1.2. Биоэнергетика мышечной деятельности и принципы

спортивной тренировки

Реакция расщепления уникальной молекулы аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) сопровождается освобождением энергии, преобразуемой в процессе мышечного сокращения в мышечную работу. Эта реакция является единственным и непосредственным источником энергии для всей жизнедеятельности организма, в том числе для сокращения и расслабления мышц. Запасы АТФ в мышечных клетках относительно постоянны и настолько незначительны, что их хватит лишь на 3-4 одиночных мышечных сокращений максимальной интенсивности, если отключить все механизмы ресинтеза (воспроизводства) этого макроэргического соединения. Но в процессе жизнедеятельности количество молекул АТФ в клетках восстанавливается (ресинтезируется) из продуктов их распада с той же скоростью, с какой они расщепляются. За сутки организм производит до 60 кг этих удивительных молекул.

Основным, в повседневной жизнедеятельности человеческого организма, является аэробный процесс энергообразования. Он обеспечивает организм энергией большую часть времени суток и всей его жизни. Ресинтезируемые при этом молекулы АТФ и их энергия обеспечивают работу сердца, дыхание, мыслительные процессы, синтез белков, жиров, углеводов в организме, рост костей, мышц.

Мощность аэробного энергообразования и другие его параметры минимальны у нетренированного человека, но значительно возрастают под воздействием регулярных тренировок. Чем лучше развит (тренирован) аэробный процесс, тем больше он дает энергии и в паузах отдыха (между упражнениями, сериями упражнений, между тренировками и т.д.). Тем быстрее организм восстанавливается в этих паузах, так как для восстановления истраченных энергоресурсов, для обеспечения пластических процессов (воссоздание белков, углеводов, жиров) требуется энергия.

Метаболическая мощность аэробного энергообразования колеблется от 0,8 до 1,8 кДж/кг/мин., в зависимости от специфики функциональной подготовки спортсмена. Этот процесс является ведущим в энергообеспечении стайеров-бегунов, марафонцев, лыжников и т. д.

Метаболическая подвижность аэробного процесса (время, в течение которого достигается максимальная метаболическая мощность энергообразования) у нетренированного человека очень низкая и достигает 3 минут, и более. Целенаправленные тренировки значительно улучшают этот компонент, и у высококвалифицированного спортсмена максимальная мощность достигается уже через 1,5 минуты после старта.

Метаболическая емкость аэробного процесса энергообразования (общее количество образующейся энергии) практически безгранична для продолжительной работы умеренной мощности.

Анаэробная работа субмаксимальной мощности может продолжаться (у спринтеров-легкоатлетов) на предельной интенсивности от 20-40 секунд до 2,5 минут. Настолько возрастает, под влиянием тренировок, метаболическая емкость гликолиза. Достигаемая в процессе тренировок спринтеров его предельная (максимальная) мощность энергообразования составляет 2,5 кДж/кг/мин. По мнению В.С. Финогенова (1981 г.) такая мощность энергообразования поддерживается не более 40 - 60 секунд, а затем начинается постепенное некоторое её снижение. Подвижность гликолиза у начинающего спортсмена составляет 1,5 минуты, а у высококвалифицированного этот процесс набирает максимальную мощность всего за 20 - 30 секунд!

Анаэробную работу максимальной мощности, у нетренированного человека, креатинфосфокиназный процесс обеспечивает энергией не более 2–3 секунд. У тренированного спринтера-рекордсмена метаболическая емкость этого процесса достигает 8–10 секунд. Максимальная метаболическая мощность данного вида анаэробного энергообразования у тренированного спортсмена достигает 3,7 кДж/кг/мин. Подвижность его у нетренированного человека составляет 2-3 секунды. Но годы упорных тренировок приводят к удивительным сдвигам. У спринтера – рекордсмена этот процесс набирает максимальную мощность за десятые доли секунды!

Сопоставление приведенных цифровых параметров однозначно показывает, что скоростно-силовая работа (субмаксимальной и максимальной мощности) не может быть обеспечена энергией за счет аэробного процесса. Энергетическое обеспечение работы максимальной и субмаксимальной мощности осуществляется преимущественно анаэробными процессами, соответственно, креатинфосфокиназной реакцией и гликолизом. Их метаболическая подвижность, мощность и емкость зависят от величины запасов энергосубстратов (креатинфосфата и гликогена) в клетках. Но существует еще целая группа биохимических и физиологических факторов предопределяющих параметры процессов энергообразования.

В нетренированных мышцах содержание креатинфосфата не превышает 0,5% от общего веса мышцы. В тренированных мышцах спортсмена запасы креатинфосфата возрастают до 1,5%, и поэтому эффективное креатинфосфокиназное энергообразование в них может продолжаться 8 - 10 сек. (у нетренированного человека 2-3сек.). К 30 секунде работы мощность этого процесса снижается вдвое и далее понижается практически до ноля за 2-3 мин.

Снижение метаболической мощности креатинфосфокиназной реакции после 8 - 10 секунд работы компенсируется энергией набирающего мощность другого анаэробного процесса энергообразования – гликолиза. Но он, в этой ситуации, не является единственным источником энергии, так как ещё продолжается угасающая креатинфосфокиназная реакция.

При напряженной работе включение гликолитического процесса и увеличение мощности аэробной энергопродукции происходит практически одновременно, сразу же после снятия креатинфосфатного блока. Первые 10-15 сек. всякой работы аэробный процесс ограничивается реализацией имеющихся в организме кислородных запасов сконцентрированных в миоглобине. Дальнейшая интенсификация процесса связана с активацией системы транспорта кислорода. То есть скоростные возможности спортсмена при работе субмаксимальной мощности предопределяются так же подвижностью и мощностью аэробного процесса энергообразования.

Планируя тренировки, тренер должен руководствоваться главными биологическими принципами, вытекающими из знания основных закономерностей адаптации организма к физическим нагрузкам. Этими принципами являются:

- принцип специфичности действия нагрузок на организм,

- принцип сверхотягощения,

- принцип обратимости действия нагрузок,

- принцип последовательности адаптационных процессов,

- принцип взаимодействия эффектов нагрузок,

- принцип цикличности.

Специфичность влияния физических нагрузок– (и избирательность их тренирующего воздействия на организм) проявляется выраженными адаптационными процессами и специфическими изменениями в наиболее нагружаемых органах и системах.

Определённый набор физических упражнений и пауз отдыха между ними вызывает совершенствование алактатного анаэробного механизма энергообразования. Для развития и совершенствования другого анаэробного механизма – гликолитического, требуются специфические упражнения иной интенсивности и продолжительности и необходимы иные паузы отдыха между ними.

Резко отличается, от двух предыдущих, специфический набор нагрузок и пауз отдыха, вызывающих увеличение метаболической подвижности, мощности, ёмкости и эффективности аэробного механизма энергообразования.

Сверхотягощение (критическая нагрузка, физический стрессор) физических нагрузок – обязательное условие тренировочного процесса, так как величина нагрузки должна превышать некую пороговую её величину, с которой начинаются адаптационные сдвиги в организме и совершенствование тренируемого биохимического процесса.

Необходимо отметить, что при слишком длительном использовании упражнения оно постепенно утрачивает характер сверхотягощения, стрессорный характер, и потому перестаёт возбуждать адаптационные перестройки и развитие тренируемой функции. Следовательно, чтобы стимулировать дальнейшие адаптационные изменения необходимо прогрессирующее увеличение интенсивности и объёма физических нагрузок, величина которых не должна быть ниже значений порога анаэробного обмена (ПАНО).

Вместе с тем, нельзя забывать об индивидуальных пределах адптации, пренебрежение которыми превращает нагрузку из адекватной в нагрузку чрезмерную (чрезмерный физический стрессор). При этом возникает срыв адаптации (состояние дистресса) и запускается механизм формирования патологического состояния.

Последовательность адаптации к нагрузкам - проявляется разновремённостью биохимических процессов и, связанных с ними, изменений в организме. Срочный тренировочный эффект проявляется, прежде всего, в анаэробной (алактатной) системе энергообразования, затем изменениями гликолиза. В последнюю очередь, отмечаются изменения параметров процесса аэробного энергообразования (окислительного фосфорилирования).

Под воздействием физических нагрузок сначала возрастает метаболическая мощность процессов энергообразования, затем их метаболическая ёмкость и, в последнюю очередь, увеличивается эффективность.

Разновремённость процесса биохимического восстановления организма после прекращения нагрузки, проявляется в том, что суперкомпенсация для различных энергосубстратов наступает в определённой временой последовательности. В первую очередь происходит восстановление и суперкомпенсация запасов креатинфосфата в клетке, затем восстанавливаются гликоген, липиды и, в последнюю очередь, белки.

Обратимость действия физических нагрузок - демонстрируется постепенным исчезновением всех положительных сдвигов, вызванных систематическими тренировками, если их прекратить. Так, фаза суперкомпенсации энергосубстратов, возникающая в определенный момент восстановления организма после нагрузки, через определённое время сменяется возвращением количества энергосубстратов к исходному (дорабочему) уровню. Уменьшение напряженности тренировок или их прекращение на какое-то время ведёт к снижению силы, скорости движений, ухудшаются выносливость и работоспособность.

Следовательно, тренировки необходимо повторять, а, для прогрессирующего увеличения запасов энергосубстратов, каждую последующую тренировку (или некоторые из них) необходимо начинать в момент высшего уровня фазы суперкомпенсации. Такая тактика и ведет к прогрессирующему увеличению количества энергосубстратов, ферментов в клетках мышц, печени. Поэтому увеличивается мышечная масса и т.д.

Принцип взаимодействия срочных и отставленных эффектов тренировочного процесса - заключается не только в суммации этих эффектов. Их кумулятивный эффект может быть больше этой суммы, так как адаптационный процесс, вызванный одним упражнением, может значительно увеличить эффективность последующих.

То есть, имеет место положительное взаимодействие эффектов, но возможно получение отрицательного или нейтрального взаимодействия. На эффективность тренировочного процесса могут оказывать положительное или отрицательное воздействие различные факторы. Это продолжительность сна, рациональное или нерациональное питание, психоэмоциональное состояние, адаптогены, климатические факторы, витаминизация, климат и др.

Цикличность тренировочного процесса - связана с фазовым характером адаптации к тренировкам различной направленности и взаимодействием эффектов нагрузок. Поэтому тренировочные занятия должны проводиться циклами четко спланированных и многократно повторяемых воздействий на ведущие функциональные системы.

В подобных циклах осуществляется конкретная задача подготовки спортсмена. Такие циклы последовательно сменяют друг друга на различных этапах процесса подготовки к соревнованиям.