Что такое лактатная емкость

Анаэробные лактатные способности

Содержание

Анаэробные лактатные способности [ править | править код ]

Источник: «Программы тренировок», научное изд.
Автор: профессор, доктор наук Тудор Бомпа, 2016 г.

Анаэробная лактатная система поставляет энергию за счет распада гликогена (форма глюкозы или сахара в человеческом теле), который хранится в мышечных клетках и в клетках печени и высвобождает энергию для ресинтеза АТФ из АДФ и фосфата. В случае отсутствия кислорода во время распада гликогена образуется побочный продукт, который называется молочной кислотой. В процессе продолжительной высокоинтенсивной тренировки в мышцах накапливается большое количество молочной кислоты, что вызывает утомление и способствует постепенному снижению уровня выработки энергии.

Непрерывное использование гликогена во время упражнений в конечном итоге приводит к истощению запасов гликогена. Уровень гликогена можно с легкостью восстановить путем приема простых углеводов непосредственно после тренировки (особенно в виде углеводных порошков, таких как мальтодекстрин и амилопектин) и последующего приема сложных углеводов (крахмала), фруктов и овощей, а также в процессе продолжительного отдыха.

Тренировка лактатной системы: Зона интенсивности 2 [ править | править код ]

Тренировка лактатной системы повышает работоспособность спортсмена во время лактатной нагрузки, а также способность спортсмена выдерживать накопление молочной кислоты. Данная тренировка наиболее полезна для быстрых повторений продолжительностью от 15 до 90 секунд. Наиболее высокий уровень образования молочной кислоты может происходить в результате выполнения высокоинтенсивных повторений продолжительностью 40-50 секунд, при этом максимальная скорость накопления молочной кислоты происходит во время предельного усилия в промежуток времени с 12 по 16 секунду. Выработка энергии во время лактатной нагрузки улучшается за счет увеличения количества метаболических ферментов лактатной энергетической системы, а также адаптации нервной системы. В действительности, работоспособность при лактатной нагрузке (продолжительностью 10-20 секунд) имеет более существенные ограничения, оказывающие влияние на возможность нервной системы поддерживать передачу нервных импульсов к мышцам, в сравнении с метаболическими причинами.

Результативность спортсмена повышается на более продолжительный период времени, если осуществляется тренировка нервной системы для поддержки передачи нервных импульсов на время лактатной нагрузки или если спортсмен может выдерживать боль, возникающую в результате ацидоза (высокая концентрация молочной кислоты в крови). Таким образом, целью тренировки в зоне интенсивности 2 являются адаптация к нервному напряжению, вызванному продолжительной нагрузкой при максимальной интенсивности, устойчивость к воздействию кислотного эффекта, возникающего вследствие накопления молочной кислоты, уменьшение воздействия молочной кислоты, повышение скорости удаления молочной кислоты из работающих мышц и увеличение физиологической и психологической устойчивости к боли во время тренировок и соревнований.

Тренировка для зоны интенсивности 2 включает следующие три разновидности:

С психологической точки зрения цель тренировки лактатной устойчивости состоит в преодолении болевого порога спортсмена. Тем не менее данный тип тренировки не следует использовать чаще двух раз в неделю, поскольку при таких тренировках спортсмен испытывает критический уровень утомления. Чрезмерные тренировки могут привести к нежелательному травматизму, перенапряжению и перетренированности спортсмена.

Источник

Анаэробные лактатные способности

Содержание

Анаэробные лактатные способности [ править | править код ]

Источник: «Программы тренировок», научное изд.
Автор: профессор, доктор наук Тудор Бомпа, 2016 г.

Анаэробная лактатная система поставляет энергию за счет распада гликогена (форма глюкозы или сахара в человеческом теле), который хранится в мышечных клетках и в клетках печени и высвобождает энергию для ресинтеза АТФ из АДФ и фосфата. В случае отсутствия кислорода во время распада гликогена образуется побочный продукт, который называется молочной кислотой. В процессе продолжительной высокоинтенсивной тренировки в мышцах накапливается большое количество молочной кислоты, что вызывает утомление и способствует постепенному снижению уровня выработки энергии.

Непрерывное использование гликогена во время упражнений в конечном итоге приводит к истощению запасов гликогена. Уровень гликогена можно с легкостью восстановить путем приема простых углеводов непосредственно после тренировки (особенно в виде углеводных порошков, таких как мальтодекстрин и амилопектин) и последующего приема сложных углеводов (крахмала), фруктов и овощей, а также в процессе продолжительного отдыха.

Тренировка лактатной системы: Зона интенсивности 2 [ править | править код ]

Тренировка лактатной системы повышает работоспособность спортсмена во время лактатной нагрузки, а также способность спортсмена выдерживать накопление молочной кислоты. Данная тренировка наиболее полезна для быстрых повторений продолжительностью от 15 до 90 секунд. Наиболее высокий уровень образования молочной кислоты может происходить в результате выполнения высокоинтенсивных повторений продолжительностью 40-50 секунд, при этом максимальная скорость накопления молочной кислоты происходит во время предельного усилия в промежуток времени с 12 по 16 секунду. Выработка энергии во время лактатной нагрузки улучшается за счет увеличения количества метаболических ферментов лактатной энергетической системы, а также адаптации нервной системы. В действительности, работоспособность при лактатной нагрузке (продолжительностью 10-20 секунд) имеет более существенные ограничения, оказывающие влияние на возможность нервной системы поддерживать передачу нервных импульсов к мышцам, в сравнении с метаболическими причинами.

Результативность спортсмена повышается на более продолжительный период времени, если осуществляется тренировка нервной системы для поддержки передачи нервных импульсов на время лактатной нагрузки или если спортсмен может выдерживать боль, возникающую в результате ацидоза (высокая концентрация молочной кислоты в крови). Таким образом, целью тренировки в зоне интенсивности 2 являются адаптация к нервному напряжению, вызванному продолжительной нагрузкой при максимальной интенсивности, устойчивость к воздействию кислотного эффекта, возникающего вследствие накопления молочной кислоты, уменьшение воздействия молочной кислоты, повышение скорости удаления молочной кислоты из работающих мышц и увеличение физиологической и психологической устойчивости к боли во время тренировок и соревнований.

Тренировка для зоны интенсивности 2 включает следующие три разновидности:

С психологической точки зрения цель тренировки лактатной устойчивости состоит в преодолении болевого порога спортсмена. Тем не менее данный тип тренировки не следует использовать чаще двух раз в неделю, поскольку при таких тренировках спортсмен испытывает критический уровень утомления. Чрезмерные тренировки могут привести к нежелательному травматизму, перенапряжению и перетренированности спортсмена.

Источник

Анаэробные лактатные способности

Содержание

Анаэробные лактатные способности [ править | править код ]

Источник: «Программы тренировок», научное изд.
Автор: профессор, доктор наук Тудор Бомпа, 2016 г.

Анаэробная лактатная система поставляет энергию за счет распада гликогена (форма глюкозы или сахара в человеческом теле), который хранится в мышечных клетках и в клетках печени и высвобождает энергию для ресинтеза АТФ из АДФ и фосфата. В случае отсутствия кислорода во время распада гликогена образуется побочный продукт, который называется молочной кислотой. В процессе продолжительной высокоинтенсивной тренировки в мышцах накапливается большое количество молочной кислоты, что вызывает утомление и способствует постепенному снижению уровня выработки энергии.

Непрерывное использование гликогена во время упражнений в конечном итоге приводит к истощению запасов гликогена. Уровень гликогена можно с легкостью восстановить путем приема простых углеводов непосредственно после тренировки (особенно в виде углеводных порошков, таких как мальтодекстрин и амилопектин) и последующего приема сложных углеводов (крахмала), фруктов и овощей, а также в процессе продолжительного отдыха.

Тренировка лактатной системы: Зона интенсивности 2 [ править | править код ]

Тренировка лактатной системы повышает работоспособность спортсмена во время лактатной нагрузки, а также способность спортсмена выдерживать накопление молочной кислоты. Данная тренировка наиболее полезна для быстрых повторений продолжительностью от 15 до 90 секунд. Наиболее высокий уровень образования молочной кислоты может происходить в результате выполнения высокоинтенсивных повторений продолжительностью 40-50 секунд, при этом максимальная скорость накопления молочной кислоты происходит во время предельного усилия в промежуток времени с 12 по 16 секунду. Выработка энергии во время лактатной нагрузки улучшается за счет увеличения количества метаболических ферментов лактатной энергетической системы, а также адаптации нервной системы. В действительности, работоспособность при лактатной нагрузке (продолжительностью 10-20 секунд) имеет более существенные ограничения, оказывающие влияние на возможность нервной системы поддерживать передачу нервных импульсов к мышцам, в сравнении с метаболическими причинами.

Результативность спортсмена повышается на более продолжительный период времени, если осуществляется тренировка нервной системы для поддержки передачи нервных импульсов на время лактатной нагрузки или если спортсмен может выдерживать боль, возникающую в результате ацидоза (высокая концентрация молочной кислоты в крови). Таким образом, целью тренировки в зоне интенсивности 2 являются адаптация к нервному напряжению, вызванному продолжительной нагрузкой при максимальной интенсивности, устойчивость к воздействию кислотного эффекта, возникающего вследствие накопления молочной кислоты, уменьшение воздействия молочной кислоты, повышение скорости удаления молочной кислоты из работающих мышц и увеличение физиологической и психологической устойчивости к боли во время тренировок и соревнований.

Тренировка для зоны интенсивности 2 включает следующие три разновидности:

С психологической точки зрения цель тренировки лактатной устойчивости состоит в преодолении болевого порога спортсмена. Тем не менее данный тип тренировки не следует использовать чаще двух раз в неделю, поскольку при таких тренировках спортсмен испытывает критический уровень утомления. Чрезмерные тренировки могут привести к нежелательному травматизму, перенапряжению и перетренированности спортсмена.

Источник

Мышечная работа и накопление лактата

Лактат – что же ты такое?

Разбирал книгу “В форме за 100 дней” авторов Хайнрих Бергмюллер и Кнут Окресек. Прочитал ее довольно давно, но решил написать по ней небольшую статью и, освежая память, увидел интересное определение лактата, которое предлагает автор.

Химически лактат – соль молочной кислоты в крови – измеряется в миллимолях на литр (ммоль/л), и его концентрация в крови является объективным показателем фактического мышечного напряжения. Уровень лактата показывает, насколько эффективно работают ваши мышцы, и управляет частотой сердечных сокращений. Чем ниже лактат, тем спокойнее работает наше сердце. Проще говоря: низкие показатели лактата соответствуют незначительному мышечному напряжению, при более высоких нагрузках лактат поднимается.

Меня заинтересовала фраза – «Уровень лактата показывает насколько эффективно работают ваши мышцы, и управляет частотой сердечных сокращений. Чем ниже лактат, тем спокойнее бьется ваше сердце»

Мне всегда казалось от обратного. Когда мышечная работа не может поддерживаться только за счет аэробной системы из-за нехватки кислорода, в физическую работу вовлекается лактатный механизм ресинтеза АТФ, побочным продуктом которого является молочная кислота. И при недостатке кислорода образовавшаяся молочная кислота не нейтрализуется полностью, что приводит к накоплению ее в работающих мышцах. Следовательно, когда сердечно-сосудистая система (ССС) перестает справляться с поставкой нужного объема кислорода в работающие мышцы, происходит накопление молочной кислоты. То есть, не за счет увеличения лактата повышается частота сердечных сокращений (ЧСС), а грубо говоря, за счет увеличения ЧСС увеличивается лактат.

Но на самом деле, по сути, оба высказывания верны. Ведь наш организм повышает ЧСС получая сигналы от мышц, «дай нам все необходимое иначе мы начнем окисляться, а еще наши запасы иссякнут и в итоге мы прекратим работу!» 🙂

Лактатный парадокс

Но в первом высказывании не учитывается «лактатный парадокс», когда при низких углеводных запасах или перетренированности, лактатные показатели как вовремя легкой нагрузки, так и во время напряженной тренировки, остаются на парадоксально низком уровне. Проще говоря на высоком пульсе показатели лактата остаются низкими. А это противоречит первому высказыванию.

Давайте немного разберёмся, что такое лактатный парадокс.

К примеру, если у бегуна в норме при пульсе 140 уд/мин показатели лактата = 2 ммоль/л., а на пульсе 160 уд/мин лактат = 3.2 ммоль/л.

То при «лактатном парадоксе» у того же бегуна на пульсе 160 уд/мин. показатель лактата может быть = 2 ммоль/л.

Можно посчитать, что при таких показателях функциональное состояние улучшилось, хотя на самом деле все совсем наоборот. Значительно снижаются предельные возможности организма, а максимальные показатели ЧСС и лактата в большинстве случаев не достигаются.

А на ваш взгляд, верно ли первое утверждение?

Источник

Энергообеспечение мышечной деятельности

Общая характеристика аэробной системы энергообеспечения

Аэробная система энергообеспечения значительно уступает алактатной и лактатной по мощности энергопродукции, скорости включения в обеспечение мышечной деятельности, однако многократно превосходит по ёмкости и экономичности (табл. 1).

Таблица № 1. Энергообеспечение мышечной работы

Аденозинтрифосфат или Аденозинтрифосфорная кислота — нуклеозид трифосфат, имеющий большое значение в обмене энергии и веществ в организмах. АТФ — универсальный источник энергии для всех биохимических процессов, протекающих в живых системах, в частности для образования ферментов.

Особенностью аэробной системы является то, что образование АТФ в клеточных органелах-митохондриях, находящихся в мышечной ткани происходит при участии кислорода, доставляемого кислородтранспортной системой. Это предопределяет высокую экономичность аэробной системы, а достаточно большие запасы гликогена в мышечной ткани и печени, а также практически неограниченные запасы липидов – её ёмкость.

В наиболее упрощенном виде деятельность аэробной системы энергообеспечения осуществляется следующим образом: на первом этапе в результате сложных процессов происходит преобразование как гликогена, так и свободных жирных кислот (СЖК) в ацетил-кофермент А (ацетил-КоА) – активную форму уксусной кислоты, что обеспечивает протекание всех последующих процессов энергообразования по единой схеме. Однако до момента образования ацетил-КоА окисление гликогена и СЖК происходит самостоятельно.

Все многочисленные химические реакции, происходящие в процессе аэробного ресинтеза АТФ, можно разделить на три типа:

система транспорта электронов (рис. 7).

Рис. 7. Этапы реакций ресинтеза АТФ в аэробном процессе

Первым этапом реакций является аэробный гликолиз, в результате которого осуществляется расщепление гликогена с образованием СО2 и Н2О. Протекание аэробного гликолиза происходит по той же схеме, что и протекание рассмотренного выше анаэробного гликолиза.

В обоих случаях в результате химических реакций гликоген преобразуется в глюкозу, а глюкоза – в пировиноградную кислоту с ре-синтезом АТФ. В этих реакциях кислород не участвует. Присутствие кислорода обнаруживается в дальнейшем, когда при его участии пировиноградная кислота не превращается в молочную кислоту, а затем в лактат, что имеет место в процессе анаэробного гликолиза, а направляется в аэробную систему, конечными продуктами которой оказывается углекислый газ (СО2), выводимый из организма легкими, и вода (рис. 8)

Рис. 8. Схематическое протекание анаэробного и аэробного гликолиза

Расщепление 1 моля гликогена на 2 моля пировиноградной кислоты происходит с выделением энергии, достаточной для ресинтеза 3 молей АТФ: Энергия + 3АДФ + Фн → 3АТФ.

Из образовавшейся в результате расщепления гликогена пировиноградной кислоты сразу выводится СО2, превращая её из трёхуглеродного соединения в двухуглеродное, которое сочетаясь с коферментом А, образует ацетил- КоА, который включается во второй этап аэробного образования АТФ – цикл лимонной кислоты или цикл Кребса.

В цикле Кребса протекает серия сложных химических реакций, в результате которых происходит окисление пировиноградной кислоты – выведение ионов водорода (Н+) и электронов (е-), которые в итоге попадают в систему транспорта кислорода и участвуют в реакциях ресинтеза АТФ на третьем этапе, образуя СО2, который диффундируется в кровь и переносится в легкие, из которых и выводится из организма. В самом цикле Кребса образуется только 2 моля АТФ (рис. 9).

Рис. 9. Схематическое изображение окисления углеродов в цикле Кребса

Третий этап протекает в цепи транспорта электронов (дыхательной цепи). Реакции, происходящие с участием коферментов, в общем виде сводятся к следующему. Ионы водорода и электроны, выделяемые в результате реакций, протекавших в цикле Кребса и в меньшей мере в процессе гликолиза, транспортируются к кислороду, чтобы в результате образовать воду. Одновременно выделяемая энергия в серии сопряженных реакций используется для ресинтеза АТФ. Весь процесс, происходящий по цепи передачи электронов кислороду называется окислительным фосфорилированием. В процессах, происходящих в дыхательной цепи, потребляется около 90 % поступающего к клеткам кислорода и образуется наибольшее количество АТФ. В общей сложности окислительная система транспорта электронов обеспечивает образование 34 молекул АТФ из одной молекулы гликогена.

Усвоение и абсорбция углеводов в кровоток происходит в тонком кишечнике. В печени они превращаются в глюкозу, которая в свою очередь может быть превращена в гликоген и депонируется в мышцах и печени, а также используется различными органами и тканями в качестве источника энергии для поддержания деятельности. В организме здорового с достаточным уровнем физической подготовленности мужчины с массой тела 75 кг содержится 500 – 550 г углеводов в виде гликогена мышц (около 80 %), гликогена печени (примерно 16 – 17 %), глюкозы крови (3 – 4 %), что соответствует энергетическим запасам порядка 2000 – 2200 ккал.

Гликоген печени (90 – 100 г) используется для поддержания уровня глюкозы в крови, необходимого для обеспечения нормальной жизнедеятельности различных тканей и органов. При продолжительной работе аэробного характера, приводящей к истощению запасов мышечного гликогена, часть гликогена печени может использоваться мышцами.

Следует учитывать, что гликогеновые запасы мышц и печени могут существенно увеличиваться под влиянием тренировки и пищевых манипуляций, предусматривающих углеводное истощение и последующее углеводное насыщение. Под влиянием тренировки и специального питания концентрация гликогена в печени может увеличиться в 2 раза. Увеличение количества гликогена повышает его доступность и скорость утилизации при выполнении последующей мышечной работы.

При продолжительных физических нагрузках средней интенсивности образование глюкозы в печени возрастает в 2 – 3 раза по сравнению с образованием её в состоянии покоя. Напряженная продолжительная работа может привести к 7 – 10-кратному увеличению образования глюкозы в печени по сравнению с данными, полученными в состоянии покоя.

Эффективность процесса энергообеспечения за счет жировых запасов определяется скоростью протекания липолиза и скоростью кровотока в адипозной ткани, что обеспечивает интенсивную доставку свободных жирных кислот (СЖК) к мышечным клеткам.

Если работа выполняется с интенсивностью 50 – 60 % VO2max, отмечается максимальный кровоток в адипозной ткани, что способствует максимальному поступлению в кровь СЖК. Более интенсивная мышечная работа связана с интенсификацией мышечного кровотока при одновременном уменьшении кровоснабжения адипозной ткани и, следовательно, с ухудшением доставки СЖК в мышечную ткань.

Хотя в процессе мышечной деятельности липолиз разворачивается, однако уже на 30 – 40-й минутах работы средней интенсивности её энергообеспечения в равной мере осуществляется за счет окисления как углеводов, так и липидов. Дальнейшее продолжение работы, приводящее к постепенному исчерпанию ограниченных углеводных ресурсов, связано с увеличением окисления СЖК. Например, энергообеспечение второй половины марафонской дистанции в беге или шоссейных велогонках (более 100 км) преимущественно связано с использованием жиров.

Несмотря на то что использование энергии от окисления липидов имеет реальное значение для обеспечения выносливости только при продолжительной мышечной деятельности, начиная уже с первых минут работы с интенсивностью, превышающей 60 % VO2max, отмечается освобождение из триацилглицеридов СЖК, их поступление и окисление в сокращающихся мышцах. Через 30 – 40 мин после начала работы скорость потребления СЖК возрастает в 3 раза, а после 3 – 4 часов работы – в 5 – 6 раз.

Внутримышечная утилизация триглицеридов существенно возрастает под влиянием тренировки аэробной направленности. Эта адаптационная реакция проявляется как в быстроте развертывания процесса образования энергии за счет окисления СЖК, поступивших из трицеридов мышц, так и в возрастании их утилизации из мышечной ткани.

Не менее важным адаптационным эффектом тренированной мышечной ткани является повышение ее способности к утилизации жировых запасов. Так, после 12-недельной тренировки аэробной направленности способность к утилизации триглицеридов в работающих мышцах резко возрастала и достигала 40 %.

Роль белков для ре-синтеза АТФ не существенна. Однако углеродный каркас многих аминокислот может быть использован в качестве энергетического топлива в процессе окислительного метаболизма, что проявляется при продолжительных нагрузках средней интенсивности, при которых вклад белкового метаболизма в энергопродукцию может достичь 5 – 6 % общей потребности в энергии.

Благодаря значительным запасам глюкозы и жиров в организме и неограниченной возможности потребления кислорода из атмосферного воздуха, аэробные процессы, обладая меньшей мощностью по сравнению с анаэробными, могут обеспечивать выполнение работы в течении длительного времени (т. е. их ёмкость очень велика при очень высокой экономичности).

Исследования показывают, что, например в марафонском беге за счет использования мышечного гликогена работа мышц продолжается в течении 80 мин. Определённое количество энергии может быть мобилизовано за счет гликогена печени. В сумме это может обеспечить 75 % времени, необходимого для преодоления марафонской дистанции. Остальная энергия образуется в результате окисления жирных кислот. Однако скорость их диффузии из крови в мышцы ограничена, что лимитирует производство энергии за счёт этих кислот. Энергии, продуцируемой вследствие окисления СЖК, достаточно для поддержания интенсивности работы мышц на уровне 40 – 50 % VO2max. В то время, как сильнейшие марафонцы способны преодолевать дистанцию с интенсивностью, превышающей 80 – 90 % VO2max, что свидетельствует о высоком уровне адаптации аэробной системы энергообеспечения, позволяющем не только обеспечить оптимальное сочетание использования углеводов, жиров, отдельных аминокислот и метаболитов для производства энергии, но и экономное расходование гликогена.

Таким образом, вся совокупность реакций, обеспечивающих аэробное окисление гликогена, выглядит следующим образом:

На первом этапе в результате аэробного гликолиза образуется пировиноградная кислота и ре-синтезируется некоторое количество АТФ.

На втором, в цикле Кребса, производится СО2, а ионы водорода (Н+) и электроны (е-) вводятся в систему транспорта электронов также с ре-синтезом некоторого количества АТФ.

И наконец, заключительный этап связан с образованием Н2О из Н+, е- и кислорода с высвобождением энергии, используемой для ре-синтеза подавляющего количества АТФ.

Жиры и белки, используемые в топлива для ре-синтеза АТФ, также проходят через цикл Кребса и систему транспорта электронов (рис. 10).

Рис. 10. Схематическое изображение функционирования аэробной системы энергообеспечения

Лактатная система энергообеспечения.

В лактатной системе энергообеспечения ресинтез АТФ происходит за счёт расщепления глюкозы и гликогена при отсутствии кислорода. Этот процесс принято обозначать как анаэробный гликолиз. Анаэробный гликолиз является значительно более сложным химическим процессом по сравнению с механизмами расщепления фосфогенов в алактатной системе энергообеспечения. Он предусматривает протекание серии сложных последовательных реакций, в результате которых глюкоза и гликоген расщепляются до молочной кислоты, которая в серии сопряжённых реакций используется для ресинтеза АТФ (рис. 2).

Рис. 2. Схематическое изображение процесса анаэробного гликолиз.

В результате расщепления 1 моля глюкозы образуется 2 моля АТФ, а при расщеплении 1 моля гликогена – 3 моля АТФ. Одновременно с высвобождением энергии в мышцах и жидкостях организма происходит образование пировиноградной кислоты, которая затем преобразуется в молочную кислоту. Молочная кислота быстро разлагается с образованием её соли – лактата.

Накопление молочной кислоты в результате интенсивной деятельности гликолитического механизма приводит к большому образованию лактата и ионов водорода (Н+) в мышцах. В результате, несмотря на действие буферных систем, постепенно снижается мышечный pH с 7,1 до 6,9 и даже до 6,5 – 6,4. Внутриклеточный pH, начиная с уровня 6,9 – 6,8 замедляет интенсивность гликолитической реакции восстановления запасов АТФ, а при pH 6,5 – 6,4 расщепление гликогена прекращается. Таким образом, именно повышение концентрации молочной кислоты в мышцах ограничивает расщепление гликогена в анаэробном гликолизе.

В отличие от алактатной системы энергообеспечения, мощность которой достигает максимальных показателей уже на первой секунде работы, процесс активизации гликолиза разворачивается значительно медленнее и достигает высоких величин энергопродукции только на 5 – 10 секундах работы. Мощность гликолитического процесса значительно уступает мощности креатинфосфокиназного механизма, однако является в несколько раз более высокой по сравнению с возможностями системы аэробного окисления. В частности, если уровень энергопродукции АТФ за счёт распада КФ составляет 9 – 10 ммоль/кг с.м.т./с (сырая масса ткани), то при подключении гликолиза объем производимой АТФ может увеличиться до 14 ммоль/кг с.м.т./с. За счёт использования обоих источников ресинтеза АТФ в течении 3-минутной интенсивной работы мышечная система человека способна вырабатывать около 370 ммоль/кг с.м.т. При этом на долю гликолиза приходится не менее 80 % общей продукции. Максимальная мощность лактатной анаэробной системы проявляется на 20 – 25-й секундах работы, а на 30 – 60-й секундах гликолитический путь ресинтеза АТФ является основным в энергообеспечении работы.

Ёмкость лактатной анаэробной системы обеспечивает её превалирующее участие в энергопродукции при выполнении работы продолжительность до 30 – 90 с. При более продолжительной работе роль гликолиза постепенно снижается, однако остаётся существенной и при более продолжительной работе – до 5 – 6 мин. Общее количество энергии, которое образуется за счёт гликолиза, наглядно может быть оценено и по показателям лактата крови после выполнения работы, требующей предельной мобилизации лактатной системы энергообеспечения. У нетренированных людей предельная концентрация лактата в крови составляет 11 – 12 ммоль/л. Под влиянием тренировки ёмкость лактатной системы резко возрастает и концентрация лактата в крови может достигать 25 – 30 ммоль/л и выше.

Максимальные величины энергообразования и лактата в крови у женщин на 30 – 40 % ниже по сравнению с мужчинами такой же спортивной специализации. Юные спортсмены по сравнению со взрослыми отличаются невысокими анаэробными возможностями. максимальная концентрация лактата в крови при предельных нагрузках анаэробного характера у них не превышает 10 ммоль/кг, что в 2 – 3 раза ниже, чем у взрослых спортсменов.

Таким образом, адаптационные реакции лактатной анаэробной системы могут протекать в различных направлениях. Одним из них является увеличение подвижности гликолитического процесса, что проявляется в значительно более быстром достижении его максимальной производительности (с 15 – 20 до 5 – 8 с). Вторая реакция связана с повышением мощности анаэробной гликолитической системы, что позволяет ей продуцировать значительно большее количество энергии в единицу времени. Третья реакция сводится к повышению ёмкости системы и, естественно общего объема продуцируемой энергии, вследствие чего увеличивается продолжительность работы, преимущественно обеспечиваемая за счет гликолиза.

Максимальное значение лактата и pH в артериальной крови в процессе соревнований по некоторым видам спорта представлены на рис. 3.

Рис.3. Максимальные значения лактата и pH в артериальной крови у спортсменов, специализирующихся в различных видах спорта: а – бег (400, 800 м); б – скоростной бег на коньках (500, 1000м); в – гребля (2000 м); г – плавание 100 м; д – бобслей; е – велогонки (100 км)
(Eindemann, Keul, 1977)

Они дают достаточно полное представление о роли лактатных анаэробных источников энергии для достижения высоких спортивных результатов разных видах спорта и об адаптационных резервах системы анаэробного гликолиза.

При выборе оптимальной продолжительности работы, обеспечивающей максимальную концентрацию лактата в мышцах, следует учитывать, что максимальное содержание лактата отмечается при использовании предельных нагрузок, продолжительность которых колеблется в пределах 1 – 6 мин. Увеличение продолжительности работы связано с уменьшением концентрации лактата в мышцах.

Для выбора оптимальной методики повышения анаэробных возможностей важно проследить особенности накопления лактата при прерывистой работе максимальной интенсивности. Например, одноминутные предельные нагрузки с четырёх минутными паузами приводят к постоянному увеличению лактата в крови (рис. 4) при одновременном снижении показателей кислотно-основного состояния (рис. 5).

Рис. 4. Изменение концентрации лактата в крови в процессе прерывистой максимальной нагрузки (одноминутные упражнения с интенсивностью 95 %, разделенные периодами отдыха длительностью 4 мин) (Hermansen, Stenswold, 1972)

Рис. 5. Изменение pH крови при прерывистом выполнении одноминутных нагрузок максимальной интенсивности (Hollman, Hettinger, 1980)

Аналогичный эффект отмечается и при выполнении 15 – 20-секундных упражнений максимальной мощности с паузами около 3 минут (рис. 6).

Рис. 6. Динамика биохимических изменений у спортсменов при повторном выполнении кратковременных упражнений максимальной мощности (Н. Волков и др., 2000)

Алактатная система энергообеспечения.

Эта система энергообеспечения является наименее сложной, отличается высокой мощностью освобождения энергии и кратковременностью действия. Образование энергии в этой системе происходит за счёт расщепления богатых энергией фосфатных соединений – аденозинтрифосфата (АТФ) и креатинфосфата (КФ). Энергия, образующаяся в результате распада АТФ, в полной мере включается в процесс энергообеспечения работы уже на первой секунде. Однако уже на второй секунде выполнение работы осуществляется за счёт креатинфосфата (КФ), депонированного в мышечных волокнах и содержащего богатые энергией фосфатные соединения. Расщепление этих соединений приводит к интенсивному высвобождению энергии. Конечными продуктами расщепления КФ являются креатин (Кр) и неорганический фосфат (Фн). Реакция стимулируется ферментом креатинкиназа и схематически выглядит следующим образом:

Энергия, высвобождаемая при распаде КФ, является доступной для процесса ресинтеза АТФ, поэтому за быстрым расщеплением АТФ в процессе мышечного сокращения незамедлительно следует его ресинтез из АДФ и Фн с привлечением энергии, высвобождаемой при расщеплении КФ:

Ещё одним механизмом алактатной системы энергообеспечения является так называемая миокиназная реакция, которая активизируется при значительном мышечном утомлении, когда скорость расщепления АТФ существенно превышает скорость её ресинтеза. Миокиназная реакция стимулируется ферментом миокиназа и заключается в переносе фосфатной группы с одной молекулы на другую и образованием АТФ и аденозинмонофосфата (АМФ):

Аденозинмонофосфат (АМФ), являющийся побочным продуктом миокиназной реакции, содержит последнюю фосфатную группу и в отличие от АТФ и АДФ не может быть использован в качестве источника энергии. Миокиназная реакция активизируется в условиях, когда в силу утомления другие пути ресинтеза АТФ исчерпали свои возможности.

Запасы КФ не могут быть восполнены в процессе выполнения работы. Для его ресинтеза может быть использована только энергия, высвобождаемая в результате распада АТФ, что оказывается возможным лишь в восстановительном периоде после окончания работы.

Под влиянием тренировки в мышцах не только увеличивается количество АТФ и Кф, но и существенно возрастает способность мышечной ткани к их расщеплению. Ещё одной адаптационной реакцией, определяющей мощность алактатной анаэробной системы, является ускорение ресинтеза фосфатов за счет повышения активности ферментов, в частности креатинфосфокиназы и миокиназы.

Под влиянием тренировки существенно возрастают и показатели максимальной ёмкости алактатной анаэробной системы энергообеспечения. Емкость алактатной анаэробной системы под влиянием целенаправленной многолетней тренировки может возрастать в 2,5 раза. Это подтверждается показателями максимального алактатного О2-долга: у начинающих спортсменов он составляет 21,5 мл/кг, у спортсменов высокого класса может достигать 54,5 мл/кг.

Увеличение ёмкости алактатной энергетической системы проявляется и в продолжительности работы максимальной интенсивности. Так, у лиц не занимающихся спортом, максимальная мощность алактатного анаэробного процесса, достигнутая через 0,5 – 0,7 с после начала работы, может удерживаться не более 7 – 10 с, то у спортсменов высшего класса, специализирующихся в спринтерских дисциплинах, она может проявляться в течение 15 – 20 с. При этом большая продолжительность работы сопровождается и значительно большей её мощностью, что обусловливается высокой скоростью распада и ресинтеза высокоэнергетических фосфатов.

Концентрация АТФ и КФ у мужчин и женщин практически одинакова – около 4 ммоль/кг АТФ и 16 ммоль/кг КФ. Однако общее количество фосфогенов, которые могут использоваться при мышечной деятельности, у мужчин значительно больше, чем у женщин, что обусловлено большими различиями в общем объеме скелетной мускулатуры. Естественно, что у мужчин значительно больше ёмкость алактатной анаэробной системы энергообеспечения.

В заключении следует отметить, что лица с высоким уровнем алактатной анаэробной производительности, как правило, имеют низкие аэробные возможности, выносливость к длительной работе. Одновременно у бегунов на длинные дистанции алактатные анаэробные возможности не только не сравнимы с возможностями спринтеров, но и часто уступают показателям, регистрируемым у лиц, не занимающихся спортом.

Общая характеристика систем энергообеспечения мышечной деятельности.

Энергия, как известно, представляет собой общую количественную меру, связывающую воедино все явления природы, разные формы движения материи. Из всех видов энергии, образующейся и использующейся в различных физических процессах(тепловая, механическая, химическая и др.)применительно к мышечной деятельности, основное внимание должно быть сконцентрировано на химической энергии организма, источником которой являются пищевые продукты и её преобразовании в механическую энергию двигательной деятельности человека.

Энергия, высвобождаемая во время расщепления пищевых продуктов, используется для производства аденозинтрифосфата (АТФ), который депонируется в мышечных клетках и является своеобразным топливом для производства механической энергии мышечного сокращения.

Энергию для мышечного сокращения даёт расщепление аденозинтрифосфата (АТФ) до аденозиндифосфата (АДФ) и неорганического фосфата (Ф). Количество АТФ в мышцах невелико и его достаточно для обеспечения высокоинтенсивной работы лишь в течении 1 – 2 с. Для продолжения работы необходим ресинтез АТФ, который производится за счет энерго отдающих реакций трёх типов. Восполнение запасов АТФ в мышцах позволяет поддерживать постоянный уровень его концентрации, необходимый для полноценного мышечного сокращения.

Ресинтез АТФ обеспечивается как в анаэробных, так и в аэробных реакциях с привлечением в качестве энергетических источников запасов креатинфосфата (КФ) и АДФ, содержащихся в мышечных тканях, а также богатых энергией субстратов (гликоген мышц и печени, запасы липозной ткани и др.). Химические реакции, приводящие к обеспечению мышц энергией протекают в трёх энергетических системах:

Образование энергии в первых двух системах осуществляется в процессе химических реакций, не требующих наличия кислорода. Третья система предусматривает энергообеспечение мышечной деятельности в результате реакций окисления, протекающих с участием кислорода. Наиболее общие представления о последовательности включения и количественных соотношениях в энергообеспечении мышечной деятельности каждой из указанных систем приведены на рис. 1.

Рис. 1. Последовательность и количественные соотношения процессов энергообеспечения мышечной деятельности у квалифицированных спортсменов в различных энергетических системах (схема): 1 – алактатной; 2 – лактатной; 3 – аэробной.

Возможности каждой из указанных энергетических систем определяются мощностью, т. е. скоростью освобождения энергии в метаболических процессах, и ёмкостью, которая определяется величиной и эффективностью использования субстратных фондов.

Источник