Избранные лекции по спортивной биохимии. Учебное пособие

В основе процессов восстановления лежит принцип, открытый В. А. Энгельгардом (1932). Он заключается в том, что «первичный процесс расщепления всегда вызывает или усиливает реакцию, производящую ресинтез». То есть особенности процессов восстановления полностью предопределяются теми биохимическими изменениями, которые происходят в мышцах и других органах и тканях во время работы.

Биохимические процессы в мышцах после завершения работы напоминают то, что наблюдается в организме во время работы при переходе к устойчивому состоянию: энергетический обмен приобретает аэробный характер, в митохондриях наблюдается высокая степень сопряжения дыхания с фосфорилированием. Это создает условия для повышенной продукции АТФ, которая обеспечивает пластический обмен.

Отдельные химические вещества и функции организма восстанавливаются в разное время, т. е. гетерохронно (табл. 5).

Таблица 5

Время, необходимое для завершения восстановления различных биохимических процессов в период отдыха после напряженной мышечной работы (по Н. И. Волкову с соавт., 2013)

51

Приведенные в таблице данные свидетельствуют, что наибольшее время организму требуется для восстановления белковых структур. Биосинтез белков значительно усиливается, особенно после тяжелой силовой работы, сопровождающейся их глубоким распадом.

Для ресинтеза энергетических веществ, распавшихся во время работы, нужна не только энергия, но и вещества, которые служат исходными субстратами в реакциях восстановления. Для ресинтеза креатинфосфата и гликогена мышц используются внутренние фонды организма (свободный креатин, молочная кислота и глюкоза, образовавшаяся при глюконеогенезе), но для восстановления гликогена печени, липидов и белков необходимо поступление питательных веществ с пищей.

Если работа сопровождалась значительным потоотделением, то в восстановительном периоде восполняются запасы воды и минеральных солей. Источником последних являются продукты питания.

Возвращение к дорабочему уровню энергетических запасов и пластических веществ происходит по типу «затухающей синусоиды» (рис. 8). В определенный момент отдыха наблюдается восстановление энергетических веществ до исходного уровня, затем – его превышение, далее следует небольшое снижение, и колебания продолжаются до тех пор, пока не произойдет постепенное возвращение к норме. Фаза, в которой химический и функциональный потенциалы организма превышают дорабочий уровень, называется фазой сверхвосстановления, или суперкомпенсации.

Как видно на рисунке, количество метаболитов энергетического обмена в организме спортсмена нарастает до конца работы и является причиной резкого снижения активности ферментов. По мере устранения метаболитов активность ферментов повышается и даже превышает значения, отмечаемые в начальной фазе работы.

52

влияние на генетический аппарат клетки; тироксин стимулирует белковый синтез и мобилизацию нейтрального жира с последующим окислением жирных карбоновых кислот как основного источника энергии для процессов восстановления.

5.Обилие субстратов для биологических синтезов: используются метаболиты (молочная кислота, кетоновые тела, ацетилКоА) и питательные вещества, поступившие в организм с пищей после окончания работы.

Длительность фазы суперкомпенсации связана с интенсивностью и продолжительностью предшествовавшей работы. После очень мощной кратковременной работы суперкомпенсация наступает быстро, но и быстро проходит, после длительной – для ее появления нужен значительный промежуток времени, но зато она сохраняется долго. Например, после скоростно-силовых нагрузок суперкомпенсация креатинфосфата наступает через 30–40 минут

исохраняется 4–6 часов, гликогена мышц – через 3–4 часа и сохраняется 12 часов. После длительной работы умеренной мощности суперкомпенсация гликогена наступает через 12 часов и наблюдается 24–48 часов. Чрезмерное расходование энергетического материала затрудняет процессы восстановления.

По характеру происходящих в организме биохимических и физиологических процессов можно выделить:

1.«Текущее» восстановление, которое происходит во время выполнения физической работы. Заключается оно в частичном восполнении израсходованных энергетических веществ (креатинфосфата и гликогена) за счет перераспределения их в наиболее активно работающие органы; поддержании гомеостаза, сохранении постоянства активной реакции внутренней среды организма. Дорабочие биохимические и физиологические показатели не достигаются, но обеспечивается возможность продолжения работы без резких сдвигов. Причем наблюдается такая зависимость: чем интенсивнее нагрузки, тем большее несоответствие возникает между энергетическим запросом работы и возможностями «текущего» восстановления.

54

2.«Срочное» восстановление начинается сразу после окончания работы и продолжается до 1,5 часа. В это время происходит оплата О2-долга, прекращается избыточное выделение углекислого газа, которое характеризует работу бикарбонатной буферной системы по устранению молочной кислоты, нормализуется активная реакция внутренней среды организма. Последовательно в головном мозге, сердечной и скелетных мышцах происходит ресинтез креатинфосфата и гликогена. Для синтеза последнего активно используется молочная кислота, накопившаяся при гликолизе во время работы. Частично устраняется разобщение дыхания с фосфорилированием.

3.«Отставленное» восстановление распространяется на многие часы отдыха после работы. Порой оно длится от 2–3 до 6–8 суток в зависимости от характера мышечной деятельности. Суть отставленного восстановления заключается в усилении процессов пластического обмена, восстановлении ионного и эндокринного равновесий. Израсходованные вещества не только восстанавливаются до исходного уровня, но и превышают его. Суперкомпенсируется гликоген в мышцах и печени, интенсивно синтезируются белки клеток (после силовых упражнений – миофибриллярные, после длительных – митохондриальные). После предельных нагрузок биосинтез белка завершается на 7–8-е сутки после работы, о чем свидетельствует повышенный уровень мочевины в крови. Синтетические процессы обеспечиваются энергией за счет мобилизации липидов из жировых депо. Поэтому через 2–3 и более часов после работы концентрация свободных жирных кислот и глицерина в крови продолжает нарастать, причем скорость мобилизации липидов тем больше, чем меньше в крови молочной кислоты и свободной глюкозы, которые стимулируют синтез, а не расщепление жира. На стадии отставленного восстановления может устанавливаться равновесие между скоростью мобилизации нейтральных жиров из депо и скоростью биосинтеза различных липидов в других органах.

Когда все процессы восстановления будут закончены, баланс АТФ становится равновеликим.

55

Рассмотренные закономерности биохимической реституции в период отдыха лежат в основе важного биологического свойства организма – упражняемости, т. е. способности к повышению функциональных возможностей под влиянием систематических упражнений. Поэтому отдых – это продолжение тренировки.

Восстановительные процессы могут быть ускорены за счет правильного режима тренировок, рационального питания, витаминизации, приема фармакологических препаратов, использования физиотерапевтических, педагогических и психологических средств. Методы восстановления следует разнообразить, так как организм спортсмена хорошо к ним адаптируется. В зависимости от характера работы средства восстановления также меняются. Например, у боксеров, фехтовальщиков, стрелков особое внимание нужно уделить восстановлению нервной системы; у метателей, штангистов, прыгунов – нервно-мышечного аппарата; у стайеров – дыхательной, сердечно-сосудистой систем и обменных процессов.

При использовании средств восстановления применяется контроль: функциональные пробы, ЭКГ, биохимические показатели, записи в дневнике.

Контрольные вопросы

1.Дать определение состоянию организма, которое называется «утомление».

2.Классификация утомления в зависимости от вида работы.

3.Признаки и причины физического утомления.

4.Биохимические изменения в ЦНС при утомлении. Охранительное торможение.

5.Назвать причины утомления при мышечной работе различной мощности.

6.Какие педагогические приемы может использовать тренер для того, чтобы отодвинуть наступление утомления при мышечной работе?

56

7.Взаимосвязь между процессами утомления и восстановления.

8.Суперкомпенсация и основные причины, ее обуславливающие.

9.Пояснить термин «гетерохронность» процессов восстановления.

10.Понятие о текущем, срочном, отставленном восстановлении.

11.Средства, используемые для ускорения процессов восстановления.

57

ЛЕКЦИЯ 5

БИОХИМИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ АДАПТАЦИИ ОРГАНИЗМА В ПРОЦЕССЕ СПОРТИВНОЙ ТРЕНИРОВКИ И ОСНОВНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ КАЧЕСТВА

План:

1.Спортивная тренировка, ее структура и биологические механизмы.

2.Основные физические качества и методы их воспитания.

Спортивная тренировка – педагогический процесс, в ходе которого тренер использует свои умения и навыки для того, чтобы вызвать активную адаптацию организма спортсмена к напряженной и специфической мышечной деятельности. С точки зрения биохимии адаптация представляет собой совокупность процессов, обеспечивающих эффективную и экономичную деятельность организма в условиях различных факторов среды с сохранением относительного уровня гомеостаза. Под факторами среды понимают

иособенности методики тренировочного процесса.

Вструктуре отдельного тренировочного занятия выделяют разминку, основную часть и заминку.

Разминка неоднородна и состоит из двух частей: разогревание и настройка. Разогревание предусматривает выполнение упражнений общего характера, направленных на повышение интенсивности обмена веществ, и продолжается до появления легкой испарины. Эта часть разминки проходит в анаэробных условиях и приводит к умеренному накоплению АДФ, креатина, неорганического фосфора, молочной кислоты.

Кислые метаболиты вызывают разобщение дыхания с фосфорилированием, усиливают свободное окисление, энергия кото-

рого рассеивается в виде тепла и разогревает организм. В результате этого снижается вязкость цитоплазмы мышечных

58

клеток, повышается эластичность мышц и сила их сокращения, создаются условия для активации аэробных путей ресинтеза АТФ, увеличивается интенсивность обменных процессов, повышается возбудимость ЦНС.

Настройка включает специальные упражнения, которые активируют нервные процессы и работу всех физиологических систем, отвечающих за выполнение этой работы. Таким образом, настройка «освежает» условно-рефлекторные связи, составляющие основу двигательного навыка.

Иными словами, разминочные упражнения выполняют функции «пусковой фазы работы», создают предпосылки для усиления окислительных процессов во время отдыха между разминкой и предстоящей физической нагрузкой. В итоге производительность работы в основной части занятия повышается и сопровождается меньшим расходом энергии.

Оптимальный интервал отдыха определяется временем, достаточным для восстановления израсходованных во время разминки макроэргов, но недостаточным для снижения активности аэробных реакций, вызванных разминкой, и составляет от 3 до 15 минут. При соблюдении этого интервала последующая мышечная работа приводит к меньшему накоплению молочной кислоты в крови спортсмена.

В основной части тренировочного занятия используются различные методы, направленные на исчерпание функциональных возможностей организма и максимально приближенные к экстремальным соревновательным условиям.

Заминка включает упражнения, которые активируют аэробные процессы и способствуют нормализации кислотнощелочного и энергетического балансов организма, переключая его на анаболические реакции в обмене веществ, т. е. ускоряют процессы восстановления.

Далее мы более подробно остановимся на основной части тренировки. Адаптация биохимических механизмов организма человека к воздействию физических нагрузок подчиняется

59

общебиологическим закономерностям и носит фазный характер. Во временном аспекте и по особенностям изменений в обмене веществ ее делят на срочную и долговременную. Под срочной адаптацией понимают ответную реакцию организма на однократную нагрузку, которая реализуется на основе уже готовых, т. е. ранее сформированных биохимических механизмов и заключается в основном в изменении энергетического обмена и связанных с ним функций вегетативного обслуживания. В частности, усиливается расщепление энергетических веществ (АТФ, креатинфосфата, гликогена, жиров и липидов, структурных белков), тормозятся биологические синтезы. Это приводит к накоплению продуктов обмена (АДФ, креатина, пировиноградной, молочной, янтарной, жирных кислот, кетоновых тел, СО2, аммиака, мочевины и других веществ), изменению кислотно-щелочного и водно-солевого балансов, увеличению потребления кислорода и т. д. Изменения в энергетическом обмене являются следствием усиления регуляторных воздействий со стороны нервной и эндокринной систем, повышения активности ферментов. В свою очередь, метаболиты вносят определенную коррекцию в регуляцию биохимических процессов, происходящих в различных тканях и органах. Если нагрузка подобного характера не будет повторена, изменения, возникшие во время ее выполнения и после окончания, исчезают полностью.

При многократном повторении физических воздействий и суммировании многих следов нагрузок постепенно развивается долговременная адаптация. Этот этап связан с формированием в организме функциональных и структурных изменений, происходящих вследствие стимуляции генетического аппарата нагружаемых во время работы клеток. В процессе долговременной адаптации к физическим нагрузкам активируется синтез нуклеиновых кислот и специфических белков, в результате чего происходит увеличение возможностей опорно-двигательного аппарата, совершенствуется его энергообеспечение.

60