Лекція №

Тема: Біохімічні основи швидкісно-силових якостей спортсменів і методів їх розвитку.

План.

1. Біохімічні фактори швидкісно-силових якостей.

2. Методи швидкісно-силової підготовки спортсменів.

3. Біохімічні фактори витривалості.

4. Методи тренування, які сприяють розвитку витривалості.

Найважливішими із швидкісно-силових якостей спортсмена є сила, швидкість і потужність м’язового зусилля.

Їх вияв зумовлений причинам психологічного, фізіологічного, біомеханічного і біохімічного характеру.

Максимальне значення швидкісно-силових якостей досягаються при максимальній концентрації вольового зусилля. При цьому забезпечується максимальне збудження у рухових центрах і підтримання максимальної частоти імпульсів у рухових нервах що приводить до включення в роботу найбільшої кількості рухових одиниць.

Вияв швидкісно силових якостей залежить від співвідношення швидких і повільних волокон у складі м’яза, особливостей його біомеханічної будови, а саме від напрямку сухожильних тяжів і розміщення відносно них м’язових волокон, координацій рухів.

Основні біохімічні фактори розвитку швидкісно-силових якостей:

1. Умови прояву максимальної м’язової сили. Результати експериментальних досліджень показують, що величина максимального м’язового зусилля прямопропорційна довжині саркомера, або довжині товстих міозинових литок і загальному вмісту в м’язі скороченого білка актину.

довжина саркомера х к-сть актину (Ι*n)

Зусилля, яке розвивається в процесі взаємодії актинових і міозинових литок в міофібрилах, пропорційне число утворення поперечних мостиків. Чим більша площа перехрестя тонких актинових і товстих міозинових литок у межах кожного саркомера, тим більше величина зусилля, яке розвивається м’язом.

Довжина саркомера або ступінь полімеризації міозину в товстих нитках ― це генетично зумовлений фактор; він залишається незмінним в процесі індивідуального розвитку і під впливом тренування. Довжина саркомера є різною у волокнах різного типу, що входить до складу різних м’язів. Найдовші саркомери виявлені в м’язах молюсків (вони розвивають силу в 3-6 разів більшу чим людина), найменші саркомери в м’язах комах і колібрі.

Вміст же актину в м’язах суттєво змінюється в процесі індивідуального розвитку і під впливом тренування.

Вміст актину в мінофібрилах м’язів пропорційний кількості креатину. Тому ці показники можуть бути використані при контролі за розвитком м’язової системи і прогнозування рівня спортивних досягнень.

2. Умови прояву максимальної швидкості скорочування м’язів.

Максимальна швидкість скорочення м’язів залежить від довжини саркомера і АТФ-озної активності міозину. Чим більша довжина саркомера, тим більша швидкість скорочення м’яза; максимальна швидкість скорочення пропорційна АТФ-азній активності міозину і обернено пропорційна довжині саркомера:

Максимальна швидкість скорочення відрізняється в м’язових волокнах різного типу: у білих швидких волокнах вона приблизно в 4 рази вища, чим у повільних червоних волокнах.

Але для рухів людини можливими є не тільки прояв сили чи швидкості скорочень, а їх суміжний ефект, який визначає потужність розвинутого зусилля.

Оскільки потужність є добутком сили на швидкість, то з попередніх залежностей можна виявити умови зміни потужності при м’язовому скороченні:

Потужність, яка розвивається м’язом, є лінійною функцією від величини сумарної АТФ-фазної активності, тобто загальної швидкості розщеплення АТФ у міофібрилах.

FV = k’nlεl^- =knε.

Значення максимальної потужності, так як і швидкості, дуже відрізняється у волокнах різного типу і змінюються при адаптації до певного виду рухової діяльності.

Сумарна АТФ-фазна активність вища у швидких білих волокнах. У відповідності з цим максимальна потужність залежить від їх процентного вмісту в працюючих м’язах.

160

max потужність

Вт*кг^-1

120

80

40

0 20 40 60 80 100 % FT-волокон (білі)

Бігуни-спринтери, вміст білих волокон в гомілковому м’язі досягає 60% значно перевищують бігунів на довгі дистанції по максимальній потужності. У бігунів на довгі дистанції процент білих волокон у цих м’язах складає тільки 35%.

Важливою умовою швидкісно-силових якостей м’яза є також так звана характеристична залежність Хілла, яка визначає взаємовідношення між силою і швидкістю скорочення. Ця залежність встановлює, що найбільша сила проявляється в ізометричному режимі при швидкості скорочення, що дорівнює нулю, а найбільша швидкість скорочення розвивається при величині відносної сили, що становить 0.2 від індивідуального максимуму ізометричного зусилля. Ця залежність однакова як для білих, так і червоних волокон.

У скелетних м’язах людини величина ізомеиричного максимуму лежить в межах 15-30 H *10⁴м^-2, і вона не має значних відмінностей у швидких і повільних волокнах.

Залежність Хілла.

Виходячи з даної залежності, можна встановити основні вимоги до вправ, які спрямовані на розвиток швидкісно-силових якостей.

Так, при розвитку саме силових можливостей (тобто покращення максимальної сили м’язів) величина зусилля, яке долається, повинна становити 70-100% індивідуального ізометричного максимуму; при розвитку здатності виконувати вправи з максимальною швидкістю ― від 20 до 40%; при удосконаленні здатності до комплексного впливу сили і швидкості скорочення, тобто потужності ― 40-70%.

Методи швидкісної підготовки спортсменів.

Розглянувши основні фактори формування швидкісно-силових якостей, постає питання:

Які ж методи використовуються для покращення швидкісно-силових якостей спортсменів?

Оскільки структурні фактори швидкісно-силових здатностей людини, тобто довжина саркомерів у міофібрилах і вміст білих і червоних волокон у м’язах, генетично зумовлені, то основним методичним шляхом покращення швидкісно-силових якостей спортсменів є підбір засобів і методів для покращення АТФ-фазної активності міозину і посилення синтезу скорочувальних білків у м’язах (актиину).

З цією метою зараз використовують два основні методи:

1) метод максимальних зусиль;

2) метод повторних граничних (прядильних прав).

1. При використанні першого методу використовуються вправи, які близькі по біодинамічній структурі до тих, що виконується на змаганнях. Вони виконуються з граничною мобілізацією на прояв максимального зусилля, з невеликою кількістю повторень і нерегламентованими інтервалами відпочинку, які достатні для відновлення і повторної мобілізації на максимальні зусилля (1.5-2хв.).

Граничний об’єм таких вправ визначається критичною концентрацією КРФ в м’язах, нижче якої вже неможливо підтримувати максимальну швидкість синтезу АТФ. За рахунок такої кількості КРФ можна виконати безперервно 5-6 повторень таких вправ, а при дальшому відпочинку ―10-12. при більшій кількості повторень розвивається локальна втома, яка приводить до зменшення потужності.

При цьому у м’язах зростає гліколіз, змінюється внутрішньоклітинне рН, відбувається зниження активності міозинової АТФ-фази і як наслідок ― максимальної потужності вправи. Тому тренування потрібно припиняти .

2. Метод повторних граничних вправ спрямованих на поширення синтезу скорочувальних білків і зростання м’язової маси.

Для вирішення цього завдання можуть виконуватися різні вправи, які навантажують потрібну групу м’язів. Вправи повторюються багаторазово до повної втоми.

В цих умовах значно вичерпується алактатні анаеробні резерви і у м’язах нагромаджується значна кількість креатенілу, молочної кислоти, продуктів розпаду білків. Ці речовини є індукторами синтезу білків у період відпочинку після такої роботи. Тому при систематичному повторі таких тренувань в м’язах значно зростає кількість скорочувальних білків і зростає загальний об’єм м’язів.

Таким чином, розумне поєднання обох методів в процесі тренування можуть забезпечити високий рівень розвитку швидкісно-силових якостей спортсмена.

3. Біохімічні фактори витривалості.

Витривалість ― найважливіша якість спортсмена, яка визначає загальний рівень його працездатності. Витривалість вимірюється тривалістю роботи, виконанню до кінця (граничний час ― t гр.)

З біохімічної точки зору витривалість визначається відношенням величини енергетичних резервів, які доступні для використання, до швидкості використання енергії при виконанні даного виду вправ.

Витривалість (гр.,хв)= записи енергії

(Дж)/швидкість використання енергії (Дж/хв),тобто витривалість визначається часом функціонування з певною інтенсивністю до повного використання енергетичних ресурсів.

Конкретний вияв витривалості завжди має специфічний характер, який залежить від використання як джерела енергії різних метаболічних процесів.

У короткочасних вправах максимом потужності, де граничний час роботи вимірюється декількома секундами витривалість в основному залежить від алактичного анеробного процесу.

У тривалих вправах помірної потужності витривалість в основному буде визначатися протіканням аеробного процесу.

Оскільки показники витривалості залежать від аеробного і анаеробних енергетичних можливостей спортсменів, то, звичайно, тренування витривалості повинно бути орієнтовно на підвищення біоенергетичних властивостей організму.

Методи тренування, які використовуються для розвитку витривалості, мають вибірковий вплив на окремі біоенергетичні функції.

Найефективнішими методами розвитку витривалості є метод тривалої безперервної роботи; методи повторного і інтервального тренування

У тренуванні, спрямованому на розвиток алактатного аксеропного компоненту витривалості, найчастіше використовують методи повторної та інтервальної роботи (інтервальний спринт). Основна мета такого тренування ― добитися максимального вичерпування алактичних анаеробних резервів у працюючих м’язів і підвищити стійкість ключових ферментів алактичної анаеробної системи (міозинової АТФ-фази і КФК інази) в умовах нагромадження продуктів аеробного розпаду (АДФ, Н₃FО₄, молочної кислоти). Розв’язати це завдання можна лише шляхом великої кількості повторень короткочасних вправ високої інтенсивності.

При методі повторного тренування, коли застосовуються вправи максимальної потужності, паузи відпочинку між ними повинні забезпечити достатньо повне відновлення розтрачених при роботі алактатних анаеробних резервів.

Значення максимального споживання О₂ і нагромадження молочної кислоти в крові безперервно зростають до 5-6-го повтору вправи, що свідчить про поступове вичерпування ємкості алактичних анаеробних резервів. Як тільки буде досягнута критична величина вичерпування запасів КРФ в працюючих м’язах, зразу ж знижується максимальна потужність. Звичайно такий стан досягається до 8-10-го повтору вправи. Цю кількість повторів вважають оптимальною для тренування алактичного компоненту витривалості.

На відміну від повторного методу тренування, де інтервали відпочинку не регламентуються, в інтервальному методі величина їх підбирається таким чином, щоб забезпечити найзначніший вплив на тренування функцією. Для розвитку алактатного анаеробного ефекту тренування необхідно використовувати короткочасні максимальні зусилля, чергуються з короткими інтервалами відпочинку (менше 30 сек.). такі вправи потрібно використовувати серіями по 5-6 повторів у кожній з інтервалами відпочинку між серіями не менше 3 хв. (зміна рН крові веде до зменшення КФК-азної реакції і зниження максимальної потужності). При розвитку гліколітичного анаеробного компоненту, максимальна швидкість анаеробного гліколізу в працюючих м’язах досягається, якщо інтервали відпочинку співвідносяться з тривалістю робочих періодів як 1:1 або 1:1.5 (тобто 1.5-2 хв.). при цьому робота виконується серіями по 3-4 повтори, які розділені відпочинком тривалістю 10-15 хв., який необхідний для відновлення працездатності після максимальної анаеробної роботи.

У тренуванні, спрямованому на розвиток аеробного компонента витривалості, використовуються методи одноразової неперервної, повторної і декілька варіантів інтервальної роботи.

Щоб забезпечити достатній вплив на аеробний обмін при використані методів одноразової неперервної і повторної роботи, вправа повинна тривати неменше 3 хв., достатніх для виходу на стаціонарний рівень споживача О₂. в одноразовій безперервній роботі об’єм навантаження повинен становити не менше 30 хв.

Інтенсивність вправи при цій роботі повинна забезпечити інтенсифікацію аеробних перетворень в тканинах. Виконання такої роботи потребує кардіореспіраторної системи, яка забезпечує киснем працюючі м’язи. У процесі роботи безперервно зростають показники легеневої вентиляції і ЧСС, є досить значними зміни кров’яного тиску. Кваліфіковані спортсмени здатні виконувати таку роботу протягом 2.5-3 год., незважаючи на нагромадження молочної кислоти в крові.

Найкращий результат зі сторони систем аеробного обміну у відповідь на безперервно тривалу роботу досягається при змінному режимі вправи. При кожному повторі інтенсивної вправи рівень споживача кисню швидко зростає на початку вправи, а потім підтримується сталим до закінчення роботи. Тому як повторна, так і змінна робота в даному режимі сприяє підвищенню аеробної потужності і аеробної ефективності.

Найбільший вплив на аеробний обмін мають спеціальні режими інтервальної роботи. Один з найбільш вивчених режимів такої роботи назвали інтервальним тренуванням по фрайбурзькому правилу. Воно полягає у чергуванні відносно коротких періодів вправи (30-90 сек.) з інтервалами такої ж тривалості. Така робота створює достатній стимул для розгортання аеробних процесах у тканинах і для покращення циркуляторних показників (викликає виражену гіпертрофію серця).

Тому такий режим інтервальної роботи називається також “циркуляторним” інтервальним тренуванням. Біохімічні показники при цьому виді тренування характерезують незначні зміни рівня споживання кисню і відстань виявлених змін в анаеробному метаболізмі. Незначне зростання анаеробного гліколізу обмежується початковим етапом, що охоплює перші 5-6 повторів вправи.

Відоме так зване “міоглобінове” тренування. При ньому використовуються дуже короткі (5-10 сек.) вправи, і також короткі паузи відпочинку між ними. Інтенсивність вправи досить висока, але не максимальна. В короткі періоди роботи використовуються внутрім’язеві запаси кисню, зв’язані з міоглобіном, які поповнюються за короткі періоди відпочинку. Ця робота може виконуватися у значному об’ємі з підтриманням високого рівня споживання О₂. Таким чином, високий рівень розвитку витривалості може бути досягнутий лише при одночасному удосконаленні всіх її основних компонентів за допомогою комплексу різноманітних засобів ті методів, які забезпечують вибірковий вплив на відповідні функції і якості спортсмена.