Избранные лекции по спортивной биохимии. Учебное пособие

Фазовому характеру процессов адаптации соответствуют три разновидности тренировочного эффекта: срочный, отставленный и кумулятивный.

Срочный тренировочный эффект определяется биохими-

ческими изменениями, происходящими во время выполнения работы и в ближайшие 0,5–1 час после ее окончания, и выражается во время работы в усилении катаболических реакций, более эффективном использовании энергетических веществ, активном накоплении АДФ, свободного креатина и молочной кислоты, а в период отдыха – в повышении потребления кислорода, быстром устранении ацидоза, активном синтезе креатинфосфата и др.

В срочном тренировочном эффекте проявляется воздействие на организм отдельных средств и методов тренировки, среди которых различают:

1.Нагрузки преимущественно «аэробного воздействия», выполняемые в условиях истинного устойчивого состояния на фоне небольших анаэробных сдвигов (ЧСС до 150 уд/мин, потребление кислорода составляет 50 % от МПК, молочная кислота повышается не более чем в 2–3 раза, рН около 7,4).

2.Нагрузки «смешанного аэробно-анаэробного воздействия», интенсивность которых выше уровня ПАНО (порог анаэробного обмена). В этом случае значительно усиливаются аэробные и анаэробные процессы (ЧСС составляет от 150 до 180 уд/мин, потребление кислорода варьируется от 50 до 100 % от МПК, уровень молочной кислоты в крови возрастает в 5–10 раз, рН крови снижается до 7,3–7,2, в моче появляется белок).

3.Нагрузки «анаэробно-гликолитического воздействия» (выше критической мощности). При таких нагрузках наблюдаются наиболее выраженные изменения в анаэробном обмене (ЧСС выше 180 уд/мин, значительно возрастает дефицит кислорода в организме, молочная кислота в крови повышается в 10–20 раз, рН снижается до 7,0–6,8, содержание белка в моче достигает 1,5 %).

61

Такие сдвиги биохимических процессов возможны лишь в организме тренированных спортсменов, для людей нетренированных они несовместимы с жизнью.

4.Нагрузки «анаэробно-алактатного воздействия максимальной мощности», выполняемые за счет креатинфосфокиназного механизма ресинтеза АТФ, хотя вклад гликолитического фосфорилирования может быть значительным (ЧСС достигает 190 уд/мин, относительные величины кислородного долга очень велики, концентрация молочной кислоты увеличивается до

5–10 ммоль/л, рН = 7,4–7,2).

5.Нагрузки «анаболитического воздействия». Эти упражнения направлены на увеличение мышечной массы, их мощность составляет 60–70 % от максимальной. При многократном повторении таких упражнений происходит распад структурных белков,

очем свидетельствует повышение в 5–6 раз количества мочевины в крови через 1,5–2 часа после работы. В период отдыха белки активно суперкомпенсируются.

Отставленный тренировочный эффект возникает на базе долговременной адаптации и является суммой результатов срочной адаптации при многократном повторении физических нагру-

зок и вызывает структурные и функциональные изменения. В частности, в организме спортсмена увеличивается энергетический потенциал, совершенствуется нервная и гуморальная регуляция обмена веществ, увеличивается количество и активность ферментов, повышается способность к поддержанию гомеостаза, активируется синтез нуклеиновых кислот, происходит накопление сократительных, соединительно-тканных, митохондриальных и других белков.

Эти изменения приводят к повышению функциональных возможностей организма, к возрастанию мышечной силы и быстроты, а также способности к продолжительному поддержанию нужной мощности физических упражнений, т. е. к развитию выносливости.

62

Кумулятивный тренировочный эффект (накопительный)

является результатом последовательного суммирования большого числа срочных и отставленных эффектов и выражается в приросте показателей работоспособности и улучшении спортивных достижений.

Основу формирования адаптационных сдвигов в процессе тренировки организма составляют следующие биологические закономерности:

-принцип сверхотягощения;

-обратимость действия физической нагрузки;

-специфичность адаптации;

-последовательность биохимических изменений;

-цикличность адаптационных сдвигов.

Основой принципа сверхотягощения являются физиче-

ские упражнения, достигающие стрессового уровня и вызывающие в организме генерализованную реакцию мобилизации, которая облегчает возникновение необходимых адаптационных изменений в тренируемых функциях. Такая нагрузка находится в пределах 50–60 % от индивидуальной величины МПК, т. е. превышает порог анаэробного обмена. В этом случае в системах и органах, отвечающих за мышечную работу, создаются необходимые условия для усиления синтеза нуклеиновых кислот и белков, что приводит к структурным и функциональным перестройкам в организме.

Положительный тренировочный эффект может быть достигнут только при непрерывном повышении нагрузки за счет увеличения длительности или интенсивности упражнений, числа повторений, проведения следующей тренировки на фоне неполного восстановления с целью получить более мощную суперкомпенсацию. Причем с увеличением силы раздражителя (нагрузка выше предельного уровня) ответная реакция организма снижается и возникает срыв адаптации (перетренировка). Последняя возникает при длительном перенапряжении и приводит, прежде

63

всего, к нарушениям в азотистом обмене. Это проявляется в преобладании реакции расщепления белков над их биосинтезом, о чем свидетельствует высокий уровень мочевины и билирубина (накапливается при распаде эритроцитов) в крови. В мышцах уменьшается количество сократительных белков, белковферментов, глутамина, витамина С, гликогена; в крови – количество эритроцитов.

В энергетическом обмене, в первую очередь, страдают аэробные пути ресинтеза АТФ, и поэтому даже в покое доля гликолиза увеличивается. Далее снижаются возможности анаэробных путей ресинтеза АТФ, и среди них нарастает вклад миокиназной реакции. Организм работает неэкономно, теряет вес, снижается сила и выносливость. Повышается выделение гормонов с мочой.

Основу перетренировки все же составляют нарушения в деятельности ЦНС, которые, постепенно увеличиваясь, вызывают апатию, нежелание тренироваться.

Обратимость адаптации отчетливо проявляется на примере биохимических сдвигов в период срочного и отставленного восстановления. Процессы восстановления в организме после однократной нагрузки проходят через фазу суперкомпенсации и возвращаются к дорабочему уровню. Для достижения положительного тренировочного эффекта необходимо, чтобы повторная нагрузка совпала с этой фазой (рис. 9а). В этом случае период отдыха позволяет ликвидировать утомление, но сохраняет изменения, вызванные работой, что приводит к постепенному, но неуклонному повышению функциональных возможностей организма. Если повторную работу начинать в фазе неполного восстановления (рис. 9б), то будет прогрессировать истощение и снижение функциональных возможностей организма, а в случае повторной работы после угасания фазы суперкомпенсации (рис. 9в) – функциональные возможности спортсмена не угасают, но и не повышаются.

64

количество сократительных белков, АТФ-азная активность миозина, интенсивность гликолиза и содержание креатинфосфата в мышцах. После прекращения занятий адаптационные изменения угасают в обратной последовательности. Принцип обратимости адаптационных изменений заключается в том, что биохимические изменения, вызванные тренировкой, проходящие и ликвидируются, если тренировка прекращается. Возникает состояние для данных функций, которое называют растренировка.

Обратимость адаптации – биологическое приспособление, сформированное в процессе эволюции и позволяющее «стирать» изменения, вызванные тренировочной нагрузкой и высвобождать ресурсы организма для формирования новых адаптаций.

Специфичность адаптации проявляется в том, что наиболее активно изменения происходят в системах и органах, на которые падает основная физическая нагрузка. Адаптационные сдвиги зависят от характера мышечной работы. Так, скоростносиловые упражнения вызывают изменения в белых мышечных волокнах (увеличивается количество сократительных белков и саркоплазматического ретикулума, креатинфосфата, повышается производительность анаэробных путей ресинтеза АТФ), возрастает буферная емкость тканей и возможность организма противостоять ацидозу. Тренированность организма сопровождается увеличением кислородного долга при выполнении соревновательных нагрузок.

Длительная работа в аэробных условиях приводит к значительным изменениям в красных мышечных волокнах (увеличивается количество белков саркоплазмы, митохондрий, миоглобина, производительность аэробных путей ресинтеза АТФ), легких, сердце, печени, крови, эндокринных железах. Рост тренированности сопровождается снижением величины кислородного долга при выполнении соревновательных нагрузок. Специфичность адаптации подтверждена в опытах на животных (табл. 6).

67

Таблица 6

Изменения в мышечных волокнах под влиянием различных видов тренировки (% от исходного уровня) (по Н. Н. Яковлеву, 1983)

68

Как видно из таблицы, упражнения на выносливость почти не увеличивают мышечную массу и совсем не изменяют толщину мышечного волокна. То же можно сказать и о мышечных белках: существенно возрастает лишь суммарное количество белков саркоплазмы и миоглобина. Зато значительно повышается число митохондрий, их площадь и интенсивность тканевого дыхания, что обеспечивает рост производительности аэробных путей ресинтеза АТФ.

Скоростные упражнения существенно увеличивают массу мышц и толщину их волокон за счет повышения содержания белков миофибрилл, саркоплазмы и миоглобина. Происходит рост числа митохондрий и их площади, но в меньшей степени, чем под влиянием тренировки упражнениями на выносливость. Увеличивается возможность окисления в митохондриях пировиноградной, янтарной и аскорбиновой кислот, а способность окислять глицерин не изменяется. Отмечается усиление активности миозиновой АТФ-азы, катализирующей расщепление АТФ, поглощение ионов кальция саркоплазматическим ретикулумом, что, наряду с повышением содержания сократительных белков, создает оптимальные условия для быстрого сокращения и расслабления мышечных волокон. Значительно увеличиваются возможности анаэробного ресинтеза АТФ (за счет накопления креатинфосфата и гликогена, активности креатинкиназы, фосфорилазы и ферментов гликолиза).

Изменения, вызываемые тренировкой силовыми упражнениями, близки по характеру изменениям, происходящим в мышцах под влиянием скоростных упражнений, различия между ними в основном количественные. Под влиянием силовых нагрузок еще в большей степени увеличивается толщина мышечных волокон и масса мышц, выше суммарное содержание белков миофибрилл, миозина и особенно миостроминов, обеспечивающих наиболее быстрое и полное расслабление мышц.

Однако систематические физические упражнения вызывают биохимические изменения не только в скелетных мышцах, но и в

69

других органах: в сердечной мышце (миокарде), в печени, в головном мозге и т. д. Изменения эти проявляются, прежде всего, в повышении активности ферментов, в увеличении содержания гликогена в печени. Благодаря этим изменениям тренированный человек может выполнить больший объем работы с большей интенсивностью и с меньшими нарушениями гомеостаза. В тренированном организме более экономично расходуются энергетические вещества, медленнее нарастает утомление.

Последовательность адаптационных изменений подчиняется принципу гетерохронности биохимических процессов, возникающих при тренировке в организме спортсмена. Срочный тренировочный эффект, в первую очередь, приводит к изменениям со стороны алактатной, анаэробной систем, затем – анаэробного гликолиза, и в последнюю очередь – процессов окислительного фосфорилирования. Поэтому после нагрузки сначала будет суперкомпенсироваться креатинфосфат в мышцах, затем гликоген, липиды и белки. Кумулятивный тренировочный эффект сопровождается стойким повышением энергетического потенциала организма, далее последовательно увеличиваются мощность, емкость и энергетическая эффективность реакций ресинтеза АТФ.

Наименьшие темпы прироста и более длительные сроки адаптации отмечены для показателей максимального накопления молочной кислоты и значений ПАНО.

Принцип цикличности основан на фазном характере адаптационных изменений. В большинстве видов спорта уровень спортивных достижений определяется несколькими факторами, т. е. несколькими ведущими функциями. Тренировочные нагрузки, формирующие эти функции в процессе спортивной тренировки, могут суммироваться, а могут обнаруживать и отрицательное взаимодействие. В этой связи в отдельное тренировочное занятие нужно включать нагрузки одного и того же характера. Проработать все ведущие функции можно только в том случае, если тренировочные занятия различной направленности объединить в

70