Файл: teory.doc

2.2.1.3 Аэробный механизм ресинтеза атф.

Аэробное окисление является важнейшим источником энергии в организме. Кислородная система ресинтеза АТФ действует при непрерывном поступлении кислорода в структуры мышечных клеток, называемые митохондриями. Для энергетического обеспечения мышечной работы кислородная система в качестве «горючего» может использовать все основные питательные вещества – углеводы, жиры, белки, правда вклад белков в аэробную энергопродукцию мышц настолько мал, что его можно не учитывать. При работе аэробного характера с повышением интенсивности выполнения нагрузки увеличивается количество кислорода, потребляемое мышцами в единицу времени. Так как между скоростью потребления кислорода и мощностью работы аэробного характера существует прямо пропорциональная зависимость, интенсивность аэробной работы можно характеризовать скоростью потребления кислорода. При определённой для каждого человека нагрузке достигается максимально возможная для него скорость потребления кислорода – МПК (максимальное потребление кислорода). Использование энергетических субстратов при аэробном окислении зависит от интенсивности выполняемой работы. Так, при выполнении лёгкой работы (при потреблении кислорода до 50% от МПК) большая часть энергии для сокращающихся мышц образуется за счёт окисления жиров. Если выполняется работа, скорость потребления кислорода при которой составляет более 60% от МПК, значительную часть энергопродукции обеспечивают углеводы. При работах, близких к МПК, подавляющая часть аэробной энергопродукции производится за счёт окисления углеводов.

Из всех углеводов наиболее предпочтительным субстратом окисления является мышечный гликоген. При полном аэробном окислении молекулы гликогена получается в 13 раз больше молекул АТФ, чем при его анаэробном (гликолитическом) окислении. Таким образом, с точки зрения расходования «горючего» аэробная система значительно более эффективна, чем анаэробная гликолитическая, однако, если сравнивать механизмы энергообеспечения по их мощности, т.е. по количеству молекул АТФ, образующихся в единицу времени, то преимущество останется за анаэробным гликолитическим механизмом, так как максимальная мощность энергообразования этой системы примерно в полтора раза выше.[9]. Относительно низкая величина максимальной мощности ресинтеза АТФ посредством аэробного механизма обусловлена тем, что возможности аэробного процесса ограничены доставкой кислорода в митохондрии, а также их количеством в мышечных клетках. Важное (а в некоторых случаях и определяющее) влияние на протекание аэробных процессов оказывает активность внутримышечных ферментных систем аэробного обмена [20].

Время развёртывания составляет 3-4 минуты (у хорошо тренированных спортсменов может быть около 1 минуты). Такое большое время развёртывания объясняется тем, что для обеспечения максимальной скорости тканевого дыхания необходима перестройка всех систем организма, участвующих в доставке кислорода в митохондрии мышц [11].

Время работы с максимальной мощностью (на уровне МПК) составляет десятки минут, но в связи с тем, что максимальная мощность данного механизма ограничена на уровне 350-450 кал/мин*кг, только за счёт аэробного пути ресинтеза АТФ невозможно выполнение физических нагрузок типа подтягиваний на перекладине.

2.3.2 Энергообеспечение мышечной деятельности.

Таким образом, существует несколько способов энергообеспечения мышечной деятельности. Вопрос в том, в каком соотношении находятся пути ресинтеза АТФ при конкретной мышечной деятельности. Оказывается, это зависит от интенсивности и длительности выполняемой работы.

Имеется определённая последовательность включения и преобладания различных путей ресинтеза АТФ по мере продолжения мышечной деятельности: первые 2-3 секунды расщепляется только АТФ; затем начинается её ресинтез, от 3 до 20 секунд – преимущественно за счёт креатинфосфата; через 30-40 секунд максимальной интенсивности достигает гликолиз; в дальнейшем всё больше превалирует аэробное окисление [5].

Переход энергообеспечения мышечной деятельности с анаэробных путей на аэробный ведёт к уменьшению суммарной выработки АТФ в единицу времени, что находит отражение в снижении мощности выполняемой работы [11].

Соотношение различных путей энергообеспечения в зависимости от продолжительности работы представлено на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1Изменение интенсивности биохимических процессов, поставляющих энергию для

мышечной деятельности, в зависимости от продолжительности работы (по Н.И.Волкову).

1- аэробный механизм;

2 – анаэробный лактатный механизм;

3 - анаэробный алактатный механизм

Нетрудно заметить, что к началу второй минуты складывается довольно неблагоприятная ситуация с точки зрения подтягиваний: гликолиз уже вышел на максимальную мощность, т.е. выделение молочной кислоты идёт полным ходом, а аэробный механизм ресинтеза АТФ, способный её утилизировать, ежё не достиг своей максимальной производительности. Не случайно промежуток времени между 1 и 2 минутами подтягиваний, когда происходит переключение от гликолиза к аэробному окислению, считается проблемным. Подтягиваться на перекладине в течение одной минуты способен практически любой здоровый мужчина, а вот для того чтобы с сохранением выбранного темпа выполнять подтягивания более двух минут, уже требуется соответствующая подготовка.

Подробное описание процессов энергообмена в ходе выполнения подтягиваний приведено в параграфе 2.6.

2.4 Характеристические кривые мышц.

2.4.1 Взаимосвязь между нагрузкой и скоростью мышечного сокращения.

Характеристическую зависимость «нагрузка - скорость» (рисунок 2.2) называют кривой Хилла в честь изучавшего её английского физиолога Хилла, исследовавшего сокращение изолированной мышцы лягушки под действием индукционных токов при различном механическом сопротивлении этому сокращению. Кривая Хилла устанавливает связь между величиной преодолеваемого мышцей груза и максимальной скоростью мышечного сокращения. Когда скорость сокращения мышцы равна нулю, мышца совершает удерживающую работу. На кривой Хилла изометрическому режиму работы соответствует максимальная статическая сила Fо. При анизотропическом сокращении мышца укорачивается или удлиняется. Правая часть кривой Хилла отображает закономерности преодолевающей работы, при которой увеличение силы тяги мышцы (при возрастании величины нагрузки) сопровождается уменьшением скорости её сокращения. При этом возможные значения силы и скорости при различных отягощениях зависят от максимальной изометрической силыFо.

Рисунок 2.2 Кривая Хилла (по Hill, Abbot)

В уступающем режиме наблюдается обратное соотношение: чем с большей скоростью происходит растягивание мышцы внешней силой, тем большее усилие способна развить сопротивляющаяся растяжению мышца. Это является причиной многочисленных травм у спортсменов. Например, разрыва ахиллова сухожилия у спринтеров и прыгунов в длину [3].

2.4.2 Зависимость сила - скорость

Изобразим правую часть кривой Хилла, устанавливающую связь между наибольшими (рекордными) величинами развиваемой силы и скорости (быстроты) движения мышцы, на отдельном рисунке.

Рисунок 2.3

Соотношение силы и скорости мышечных сокращений в некоторых видах спорта

(по В.Л.Уткину, 1989., переработано)

Любое физическое упражнение в той или иной мере требует проявления силы и скорости сокращения мышц. В зависимости от величины соотношения между силой и скоростью, проявляемых в тех или иных физических упражнениях, эти упражнения принято разделять на силовые, скоростно-силовые и скоростные. Так, жим штанги в тяжёлой атлетике относится к силовым упражнениям, толкание ядра, метание копья - к скоростно-силовым, а удары в настольном теннисе - к скоростным.

Подтягивание на перекладине можно отнести к силовым упражнениям, только нужно учесть, что поскольку подтягивание в большой степени связано с проявлением выносливости, а не собственно силы, для него не характерно развитие максимальных усилий, особенно в начальный период выполнения упражнения. Если бы спортсмен с самого начала подтягиваний стремился проявить максимальную силу в фазе подъёма туловища, он бы развивал максимальную скорость и вылетал бы над перекладиной по грудь (как это происходит при выполнении «выхода силой»). Но поскольку от спортсмена требуется не кратковременное проявление максимальных усилий, а длительное поддержание усилий определённой величины, скорость движения спортсмена в фазе подъёма туловища в начальный период выполнения подтягиваний гораздо меньше максимально возможной (точка А). По мере развития процессов утомления в ходе выполнения подтягиваний силовые возможности спортсмена уменьшаются, нагрузка на мышцы (равная весу спортсмена) становится относительно более высокой, что в соответствии с правилом «чем больше груз, тем меньше скорость» ведёт к уменьшению скорости перемещения спортсмена в фазе подъёма туловища (точка В).

2.4.3 Зависимость предельного времени статической работы от абсолютной и относительной мышечной силы.

Выносливость при статической работе определяется по времени, в течение которого поддерживается постоянная сила давления или удерживается в постоянном положении некоторый груз [2].