Избранные лекции по спортивной биохимии. Учебное пособие

единый цикл и чередовать их в такой последовательности, чтобы срочные тренировочные эффекты отдельного занятия не оказывали отрицательного воздействия на отставленный тренировочный эффект предыдущей нагрузки.

Цикличность адаптационных изменений послужила поводом для выделения в структуре спортивной тренировки микро-, мезо- и макроциклов.

Последовательная смена биохимических изменений в определенные циклы спортивной тренировки обеспечивает непрерывное повышение физической работоспособности с постепенным приближением к индивидуальному пределу у данного спортсмена.

Адаптационные изменения в организме спортсмена, формирующиеся в ходе тренировочного процесса, организованного с учетом биологических закономерностей спортивной тренировки, повышают способность к выполнению специфических локомоций. Характер и степень этих изменений зависят как от методики организации тренировочных занятий, так и от генетических особенностей организма спортсмена. В результате взаимодействия умений и навыков педагога-тренера и возможностей организма спортсмена совершенствуются различные физические качества. Рассмотрим основные из них.

Быстрота – способность выполнять максимальное количество движений в единицу времени. Она зависит от быстроты реакции на местный раздражитель, от скорости передачи нервного импульса, быстроты сокращения и расслабления мышц, от скорости мобилизации химической энергии и трансформации ее в мышечную работу. Перечисленные факторы малотренируемы и определяются, прежде всего, индивидуальными особенностями организма спортсмена. С точки зрения биохимии, быстрота зависит от количества белых волокон в мышцах, от АТФ-азной активности миозина, от активности ферментов, регулирующих анаэробные реакции энергетического обмена, количества креатинфосфата и гликогена в них. Скоростные упражнения обеспечиваются энергией только за счет реакций анаэробного ресинтеза

71

АТФ: креатинфосфокиназного и анаэробного гликолиза, причем первый путь является ведущим.

При воспитании быстроты, как правило, стоят следующие задачи:

1.Повышение функциональных возможностей креатинфосфокиназного механизма ресинтеза АТФ реализуется выполнением мышечной работы максимальной интенсивности, продолжительностью до 10 секунд с интервалами отдыха между упражнениями

в1–3 мин и количеством повторов 3–4. Серии таких упражнений повторяются 5–6 раз с интервалами между ними 6–8 мин. Такая организация тренировочного занятия приводит к исчерпанию креатинфосфата в организме во время работы, к восстановлению значительной части его в периоды отдыха между упражнениями и их сериями и к эффективной суперкомпенсации в период срочного восстановления.

Примерами упражнений, направленных на увеличение количества креатинфосфата, могут быть: проплывание отрезков по 12,5 м, бег на 60 м, 5–6-секундный бег в гору с максимальной мощностью и т. д.

2.Совершенствование гликолитического механизма энергообеспечения. Наивысшая интенсивность гликолиза достигается на 20–40 с, а наибольшие изменения обнаруживаются ко 2-й мин при выполнении мышечной работы, составляющей 90–95 % от максимальной. Продолжительность такого упражнения при однократной работе составляет от 0,5 до 3 мин. Для совершенствования гликолитического механизма энергообеспечения может быть использован интервальный метод: упражнения выполняются 3 раза по 40 с через 40 с отдыха, серии повторяются 3 раза через 1,5 мин пассивного отдыха.

Эффективным методом совершенствования гликолитических возможностей является четырехразовое выполнение упражнений продолжительностью одна минута, с сокращающимися интервалами отдыха – 3, 2 и 1 мин. Количество серий составляет 3–6, интервалы отдыха между ними 10–15 мин. Такой вид работы

72

сопровождается глубокими биохимическими изменениями в организме, т. к. формируется ацидоз. Поэтому в пределах одной тренировки такая нагрузка в подготовительном периоде рекомендуется один раз в четыре недели, а в соревновательном периоде – один раз в одну-две недели. При использовании повторного метода часто используют выполнение упражнений 40 с – 2 мин (одно повторение) через интервалы отдыха от 1,5 мин до 2,5 мин.

Выполнение скоростных упражнений требует значительного расхода энергии в единицу времени. В этой связи в организме спортсмена во время работы наблюдаются следующие изменения

вобмене веществ: доля анаболических реакций сводится до минимума, доля катаболических реакций значительно возрастает и увеличивается их интенсивность. Это влечет за собой активный катаболизм белков во время работы и усиленный их ресинтез в период отдыха. Причем не только увеличивается количество сократительных белков в тех группах мышц, которые отвечали за выполнение нагрузки, но и изменяется их качество. В частности,

вмолекулах миозина увеличивается количество булавовидных отростков (активные центры), что приводит к повышению АТФ-азной активности миозина и скорости сокращения мышц.

После работы накапливаются недоокисленные продукты: АДФ, свободная фосфорная кислота, креатин, молочная кислота,

НАД-Н2, которые усиливают тканевое дыхание, т. е. создают предпосылки для совершенствования аэробных механизмов энергообеспечения мышечной работы.

Сила – величина напряжения мышц, способность преодоле-

вать внешнее сопротивление. Она зависит от количества белых мышечных волокон в мышцах и от длины саркомеров в них, от количества и качества сократительных белков и миостроминов, от способности саркоплазматического ретикулума освобождать и поглощать ионы Са2+, АТФ-азной активности миозина, определяющей способность организма к быстрой мобилизации химической энергии АТФ и трансформации ее в энергию мышечного сокращения. Длина саркомера генетически обусловлена и остается

73

неизменной как в процессе индивидуального развития, так и под влиянием спортивной тренировки. Остальные из перечисленных факторов в той или иной степени тренируемы (табл. 6).

Силовые упражнения обеспечиваются энергией за счет анаэробных реакций ресинтеза АТФ: креатинфосфокиназного и анаэробного гликолиза.

Для развития двигательного качества силы используются два основных приема: метод максимальных усилий и метод повторных предельных упражнений.

Метод максимальных усилий направлен на увеличение максимальной мышечной силы и АТФ-азной активности миозина. Для реализации поставленной задачи используют упражнения соревновательного характера или близкие к ним по структуре. Повторяют их не более 8–12 раз за тренировку с интервалами отдыха от 3 до 6 минут, что делает возможным частичное восстановление креатинфосфата по ходу работы. Несмотря на это, его количество в работающих мышцах значительно снижается, что приводит к усилению гликолиза, накоплению молочной кислоты, резкому падению рН внутри мышечной клетки. Такие изменения приводят к угнетению активности миозиновой АТФ-азы и, как следствие – к падению мощности выполняемого упражнения.

Метод повторных предельных упражнений направлен на усиление синтеза сократительных белков и увеличение мышечной массы. В основе метода лежат силовые напряжения, составляющие 2/3 (т. е. 70 %) от максимально возможного, которые выполняются с большим числом повторений, до отказа. Интервалы отдыха составляют от 10 до 30 с, что недостаточно для восстановления креатинфосфата, поэтому в процессе тренировочного занятия в мышцах значительно исчерпываются алактатные анаэробные резервы. Накапливаются свободный креатин, молочная кислота (как следствие усиления гликолиза), возникает локальная гипоксия, так как при напряжениях, составляющих более

74

50 % от максимальной изометрической силы, кровоток через мышцу резко уменьшен.

Большой объем работы, выполняемой в условиях дефицита макроэргов, приводит к разрушению мышечных белков и накоплению продуктов их распада – аминокислот и низкомолекулярных пептидов. Молочная кислота изменяет осмотическое давление в мышечных клетках, в результате чего к ним увеличивается приток межклеточной жидкости, богатой питательными веществами.

В период отдыха после тренировки, когда восстанавливается снабжение тканей кислородом, свободный креатин, аминокислоты и отдельные пептиды, накопленные во время работы, служат индукторами белкового синтеза. Возникает активная суперкомпенсация мышечных белков, значительно возрастает объем мышц, повышается количество и изменяется качество миостроминов. Последние увеличивают возможность мышечной клетки к активному расслаблению.

Рациональное сочетание обоих методов в процессе тренировки обеспечивает совершенствование анаэробных путей ресинтеза АТФ, что создает предпосылки для развития быстроты, но практически не оказывает воздействия на аэробные механизмы энергообеспечения мышечной работы.

Выносливость – способность выполнять мышечную работу длительное время без снижения ее эффективности. Различают общую и специальную выносливость. Общая выносливость объединяет три компонента:

-алактатную (локальную) выносливость, зависящую от запасов креатинфосфата и мощности, емкости и эффективности креатинфосфокиназного пути ресинтеза АТФ;

-лактатную (скоростную) выносливость, зависящую от количества гликогена в мышцах, мощности, емкости и эффективности гликолиза, возможности буферных систем активно нейтрализовать молочную кислоту, от устойчивости ферментных и других систем к изменениям рН внутренних сред организма;

75

- аэробную выносливость, которая зависит от общих запасов энергетических веществ, возможности и устойчивости систем, обеспечивающих поглощение кислорода и доставку его к тканям, от мощности, емкости и эффективности окислительного фосфорилирования, от количества и качества митохондрий в работающих мышцах, а также от количества и качества ферментов аэробного окисления в них (ферменты цикла Кребса, дыхательной цепи и цикла β-окисления жирных карбоновых кислот).

Конкретное проявление выносливости всегда носит специфический характер и определяется источником используемой энергии.

Первые два компонента составляют основу специальной выносливости (скоростной, силовой), биохимической базой которых являются анаэробные процессы энергообеспечения.

В тренировке, направленной на развитие алактатного анаэробного компонента, используют методы повторной и интервальной работы. В первом случае выполняются упражнения продолжительностью 10–15 с, с интенсивностью 90–95 % от максимальной мощности, паузы отдыха между ними должны составлять 2,5–3 минуты, так как этого времени достаточно для оплаты быстрой фракции кислородного долга. Потребление кислорода достигает предельных величин к 5–6 повторению, а максимальная мощность снижается к 8–10 повторению. Последнее свидетельствует о наступлении локального утомления.

При интервальной тренировке на коротких отрезках (интервальный спринт) используются упражнения продолжительностью 5–10 с, с интервалами отдыха, в три раза превышающими время работы. Эти упражнения повторяют до 10 раз, их целесообразно объединять в серии с отдыхом между сериями в 3 минуты. Общее число повторений серии может достигать 30–40, при этом значительная доля (до 85–90 %) участия в энергообеспечении данной работы приходится на алактатные процессы; на анаэробный гликолиз – 8–10 %, аэробные механизмы – 3–5 %.

76

Для развития емкости гликолитического анаэробного компонента выносливости используют методы однократной предельной, повторной и интервальной работы.

Однократным предельным усилиям соответствуют упражнения продолжительностью от 30 с до 2,5 мин.

Метод повторной тренировки предусматривает выполнение упражнений гликолитической направленности, при этом время работы и отдыха могут соотноситься как 1:1, 1:2, 1:4 или 1:6. Количество повторов составляет от 6 до 8 раз. Это определяется снижением запасов гликогена в мышцах и достижением предельных величин ацидоза.

При интервальной работе продолжительность упражнений – от 30 с до 5 минут, причем соотношение работы и отдыха относятся как 1:2. Число повторений в серии составляет от 3 до 5, количество серий в тренировке – от 2 до 5 с интервалами отдыха между сериями 5–10 минут. Такая организация тренировки позволяет достигать наибольшей скорости анаэробного гликолиза в работающих мышцах и максимума накопления молочной кислоты в крови (до 27–30 ммоль/л). При этом доля участия в энергообеспечении алактатного механизма составляет 10–15 %, анаэробного гликолиза – 60–65 %, аэробных механизмов – 20–30 %.

Общая выносливость складывается из различных комбинаций всех компонентов, но в большей степени зависит от аэробных возможностей спортсмена.

В тренировке, направленной на развитие аэробного компонента выносливости, используются следующие методы:

1. Метод однократной непрерывной работы. Время выполнения упражнений не менее 30 мин. Интенсивность – от умеренной до максимальной, т. к. нужно обеспечить значительную интенсификацию аэробных превращений в тканях. После периода врабатывания (3 мин) потребление кислорода устанавливается близким к индивидуальным значениям МПК. Во время работы возникает значительное напряжение кардиореспираторной системы, обеспечивающей доставку кислорода к работающим мышцам, что

77

выражается в непрерывном увеличении легочной вентиляции (до 4 л/мин), ЧСС (до 170 уд/мин), изменении кровяного давления (АДс увеличивается до 160–200 мм рт. ст., а АДд устанавливается на уровне 40–60 мм рт. ст.). В связи с тем, что уровень нагрузки выше порога анаэробного обмена, по ходу выполнения упражнения накапливается молочная кислота в крови (до 11–12 ммоль/л) и, соответственно, значительно возрастает (до 3,5–3,8 л/мин) количество «неметаболического излишка» СО2. Квалифицированные спортсмены способны выполнять непрерывную работу такого рода в течение 2,5–3 часов.

2.Метод повторной тренировки. Продолжительность одного упражнения 3–6 минут, интенсивность – большая, энергообеспечение – аэробно-анаэробное, количество повторов – от 2 до 6 с постоянными интервалами отдыха до 3 мин. Уровень потребления кислорода быстро нарастает в начале упражнения – до 5 л/мин, поддерживается на этом уровне до конца упражнения и в период отдыха снижается до 1 л/мин. Повторение таких серий заставляет организм постоянно находиться в режиме переключений, то врабатываясь, то восстанавливаясь. В крови уровень молочной кислоты нарастает в течение всей тренировки, достигая 17–20 ммоль/л и выше, а рН снижается до 7,1–7,0.

Резкие перепады в уровне аэробного метаболизма приводят к накоплению продуктов распада, которые служат хорошим стимулом дыхательных процессов и совершенствуют работу вегетативных систем, что способствует повышению аэробной мощности и аэробной эффективности. После такой работы потребление кислорода в течение первой минуты продолжает увеличиваться, растут и показатели производительности сердечнососудистой системы.

3.Метод интервальной тренировки. Используются упражнения продолжительностью от 0,5 до 1,5 мин, большой мощности, которые выполняются 10 и более раз с равномерными интервалами отдыха по 0,5–1,5 мин. Потребление О2 на протяжении всей тренировки находится в пределах 1,8–2,8 л/мин, «неметаболический

78

излишек» СО2 составляет 1,5–0,6 л/мин, количество лактата в крови не превышает 5–6 ммоль/л, а уровень глюкозы не опускается ниже 1,1–0,8 г/л. Такая работа создает достаточный стимул для развертывания аэробных процессов в тканях, увеличивая в них циркуляцию крови, и вызывает выраженную гипертрофию сердечной мышцы, что приводит к увеличению производительности сердечно-сосудистой системы. Последняя, как считают специалисты, является «узким» местом при совершенствовании аэробных возможностей организма.

Хорошим средством повышения показателей аэробной мощности является интервальная тренировка на коротких отрезках, в результате которой накапливаются продукты обмена (креатин и молочная кислота), стимулирующие тканевое дыхание. Модификацией интервальной тренировки на коротких отрезках является «миоглобинная» интервальная тренировка (продолжительность упражнений 5–10 с, интервалы отдыха – 5–10 с), интенсивность упражнения достаточно высокая, но не максимальная. В короткие периоды работы расходуются внутримышечные запасы О2, которые в периоды отдыха восполняются. На протяжении всей тренировки поддерживается высокий уровень потребления О2. Направлена она на совершенствование эффективности аэробных процессов.

Аэробная выносливость не создает биохимической базы для совершенствования силы и быстроты и поэтому влияет на организм наиболее односторонне. И в то же время у всех спортсменов вначале развивают выносливость, и уже на ее основе формируют другие качества двигательной деятельности. Например, если спринтер, гимнаст или штангист не обладают определенными аэробными возможностями, то будет удлиняться период восстановления.

Высокий уровень развития выносливости может быть достигнут лишь при одновременном совершенствовании всех ее основных компонентов.

79

Контрольные вопросы

1.Структура и назначение разминки.

2.С какой целью проводится заминка?

3.Срочная адаптация и срочный тренировочный эффект.

4.Долговременная адаптация и кумулятивный тренировочный эффект.

5.Назвать основные биологические закономерности спортивной тренировки.

6.Что составляет биохимическую основу быстроты?

7.Методы тренировки, используемые для совершенствования скоростных возможностей организма.

8.Охарактеризовать биохимические основы и методы воспитания двигательного качества «сила».

9.Что понимают под термином «выносливость»?

10.Методы тренировки, используемые для развития аэробной выносливости.

80