоспособности.

С возрастом повышается экономичность мышечных усилий. На это указывает повышение по мере развития организма коэффициента полезного действия. При работе на велоэргометре было показано, что в возрасте 6–9 лет КПД равен 12,3 %, в то время как у взрослых он составлял 15–16 %.

Более высокая стоимость работы у детей, по сравнению со взрослыми, является одним из факторов, ограничивающих возможную работоспособность.

Под влиянием спортивной тренировки энергетическая стоимость упражнений понижается. Это проявляется, в частности, в уменьшении потребления кислорода при стандартной работе. Установлено, что у юных спортсменов потребление кислорода увеличивается в меньшей степени, чем у их сверстников, не занимающихся спортом.

У детей при напряженной мышечной деятельности максимальная интенсивность метаболизма ниже. Это отражается, например, в величине максимального потребления кислорода. В возрасте 10–11 лет потребление кислорода, по сравнению с основным обменом, может увеличиваться в 10,2 раза, в то время как у взрослых – в 15,7 раза. У юных спортсменов максимальный уровень энергетического обмена выше, чем у не занимающихся спортом.

Основная задача физического воспитания детей и подростков – создание благоприятных условий для гармонического физического развития организма и совершенствования его функциональных возможностей. К числу таких функций, прежде всего, относятся механизмы энергообразования (аэробный, гликолитический

91

иалактатный). Развитие этих механизмов протекает гетерохронно,

идля каждого из них установлены благоприятные (сенситивные) периоды в жизни молодого организма. Ученые доказали, что в эти периоды можно добиться быстрого совершенствования основных двигательных качеств, применяя даже небольшой объем соответствующих тренировочных нагрузок.

Для аэробных возможностей, лежащих в основе проявления качества выносливость, оптимальными периодами являются 8–10

и14–15 лет; для анаэробно-гликолитических механизмов, составляющих основу силы и силовой выносливости, – 11–12 и 16–17 лет; для быстроты и скоростной выносливости, требующей активной работы алактатно-гликолитической системы, – 16–18 лет. Эти возрастные периоды указаны для мальчиков. У девочек, как правило, они начинаются и заканчиваются на год раньше.

Впрактике работы по физической культуре дети школьного возраста делятся на три возрастные группы: младшая (7–11 лет), средняя (12–15 лет) и старшая (16–18 лет).

Вмладшем школьном возрасте у детей отмечены большие относительные величины МПК (в 11 лет – 181 мл/кг/мин, а в 20 лет – 164 мл/кг/мин), высокая относительная мощность ПАНО (в 9–10 лет – 15,2 кгм/мин/кг, тогда как в 16–17 лет – 11,7 кгм/мин/кг). Сердечно-сосудистая и дыхательная системы функционируют достаточно согласованно.

Занятия с детьми младшего школьного возраста специалисты рекомендуют начинать с легкого неутомительного бега продолжительностью 3–5 мин, который стимулирует работу сердца и легких, активизирует процессы энергетического обмена, заставляет активнее работать все органы растущего организма. Для проявления тренировочного эффекта рекомендуют постепенно наращивать либо объем, либо интенсивность беговых нагрузок (нельзя сразу и то и другое). Дети младшего школьного возраста плохо переносят накопление в крови молочной кислоты, поэтому важно с самого начала организовать тренировку так, чтобы бег выполнялся в аэробном режиме, без значительной активации гликолиза.

92

Вэтот период жизни ребенка наиболее выражен «перенос» в развитии качеств двигательной деятельности, поэтому при занятиях бегом растут сила, быстрота, ловкость. Все качества примерно до 8–9 лет связаны положительными связями: развивая выносливость, создаются условия для увеличения силы и быстроты. Объясняется это тем, что ребенок обладает малыми резервными возможностями и поэтому каждое изменение условий существования вызывает генерализованную ответную реакцию во всех системах организма. К 10–11 годам этот благодатный период заканчивается.

Скоростно-силовые упражнения тренируют все три пути энергообеспечения, но детям 8–10 лет полезны только те, которые они выполняют без всякого принуждения: прыжки, броски, толкания, подскоки и т. д. Они кратковременны, и ребенок быстро после них восстанавливается.

Всреднем школьном возрасте происходит половое созревание (у мальчиков в 12–13 лет, у девочек на 1–1,5 года раньше), нередко приводящее к снижению выносливости, ловкости, координации движений. Это временное явление, связанное с глубокими эндокринными перестройками и возрастными процессами рассогласования деятельности отдельных физиологических систем. В частности, снижаются относительные значения МПК и ПАНО, происходит рассогласование между кровообращением и дыханием, но в то же время бурно растут трубчатые кости, активно увеличивается мышечная масса, в мышцах возрастает количество гликогена, совершенствуется система гликолитического энергообеспечения.

Вэтот период полезны бег продолжительностью до 10–20 минут, упражнения на перекладине, гимнастической стенке, с гантелями, скоростно-силовые упражнения и спортивные игры. Бег позволит поддерживать аэробные механизмы, а остальные упражнения используются для наращивания массы мышц.

К 15 годам аэробные возможности подростка формируются по «взрослому» типу и для их поддержания применяют значительный объем нагрузок на выносливость.

93

Впериод с 16 до 18 лет происходит увеличение мощности и емкости буферных систем и организм легче переносит высокие концентрации молочной кислоты, в мышцах увеличивается количество креатинфосфата, а соотношение белых и красных волокон в них устанавливается в пределах, заданных генотипом. Такие изменения создают предпосылки для развития скоростной выносливости.

При решении вопроса об объеме и интенсивности физических нагрузок, используемых в тренировочном процессе детей и подростков, необходимо придерживаться некоторого превышения оптимума, так как малые тренировочные нагрузки не дают желаемого результата, а чрезмерные – опасны для здоровья.

Всвязи с вышесказанным упражнения аэробной направленности выполняют при ЧСС, не превышающей 150 уд/мин, и уровне молочной кислоты в крови 4–5 ммоль/л. Целесообразным считается периодическое включение упражнений аэробноанаэробной направленности, когда значения ЧСС могут достигать 170 уд/мин, а содержание молочной кислоты в крови составляет – 5,5–6 ммоль/л. Подобная направленность тренировочного процесса позволяет совершенствовать возможности сердечнососудистой и дыхательной систем, повышает мощность аэробных

ианаэробных путей ресинтеза АТФ, способствует развитию биохимических механизмов долговременной адаптации.

Что же касается нагрузок чисто анаэробной направленности, при которых ЧСС доходит до 185–200 ударов в минуту, а концентрация молочной кислоты в крови достигает 8–10 ммоль/л, то их не рекомендуют использовать в тренировочных процессах у детей. Подобные физические нагрузки могут вызывать перенапряжение функциональных систем и развитие предпатологических состояний организма.

Втом случае, когда средства и методы физического воспитания соответствуют возрасту и индивидуальному развитию, результаты в показателях развития качеств двигательной деятельности увеличиваются, а следовательно, повышаются и функциональные возможности организма, уровень здоровья, работоспособность. Но

94

если эти средства, их объем и направленность воздействия не будут соответствовать возрасту индивидуальности – происходит «разбалансировка» естественного развития систем.

Такие случаи происходят в практике юношеского спорта, особенно на этапе начальной спортивной подготовки, когда объем и интенсивность физических нагрузок значительно повышаются.

В последнее время снизился возраст начала занятий в таких видах спорта как гимнастика, плавание, фигурное катание. Большие объемы физических нагрузок стали одним из основных направлений в учебно-тренировочном процессе юных спортсменов. Однако следует учитывать, что положительное влияние на растущий организм оказывают лишь оптимальные для него нагрузки. Напряженная мышечная деятельность с недостаточным отдыхом будет ухудшать процессы обмена веществ и замедлять рост и развитие организма детей и подростков.

К периоду старения относят возраст с 55 лет у женщин и с 60 лет у мужчин, хотя возможны значительные индивидуальные колебания. Стареющий организм имеет ряд особенностей, отличающих его от растущего и зрелого организмов.

Характерной чертой стареющего организма является снижение уровня пластического обмена на фоне общего уменьшения обмена веществ (табл. 8).

Таблица 8

Интенсивность обмена веществ у лиц разного возраста (по Н. Н. Яковлеву, 1983)

В основе угнетения синтеза белка лежит замедление обмена нуклеиновых кислот и снижение количества ДНК в ядрах клеток.

95

Скорость деления клеток и самообновление тканей замедляется, что приводит к нарушению их регенерации и к увеличению атрофии. Процессы распада белка начинают преобладать над биосинтезом. Наблюдается снижение содержания общего белка и изменяется соотношение его фракций в сторону повышения нерастворимых глобулинов. Уменьшается мышечная масса (с 35,8 кг от массы тела у 30-летних до 28,8 кг – у 70-летних), снижается количество белков-ферментов, эритроцитов, гемоглобина, миоглобина. В первую очередь страдают нервная и мышечная ткани. Во всех органах и тканях сокращается запас свободных аминокислот, причем в мышцах это наблюдается уже в среднем возрасте.

Уровень глюкозы в крови и динамика устранения гипергликемии, вызванной мышечной работой или однократным приемом простых углеводов, дают объективное представление о состоянии углеводного обмена. После приема 50 г глюкозы содержание ее в крови молодого человека быстро повышается и через 30 мин достигает 7,2–8,3 ммоль/л. Восстановление до физиологической нормы происходит через 1,5–2 часа. У пожилых людей нарастание уровня глюкозы продолжается до 60 мин, т. е. в два раза дольше (гипергликемия достигает 11,1 ммоль/л), а устранение замедляется в 1,5–2 раза, т. е. до 3 часов. Кроме того, в этом возрастном периоде часто отмечается снижение функции поджелудочной железы по выработке инсулина и уровень сахара в крови даже в покое превышает физиологическую норму, поэтому он выводится с мочой, а процессы синтеза гликогена угнетены (признаки сахарного диабета). В этом состоянии количество гликогена в мышцах, печени и клетках других тканей снижено, что неблагоприятно сказывается на физической работоспособности. Отмечается активное превращение углеводов в жир, который откладывается в жировых депо, увеличивая массу тела.

В обмене липидов происходят изменения, повышающие в организме пожилого человека долю нейтрального жира, содержащего насыщенные жирные кислоты. Эта форма липидов трудно включается в процессы энергообеспечения мышечной работы, но активно

96

откладывается в клетках различных тканей. В крови увеличивается количество холестерина, и он откладывается на стенках сосудов, образуя бляшки. Формируется атеросклероз, повышаются кровяное давление и ломкость сосудов.

У пожилых людей снижается жизненная емкость легких, дыхание становится поверхностным, часто возникает одышка, уменьшается количество эритроцитов, кровь хуже связывает и переносит кислород к тканям, в клетках которых снижается количество митохондрий. Ткани получают меньше кислорода, чаще, чем в зрелом возрасте, возникает разобщение дыхания с фосфорилированием. Это лимитирует работоспособность в аэробных условиях.

Возможности желез внутренней секреции становятся меньше, в результате чего изменяются эффективность различных регуляторных систем и способность организма адаптироваться к физическим нагрузкам.

Вмышцах снижается количество общего белка и белковферментов, в частности, АТФ-азная активность миозина к 70–75 годам составляет 10–30 % от соответствующего показателя у лиц зрелого возраста. Количество креатинфосфата и гликогена, а также устойчивость организма к ацидозу уменьшаются. Это является одной из причин, которые ограничивают способность выполнять ско- ростно-силовые упражнения и снижают скоростную и силовую выносливость. Кроме того, в скелетных мышцах убавляется количество минеральных солей: калия, кальция, фосфора; тургор клеток падает, и они становятся вялыми и расслабленными.

Всердечной мышце уменьшается окисление жирных карбоновых кислот и возрастает окисление углеводов за счет увеличения гликолиза. Это приводит к понижению работоспособности сердечной мышцы и к уменьшению пропускной возможности сердца.

Физическая работоспособность к 50 годам составляет 70 %, а

к70 годам – 55 % от работоспособности в зрелом возрасте. Снижаются как аэробные, так и анаэробные возможности. Изменяется реакция на нагрузку: при выполнении стандартной работы величина кислородного долга больше, а при работе максимальной

97

мощности меньше, чем у лиц зрелого возраста. Лица пожилого возраста могут выполнять работу одинаковой мощности с молодыми более короткое время, а при одинаковой продолжительности вынуждены снижать мощность.

Уменьшаются эластичность и прочность костной ткани, поэтому скоростной бег, прыжки, работа с отягощениями могут привести к перелому костей.

Действенным средством поддержания активности и здоровья являются занятия физической культурой, которые способствуют повышению интенсивности обмена веществ, увеличению в нем анаболических реакций, активизируют все жизненно важные регуляторные системы организма. Физические упражнения (особенно на свежем воздухе) приводят к повышению окислительных процессов и синтеза белка, задерживают развитие атеросклероза, формируют положительный эмоциональный настрой.

Для лиц пожилого возраста рекомендуются физические упражнения, оказывающие всестороннее воздействие на организм. Это обеспечивается за счет разнообразных физических нагрузок небольшой интенсивности, имеющих положительную эмоциональную окраску и достаточные интервалы отдыха.

Однако биохимические изменения в организме при выполнении этих упражнений невелики и не вызывают значительного увеличения пластических процессов во время отдыха. Кроме того, длительные упражнения в условиях устойчивого состояния, как правило, приводят к снижению уровня сахара в крови, что ухудшает условия мышечной работы. Поэтому рекомендуются также спортивные игры по специальной программе, кратковременные ускорения во время бега трусцой или лыжной прогулки. В этом случае возникают более значительные биохимические изменения в мышцах и других органах, активизируются процессы восстановления. При систематических занятиях такая организация тренировок увеличивает возможности как аэробного, так и анаэробного окисления. В результате повышаются неспецифический иммунитет и работоспособность, отодвигаются неблагоприятные возрастные изменения.

98

Контрольные вопросы

1.Охарактеризуйте направленность метаболических процессов на разных этапах постнатального онтогенеза человека.

2.Дайте характеристику углеводного, липидного и белкового обменов в растущем организме.

3.Охарактеризуйте этапы развития энергетики мышечной деятельности у детей и подростков.

4.Дайте биохимическое обоснование особенностям построения занятий физической культурой и спортом с детьми и подростками.

5.Охарактеризуйте особенности обменных процессов в стареющем организме.

6.Назовите причины снижения производства энергии в аэробных и анаэробных условиях у лиц пожилого возраста.

7.Дайте биохимическое обоснование особенностям построения занятий физической культурой и спортом с людьми пожилого возраста.

99

ЛЕКЦИЯ 6. Часть 2

БИОХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПИТАНИЯ И ЕГО ЗНАЧЕНИЕ В ПОВЫШЕНИИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ СПОРТСМЕНОВ

План:

1.Понятие о рациональном питании.

2.Питание спортсмена.

Пища – источник жизни и удовольствия. Термин «питание» имеет широкий смысл: он обозначает всю сумму биологических явлений, лежащих в основе обеспечения энергией и структурными веществами любой физиологической функции организма.

Наука о питании рассматривает многие вопросы, из которых первостепенными являются следующие:

-какие химические вещества и в каком количестве должны поступать в организм с пищей для его роста, воспроизведения и осуществления других важных функций;

-в чем состоит конкретная биологическая роль каждого из питательных веществ;

-какие продукты и в каких количествах требуются для удовлетворения потребности организма в питательных веществах и энергии.

В составе пищи в организм человека поступают питательные вещества (белки, жиры, углеводы), вода, биологически активные вещества (витамины, минеральные соли и др.), балластные вещества. Одной из основных концепций питания является теория рационального сбалансированного питания, которая предусматривает, чтобы на одну часть потребляемых белков в составе суточного рациона приходилась одна часть жиров и четыре части углеводов (1:1:4). Именно такое соотношение основных питательных веществ обеспечивает пластические, энергетические потребности организма,

100