Анаэробная энергия при мышечной деятельности. Лактатно анаэробная производительность мышечной работы характеризуется


Анаэробная производительность детей и подростков — SportWiki энциклопедия

Анаэробная работоспособность[править]

При недостаточном снабжении организма кислородом мышечная деятельность происходит преимущественно в анаэробных условиях. Способность выполнять мышечную работу в условиях кислородной задолженности называется анаэробной производительностью. Различают алактаткые и лактатные анаэробные механизмы, связанные с мощностью, емкостью и эффективностью креатинкиназного и гликолитического путей ресинтеза АТФ.

Алактатная анаэробная работоспособность оценивается по величине алактатной фракции кислородного долга, содержанию неорганического фосфора в крови, значению максимальной анаэробной мощности.

Лактатная анаэробная работоспособность оценивается по максимальной величине кислородного долга, лактатной его фракции, максимальному накоплению лактата в крови, сдвигу параметров кислотно-щелочного равновесия крови.

Развитие анаэробной системы у младших школьников отстает от аэробной. Максимальная величина кислородного долга у них на 60-65% ниже, чем у взрослых. Кислородная недостаточность у детей развивается быстрее. Способность выполнять работу в условиях кислородной задолженности более низкая, чем в старшем возрасте. У мальчиков максимальная величина кислородного долга (МКД) увеличивается в возрасте 11—13 и 16-17 лет, но у старших школьников остается на 30% ниже, чем у взрослых.

В возрасте 13-14 лет повышается алактатная фракция кислородного долга. Лактатная при этом может не изменяться или несколько снижаться. К 16—17 годам увеличение суммарного кислородного долга происходит преимущественно за счет лактатной фракции.

У девочек развитие анаэробной производительности продолжается до 14 лет, затем стабилизируется. Наибольший прирост максимальной величины кислородного долга наблюдается в возрасте 10-11 лет. Доля алактатной фракции возрастает от 8 до 10 лет и достигает максимальных значений в 12 лет. При систематических занятиях спортом МКД увеличивается, при этом если в возрасте 10-11 лет наблюдается повышение лактатной и алактатной фракции, то в 14-17 лет увеличение происходит преимущественно за счет лактатной фракции.

Предельная работа на уровне МПК происходит за счет значительного вклада аэробного и анаэробного гликолитического механизмов энергообеспечения. У детей младшего школьного возраста содержание лактата в крови составляет 8,7-8,5 мМ, у 10-11-летних - 11,5 мМ, у взрослых - 12,5 мМ.

У детей младшего школьного возраста быстро сокращающиеся гликолитические волокна еще не развиты, их объем составляет 8-15%. В возрасте 12 лет количество гликолитических волокон увеличивается до 23-33%, особенно в мышцах нижних конечностей. Одновременно возрастает мощность ферментативных систем анаэробного гликолиза, что приводит к значительной продукции молочной кислоты. В 14 лет содержание быстро сокращающихся волокон несколько снижается, что приводит к тому, что в 13—14-летнем возрасте показатели анаэробной производительности практически не меняются. Максимальный прирост анаэробной работоспособности (по содержанию лактата) совпадает с четырехкратным увеличением количества гликолитических волокон и приходится на возраст 15 лет.

При выполнении детьми и подростками стандартных нагрузок равной интенсивности у детей наблюдаются большие величины лактата и более выраженные сдвиги параметров кислотно-щелочного равновесия крови (КЩР). Это связано с малой емкостью буферных систем. Уровня взрослых буферные системы достигают в пубертатном возрасте. Дети дошкольного и младшего школьного возраста плохо переносят анаэробно-гликолитические нагрузки, приводящие к развитию ацидоза. Детям и подросткам трудно сохранять высокий уровень энергетического обеспечения интенсивной мышечной деятельности во времени, те. проявлять скоростную и специальную выносливость. Мощность работы, которая может быть сохранена в течение 3 мин детьми 9 лет, составляет около 40%, а подростками 15 лет - 92% от мощности работы взрослого человека. Показатели скоростной выносливости в зоне субмаксимальной мощности мало изменяются в возрасте от 7 до 11 лет, но с началом периода полового созревания они резко возрастают. У девочек после 15 лет стабилизация выносливости оказывается окончательной и без применения специальных режимов двигательной активности в дальнейшем не растет.

Выносливость к статической работе обеспечивается преимущественно анаэробным гликолитическим механизмом энергообеспечения. Важнейшим фактором, определяющим предельную длительность статического усилия, является концентрация молочной кислоты. Возрастной прирост выносливости при статической работе может происходить за счет возрастного снижения активности анаэробного гликолиза, а также повышения устойчивости тканей скелетных мышц (возможно, ЦНС) к ацидотическим сдвигам. В отличие от других видов выносливости в этом случае в возрастной динамике почти не выражены половые различия.

Увеличение алактатной анаэробной производительности связано с запасами креатинфосфата (КФ) в организме, которые увеличиваются постепенно по мере роста мышечной массы. У детей и подростков механизмы фосфорилирования креатина в КФ несовершенны. В связи с этим мышечная деятельность у них приводит к значительной экскреции креатина с мочой. У детей 9-14 лет она достигает 200 мг/сут. Уменьшение экскреции креатина отражает степень созревания мышечной ткани.

Возрастная динамика двигательных качеств[править]

Известно, что алактатная анаэробная производительность лежит в основе скоростно-силовых качеств спортсмена, которые зависят от длины саркомера, соотношения быстрых и медленных волокон, активности миозиновой АТФазы, поэтому являются не только тренируемыми, но и в большей степени генетически обусловленными.

Механизм возрастного повышения силы мышц может быть связан с двумя факторами: увеличением анатомического (следовательно, и физиологического) поперечника мышц и увеличением мощности сократительных структур вследствие преобразования внутримышечного метаболизма. Абсолютная сила мышц нарастает с возрастом: относительно равномерно от 8 до 10 лет, к 11 годам рост ее увеличивается, а с 13-14 до 16-17 лет происходит существенное повышение силы.

Для увеличения качества быстроты и скоростно-силовых возможностей необходима полная утилизация энергии КФ. Поэтому анализ возрастной динамики быстроты дает нам приблизительное представление о динамике алактатной анаэробной производительности. Чтобы определить возрастную динамику быстроты, необходимо, в первую очередь, отдифференцировать возрастные изменения, связанные с биомеханическими особенностями детей разного возраста, от функциональных свойств самих мышц.

Наряду с возрастным увеличением быстроты движений время, необходимое для выхода на максимальную скорость движений, практически одинаково у детей разного возраста и составляет 6 с. Именно столько времени необходимо для преодоления инерции сократительного аппарата мышц. Постоянство этого показателя демонстрирует принципиальное единство организации мышечного сокращения на всем протяжении постнатального онтогенеза. Скоростные способности наиболее реактивны в возрасте 9-10 и 12-13 лет, когда прирост их наибольший за счет завершающегося пубертатного скачка роста. У девочек прирост быстроты после 12-14 лет не наблюдается. У мальчиков на фоне ограничения анаэробных лактатных возможностей темпы прироста скорости замедляются в 14-17 лет. Анаэробные лактатные механизмы достигают максимума в 20-25 лет. Наибольший тренировочный эффект при выполнении упражнений анаэробной направленности, упражнений на развитие максимальной взрывной силы и силовой выносливости отмечается в возрасте 17-20 лет.

Таким образом, физические способности, зависящие от аэробных механизмов энергопродукции, созревают сравнительно рано, тогда как зависящие от анаэробных механизмов - только на этапе завершения полового созревания и даже позднее.

sportwiki.to

Аэробная производительность.

Количество просмотров публикации Аэробная производительность. - 899

Аэробная производительность — это способность организма выполнять работу, обеспечивая энергетические расходы за счёт кислорода, поглощаемого непосредственно во время работы.

Потребление кислорода при физической работе возрастает по мере увеличения тяжести и продолжительности работы. Но для каждого человека существует предел, выше которого потребление кислорода увеличиваться не может. Наибольшее количество кислорода, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ организм может потребить за 1 минуту при предельно тяжелой для него работе - принято называть максимальным потреблением кислорода (МПК). Эта работа должна длиться не менее 3 минут, т.к. человек может достичь своего максимального потребления кислорода (МПК) только к третьей минуте.

MПK — является показателœем аэробной производительности. МПК можно определить, задавая стандартную нагрузку на велоэргометре. Зная величину нагрузки и подсчитав ЧСС, можно с помощью специальной номограммы определить уровень МПК. У незанимающихся спортом величина МПК составляет 35 - 45 мл на 1 кг веса, а у спортсменов, исходя из специализации, - 50-90 мл/кᴦ. Наибольшего уровня МПК достигает у спортсменов, занимающихся видами спорта͵ которые требуют большой аэробной выносливости, такими как бег на длинные дистанции, лыжные гонки, конькобежный спорт (длинные дистанции) и плавание (длинные дистанции). В этих видах спорта результат на 60-80% зависит от уровня аэробной производительности, ᴛ.ᴇ. чем выше уровень МПК, тем выше спортивный результат.

Уровень МПК в свою очередь зависит от возможностей двух функциональных систем: 1) системы, доставляющей кислород, включающей дыхательную и сердечно-сосудистую системы; 2) системы, утилизирующей кислород (обеспечивающей усвоение кислорода тканями).

Кислородный запрос.

Для выполнения любой работы, а также для нейтрализации продуктов обмена и восстановления энергетических запасов необходим кислород. Количество кислорода, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ требуется для выполнения определœенной работы — принято называть кислородным запросом.

Различают суммарный и минутный кислородный запрос.

Суммарный кислородный запрос — это количество кислорода, крайне важно е для совершения всœей работы (к примеру, для того, чтобы пробежать всю дистанцию).

Минутный кислородный запрос — это количество кислорода, требующееся для выполнения данной работы в каждую конкретную минуту.

Минутный кислородный запрос зависит от мощности выполняемой работы. Чем выше мощность, тем больше минутный запрос. Наибольшей величины он достигает на коротких дистанциях. К примеру, при беге на 800 м он составляет 12-15 л/мин, а при марафонском — 3-4 л/мин.

Суммарный запрос тем больше, чем больше время работы. При беге на 800 м он составляет 25-30 л, а при марафонском — 450-500 л.

При этом МПК даже спортсменов международного класса не превышает 6-6,5 л/мин и должна быть достигнуто только к третьей минуте. Как организм в таких условиях обеспечивает выполнение работы, к примеру, с минутными кислородным запросом в 40 л/мин (бег на 100 м)? В таких случаях работа идет в безкислородных условиях и обеспечивается за счёт анаэробных источников.

Анаэробная производительность.

Анаэробная производительность - это способность организма выполнять работу в условиях недостатка кислорода, обеспечивая энергетические расходы за счёт анаэробных источников.

Работа обеспечивается непосредственно запасами АТФ в мышцах, а также за счёт анаэробного ресинтеза АТФ с использованием КрФ и анаэробного расщепления глюкозы (гликолиза).

Для восстановления запасов АТФ и КрФ, а также для нейтрализации молочной кислоты, образовавшейся в результате гликолиза необходим кислород. Но эти окислительные процессы могут идти уже после окончания работы. Для выполнения любой работы требуется кислород, только на коротких дистанциях организм работает в долг, откладывая окислительные процессы на восстановительный период.

Количество кислорода, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ требуется для окисления продуктов обмена, образовавшихся при физической работе, принято называть - кислородным долгом.

Кислородный долг можно также определить как разницу между кислородным запросом и тем количеством кислорода, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ организм потребляет во время работы.

Чем выше минутный кислородный запрос и меньше время работы, тем больше кислородный долг в процентном отношении к суммарному запросу. Наибольший кислородный долг будет на дистанциях 60 и 100 м, где минутный запрос составляет около 40 л/мин, а время работы исчисляется секундами. Кислородный долг на этих дистанциях будет около 98% от запроса.

На средних дистанциях (800 – 3000м) увеличивается время работы, снижается ее мощность, а значит. возрастает потребление кислорода во время выполнения работы. В результате кислородный долг в процентном отношении к запросу уменьшается до 70 – 85%, но в связи со значительным увеличением суммарного кислородного запроса на этих дистанциях его абсолютная величина, измеряемая в литрах увеличивается.

Показателœем анаэробной производительности является — максимальный

кислородный долᴦ.

Максимальный кислородный долг—это максимально возможное накопление продуктов анаэробного обмена, требующих окисления, при котором организм еще способен выполнять работу. Чем выше тренированность, тем больше максимальный кислородный долᴦ. Так, к примеру, у людей, не занимающихся спортом, максимальный кислородный долг составляет, 4-5 л, а у спортсменов-спринтеров высокого класса может достигать 10-20 л.

В кислородном долге различают 2 фракции (части): алактатную и лактатную.

Алактатная фракция долга идет на восстановление запасов КрФ и АТФ в мышцах.

Лактатная фракция (лактаты — соли молочной кислоты) — большая часть кислородного долга. Она идет на ликвидацию молочной кислоты, накопившейся в мышцах. При окислении молочной кислоты образуются безвредные для организма вода и углекислый газ.

Алактатная фракция преобладает в физических упражнениях, длящихся не более 10с, когда работа идет в основном за счёт запасов АТФ и КрФ в мышцах. Лактатная преобладает при анаэробной работе большей длительности, когда интенсивно идут процессы анаэробного расщепления глюкозы (гликолиз) с образованием большого количества молочной кислоты.

Когда спортсмен работает в условиях кислородного долга, в организме накапливается большое количество продуктов обмена (прежде всœего молочной кислоты) и происходит сдвиг рН в кислую сторону. Чтобы спортсмен мог выполнять работу значительной мощности в таких условиях его ткани должны быть приспособлены к работе при недостатке кислорода и сдвиге рН. Это достигается тренировками на анаэробную выносливость (короткие скоростные упражнения с большой мощностью).

Уровень анаэробной производительности важен для спортсменов, работа

которых длится не более 7-8 минут. Чем больше время работы, тем меньше влияния на спортивный результат оказывают анаэробные возможности

Порог анаэробного обмена.

При интенсивной работе длящейся не менее 5-ти минут, наступает момент, когда организм не в состоянии обеспечить свои возрастающие потребности в кислороде. Поддержание достигнутой мощности работы и дальнейшее её увеличение обеспечивается за счёт анаэробных источников энергии.

Появление в организме первых признаков анаэробного ресинтеза АТФ - принято называть порогом анаэробного обмена (ПАНО). При этом анаэробные источники энергии включаются в ресинтез АТФ гораздо раньше, чем организм исчерпает свои возможности по обеспечению кислородом (ᴛ.ᴇ. раньше, чем достигнет своего МПК). Это является своеобразным ʼʼстраховочным механизмомʼʼ. Причем, чем менее тренированным является организм, тем раньше он начинает ʼʼстраховатьсяʼʼ.

ПAHO считается в процентах от МПК. У не тренированных людей первые признаки анаэробного ресинтеза АТФ (ПАНО) могут наблюдаться уже при достижении лишь 40% от уровня максимального потребления кислорода. У спортсменов исходя из квалификации ПАНО равен 50-80 % от МПК. Чем выше ПАНО, тем больше возможностей у организма выполнять тяжелую работу за счёт аэробных источников, более выгодных энергетически. По этой причине у спортсмена, имеющего высокий ПАНО (65% от МПК и выше), при прочих равных условиях будет более высокий результат на средних и длинных дистанциях.

Раздел 4.

Физиологическая характеристика физических упражнений.

Физиологическая классификация движений

(по Фарфелю B.C.).

I.Стереотипные (стандартные) движения.

1. Движения количественного значения.

Циклические.

Мощности работы: Виды локомоций:

‣‣‣ максимальная - движения, выполняемые ногами;

‣‣‣ субмаксимальная - движения, выполняемые при

‣‣‣ большая помощи рук.

‣‣‣ умеренная.

Скоростно-силовые: - прыжки; - метания.
Ациклические. Силовые: - поднятие штанги.
Прицельные: - стрельба; - бросок мяча.

2. Движения качественного значения.

Виды спорта: Оцениваемые качества:

- спортивная и художественная - сила;

гимнастика; - быстрота;

-акробатика; -координация;

- фигурное катание; - равновесие;

- прыжки в воду; - гибкость;

- фристайл и т.д. - безопорность;

- выразительность.

    Единоборства: - борьба; - бокс; - фехтование и т.д.    
II. Ситуационные (нестандартные) движения. Спортивные игры: - теннис; - волейбол; - хоккей; - футбол.  
    Кроссы: - бег; - лыжные гонки по пересеченной местности; - мотокроссы; - вело и - горнолыжный спорт.

Большая группа физических упражнений выполняется в строго постоянных условиях и характеризуется строгой постоянностью движений. Это группа стандартных (стереотипных) движений. Такие физические упражнения формируются по принципу двигательного динамического стереотипа.

При выполнении нестандартных движений отсутствует жесткий стереотип. В видах спорта с нестандартными движениями существуют определœенные стереотипы - приемы защиты и нападения, но в базе движений лежит реагирование на постоянно изменяющиеся условия. Действия спортсмена связаны с решением задач конкретного момента.

referatwork.ru

Аэробная производительность — SportWiki энциклопедия

УВЕЛИЧЕНИЕ АЭРОБНОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ (МПК)[править]

800.gif

Аэробная производительность — это способность организма выполнять работу, обеспечивая энергетические расходы за счет кислорода, поглощаемого непосредственно во время работы.

Потребление кислорода при физической работе возрастает по мере увеличения тяжести и продолжительности работы. Но для каждого человека существует предел, выше которого потребление кислорода увеличиваться не может. Наибольшее количество кислорода, которое организм может потребить за 1 минуту при предельно тяжелой для него работе - называется максимальным потреблением кислорода (МПК). Эта работа должна длиться не менее 3 минут, т.к. человек может достичь своего максимального потребления кислорода (МПК) только к третьей минуте.

MПK (максимальное потребление кислорода) — является показателем аэробной производительности. МПК можно определить, задавая стандартную нагрузку на велоэргометре. Зная величину нагрузки и подсчитав ЧСС, можно с помощью специальной номограммы определить уровень МПК. У незанимающихся спортом величина МПК составляет 35 - 45 мл на 1 кг веса, а у спортсменов, в зависимости от специализации, - 50-90 мл/кг. Наибольшего уровня МПК достигает у спортсменов, занимающихся видами спорта, которые требуют большой аэробной выносливости, такими как бег на длинные дистанции, лыжные гонки, конькобежный спорт (длинные дистанции) и плавание (длинные дистанции). В этих видах спорта результат на 60-80% зависит от уровня аэробной производительности, т.е. чем выше уровень МПК, тем выше спортивный результат.

Тренировки вызывают улучшения в работе сердечно-сосудистой системы и периферийных компонентов увеличивают возможности организма по переработке кислорода. Потребление кислорода может быть специфичным для отдельных мышц и их групп. Количество кислорода, которое потребляет человек при определенных нагрузках, например при беге, напрямую зависит от того, сколько кислорода может быть доставлено к работающим мышцам, насколько хорошо эти мышцы кислород перерабатывают и как они справляются с выделяющимся при работе углекислым газом и молочной кислотой. Нагрузка на мышцы рук тренирует сердце, но ничего не дает другой части периферийной системы — мышцам ног. Это главный аргумент в пользу принципа 2 (специфичность тренировки).

Для оптимизации МПК бегун должен нагружать системы доставки кислорода и его переработки до предела. Для этого я предлагаю использовать фазу интервального (И) бега, который большинству людей обеспечивает самые большие нагрузки. Интервальные тренировки включают в себя многократные забеги длительностью по пять минут каждый в темпе бега на 3000-5000 метров, с относительно короткими периодами отдыха между забегами.

В максимальном тесте бегун начинает бег с тем же темпом, в котором он бежал последний субмаксимальный тест (примерно темп его бега на 10 ООО метров). Он поддерживает эту скорость постоянной примерно две минуты на беговой дорожке (или пробегает один 400-метровый круг на стадионе). Затем скорость движения дорожки начинает увеличиваться на 1% каждую минуту (на стадионе темп поднимается до темпа, в котором спортсмен пробегает 5000 метров). Когда скорость беговой дорожки становится такой, что бегун перестает с ней справляться, тест считается законченным. На стадионе бегун после двух или трех кругов в темпе 5000 метров пробегает последние 400 метров с максимальной для себя скоростью.

В любом случае должны непрерывно собираться образцы выдыхаемого воздуха начиная примерно с третьей минуты максимального теста и до его окончания. Пульс измеряется по окончании теста либо в течение последних 30 секунд, при наличии кардиомонитора. Образец крови забирается через две минуты после окончания теста, когда уровень молочной кислоты достигает пикового значения.

Добавив точки максимального значения потребления кислорода, достигнутого во время максимального теста (МПК), максимальную частоту сердечных сокращений (ЧССмт) и максимальный уровень молочной кислоты в крови (УМКмакс) к предыдущему графику, мы получим то, что я называю аэробным профилем бегуна. Значение МПК размещается на продолжении кривой эффективности использования кислорода (то есть на линии, проведенной через ранее рассчитанные точки этой кривой), и это позволяет найти скорость бега при вашем МПК. Эта скорость используется для вычисления значения VDOT, которое, в свою очередь, определяет темпы тренировочного и соревновательного бега.

Из всего сказанного выше очевидно, что само по себе измерение МПК не позволяет уверенно судить, кто есть кто в группах хороших бегунов. В результате, когда я слышу, что у того или иного бегуна выявлено МПК в размере 90 мл*кг*мин1 или больше, у меня сразу же возникает два вопроса. Во-первых, насколько точно было проведено тестирование (например, использовались ли чистые стандартные образцы газов для газоанализатора, был ли правильно откалиброван датчик скорости газового потока и было ли все оборудование герметичным)? И во-вторых, если даже все тесты были проведены тщательно, почему этот бегун не является чемпионом мира (или хотя бы первым в своей тренировочной группе)?

Если предположить, что аэробная производительность бегуна, имеющего высокое значение МПК, была измерена верно, то самая логичная причина того, что он не является чемпионом, состоит в том, что у него низка эффективность использования кислорода. Когда бегун, у которого значение МПК равно 70, пробегает марафон за 2 часа 10 минут и обгоняет бегуна, у которого МПК равно 90, причина, скорее всего, проста: второй бегун менее эффективно использует кислород, который ему достается. Может кто-нибудь утверждать, что бегун с МПК 90 способен увеличить свою эффективность использования кислорода больше, чем бегун с МПК 70 — свое МПК? Измерение своего МПК очень полезно для отслеживания собственной реакции на тренировочные нагрузки, но без дополнительной информации об эффективности использования кислорода данные об МПК могут вводить в заблуждение. Я уже не говорю о том, что еще одним объяснением более низких результатов бегуна с высокими физиологическими показателями может быть отсутствие у него воли к победе или психологической закалки.

СОЗДАНИЕ АЭРОБНОГО ПРОФИЛЯ[править]

Каждый момент вашей карьеры бегуна, находитесь ли вы на пике формы или переживаете спад, характеризуется определенным уровнем ПАНО и эффективности использования кислорода при беге, а также описывается лактатным профилем, который связывает скорость вашего бега с уровнем молочной кислоты в крови и аэробными потребностями. При помощи соответствующего оборудования вы можете измерить все эти переменные и использовать их для описания своих текущих возможностей и выяснения, какие именно нагрузки вам нужны, чтобы оптимизировать МПК, эффективность использования кислорода и ПАНО. В следующих разделах будет показано, как надо определять и составлять графики для МПК, ПАНО и эффективности использования кислорода для любого бегуна на средние и длинные дистанции. Если у вас появится возможность пройти необходимое тестирование, у вас должны получиться профили, аналогичные тем, что будут изображены далее.

РАЗНООБРАЗИЕ АЭРОБНЫХ ПРОФИЛЕЙ[править]

Построение множества аэробных профилей для разных людей позволяет прийти еще к одному интересному выводу. При сравнивание результатов трех бегуний на 3000 метров, тестирование которых было проведено в течение одной недели. Обратите внимание, что у двух из них значения МПК близки (69,6 и 73,3), а у третьей оно относительно пониженное (60,4), однако у нее выше эффективность использования кислорода (ее кривая эффективности проходит ниже, что отражает меньший расход кислорода при беге на субмаксимальных скоростях). Эти факты позволяют предположить, что если все три бегуньи проведут соревновательный забег на 3000 метров на уровне своих МПК, то все они финишируют примерно с одинаковым результатом: чуть больше 9 минут.

Также сравнивались значения многих элитных бегунов и бегуний на средние и длинные дистанции, которых я тестировал. Вы можете видеть, что типичный элитный бегун имеет большее значение МПК и немного большую эффективность использования кислорода, чем типичная бегунья (при сопоставимых абсолютных скоростях бега). При беге с одной и той же скоростью женщины работают с большей интенсивностью по отношению к их МПК. Однако при беге с одной и той же относительной интенсивностью (с одним и тем же процентом от их МПК) эффективность использования кислорода элитных спортсменов мало различается. И все-таки разница в аэробных профилях позволяет предположить, что время, показанное на дистанции мужчинами, должно быть на 14% меньше, чем время, показанное женщинами, что очень ненамного превышает реально продемонстрированные обследованными бегунами результаты.

Можно заметить, что значения МПК и эффективности использования кислорода для элитных бегунов и бегуний в значительной степени перекрываются, но вот сочетание этих параметров (то есть скорость при МПК) — в пользу мужчин. Например, в случае протестированных мной марафонца и марафонки они оба имели МПК 78 мл*кг1*мин1, но мужчина пробегал марафонскую дистанцию почти на десять минут быстрее. Такая разница результатов — следствие более эффективного использования кислорода. С другой стороны, я тестировал женщину, чья эффективность использования кислорода была настолько высока, что ее результаты почти всегда были выше, чем результаты мужчин с сопоставимым МПК. При сравнении же элитных бегунов и бегуний с одинаковыми аэробными профилями их результаты были одинаковыми.

Очевидно, что МПК, эффективность использования кислорода и накопление молочной кислоты хорошо реагируют на тренировочные нагрузки. Как будет показано в следующем разделе, для оптимизации каждого из этих компонентов нужны специфичные типы тренировки.

sportwiki.to

2. Алактатная, лактатная и аэробная работоспособности. Алактатная работоспособность.

Алактатная работоспособность проявляется при выполнении нагрузок в зоне максимальной мощности, то есть нагрузок, которые можно сохранить в пределах 15 – 20 сек. Такие нагрузки, преимущественно обеспечиваются креатинфосфатным способом образования АТФ, то есть алактатными способами. Поэтому мощность этих нагрузок в значительной степени зависит от содержания в мышцах креатинфосфата и активности фермента креатинкиназы, который отвечает за синтез креатинфосфата.

К основным структурным факторам, которые ограничивают алактатную работоспособность, является количество миофибрилл и развитие саркоплазматической сети. Чем меньше миофибрилл, тем медленнее и слабее мышечное сокращение. Чем хуже развита саркоплазматическая сеть, те хуже проведение мышцей нервного импульса.

К структурным факторам можно отнести количество нервно-мышечных синапсов, обеспечивающих передачу нервных импульсов от нервов к мышцам. Еще одним структурным фактором можно считать содержание в мышцах белка коллагена, участвующего в мышечном расслаблении.

Наиболее важным функциональным фактором, лежащим в основе лактатной работоспособности, является активность ферментов, участвующих в мышечной деятельности. От АТФазной активности миозина зависит количество энергии АТФ, преобразованной в механическую работу, то есть мощность выполняемых физических нагрузок. Активность кальциевого насоса определяет быстроту мышечной релаксации, от которой зависят скоростные качества мышцы.

Перечисленные структурные и функциональные факторы действуют неодинаково в мышечных волокнах разных типов.

Выделяют три типа волокон в мышцах.

1. Тонические (красные, медленные, S-волокна) содержат относительно большое количество митохондрий, много миоглобина, но мало миофибрилл. Они сокращаются медленно, развивают небольшую мощность, но длительное время.

2. Фазические (белые, быстрые, F-волокна) имеют много миофибрилл, хорошо развитую саркоплазматическую сеть, к ним подходит много нервных окончаний. Митохондрий в них значительно меньше. Это волокна, рассчитанные на высокую скорость и силу сокращения, но при этом они не могут сокращаться долго, так как работают на запасах креатинфосфата и гликогена.

3. Переходные мышечные волокна занимают по своему строению и функционированию промежуточное положение.

Соотношение между различными типами мышечных волокон генетически предрасположено. Хотя все же при усиленных тренировках можно увеличить количество миофибрилл в быстрых волокнах, увеличив тем самым их работоспособность и вызвав гипертрофию мышцы, но все же этот сдвиг не может из стайера сделать спринтера.

Лактатная работоспособность.

Лактатная работоспособность реализуется, как правило, при выполнении физических нагрузок в зоне субмаксимальной мощности продолжительностью до 5 минут. Такие нагрузки в основном обеспечиваются лактатным ресинтезом АТФ. Эти нагрузки так и называют лактатные. Их абсолютная мощность зависит от дорабочей концентрации мышечного гликогена и активности ферментов, участвующих в гликолизе.

Возможности лактатного компонента работоспособности обусловлены практически теми же структурными и функциональными факторами, описанными выше в отношении алактатной работоспособности. Однако их влияние менее выражено, так как за счет лактатного компонента выполняется работа с меньшей силой и скоростью по сравнению с лактатными нагрузками.

В отличие от алактатного компонента, очень важным фактором, влияющим на лактатную работоспособность, являются компенсаторные возможности организма, обеспечивающие устойчивость к возрастанию кислотности.

При бурном течении гликолиза происходит образование и накопление в мышечных волокнах больших количеств лактата. Происходит сдвиг рН в кислую сторону. При этом происходят конформационные изменения мышечных белков-ферментов, что приводит к снижению их активности. Отрицательно меняется и сократительная способность мышечных клеток.

Нейтрализация молочной кислоты осуществляется буферными системами за счет щелочных компонентов. Однако буферная емкость организма и особенно крови под влиянием тренировок практически не меняется. В настоящее время считается, что развитие резистентности к повышению кислотности у высокотренированных спортсменов связано не с увеличением щелочного резерва организма, а с выработкой новых, более устойчивых к изменению рН изоферментов и с формированием комплекса приспособительных механизмов, дающих организму возможность работать в условиях значительного закисления.

Еще один функциональный фактор, влияющий на лактатную работоспособность - это наличие в мышцах фермента лактатдегидрогеназы. Этот фермент предпочтительно катализирует превращение пировиноградной кислоты в молочную и наоборот. Лактатдегидрогеназа является причиной высокой работоспособности скелетных мышц с большим содержанием быстрых волокон.

studfiles.net

Работа мышц (энергетические процессы) — SportWiki энциклопедия

Физиологические основы физической работоспособности и двигательных тестов[править]

Основной двигательный механизм организма — мышцы. Уровень обмена веществ в них изменяется в очень широких пределах. В работающей мышце по сравнению с мышцей, находящейся в состоянии покоя, интенсивность окислительных процессов возрастает в 50 раз и более. Одновременно большая нагрузка приходится на систему транспорта продуктов обмена — тканевую жидкость и кровообращение. Для сохранения химического и физического равновесия к клеткам необходимо доставлять нужное количество питательных веществ и кислорода, а также удалять тепло и конечные продукты обмена веществ — воду, углекислый газ и др. Поэтому при интенсивной нагрузке способность противостоять утомлению во многом зависит от состояния систем кровообращения и дыхания.

Механизм превращения энергии в организме заключается в следующем. В самой мышечной клетке превращение энергии в мышечное сокращение обеспечивается аденозинтрифосфорной кислотой (АТФ) и креатинфосфатом (КФ) путем присоединения или отщепления фосфатных групп. Под влиянием нервного импульса АТФ расщепляется до аденозиндифосфорной кислоты (АДФ) и фосфатной группы (Ф). При этом освобождается энергия (8 ккал), часть которой трансформируется в мышечное сокращение. Этот процесс схематически можно изобразить так:

АТФ(нервный импульс/фермент аденозинтрифосфатаза) = АДФ + Ф + свободная энергия.

Однако запас АТФ в мышцах невелик, и для поддержания активности мышц на определенном уровне необходим быстрый ресинтез АТФ. Ресинтез происходит в процессе рефосфорилирования при соединении АДФ и фосфатов, прежде всего, КФ:

АДФ + КФ = креатин + АТФ.

Концентрация в мышцах КФ в 3—4 раза больше по сравнению с концентрацией АТФ. Поэтому умеренное (на 20— 40 %) снижение содержания АТФ сразу компенсируется за счет КФ. Истощение запасов КФ зависит от величины физической нагрузки. При работе с максимальной интенсивностью запасы КФ расходуются в первые 20—40 с. После этого освобождающиеся фосфатные группы соединяются с гликогеном или глюкозой, и включается следующий источник энергообразования — анаэробное окисление гликогена (гликолиз). Анаэробное окисление гликогена происходит благодаря наличию специального кофермента — никотинамидадениндинуклеотида. Этот процесс более длителен и достигает максимума примерно в конце первой минуты максимальной работы. В результате реакции гликолиза образуется молочная кислота и восстанавливается АТФ:

(гликоген или глюкоза) + Ф + АДФ -» молочная кислота +АТФ.

В анаэробных условиях активность мышечных клеток не может быть длительной. Она лимитируется возрастанием концентрации молочной кислоты, а также исчерпанием запасов гликогена или глюкозы. Анаэробные возможности проявляются в кратковременной мышечной работе максимальной интенсивности, когда невозможна доставка требуемого количества кислорода к работающим мышцам. Анаэробная производительность организма наиболее полно характеризуется показателями максимального кислородного долга и максимума накопления молочной кислоты (лактата) в крови.

В аэробных условиях присоединение фосфатной группы происходит в присутствии кислорода, поэтому данный процесс называется окислительным фосфорилированием:

(гликоген и свободные жирные кислоты) + Ф + АДФ + О2 ->АТФ +СО2 + Н2О.

Аэробные возможности организма проявляются в упражнениях большой и умеренной интенсивности, когда в процессе работы полностью покрывается кислородный запрос мышц. В таких условиях при равномерной нагрузке, как правило, длительно сохраняется уровень потребления кислорода.

Не более 1—2 мин могут выполняться нагрузки субмаксимальной мощности (80—90 % МПК), характеризующиеся анаэробным типом обмена, когда наибольшая часть кислородного запроса потребляется не во время работы, а в восстановительном периоде. Около 30 мин может совершаться работа при полном использовании аэробной способности организма (70—80 % МПК). Образующаяся при этом значительная кислородная задолженность требует предоставления перерывов для отдыха, сопоставимых с длительностью работы. При этом важно, чтобы к началу следующего эпизода нагрузки кислородный долг был полностью ликвидирован. Работа большой мощности (50—70 % МПК) может выполняться здоровыми людьми в интервале от 30 мин до нескольких часов и может выполняться лишь эпизодически. Работа умеренной мощности (25—50 % МПК) достаточно широко представлена в деятельности людей физического труда, может выполняться в течение нескольких часов, но также эпизодически, при предоставлении во время рабочего периода кратковременных пауз для отдыха. Фактором, ограничивающим возможную длительность таких работ, является не столько величина кислородного долга, сколько снижение углеводных ресурсов или нарушения теплового состояния (перегрев). Работы низкой интенсивности (менее 25 % МПК) могут совершаться в течение 8— 18 ч.

Таким образом, для профессиональной деятельности человека в большинстве случаев характерны в основном нагрузки малой мощности и лишь эпизодически (у людей физического труда) — умеренной и большой. Но под влиянием факторов астенизации, заболеваний сердечно-сосудистой и дыхательной систем индивидуальные величины МПК снижаются пропорционально выраженности этих факторов. Соответственно обычные нагрузки становятся трудновыполнимыми или невыполнимыми для конкретного индивида. Подобный же сдвиг может иметь место и у здоровых людей, выполняющих работу в осложненных условиях (гипоксия, гипертермия и т. д.), когда функция кардиореспираторной системы уже предельно мобилизована при нагрузках значительно меньшей интенсивности.

Основные функциональные и биохимические сдвиги после физической нагрузки разной мощности в точке утомления (по Бобкову Ю. В. и др., 1984)

Показатель

Максимальная мощность

Субмаксимальная и большая мощность

Умеренная и низкая мощность

Энергетическое обеспечение

Анаэробное

Смешанное

Аэробное

Энергетический резерв:

гликоген мышц и миокарда

Сохранен

Истощен

Частично сохранен

гликоген печени

Сохранен

Частично истошен

Истощен

липиды жировых депо

Не используются

Не используется

Используются

фонд аминокислот

Сохранен

Сохранен

Частично использован

Активность ферментов гликолиза и окисления

Не изменена

Повышена

Снижена

Сахар крови

Повышен

Повышен

Снижен

Ацидоз

Отсутствует

Резко выражен

Выражен

Лактат крови

Не изменен

Резко повышен

Повышен

Кетоновые тела в крови

Не изменены

Существенно не изменены

Значительно повышены

Тонус симпатической системы

Повышен

Резко повышен

Снижен

Тонус гипофизарно — адреналовой системы

Повышен

Резко повышен

Снижен

Температура тела

Незначительно повышена

Умеренно повышена

Значительно повышена

Потеря жидкости и электролитов

Нет

Нет

Большая

АТФазная активность мышц

Повышена

Повышена

Снижена

Морфологические изменения (митохондрии, мембраны)

Нет

Нет

Обнаруживаются

Ферменты сыворотки

Не изменены

Существенно не изменены

Значительно увеличены

Функция генетического аппарата клеток

Быстрая дерепрессия

Быстрая дерепрессия

Медленная дерепрессия

Включение аминокислот в белки

Не изменено

Быстро восстанавливается

Медленно восстанавливается

Скорость восстановления функций и работоспособности

Минуты

Многие минуты, часы

Часы, дни

При работе максимальной мощности утомление связано с несостоятельностью центрального механизма организации и координации движений такого темпа: происходит самоограничение интенсивности потока импульсов с помощью короткоаксонных вставочных нейронов ГАМКергической природы, торможения передачи сигналов в синапсах вследствие тормозных пресинаптических рецепторов, остаточной деполяризации электровозбудимых мембран и развития парабиоза. При работе субмаксимальной мощности основную роль в генезе утомления играет дальнейшая неспособность организма компенсировать изменения как местного (в работающих мышцах), так и общего гомеостаза (выраженная лактацидемия, ацидоз, гипогликемия, обеднение запасов гликогена в мышцах и печени, снижение ударного объема сердца). При работе большой мощности скорость развития утомления зависит от состояния кардиореспираторной системы и способности организма длительно компенсировать нарастающие сдвиги кислотно-основного состояния, гипогликемию, нарушения терморегуляции.

При работе умеренной мощности развивающееся утомление связано с истощением углеводного резерва и нарушением питания мозга, накоплением метаболитов и ухудшением функции митохондрий, нарушениями терморегуляции и способности поддерживать гомеостатические механизмы. С исчерпанием этой способности, в том числе резервов кардиореспираторной системы, и связаны невозможность дальнейшего выполнения и прекращение работы.

Процесс восстановления работоспособности после нагрузок протекает по типу гармонической кривой, когда фазы прироста работоспособности (суперкомпенсация) чередуются с фазами повторного ее снижения. Фазы метаболической суперкомпенсации характеризуются, прежде всего, сверхвосстановлением энергетического потенциала организма, в частности содержания гликогена в мышцах и печени, эффективности продукции АТФ митохондриями.

Восстановление мощности окислительного фосфорилирования, сниженной в состоянии утомления, представляет собой основную задачу периода восстановления. Это объясняется необходимостью значительных энергетических затрат на различные восстановительные синтезы: ферментов и структурных белков, фосфолипидов мембран, гормонов, гликогена и др. Все эти синтезы при развитии утомления подавляются вследствие дефицита энергии [Меерсон Ф. 3., 1981]. В результате накопления гидроперекисей липидов нарушается структура митохондриальных мембран, нарастает разобщение окислительного фосфорилирования.

Таким образом, замыкается порочный круг, который играет большую роль в механизме утомления: поскольку энергия используется в основном для выполнения работы, ее начинает не хватать для обеспечения восстановительных синтезов, в том числе компонентов митохондрий, а это в свою очередь приводит к снижению ресинтеза АТФ и к дальнейшему увеличению дефицита энергии.

sportwiki.to

Анаэробная энергия при мышечной деятельности

Анаэробная мощность

Анаэробная мощность – это максимальная способность двух анаэробных энергетических систем (АТФ + КФ) и гликолиза производить энергию. АТФ и КФ – высоко энергетичные сложные соединения, которые в ограниченном количестве содержатся в мышечных клетках. Они обеспечивают энергию для высокоинтенсивных нагрузок, продолжительность которых не превышает 6 - 8 с. Гликолиз поставляет энергию для интенсивной активности, длящейся 60 - 90 с. В результате анаэробного гликолиза образуются лактам и ионы водорода, по мере их накопления возникает утомление мышц.

Анаэробная мощность необходима для достижения успеха в видах спорта высокой интенсивности и небольшой продолжительности. Несмотря на создание ряда тестов, измерить уровень анаэробной мощности трудно. Чаще всего определяют уровень лактата в крови после изнурительной физической нагрузки, чтобы найти величину выделяемой анаэробной энергии. Наличие лактата свидетельствует о реакции гликолиза, однако количество лактата в крови, по всей видимости, не позволяет точно установить, сколько его было произведено мышцей. Это можно объяснить, исходя из трех вариантов: когда лактат покидает мышцу, некоторое его количество преобразуется; может наблюдаться различная вариабельность объема для разбавления лактата; трудно определить, когда наступило равновесие, и было ли оно вообще.

Другой тест основан на измерении дефицита кислорода после физической нагрузки до возвращения к исходному уровню. Трудность в данном случае состоит в том, что для того, чтобы синтезировать гликоген из лактата, требуется больше энергии, чем для того, чтобы освободить его в процессе преобразования гликогена; некоторое количество лактата окисляется во время физической нагрузки, что не отражается в количестве кислорода, потребляемого после завершения физической нагрузки; кроме того, помимо лактата и другие факторы вызывают повышенное потребление кислорода после изнурительной нагрузки.

Вычисляя дефицит кислорода при кратковременной суб максимальной нагрузке, можно довольно точно оценить анаэробную работу. Что касается максимальной нагрузки небольшой продолжительности (т.е. 1 - 10 мин), показатели дефицита кислорода можно использовать, если есть возможность определить энергетическую стоимость работы. В этом случае необходимо установить затраты энергии, определив механическую эффективность данного вида активности, или же установив взаимосвязь между интенсивностью нагрузки и потреблением кислорода.

Тесты, предусматривающие приложение максимального усилия в течение короткого периода времени (т.е. 0 - 30 с), могут оказаться недостаточно продолжительными, чтобы истощить все запасы анаэробной энергии, особенно производимой в результате гликолиза. В первые несколько секунд интенсивной нагрузки концентрация АТФ снижается на 2 %, а концентрация КФ - на 80 %. Эти алактацидные компоненты обусловливают примерно 25 - 30 % имеющейся анаэробной энергии у нетренированных или тренированных людей. Гликолиз обусловливает 60 % получаемой анаэробным путем энергии у нетренированных людей и 70 % - у тренированных.

Тренировочные занятия, направленные на повышение анаэробной энергетической способности мышц, предусматривают выполнение высокоинтенсивных упражнений продолжительностью 40 - 60 с несколько раз. Это позволяет повысить активность гликолитических ферментов, улучшить буферную способность и выведение лактата из работающих мышц. Тренировки на выносливость, улучшающие аэробную способность (например, улучшение мышечного кровотока и капилляризации, увеличение содержания гемоглобина, миоглобина и окислительных ферментов), способствуют повышению анаэробной способности, улучшая транспорт и окисление лактата.

www.medmoon.ru

Анаэробные пути ресинтеза атф.

Анаэробные пути ресинтеза АТФ – это дополнительные пути. Таких путей два креатинфосфатный путь и лактатный.

Креатинфосфатный путь связан с веществом креатинфосфатом. Креатинфосфат состоит из вещества креатина, которое связывается с фосфатной группой макроэргической связью. Креатинфосфата в мышечных клетках содержится в покое 15 – 20 ммоль/кг.

Креатинфосфат обладает большим запасом энергии и высоким сродством с АДФ. Поэтому он легко вступает во взаимодействие с молекулами АДФ, появляющимися в мышечных клетках при физической работе в результате реакции гидролиза АТФ. В ходе этой реакции остаток фосфорной кислоты с запасом энергии переносится с креатинфосфата на молекулу АДФ с образованием креатина и АТФ.

Креатинфосфат + АДФ → креатин + АТФ.

Эта реакция катализируется ферментом креатинкиназой. Данный путь ресинтеза АТФ иногда называют креатикиназным.

Креатинкиназная реакция обратима, но смещена в сторону образования АТФ. Поэтому она начинает осуществляться, как только в мышцах появляются первые молекулы АДФ.

Креатинфосфат – вещество непрочное. Образование из него креатина происходит без участия ферментов. Не используемый организмом креатин, выводится из организма с мочой. Синтез креатинфосфата происходит во время отдыха из избытка АТФ. При мышечной работе умеренной мощности запасы креатинфосфата могут частично восстанавливаться. Запасы АТФ и креатинфосфата в мышцах называют также фосфагены.

Максимальная мощность этого пути составляет 900 -1100 кал/ мин-кг, что в три раза выше соответствующего показателя аэробного пути.

Время развертывания всего 1 – 2 сек.

Время работы с максимальной скоростью всего лишь 8 – 10 сек.

Главным преимуществом креатинфосфатного пути образования АТФ являются

  • малой время развертывания,

  • высокая мощность.

Эта реакция является главным источником энергии для упражнений максимальной мощности: бег на короткие дистанции, прыжки метания, подъем штанги. Эта реакция может неоднократно включаться во время выполнения физических упражнений, что делает возможным быстрое повышение мощности выполняемой работы.

Биохимическая оценка состояния этого пути ресинтеза АТФ обычно проводится двумя показателями: креатиновому коэффициенту и алактатному долгу.

Креатиновый коэффициент – это выделение креатина в сутки. Этот показатель характеризует запасы креатинфосфата в организме.

Алактатный кислородный долг – это повышение потребления кислорода в ближайшие 4 – 5 мин, после выполнения кратковременного упражнения максимальной мощности. Этот избыток кислорода требуется для обеспечения высокой скорости тканевого дыхания сразу после окончания нагрузки для создания в мышечных клетках повышенной концентрации АТФ. У высококвалифицированных спортсменов значение алактатного долга после выполнения нагрузок максимальной мощности составляет 8 – 10 л.

Гликолитический путь ресинтеза АТФ, так же как креатинфосфатный является анаэробным путем. Источником энергии, необходимой для ресинтеза АТФ в данном случае является мышечный гликоген. При анаэробном распаде гликогена от его молекулы под действием фермента фосфорилазы поочередно отщепляются концевые остатки глюкозы в форме глюкозо-1-фосфата. Далее молекулы глюезо-1-фосфата после ряда последовательных реакций превращаются в молочную кислоту. Этот процесс называется гликолиз. В результате гликолиза образуются промежуточные продукты, содержащие фосфатные группы, соединенные макроэргическими связями. Эта связь легко переносится на АДФ с образованием АТФ. В покое реакции гликолиза протекают медленно, но при мышечной работе его скорость может возрасти в 2000 раз, причем уже в предстартовом состоянии.

Максимальная мощность – 750 – 850 кал/мин-кг, что в два раза выше, чем при тканевом дыхании. Такая высокая мощность объясняется содержанием в клетках большого запаса гликогена и наличием механизма активизации ключевых ферментов.

Время развертывания 20-30 секунд.

Время работы с максимальной мощностью – 2 -3 минуты.

Гликолитический способ образования АТФ имеет ряд преимуществ перед аэробным путем:

  • он быстрее выходит на максимальную мощность,

  • имеет более высокую величину максимальной мощности,

  • не требует участия митохондрий и кислорода.

Однако у этого пути есть и свои недостатки:

  • процесс малоэкономичен,

  • накопление молочной кислоты в мышцах существенно нарушает их нормальное функционирование и способствует утомлению мышцы.

Для оценки гликолиза используют две биохимические методики – измерение концентрации лактата в крови, измерение водородного показателя крови и определение щелочного резерва крови.

Определяют также и содержание лактата в моче. Это дает информацию о суммарном вкладе гликолиза в обеспечение энергией упражнений, выполненных за время тренировки.

Еще одним важным показателем является лактатный кислородный долг. Лактатный кислородный долг – это повышенное потребление кислорода в ближайшие 1 – 1,5 часа после окончания мышечной работы. Этот избыток кислорода необходим для устранения молочной кислоты, образовавшейся при выполнении мышечной работы. У хорошо тренированных спортсменов кислородный долг составляет 20 – 22 л. По величине лактаного долга судят о возможностях данного спортсмена при нагрузках субмаксимальной мощности.

studfiles.net


.