4.5. Обмен энергии
При адаптации к большим физическим нагрузкам в организме происходит существенная перестройка обменных процессов, направленная на экономизацию работы функциональных систем и повышение его устойчивости к экстремальным воздействиям. Резкие сдвиги метабо лических показателей в ответ на воздействие больших по объему и интенсивности трени ровочных нагрузок и недостаточная скорость восстановления нормальной деятельности важнейших функциональных систем организма могут явиться факторами, лимитирующими работоспособность спортсменов и эффективность тренировочного процесса. В связи с этим крайне важным является выяснение особенностей метаболизма и возможностей направлен ного действия на определенные метаболические процессы, необходимые для повышения скорости восстановления после напряженной мышечной деятельности.
В состоянии покоя расход энергии у атлетов на 2,4% меньше, чем у лиц, не занимаю щихся спортом. С нарастанием тренированности в течение годового цикла занятий вслед ствие экономизации энергетических процессов уровень обмена покоя снижается в среднем с 1765 до 1410 ккал в сутки.
Валовой расход энергии (количество энергии, затраченное на выполнение всего упраж нения) находится в прямой зависимости от величины проделанной работы. Упражнения со штангой в порядке нарастания энергостоимости располагаются следующим образом: тяга широким хватом, жим лежа, тяга узким хватом, приседания со штангой, рывок, жим, толчок. С ростом квалификации и весовой категории валовой расход энергии увеличивается, так как вес штанги и объем проделанной работы возрастают. Энерготраты высококвалифици рованных спортсменов за одно тренировочное занятие составляют примерно 700-900 ккал. На отдельных этапах тренировки количество энергии, расходуемое за одно занятие, у мастеров спорта международного класса может достигать 1500 ккал.
С энергетической точки зрения, все силовые упражнения относятся к анаэробным, предельная их продолжительность составляет 1-2 минуты. Такая работа выполняется за счет
1 5 7
Пауэрлифтинг.
От новичка до мастера
энергии расщепления мышечных фосфагенов - аденозинтрифосфата (АТФ) и креатинфосфата (КрФ). Поэтому силовые и скоростно-силовые тренировки у атлетов вызывают определенные биохимические изменения в тренируемых мышцах. Характерным для них является повышение активности ферментов, определяющих скорость расщепления и ресинтеза фосфагенов (АТФ, АДФ, АМФ, КрФ), в частности АТФ-азы и креатинфосфокиназы, и возрастание содержания неорганических фосфатов, пировиноградной и молочной кислот.
Как известно, мышечная активность - это результат преобразования химической энергии АТФ в механическую энергию сокращения миофибрилл. При интенсивной физической нагрузке возникает проблема ресинтеза АТФ. Молекул АТФ, расположенных рядом с миофибриллами, хватает на 3 -4 мышечных сокращения. Этот факт свидетельствует о наличии диффузионного барьера, препятствующего поступлению АТФ к АТФ-азе миозина. Доставка энергии в виде высокоэнергетического фосфата в MB обеспечивается КрФ шунтом. Суть этого механизма сводится к тому, что появившаяся молекула АДФ тут же, рядом с головкой миозина, превра щается при помощи креатинкиназы в АТФ. Поэтому в MB накапливаются креатин и неоргани ческий фосфор, а концентрация АТФ снижается незначительно. Запасы КрФ в 5 -10 раз превы шают содержание АТФ в MB, поэтому вероятность ресинтеза АТФ высокая. Свободный креатин (Кр) и фосфор (Ф) диффундируют в клетке и затем ресинтезируются либо в результате глико лиза, либо с участием митохондрий.
Восстановление запасов КрФ идет по двум каналам: окислительного фосфорилирования и гликолиза. Активизация распада гликогена связана с нервными процессами, деполяризацией мембраны MB и выходом кальция из саркоплазматического ретикулума. Активация первого этапа гликолиза связана с деятельностью фермента фосфофруктокиназы (ФФК-азы). Регуля торная функция фермента связана с концентрациями фруктозо-6-фосфата и АТФ. Во время кратковременной интенсивной работы уровень фруктозо-6-фосфата по мере активации глико лиза повышается. Ингибирование фермента ФФК-азы связано с увеличением концентрации ионов водорода, то есть изменением значения pH. При появлении в саркоплазме свободного Кр и Ф начинается ресинтез КрФ за счет имеющегося АТФ, поэтому в саркоплазме появля ется АДФ. При наличии рядом с АДФ ферментов гликолиза происходит активация расще пления гликогена. Очевидно, что запасы гликогена прямо влияют на интенсивность глико лиза. Пируваткиназа является следующим после фосфофруктокиназы ферментом гликолиза, действие которого подчинено регуляторному контролю. Повышение концентрации пирувата связано с замедлением скорости его образования. Ингибирующим действием обладает повышение концентрации АТФ.
Окислительное фосфорилирование - второй путь ресинтеза КрФ. Митохондриальная КФК-аза связана с наружной поверхностью внутренней мембраны митохондрии. Появление рядом с этой структурой свободного Кр и Ф приводит к активизации окислительного фосфо рилирования. АТФ, вырабатываемая митохондрией, тут же идет на ресинтез КрФ, а образовав шаяся АДФ поступает внутрь митохондрии в межмембранное пространство к КФК-зе. В окисли тельном фосфорилировании (ОФ) принимают участие ацетил-коэнзим-А (СоА) и кислород. Фермент ОФ-сукцинатдегидрогеназа (СДГ) находится во внутренней митохондриальной мембране, все остальные ферменты растворены в матриксе. Основные механизмы регулятор ного контроля ОФ связаны с отношением концентраций: АТФ/АДФ, ацетил-СоА/СоА, АМФ и др.
Увеличение концентрации КрФ тормозит ОФ, а рост концентрации ацетил-СоА и парци ального давления кислорода в MB способствует интенсификации ОФ.
Поскольку работа выполняется почти полностью в анаэробных условиях, образуется кислородный долг, который достигает 80-90% по отношению к запросу. Этим объясняется
158
Физиологическая
характеристика силовых видов спорта
накопление большого количества молочной кислоты в мышцах. Этот анаэробиоз не может быть устранен даже вдыханием чистого кислорода, так как потребность организма в нем значительно больше возможности ее удовлетворения. В результате наблюдается уменьшение величины деминерализации фосфатов на единицу поглощенного тканью кислорода и, как следствие, уменьшается генерирование АТФ. Часть энергии, освобождающейся при окислении, непроизводительно расходуется в виде тепла. Процесс образования лактата из пирувата и проти воположный процесс проходят с участием фермента лактатдегидрогеназы (/1ДГ).
Свободные жирные кислоты (СЖК) проникают в MB и при повышении их концентрации могут ингибировать метаболизм глюкозы. Метаболизм СЖК, в свою очередь, угнетается при повышении концентрации эндогенного и экзогенного лактата. Скорость поглощения СЖК увеличивается при снижении их концентрации в ходе выполнения физического упражнения. Концентрационный градиент определяет скорость диффузии СЖК в клетку.
При выполнении физического упражнения синтез гликогена в MB приостанавливается, что обусловлено появлением адреналина и повышением концентрации АДФ, АМФ, Ф. В покое синтез гликогена идет с низкой скоростью и активируется глюкозо-6-фосфатом, инсулином
концентрацией гликогена в MB.
повышением объема и интенсивности нагрузки отмечается тенденция к повышению обмена энергии на следующий день. Такая однонаправленная реакция на тренировочную нагрузку вполне объяснима. Объем и интенсивность нагрузки - стороны единого целого.
Таким образом, тренировочная нагрузка атлетов приводит к интенсификации обмена веществ. Большой объем нагрузки, выполняемой с высокой интенсивностью, является сильным раздражителем, изменяющим функциональное состояние организма спортсменов.
Большая активность скелетной мускулатуры приводит к значительной потере ионов, различных соединений и белковых структур, активно участвующих в сократительном акте.
Катаболические процессы стимулируют анаболические. Средние нагрузки, выполняемые с умеренной интенсивностью, стабилизируют состояние нервно-мышечного аппарата.
Малые нагрузки с небольшой, но достаточно действенной интенсивностью (не менее 60-70% от максимума), следующие после больших и средних нагрузок, способствуют восста новлению и сверхвосстановлению белковых структур и различных соединений и ионов.