Сроки восстановления функциональных показателей мышц лошади: креатинфосфорная кислота, запас глюкозы

Креатинфосфат — это запас взрывной энергии

Креатин – вещество скелетных мышц, миокарда, нервной ткани. В виде креатинфосфата креатин является «депо» макроэргических связей, используется для быстрого ресинтеза АТФ во время работы клетки.

Использование креатинфосфата для ресинтеза АТФ

Особенно показательна роль креатина в мышечной ткани.

Креатинфосфат обеспечивает срочный ресинтез АТФ в первые секунды работы (5‑10 сек), когда никакие другие источники энергии (анаэробный гликолиз, аэробное окисление глюкозы, β-окисление жирных кислот) еще не активированы, и кровоснабжение мышцы не увеличено. В клетках нервной ткани креатинфосфат поддерживает жизнеспособность клеток при отсутствии кислорода.

При мышечной работе ионы Са2+, высвободившиеся из саркоплазматического ретикулума, являются активаторами креатинкиназы.

Реакция еще интересна тем, что на ее примере можно наблюдать обратную положительную связь — активацию фермента продуктом реакции креатином.

Это позволяет избежать снижения скорости реакции по ходу работы, которое должно было бы произойти по закону действующих масс из-за снижения концентрации креатинфосфата в работающих мышцах.

Около 3% креатинфосфата постоянно в реакции неферментативного дефосфорилирования превращается в креатинин. Количество креатинина, выделяемое здоровым человеком в сутки, всегда почти одинаково и зависит только от объема мышечной массы. Уровень активности креатинкиназы в крови и концентрация креатинина в крови и моче являются ценными диагностическими показателями.

Образование креатинина из креатинфосфата

Синтез креатина

Синтез креатина идет последовательно в почках и печени в двух трансферазных реакциях. По окончании синтеза креатин с током крови доставляется в мышцы или мозг.

Реакции синтеза креатина в почках и печени

Здесь при наличии энергии АТФ (во время покоя или отдыха) он фосфорилируется с образованием креатинфосфата.

Синтез креатинфосфата

Если синтез креатина опережает возможность его фиксации в мышечной ткани, то развивается креатинурия – появление креатина в моче. Физиологическая креатинурия наблюдается в первые годы жизни ребенка.

Иногда к физиологической относят и креатинурию стариков, которая возникает как следствие атрофии мышц и неполного использования образующегося в печени креатина.

При заболеваниях мышечной системы (при миопатии или прогрессирующей мышечной дистрофии) в моче наблюдаются наибольшие концентрации креатина – патологическая креатинурия.

Вы можете спросить или оставить свое мнение.

  • ВКонтакте

Download SocComments v1.3

Источник: http://biokhimija.ru/lekcii-po-biohimii/18-obmen-aminokislot/365-kreatin.html

Креатинфосфат

Креатинфосфорная кислота (креатинфосфат, фосфокреатин) — 2-[метил-(N'-фосфонокарбоимидоил)амино]уксусная кислота.

Бесцветные кристаллы, растворимые в воде, легко гидролизуется с расщеплением фосфамидной связи N-P в кислой среде, устойчива в щелочной.

Креатинфосфат — продукт обратимого метаболического N-фосфорилирования креатина, являющийся, подобно АТФ, высокоэнергетическим соединением.

Аденозинтрифосфат является средством выработки энергии тела, а креатинфосфат используется для воспроизводства АТФ из АДФ в результате метаболизма АТФ.

Из-за усталости, постепенно накапливающейся во время работы с весом или выполнения интенсивной метаболической деятельности, снижаются запасы таких источников энергии тела, как фосфаты и гликоген.

Затем тело восполняет запасы энергии до исходного уровня (или выше) за счет восстановления уровня фосфатов и гликогена.

Как следует из таблицы, восстановление фосфагена (АТФ-КФ) завершается до уровня 50 процентов в течение первых 30 секунд восстановления, а полное восстановление происходит в пределах трех-пяти минут.

Данный алгоритм объясняет, почему между подходами высокоинтенсивной тренировки с сопротивлением, например, при выполнении от четырех до восьми повторений упражнения с большим весом или при беге на 50 метров, спортсмену требуется отдых продолжительностью от трех до пяти минут.

Например, во время тренировки бега на короткие дистанции, если перерыв для отдыха между забегами на 50 метров слишком короткий (к примеру, всего одна или две минуты), тренировка становится все более лактатной и превращается из тренировки на скорость в тренировку на устойчивость к лактату[1].

Если спортсмен начинает выполнение подхода без соответствующего восстановления уровня фосфатов, он не сможет поддерживать выработку энергии на протяжении данного или последующих подходов.

Таким образом, на этапе тренировки максимальной силы перерыв для отдыха спортсменов перед выполнением последующих подходов с использованием одной и той же группы мышц должен составлять три-пять минут, если только спортсмен не работает с большим резервом.

Для максимального восстановления при выполнении упражнений с очень высокой интенсивностью и небольшим резервом спортсменам следует применять вертикальную методику тренировки, т.е. переходить к новому упражнению по завершении подхода предыдущего упражнения.

Иными словами, спортсмен выполняет по одному подходу для каждого упражнения перед тем, как вернуться к самому первому упражнению и выполнить второй подход. В результате использования данного алгоритма остаётся достаточный промежуток времени для восстановления уровня фосфатов в мышцах.

Продолжительность восстановления уровня АТФ-КФ

Время (мин) % восстановления
0,5 50
1 75
1,5 87,5
2 93,7
2,5 96,8
3 98,3
3,5 99
4 99,4
4,5 99,8
5 100

Читайте также

Источники

  1. ↑ Janssen, P. 2001. Lactate threshold training. Champaign, IL: Human Kinetics.

Источник: http://sportguardian.ru/article/6625/kreatinfosfat

Сроки восстановления функциональных показателей мышцы

В прошлой статье мы описали общий теоретический принцип восстановления и роста мышц. Пришло время переходить к практике, где все значительно сложнее.

Потенциал работоспособности мышцы – это комплексное качество, включающее запас энергетических веществ, количество двигательной массы и активности нервных импульсов. Для каждого качества мышцы протекает свой собственный процесс восстановления и сверхвосстановления, со своими сроками и порогами инициации.

В данной статье мы обозначим голые цифры, а собирать конкретные тренировочные схемы будем в следующих статьях.

Энергетическая суперкомпенсация.

Первое, что происходит с мышцами при нагрузках – это выжигание топлива, т.е. потеря энергетических запасов. Пока топливо в мышце не выработано на 75%, никаких других изменений в ней не происходит.

Поэтому недостаточно интенсивные тренировки, при которых не происходит истощения энергетических резервов, не оказывают развивающего воздействия на мышечную массу организма.

В свою очередь энергетические запасы организма состоят из трех разных субстратов, различающихся по скорости и экономности при производстве конечного топлива (АТФ).

Самый мощный, быстрый в производстве и восстановлении субстрат – КреатинФосфат.
10 секунд работы и 40 секунда восстановления.
Используется в прыжках на мощность.

Особо высокая концентрация этого вещества содержится в быстрых белых мышечных волокнах (см. статью «Различия в физической подготовке конурной и выездковой лошади»). Креатинфосфата хватает в организме примерно на 10 секунд. Включается механизм его расщепления почти мгновенно – за 0.5 секунды.

Можно назвать его стартовым топливом. Без него животные походили бы на тепловозы, которым для начала движения необходимо разогреть топку. Во время использования креатинфосфата возможно немедленное выполнение самых мощных и быстрых телодвижений.

Для его восстановления при полном истощении требуется 30-40 секунд. Т.е. переход из фазы восстановления в фазу сверхвосстановления происходит по истечении именно этого времени. При расщеплении креатинфосфата не образуется энергетического мусора лактата, мешающего работе клетки.

Поэтому работа на креатинфосфате часто называется алактатной. Для развития максимальной алактатной работоспособности мышц применяются специальные упражнения, которые мы рассмотрим в будущих статьях.

Гликоген белых мышечных волокон – второй по скоротечности субстрат.

60 секунд работы и 3 минуты восстановления.
Используется для прохождения классического конкурного маршрута.

Белые мышечные волокна, которые первыми подключаются к работе при появлении нагрузок, используют это топливо после того, как израсходован значительный запас креатинфосфата. Используются только те запасы гликогена, которые находятся в самой клетке (см. статью «Различия в физической подготовке конурной и выездковой лошади»).

  Это анаэробная (безкислородная) работа мышц без использования крови и веществ ею поставляемых. Максимальную производящую мощность процесс расщепления мышечного гликогена на топливо АТФ и остаточные продукты (лактакт) набирает только к 30-40 секундам. Запас гликогена в белых мышцах составляет 2% от их общего веса.

Его хватает на 120 секунд, однако при интенсивных нагрузках энергетическое голодание может наступить уже к 60 секундам. Из-за гликогенного голодания мышц, и роста концентрации продуктов его переработки (лактата) начинаются процессы разрушения белых мышечных волокон, что провоцирует последующую пластическую суперкомпенсацию (см. далее).

Работа мышцы за счет за счет преобразования гликогена в лактат называется лактатной.
Чтобы восстановить запасы гликогена в белых мышечных волокнах требуется не менее 3 минут.

Гликоген и глюкоза, поставляемые печенью – самый емкий, но самый долгоиграющий субстрат.

Используется для разминки лошади в конкуре, выступлении в выездке и прохождении кросса в троеборье.

Самый большой энергетический запас предоставляет печень. Она может его производить, поставлять в медленные мышцы с кровью, а затем репродуцировать из продуктов его распада. Вместе с гликогеном и глюкозой поставляется кислород. При процессе окисления глюкозы энергетических веществ (молекул АТФ) образуется в 18 раз больше. Т.е. расход субстратов во столько же раз меньше.

Этим объясняется возможность долговременной работы. Однако этот механизм очень инертный. Проходит около 2 минут до его входа в эффективную фазу. Причины банальны.

Пока в мозг поступит информация об энергетическом голодании, пока печень начнет работу, пока кровь наберет концентрацию, пока с новой концентрацией энергетических веществ она пройдет по системе кровоснабжения, пройдет очень много времени.

Скорость расхода энергетических веществ печени зависит от интенсивности нагрузок.

 Самые максимальные способны опустошить этот орган за 6 минут. Если же поддерживать баланс между производством в печени субстратов топлива и переработкой там же отходов  расщепления мышцами этих субстратов, а также кислородным питанием, то можно совершить многочасовой марафонский забег.

Работа мышцы за счет окисления глюкозы называется окислительной.

Пластическая суперкомпенсация
Переход в фазу сверхвосстановления через 7 дней.

Пластическая суперкомпенсация – это процесс сверхвосстановления мышечной массы (органелл клеток, включая миофибрилы), т.е. того двигательного механизма, который потребляет энергетические субстраты, перерабатывает их, и преобразует энергию химических реакции в энергию движения.

  Это то сверхвостановление, тот физический рост двигателя, который нас интересует больше всего. В состоянии покоя запас энергетических веществ в спринтерских белых мышцах во многом определяется объемом их мышечной массы.

Поэтому, при увеличении белой мышечной массы, подтягивается вверх и энергетический гомеостаз покоя, требуемый для эффективной спринтерской работы.

Пластическая компенсация происходит только после пластической деградации, которая в свою очередь происходит только при работе мышце в режиме топливного голода и заполнении ее лактатом.

Восстановление сдеградировавшей мышцы до прежней массы занимает 7 дней. Поэтому устраивать силовые тренировки чаще, чем раз в неделю бессмысленно и даже вредно. Оптимально повторять серьезные нагрузки на 8-ой или 9-ой день, когда мышца входит в фазу сверхвосстановения.

Такие тренировки называются ударными. Как они строятся для конкурных лошадей, мы разберем в будущих статьях.

Для более эффективного процесса суперкомпенсации требуется искусственное поддержание повышенного гармонального фона восстановительными тренировками, которое мы также разберем в следующих статьях.

Источник: http://functionalalexch.blogspot.com/2014/07/blog-post_3493.html

Биохимия энергетических процессов в скелетных мышцах при совершении работы

Многие новички, да и профессиональные спортсмены сильно недооценивают важность теоритических знаний. Считается, что для обретения желаемого телосложения достаточно регулярно посещать тренажерный зал.

Лишь единицы догадываются, что основа всего – это теория. Ее правильное применение позволит стабильно прогрессировать, причем довольно быстрыми темпами!

Сегодня мы рассмотрим мышечную работу с точки зрения биохимии и физиологии. Знание такой теории необходимо для развития определенных характеристики (силы, выносливости и т.п.) а так же для составления тренировочных программ. Итак…

Все энергетические процессы в живом организме протекают благодаря расходу АТФ (аденозинтрифосфата). АТФ – это важнейший нуклеотид, олицетворяющий собой энергообмен любой клетки, будь то умственная деятельность, работа внутренних органов человека или же мышечная активность.

Как таковых запасов АТФ у человека не наблюдается. Система энергообмена организма, используя кислород воздуха, ежесекундно синтезирует и расходует огромное количество АТФ.

Мышечное сокращение и расслабление так же происходит благодаря расщеплению АТФ, однако при интенсивной и длительной работе, простых вдохов становится недостаточно. Именно поэтому организм обладает многоуровневой системой мышечного энергообмена,  каждый из которых последовательно сменяет другой:

  1. Система креатина и креатинфосфата (КрФ) – алактатный способ (отсутствует выделение побочного продукта лактата – молочной кислоты). Приоритетная активность – не более 10-12 секунд.
  2. Анаэробный гликолиз – лактатный способ (протекает с выделением лактата, то есть молочной кислоты). Приоритетная активность – 40-45 секунд.
  3. Аэробный гликолиз – окислительный способ (используется кислород, то есть побочные продукты не образуются). Приоритетная активность – от 50 секунд и более.

Прежде чем продолжить описание мышечного энергообмена, необходимо сказать несколько слов о расходе АТФ. Ресинтез АТФ возможен благодаря необычному строению данного нуклеотида.

Молекулы АТФ никогда не расщепляются полностью. Под действием фермента АТФазы аденозинтрифосфат подвергается гидролизу и тем самым отделяет от себя фосфатную группу – ортофосфорную кислоту (H3PO4). Данный процесс ведет к высвобождению энергии и появлению остаточного продукта – аденозиндифосфата (АДФ).

Грубо говоря, АТФ можно назвать соединением с тремя фосфатными группами, а АДФ – с двумя. Благодаря наличию АДФ возможен ресинтез АТФ. Формула реакции выглядит следующим образом:

АТФ + H2O = АДФ + H3PO4 + энергия

Все способы поддержания нормального энергообмена будь то гликолиз или окисление, используют АДФ в качестве сырья для создания новых молекул АТФ. Это основной принцип биохимии данного процесса!

А теперь посмотрим, как происходит ресинтез АТФ из АДФ в каждом из способов.


Как уже говорилось выше, запасов АТФ практически не существует. Их хватает на первые несколько секунд работы высокой мощности. Чтобы обеспечить мышечную группу энергией организм буквально с первых секунд запускает систему креатина.

В организме человека хранится как простой креатин, так и схожее соединение связанное с фосфатной группой – креатинфосфат (КрФ). Вся уникальность КрФ заключается в способности этих кристаллов отделять от себя ортофосфорную кислоту.

Читайте также:  Самая маленькая лошадь в мире - пони фалабелла: фото и видео, характеристики

Под действием активного фермента креатинкиназы фосфат из КрФ переходит к соединению АДФ, вследствие чего образуется новая молекула АТФ.

В то же время, оставшись без фосфатной группы, КрФ превращается в обыкновенный креатин, на который впоследствии при помощи ферментов и кислорода присоединяется новая молекула ортофосфорной кислоты. Данный процесс описывается реакцией Ломана:

АДФ + КрФ = АТФ + креатин

Максимальная алактатная мощность зависит от многих факторов: от скорости работы креатинкиназы, от интенсивности внешней нагрузки, от величины потребления энергии и т.п. Однако, несмотря на это, известно, что предельная длительность удержания максимальной мощности креатин-системы находится в диапазоне 6-12 секунд.

Следует помнить, что продолжительность предельной алактатной работы во многом зависит от запасов креатина в мышцах. Представьте аналогию с транспортировкой грузов. В нашем случае груз – это фосфатные группы, а креатин – грузовик перевозчик.

Наличие в вашей компании лишь 4-5 грузовиков не позволит совершать регулярные и быстрые перевозки. В то же время штат из 20-30 перевозчиков позволит наладить бесперебойную поставку грузов. Именно поэтому креатиновые добавки пользуются огромной популярностью. Их регулярный прием позволяет увеличить число «перевозчиков».

Стоит отметить, что количество креатина у тренированного человека в 1,5-2 раза превышает запасы данного соединения у обычного человека.

При нагрузке средней мощности запасов КрФ хватает на 20-30 секунд. Восстановление до исходного уровня происходит за 2-5 минут отдыха, с помощью обыкновенного кислорода. Этим объясняется появление отдышки (кислородного долга) сразу после выполнения тяжелого упражнения.


Гликолиз – это расщепление одной молекулы глюкозы на две молекулы лактата (молочной кислоты), с соответствующим высвобождением энергии, которой хватает для ресинтеза двух молекул АТФ. Данный процесс протекает с помощью ферментов, непосредственно в саркоплазме мышечного волокна (клетки).

Главная особенность анаэробного гликолиза – отсутствие потребности в кислороде!

Энергетический потенциал и общая продуктивность данного способа выше, нежели система КрФ, однако и здесь есть ложка Дегтя. Взгляните на формулу:

C6H12O6 + 2H3PO4 + 2АДФ = 2C3H603 + 2АТФ + 2H2O

В этой формуле:
— C6H12O6 – глюкоза (виноградный сахар или декстроза),
— C3H603 – молочная кислота (лактат).

Столь быстрый ресинтез АТФ ведет к появлению побочного продукта – молочной кислоты. Скорость вымывания лактата, как правило, ниже скорости его появления, вследствие чего с каждой секундой его становится все больше.

Недостаток лактата заключается в блокировании сигналов от мотонейронов. При достаточном скоплении молочной кислоты вы теряете способность иннервировать рабочую мышечную группу, т.е. вы не можете сократить или расслабить ее. Все это, в сумме с повышенной кислотностью, вызывает соответствующее чувство «жжения».

Отдых длительностью 4-5 минут позволяет утилизировать небольшую часть лактата, вследствие чего к вам возвращается мышечная работоспособность. Спустя несколько часов после тренинга, практически вся молочная кислота вымывается. Поэтому всевозможные заявления о том, что послетренировочные боли (крепатура) на следующие сутки вызваны остаточным лактатом – не более чем стереотип.

Гликолиз активизируется примерно на 15-20 секунде, а его пик приходится на 30-40 секунду непрерывной работы.

Максимальная лактатная мощность может длиться от 30 до 60 секунд. При этом существует огромное количество факторов влияющих на данную характеристику.

Так, вы можете развивать способность мышц противостоять кислой среде вызванной лактатом, или же повышать количество накопленного в мышечной группе гликогена.

Стоит помнить, что гликоген печени не используется для энергообеспечения мышц, так как не обладает нужной мобильностью.


При более длительной нагрузке реакция анаэробного гликолиза идет на спад и постепенно уступает место аэробному окислению. Данный процесс является самым эффективным с точки зрения энергообеспечения, так как в 19 раз эффективнее лактатного способа:

C6H12O6 + 6O2 + 38АДФ + 38H3PO4 = 6СO2 + 44H2O + 38АТФ

Окисление протекает в митохондриях расположенных в мышечных клетках (симпластах). Данный способ энергообеспечения возможен только при наличии кислорода, чем и обуславливается его длительная активация.

Аэробный гликолиз запускается после 80-90 секунд непрерывной работы, а пик реакции наблюдается на 2-3 минуте нагрузки. Столь позднее участие окисления объясняется необходимостью запуска огромного числа различных процессов, обеспечивающих доставку кислорода к митохондриям.

После трех минут аэробной активности, возникает утомление большинства активно работающих систем организма, в частности ЦНС и мотонейронов.


Многие новички задаются вопросом, почему для развития силы рекомендуется выполнять 4-6 повторений, а для так называемой «массы» — 8-12. Внимательный читатель наверняка заметил, что длительность лактатного энергообмена соизмерима с 4-6 повторениями. В то же время пик анаэробного гликолиза достигается в промежутке 8-12 повторений.

Количество повторений отражает способ восполнения энергии и тренируемую функцию. Действительно, для развития силовых характеристик необходимо уделять внимание 4-6 повторениям, так как это тренирует суставы и связки, механизм Гольджи и, кроме того, увеличивает количество свободного КрФ.

Также силовой диапазон повторений развивает миофибриллярный аппарат. В общем и целом, повышается сила спортсмена, однако вместе с развитием данной характеристики ухудшается работа кровеносной системы, новые миофибриллы попросту вытесняют кровеносные сосуды. Повышение силы влияет на увеличение мускулатуры, но не так сильно, как тренировка гликолитических способностей мышц.

Регулярная анаэробная работа предельной мощности развивает целый каскад характеристик. Принято считать, что именно 8-12 повторений ведут к гипертрофии мышечных волокон (клеток). Тренировки такого типа способствуют заметному увеличению мускулатуры и соответствующему развитию кровеносной системы.

Грубо говоря, именно 8-12 повторений в каждом подходе, заставляют ваши мышцы увеличиваться в размерах!

Что касается окислительных возможностей мышц, то, как правило, бодибилдеры уделяют внимание такой нагрузке лишь в процессе «сушки» — похудения за счет снижения процента жира в организме. Вклад окисления в развитие мышечных волокон минимален.

Однако в то же время именно длительные тренировки, использующие окислительный способ энергообмена, ведут к заметному повышению выносливости, во многом за счет появления новых митохондрий и превращения промежуточных типов мышечных волокон в окислительные.

Из всего вышесказанного можно сделать довольно простые выводы:

  • Если вы развиваете силу, используйте систему креатинфосфата (подход в этом случае должен длиться не более 20 секунд);
  • Если вы стремитесь к увеличению мускулатуры и развитию силовой выносливости, тренируйтесь в анаэробном лактатном режиме;
  • Если вы улучшаете выносливость, уделите внимание окислительному энергообмену. В то же время это позволит сжечь подкожный жир.

Однако никогда не зацикливаетесь на развитии только одной тренировочной функции. Запланированное чередование количества повторений (систем энергообмена) в том или ином цикле тренинга является основным принципом периодизации нагрузок, который заложен в любой правильной тренировочной схеме.

Источник: http://sportivika.ru/articles/osnovy-treninga/biokhimiya-energeticheskikh-protsessov-v-skeletnykh-myshtsakh-pri-sovershenii-raboty.html

Биохимия

Во время отдыха после мышечной работы происходит восстановление нормальных (дорабочих) соотношений биологических соединений как в мышцах, так и в организме в целом. Если во время мышечной работы доминируют катаболические процессы, необходимые для энергообеспечения, то во время отдыха преобладают процессы анаболизма.

Анаболические процессы нуждаются в затратах энергии в форме АТФ, поэтому наиболее выраженные изменения обнаруживаются в сфере энергетического обмена, так как в период отдыха АТФ постоянно тратится, и, следовательно, запасы АТФ должны восстанавливаться. Анаболические процессы в период отдыха обусловлены катаболическими процессами, которые совершались во время работы.

Во время отдыха ресинтезируются АТФ, креатинфосфат, гликоген, фосфолипиды, мышечные белки, приходит в норму водно-электролитный баланс организма, происходит восстановление разрушенных клеточных структур.

В зависимости от общей направленности биохимических сдвигов в организме и времени, необходимого для репаративных процессов, выделяют два типа восстановительных процессов — срочное и отставленное восстановление.

Срочное восстановление длится от 30 до 90 мин после работы. В период срочного восстановления происходит устранение

205

накопившихся за время работы продуктов анаэробного распада, прежде всего молочной кислоты и кислородного долга.

После окончания работы потребление кислорода продолжает оставаться повышенным по сравнению с состоянием покоя. Этот излишек кислородного потребления и получил название кислородного долга. Кислородный долг всегда больше кислородного дефицита, и чем выше интенсивность и продолжительность работы, тем значительнее это различие (рис. 41).

Рис. 41. Соотношение кислородного запроса, кислородного потребления, кислородного дефицита и кислородного долга при интенсивной мышечной деятельности

Во время отдыха расходование АТФ на мышечные сокращения прекращается и содержание АТФ в митохондриях в первые же секунды возрастает, что говорит о переходе митохондрий в активное состояние. Концентрация АТФ увеличивается, превышает дорабочий уровень. Возрастает и активность окислительных ферментов. А вот активность гликогенфосфорилазы резко снижается.

Так как содержание АТФ в мышечных волокнах с самого начала отдыха резко возрастает, появляется возможность ресинтеза креатинфосфата. Креатинкиназная реакция, как было показано выше, обратима; в период отдыха идет обратная реакция — образование креатинфосфата.

Рассмотрим судьбу молочной кислоты, накопившейся в мышцах во время работы. Молочная кислота, как мы уже знаем, является конечным продуктом распада глюкозы в анаэробных условиях. В начальный момент отдыха, когда сохраняется повышенное

206

потребление кислорода, снабжение кислородом окислительных систем мышц возрастает. В таких условиях молочная кислота окисляется лактатдегидрогеназой, коферментом которой является НАД, до пировиноградной.

Молочная кислота + НАД+Пировиноградная кислота + НАДН + Н+

Восстановленная форма НАД является источником атомов водорода для электронотранспортной цепи, а образовавшаяся пировиноградная кислота в аэробных условиях окисляется до СО2 и Н2О.

Кроме молочной кислоты окислению подвергаются и другие накопившиеся во время работы метаболиты: янтарная кислота, α-глицерофосфат, глюкоза; а на более поздних этапах восстановления и жирные кислоты.

Отставленное восстановление длится долгое время после окончания работы. Прежде всего, оно затрагивает процессы синтеза израсходованных во время мышечной работы структур, а также восстановления ионного и гормонального равновесия в организме.

В период отставленного восстановления происходит накопление запасов гликогена в мышцах и печени; эти восстановительные процессы происходят в течение 12 — 48 ч.

Что является источником синтеза гликогена? Прежде всего, попавшая в кровь молочная кислота.

Она поступает в клетки печени, где происходит сначала синтез глюкозы, а глюкоза является непосредственным строительным материалом для гликогенсинтетазы, катализирующей синтез гликогена.

Если расход гликогена в мышцах был очень высок и синтезировать его надо в больших количествах, содержание гликогена в печени в начале отдыха может даже несколько снижаться из-за усиленной поставки глюкозы в мышцы. Для ресинтеза гликогена в мышцах недостаточно только внутренних субстратных фондов, необходимо поступление добавочного количества углеводов с пищей.

Процесс ресинтеза гликогена носит фазный характер, в основе которого лежит явление суперкомпенсации. Суперкомпенсация (сверхвосстановление) — это превышение запасов энергетических веществ в период отдыха их дорабочего уровня (рис. 42).

Суперкомпенсация — явление проходящее. Снизившееся после работы содержание гликогена во время отдыха возрастает не только до исходного, но и до более высокого уровня (фаза 3,

207

рис.42). Затем происходит понижение до начального (дорабочего) уровня и даже немного ниже, а далее следует волнообразное возвращение к исходному уровню.

Чем больше расход энергии при работе, тем быстрее происходит ресинтез гликогена и тем значительнее превышение его исходного уровня в фазе суперкомпенсации. Однако из этого правила есть исключения.

При чрезмерной напряженной работе, связанной с очень большим расходом энергии и накоплением продуктов распада, скорость восстановительных процессов может снизиться, а фаза суперкомпенсации будет достигнута в более поздние сроки и выражена в меньшей степени.

Рис.42. Процесс расходования (I) гликогена при мышечной деятельности и восстановления (II) во время отдыха: 1 — расходование; 2 — восстановление; 3 — сверхвосстановление; 4 — возвращение к исходному уровню

Длительность фазы суперкомпенсации зависит от продолжительности выполнения работы и глубины вызываемых ею биохимических сдвигов в организме.

Мощная кратковременная работа вызывает быстрое наступление и быстрое завершение фазы суперкомпенсации: при восстановлении внутримышечных запасов гликогена фаза суперкомпенсации обнаруживается через 3 — 4 ч, а завершается через 12 ч.

После длительной работы умеренной мощности суперкомпенсация гликогена наступает через 12 ч и заканчивается в период от 48 до 72 ч после окончания работы.

208

Причина суперкомпенсации гликогена связана прежде всего с повышенной концентрацией инсулина после работы; в зависимости от характера работы наибольшая концентрация инсулина наблюдается через 30 — 120 мин после ее окончания.

Содержание инсулина влияет на активность гликогенсинтетазы. Увеличение ее активности наблюдается в начальной фазе ресинтеза — в течение первых 10 ч.

Когда уровень гликогена достигает максимальных величин, активность гликогенсинтетазы может не отличаться от исходного уровня.

Закон суперкомпенсации справедлив для всех биологических соединений и структур, которые в той или иной мере расходуются или нарушаются при мышечной деятельности и ресинтезируются во время отдыха. К ним относятся: креатинфосфат, структурные и ферментные белки, фосфолипиды, клеточные органеллы (митохондрии, лизосомы).

После ресинтеза энергетических запасов организма значительно усиливаются процессы ресинтеза фосфолипидов и белков, особенно после тяжелой силовой работы, которая сопровождается значительным их распадом. Восстановление уровня структурных и ферментных белков происходит в течение 12 — 72 ч.

При выполнении работы, связанной с потерей воды, в восстановительный период следует восполнить запасы воды и минеральных солей. Основным источником минеральных солей служат продукты питания.

209

Источник: http://artip.ru/book/base/B2319/B2319Part78-205.php

Энергетика работы мышц

Аэробные тренировки Тренировки и пульс Теория аэробных тренировок

Источником энергии в клетках является вещество аденозинтрифосфат (АТФ), которое при необходимости распадается до аденозинфосфата (АДФ):

АТФ → АДФ + энергия.

При интенсивной нагрузке имеющийся запас АТФ расходуется всего за 2 секунды. Однако АТФ непрерывно восстанавливается из АДФ, что позволяет мышцам продолжать работать. Существует три основные системы восстановления АТФ: фосфатная, кислородная и лактатная.

Фосфатная система выделяет энергию максимально быстро, поэтому она важна там, где требуется стремительное усилие, например, для спринтеров, футболистов, прыгунов в высоту и длину, боксеров и теннисистов.

Читайте также:  Как сделать дугу для лошади: пошаговая инструкция, материал, обработка, фото

В фосфатной системе восстановление АТФ происходит за счет креатинфосфата (КрФ), запасы которого имеются непосредственно в мышцах:

КрФ + АДФ → АТФ + креатин.

При работе фосфатной системы не используется кислород и не образуется молочная кислота.

Фосфатная система работает только в течение короткого времени — при максимальной нагрузке совокупный запас АТФ и КрФ истощается за 10 секунд.

После завершения нагрузки запасы АТФ и КрФ в мышцах восстанавливаются на 70% через 30 секунд и полностью — через 3–5 минут. Это нужно иметь в виду при выполнении скоростных и силовых упражнений.

Если усилие длится дольше 10 секунд или перерывы между усилиями слишком короткие, то включается лактатная система.

Кислородная, или аэробная, система важна для спортсменов на выносливость, так как она может поддерживать длительную физическую работу.

Производительность кислородной системы зависит от способности организма транспортировать кислород в мышцы. За счет тренировок она может вырасти на 50%.

В кислородной системе энергия образуется, главным образом, в результате окисления углеводов и жиров. Углеводы расходуются в первую очередь, так как для них требуется меньше кислорода, а скорость выделения энергии выше. Однако запасы углеводов в организме ограничены. После их исчерпания подключаются жиры — интенсивность работы при этом снижается.

Соотношение используемых жиров и углеводов зависит от интенсивности упражнения: чем выше интенсивность, тем больше доля углеводов. Тренированные спортсмены используют больше жиров и меньше углеводов по сравнению с неподготовленным человеком, то есть более экономично расходуют имеющиеся запасы энергии.

Окисление жиров происходит по уравнению:

Жиры + кислород + АДФ → АТФ + углекислый газ + вода.

Распад углеводов протекает в два шага:

Глюкоза + АДФ → АТФ + молочная кислота.

Молочная кислота + кислород + АДФ → АТФ + углекислый газ + вода.

Кислород требуется только на втором шаге: если его достаточно, молочная кислота не накапливается в мышцах.

При высокой интенсивности нагрузки поступающего в мышцы кислорода не хватает для полного окисления углеводов. Образующаяся молочная кислота не успевает расходоваться и накапливается в работающих мышцах. Это приводит к ощущению усталости и болезненности в работающих мышцах, а способность выдерживать нагрузку снижается.

В начале любого упражнения (при максимальном усилии — в течение первых 2 минут) и при резком увеличении нагрузки (при рывках, финишных бросках, на подъемах) возникает дефицит кислорода в мышцах, так как сердце, легкие и сосуды не успевают полностью включиться в работу. В этот период энергия обеспечивается за счет лактатной системы, с выработкой молочной кислоты. Чтобы избежать накопления большого количества молочной кислоты в начале тренировки, нужно выполнить легкую разогревающую разминку.

При превышении определенного порога интенсивности организм переходит на полностью анаэробное энергообеспечение, в котором используются только углеводы. Из-за нарастающей мышечной усталости способность выдерживать нагрузку истощается в течение нескольких секунд или минут, в зависимости от интенсивности и уровня подготовки.

Влияние молочной кислоты на работоспособность

Рост концентрации молочной кислоты в мышцах имеет несколько последствий, которые нужно учитывать при тренировках:

  • Нарушается координация движений, что делает тренировки на технику неэффективными.
  • В мышечной ткани возникают микроразрывы, что повышает риск травм.
  • Замедляется образование креатинфосфата, что снижает эффективность спринтерских тренировок (тренировок фосфатной системы).
  • Снижается способность клеток окислять жир, что сильно затрудняет энергообеспечение мышц после истощения запасов углеводов.

В условиях покоя на нейтрализацию половины молочной кислоты, накопившейся в результате усилия максимальной мощности, организму требуется около 25 минут; за 75 минут нейтрализуется 95% молочной кислоты. Если вместо пассивного отдыха выполняется легкая заминка, например, пробежка трусцой, то молочная кислота выводится из крови и мышц намного быстрее.

Высокая концентрация молочной кислоты может вызвать повреждение стенок мышечных клеток, что приводит к изменениям в составе крови. Для нормализации показателей крови может потребоваться от 24 до 96 часов. В этот период тренировки должны быть легкими; интенсивные тренировки сильно замедлят восстановительные процессы.

Слишком высокая частота интенсивных нагрузок, без достаточных перерывов на отдых, приводит к снижению работоспособности, а в дальнейшем — к перетренированности.

Энергетические фосфаты (АТФ и КрФ) расходуются за 8–10 секунд максимальной работы. Углеводы (сахар и крахмалы) откладываются в печени и мышцах в виде гликогена. Как правило, их хватает на 60–90 минут интенсивной работы.

Запасы жиров в организме практически неисчерпаемы. Доля жировой массы у мужчин составляет 10–20%; у женщин — 20–30%. У хорошо тренированных спортсменов на выносливость процент жира может находиться в диапазоне от максимально низкого до относительно высокого (4–13%).

Запасы энергии человека

ИсточникЗапас (при весе 70 кг)ДлительностьинтенсивнойработыЭнергети-ческая системаОсобенностиГраммыКкал
* Высвобождаемая энергия при переходе в АДФ
* Высвобождаемая энергия при переходе в АДФ
Фосфаты (фосфатная система энергообеспечения)
Фосфаты 230 8* 8—10 секунд Фосфатная Обеспечивают «взрывную» силу. Кислород не требуется
Гликоген (кислородная и лактатная системы энергообеспечения)
Гликоген 300—400 1 200—1 600 60—90 минут Кислородная и лактатная При нехватке кислорода образуется молочная кислота
Жиры (кислородная система энергообеспечения)
Жиры Больше 3 000 Больше 27 000 Больше 40 часов Кислородная Требуют больше кислорода; интенсивность работы снижается

По книге Петера Янсена «ЧСС, лактат и тренировки на выносливость».

Источник: http://mhlife.ru/fitness/training/aerobic/muscle-energy.html

биохимия мышечной деятельности. Креатинфосфат адф креатин атф

С этим файлом связано 3 файл(ов). Среди них: биохимия мышечной деятельности.doc.
Показать все связанные файлы Креатинфосфат содержится преимущественно в возбудимых тканях (мышечная и нервная ткани) и его биологической функцией является поддержание постоянной концентрации АТФ за счёт обратимой реакции перефосфорилирования:

креатинфосфат + АДФ ⇔ креатин + АТФ

Эта реакция катализируется цитоплазматическими и митохондриальными ферментами-креатинкиназами; при расходе (и, соответственно, падении концентрации) АТФ, например, при сокращении клеток мышечной ткани, равновесие реакции сдвигается в вправо, что ведёт к восстановлению нормальной концентрации АТФ.

Концентрация креатинфосфата в покоящейся мышечной ткани в 3-8 раз превышает концентрацию АТФ, что позволяет компенсировать расход АТФ во время кратких периодов мышечной активности, в период покоя при отсутствии мышечной активности в ткани идёт гликолиз и окислительное фосфорилирование АДФ в АТФ, в результате чего равновесие реакции смещается влево и концентрация креатинфосфата восстанавливается.

Глико́лиз  — ферментативный процесс последовательного расщепления глюкозы в клетках, сопровождающийся синтезом АТФ. Гликолиз при аэробных условиях ведёт к образованию пировиноградной кислоты (пирувата), гликолиз в анаэробных условиях ведёт к образованию молочной кислоты (лактата). Гликолиз является основным путём катаболизма глюкозы в организме животных.

Напомним современные знания физиологии мышечного сокращения. Начнем с учебных знаний. В учебнике пишется, что существует процесс сокращения мышцы, и он обеспечивается некими механизмами энергообеспечения.

Сам механизм сокращения связан с затратой молекул АТФ, молекулы АТФ должны быть внутри синтезированы с помощью молекулы КФ, а свободный креатин и свободный фосфат являются стимулом для разворачивания либо анаэробного гликолиза, либо аэробного гликолиза, либо окисления жиров.

Вот классическая схема, современная, которая сейчас принята. Эта уточненная схема предложена Саксом, нашим ученым (у Чазова работает), для миокарда.

В схеме существует КФ шунт, или, другими словами, все метаболические и энергетические пути, гликолиз и окисление жиров идут только через ресинтез КФ, а уже КФ идет непосредственно на ресинтез АТФ. Вот современные учебные знания.

 

В соответствии с ними, если спортсмен начинает двигаться в режиме «во всю», в течение примерно 15 секунд тратятся запасы АТФ и КФ (фосфагенов). Потом должен развернуться процесс, который стимулируется свободным креатином.

Это, в первую очередь, процесс анаэробного гликолиза, который продолжается одну, может быть, полторы минуты, а вслед за этим должен развернуться процесс окислительного фосфорилирования, то есть начинается уже аэробный гликолиз.

У нормального человека запасы углеводов снижаются где-то после 20-30 мин, а полностью заканчиваются через 45 мин. И только тогда, когда заканчиваются запасы углеводов в мышце и глюкоза в крови, начинает интенсивно развиваться процесс, связанный с окислением жиров.

В случае передвижения со средней интенсивностью, при недостатке кислорода в крови, разворачивается анаэробный гликолиз. Это классическая схема.

 

Но эта схема не выдерживает критики, когда мы переходим с представлений уровня пробирки или одного единственного мышечного волокна к мышце в целом. Для единственного изолированного МВ это более или менее правильное описание.

Но у нас не одно МВ, а множество, еще есть множество мышц и, следовательно, в нашу модель мы должны включить и эти элементы. Кроме того, у нас есть ОМВ и ГМВ, у нас есть те МВ, которые раньше рекрутируются при определенной интенсивности: если интенсивность меняется, то дополнительные мышечные волокна включаются.

Короче говоря, есть закон рекрутирования МВ. Если все эти компоненты учесть, то мы построим новую модель, которая состоит из центральной нервной системы, которая управляет мотонейронами в спинном мозге, а мотонейроны управляют мышцами.

И вот в зависимости от импульсации, которая идет сверху, рекрутируются сначала низкопороговые двигательные единицы, а потом всё более высокопороговые, когда, допустим, увеличивается сила отталкивания. И в этом случае получается совсем другая картина.

 

Например, вы начинаете двигаться с усилием 50% от максимума, максимум — это спринт (3-7 секунд), а 50% — это, условно говоря, бег на 1500 м или на 3000 м. Что будет происходить в организме? Вы рекрутируете столько мышечных волокон, сколько необходимо, чтобы держать скорость. Допустим, у вас 75% ОМВ.

Допустим, вы рекрутировали половину всех мышечных волокон. Рекрутированные ОМВ отрабатывают 15 сек за счет АТФ и КФ, затем мощность их начинает падать где-то наполовину, и дальше эти ОМВ работают только в аэробном режиме, и пока используют только жиры.

Не через 40 минут, а прямо сейчас, на 1-й минуте будут работать за счет окисления жиров! Потому что в ОМВ митохондрии, когда работают, выделяют наружу цитрат, который ингибирует (подавляет) гликолиз, поэтому могут окисляться только жиры (химию процесса окисления описывает цикл Кребса). Значит, не прошло и 15 секунд, как начали окисляться жиры.

И вот мощность упала, а вам-то задание держать 50% от максимальной. Тогда вы обязаны рекрутировать еще порцию мышечных волокон. Допустим, дополнительные 25% вы рекрутируете, тоже окислительные, только они еще не работали, и они свои первые 15 секунд отрабатывают на АТФ и КФ. Получается, что на АТФ и КФ вы бежите уже не 15 секунд, а 30.

То есть вы 15 секунд бежали на АТФ рекрутированных вначале МВ, и еще 15 секунд на следующих, но часть работы уже выполняется за счет аэробной продукции.

Эти окислительные включились в работу, истратили свои запасы АТФ и КФ, не полностью, а наполовину, а вот эта половина поддерживается за счёт ресинтеза, то есть уже за счёт окислительных процессов, за счет жиров. И при заданной 50-процентной мощности вы обеспечиваете где-то 30-35% за счет окислительного фосфорилирования.

При такой мощности где-то через 30-40 секунд вы выходите на предельные возможности этой мышцы в потреблении кислорода (она равна как раз 35% от максимальной мощности, которую эта мышца может развить). Это соответствует как раз АнП. Если нарисовать кривую потребления кислорода, то вы обнаружите плато, которое будет соответствовать АнП уже через 40 сек.

 

Далее спортсмен будет рекрутировать ГМВ, но маленькими порциями, исходя из нормы мощности, которую вы задали. Вот он в течение минуты будет рекрутировать гликолитические. Они тоже сначала на АТФ и КФ работают, а потом за счет гликолиза.

Включенные ГМВ минуту отработают, закислятся и снизят мощность почти до нуля. Поэтому придется включать новые ГМВ до тех пор, пока у вас есть их запас. Если он у вас большой, то можно минуты 3-4 так поработать.

А тот, у кого запаса ГМВ нет, начнет снижать мощность, и откажется от выполнения задания.

 

В итоге у тех, у кого ОМВ много, а гликолитических мало, кривая мощности поднимется, продержится где-то минуты полторы – две, и обязательно упадет на уровень АнП, и так будет держаться долго. Тот, кто имеет больший запас ГМВ, при прочих равных условиях сможет дольше проработать на высокой мощности, и на какой-то определенной дистанции выиграет.

Получается, что человек, имеющий много ГМВ, но мало окислительных, на относительно коротких дистанциях, допустим, 1 — 1,5 минуты, ещё может выигрывать запасом гликолитических. Но чем длиннее дистанция, тем менее важна вот эта лишняя мышечная масса (ГМВ).

И когда время на дистанции уходит, допустим, за 5 минут, то получается, что надо на себе везти лишнюю массу.

перейти в каталог файлов

Источник: http://uhimik.ru/kreatinfosfat—adf—kreatin—atf/index.html

Биохимия мышц

    Мышца состоит из трех частей: сухожилие, мышечное брюшко, сухожилие.

Мышечное брюшко состоит из нескольких тысяч мышечных волокон.

Мышечное волокно состоит примерно из двух тысяч миофибрилл (рис.1), каждое из которых окружено оболочкой — сарколеммой.

Миофибриллы являются основными сократительными элементами мышц. Сокращение происходит за счет того, что обладают способностью уменьшать свою длину при поступлении нервного импульса, стягивая тем самым мышечное волокно.

Рис.1. Состав мышцы.

Под микроскопом видно, что миофибрилла состоит из чередующихся темных (миозин) и светлых полос (нити актина). При сокращении миофибриллы светлые участки уменьшают свою длину и при полном сокращении исчезают вовсе.

Т.е. устройство миофибриллы в чем-то напоминающее устройство телескопической антенны — в полностью выдвинутом состоянии мышца расслаблена, в сложенном состоянии — мышца напряжена.

Процесс сокращения происходит за счет въезда светлых тонких нитей актина между толстыми нитями миозина.

Скольжение нитей актина вдоль нитей миозина происходит благодаря наличию у нитей миозина боковых ответвлений, называемых мостиками. Эти мостики играют роль своеобразных весел, отталкиваясь которыми миозин и актин движутся относительно друг друга, как движется лодка по поверхности воды (рис.2).

Читайте также:  Порода лошади муракозские тяжеловозы: фото, происхождение и история

Собственно, как становится понятно из этого краткого обзора, мышечное сокращение сводится к движениям мезиновых мостиков.

Рис.2. Сокращение миофибрилл: а) — до сокращения, б) — после сокращения.

Управление мышечным сокращением осуществляется с помощью мотонейронов — нервных клеток, ядро которых лежит в спинном мозге, от спинного мозга в мышцу идет длинное ответвление — аксон (длина до 1м).

Возле мышцы аксон разветвляется на множество веточек, каждая из которых подведена к отдельному мышечному волокну.

Таким образом, один мотонейрон  отвечает за работу целой группы мышечных волокон, которая, благодаря такой нервной организации, работает как единое целое.

При поступлении от ЦНС (центральной нервной системы) к мотонейрону, расположенному в спинном мозге, возбуждающего сигнала, мотонейрона генерирует серию импульсов, направляемых по аксону к мышечным волокнам.

Чем сильнее сигнал, воздействующий на мотонейрон, тем выше частота генерируемого мотонейроном импульса — от небольшой стартовой частоты (4-5 Гц), до максимально возможной, для данного мотонейрона, частоты (50 Гц и более).

Мотонейроны имеют разный порог возбудимости, поэтому мотонейроны разделяют на медленные и быстрые. Медленные мотонейроны имеют, как правило, низкий порог возбудимости, а быстрые высокий. Кроме того, быстрые мотонейроны способны генерировать гораздо более высокочастотный импульс

Мышечные волокна, как и управляющие ими мотонейроны, так же делятся на быстрые и медленные.

Сокращение и быстрых и медленных мышечных волокон осуществляется по одному и тому же механизму, который мы уже рассмотрели чуть выше — движения мезинового мостика.

Естественно, что для движения мостика требуется энергия.

Универсальным источником энергии в живом организме является молекула АТФ. Под действием особого фермента (АТФаза) АТФ гидролизуется и превращается в АДФ, при этом высвобождается энергия, которая и используется для движения мезинового мостика.

Но первоначальный запас молекул АТФ в мышце ограничен, поэтому при работе мышцы требуется постоянное восполнение запасов энергии (т.е. ресинтез АТФ).

Мышца имеет три источника воспроизводства энергии: расщепление креатинфосфата; гликолиз; кислородное окисление.

Расщепление креатинфосфата.

Креатинфосфат обладает способностью отсоединять фосфатную группу и превращаться в креатин, присоединяя фосфатную группу к АДФ, которая превращается в АТФ.

АДФ + креатинфосфат = АТФ + креатин

Эта реакция получила название — реакции Ломана. Запасы креатинфосфата в волокне не велики, поэтому он используется в качестве источника энергии только на начальном этапе работы мышцы — в первые несколько секунд.

После того, как запасы креатинфосфата будут исчерпаны примерно на 1/3, скорость этой реакции будет снижаться, а это вызовет включение других процессов ресинтеза АТФ — гликолиза и кислородного окисления. По окончании работы мышцы реакция Ломана идет в обратном направлении, и запасы креатинфосфата в течение нескольких минут восстанавливаются.

Расщепление креатинфосфата играет основную роль в энергообеспечении кратковременных упражнений максимальной мощности — бег на короткие дистанции, прыжки, метание, тяжелоатлетические и силовые упражнения, продолжительностью до 20-30сек.

Гликолиз.

Гликолиз — процесс распада одной молекулы глюкозы (C6H12O6) на две молекулы молочной кислоты (C3H6O3) с выделением энергии, достаточной для «зарядки» двух молекул АТФ.

C6H12O6(глюкоза) + 2H3PO4 + 2АДФ = 2C3H6O3 (молочная к-та) + 2АТФ + 2H2O.

Гликолиз протекает без потребления кислорода (такие процессы называются анаэробными).

Но нужно сделать два важных замечания:

а) примерно половина всей выделяемой в данном процессе энергии превращается в тепло и не может использоваться при работе мышц. При этом температура мышц повышается до 41-42 градусов Цельсия,

б) энергетический эффект гликолиза не велик и составляет всего 2 молекулы АТФ из 1 молекулы глюкозы.

Гликолиз играет важную роль в энергообеспечении упражнений, продолжительность которых составляет от 30 сек до 150сек. К ним относятся бег на средние дистанции, плавание 100-200м, велосипедные гонки, длительные ускорения.

Кислородное окисление.

Для полноценного включения в действие кислородного окисления глюкозы требуется больше времени. Скорость окисления становится максимальной лишь через 1,5-2 минуты работы мышц, этот эффект широко известен под названием «второе дыхание».

Распад глюкозы в присутствии кислорода идет сложным путем. Это многостадийный процесс, включающий в себя цикл Кребса и многие другие превращения, но суммарный результат может быть выражен следующей записью:

C6H12O6(глюкоза) + 6O2 + 38АДФ + 38H3PO4 = 6CO2 + 44H2О + 38АТФ

Т.е. распад глюкозы по кислородному (аэробному) пути дает в итоге с каждой молекулы глюкозы 38 молекул АТФ. То есть кислородное окисление энергетически в 19 раз эффективнее безкислородного гликолиза. Но за все надо платить — в данном случае платой за большую эффективность является затянутость процесса.

Получение молекул АТФ при кислородном окислении возможно только в митохондриях, а там АТФ недоступна АТФазам, которые находятся во внутриклеточной жидкости — внутренняя мембрана митохондрий непроницаема для заряженных нуклеотидов.

Поэтому АТФ из митохондрий доставляется во внеклеточную жидкость достаточно сложным путем, используя при этом различные ферменты, что в целом существенно замедляет процесс получения энергии.

Для полноты картины упомяну еще и о последнем пути ресинтеза АТФ — миокиназная реакция. В случае значительного утомления, когда возможности других путей получения уже исчерпаны, и в мышцах накопилось много АДФ, то из 2 молекул АДФ при помощи фермента миокиназа возможно получение 1 молекулы АТФ:

АДФ + АДФ = АТФ + АМФ.

Но эту реакцию можно рассматривать как «аварийный» механизм, который не очень эффективен и поэтому организм очень редко к нему прибегает и только в крайнем случае.

Итак, существует несколько способов получения молекул АТФ. Далее АТФ при помощи катионов кальция и АТФазы «заряжает» миозин энергией, которая используется для спайки с актином и для продвижения актиновой нити на один «шаг».

И здесь есть одна важная особенность.

Миозин может иметь различную (большую или меньшую) активность АТФазы, поэтому в целом выделяют различные типы миозина — быстрый миозин характеризуется высокой активностью АТФазы, медленный миозин характеризуется меньшей активностью АТФазы.

Собственно, поэтому и скорость сокращения мышечного волокна определяются типом миозина. Волокна, с высокой активностью АТФазы принято называть быстрыми волокнами, волокна, характеризующиеся низкой активностью АТФазы, — медленными волокнами.

Быстрые волокна требуют высокой скорости воспроизводства АТФ, обеспечить которую может только гликолиз, так как, в отличие от окисления, он не требует времени на доставку кислорода к митохондриям и доставку энергии от них во внутриклеточную жидкость.

Поэтому быстрые волокна (их еще называют белыми волокнами) предпочитают гликолитический путь воспроизводства АТФ. За высокую скорость получения энергии белые волокна платят быстрой утомляемостью, так как гликолиз, ведет к образованию молочной кислоты, накопление которой вызывает усталость мышцы и в конечном итоге останавливает ее работу.

Медленные волокна не требуют столь быстрого восполнения запасов АТФ и для обеспечения потребности в энергии используют путь окисления. Медленные волокна еще называют красными волокнами.

Эти волокна окружены массой капилляров, которые необходимы для доставки с кровью большого количества кислорода. Энергию красные волокна получают путем окисления в митохондриях углеводов и жирных кислот.

Медленные волокна являются низко утомляемыми и способны поддерживать относительно небольшое, но длительное напряжение.

Итак, мы вкратце ознакомились с устройством и энергетическим обеспечением мышц, но нам осталось выяснить что же с мышцами происходит во время тренировки.

Микроскопические исследования показывают, что в результате тренировок в ряде мышечных волокон нарушается упорядоченное расположение миофибрилл, наблюдается распад митохондрий, а в крови повышается уровень лейкоцитов, как при травмах или инфекционном воспалении (Морозов В.И., Штерлинг М.Д с соавторами).

Разрушение внутренней структуры мышечного волокна во время тренировки (т.е. микротравмы), приводит к появлению в волокне обрывков белковых молекул. Иммунная система воспринимает обрывки белка как чужеродный белок, тут же активизируется и старается их уничтожить.

Итак, на тренировках мы разрушаем свои мышечные волокна и тратим запасы АТФ.

Но мы ходим в тренажерный зал вовсе не для того, чтобы израсходовать энергию и получить микротравмы. Мы ходим, чтобы накачать мышцы и стать сильнее.

Это становится возможным только благодаря такому явлению, как суперкомпенсация (сверхвосстановление). Суперкомпенсация проявляется в том, что в строго определенный момент отдыха после тренировки уровень энергетических и пластических  веществ превышает исходный дорабочий уровень.

Закон суперкомпенсации справедлив для всех биологических соединений и структур, которые в той или иной мере расходуются при мышечной деятельности. К ним относятся: креатинфосфат, структурные и ферментные белки, фосфолипиды, клеточные органеллы (митохондрии, лизосомы).

В целом, явление суперкомпенсации может быть отражено графиком (рис.3).

Рис.3. Суперкомпенсация. а) — разрушение /расходование во время тренировки, б) — восстановление, в) — сверхвосстановление, г) — возвращение к исходному уровню.

Как становится ясно из график, фаза суперкомпенсации длится достаточно короткое время. Постепенно уровень энергетических веществ возвращается к норме и тренировочный эффект исчезает.

Больше того, если проводить следующую тренировку до наступления фазы суперкомпенсации (рис.4, а), то это приведет только к истощению и перетренированности.

Если проводить следующую тренировку после фазы суперкомпенсации (рис.4, б), то следы предыдущей работы уже сгладятся и тренировка не принесет ожидаемого результата — увеличения мышечной массы и силы.

Чтобы добиться выраженного эффекта, нужно проводить тренировку строго в фазе суперкомпенсации (рис.4, в).

Рис. 4. Тренировочный эффект (черным выделены моменты тренировок). а) — слишком частые тренировки, истощение и перетренированность, б) — слишком редкие тренировки, никакого существенного эффекта, в) — правильный тренировки в момент суперкомпенсации, рост силы и мышечной массы.

Итак, из вышеизложенного ясно, что проводить тренировки надо в фазе суперкомпенсации.

Но тут мы встречаемся с одной сложной проблемой.

Дело в том, что соединения и структуры, которые расходуются или разрушаются при тренировке, имеют разное время восстановления и достижения суперкомпенсации!

Фаза суперкомпенсации креатинфосфата достигается через несколько минут отдыха после нагрузки.

Фаза суперкомпенсации содержания гликогена в мышцах наступает через 2-3 суток после тренировки, а к этому моменту уровень креатинфосфата уже вступит в фазу утраченной суперкомпенсации.

А вот для восстановления белковых структур клеток, разрушенных в ходе тренировок, может потребоваться еще больший период времени (до 7-12 дней), в течение которого уровень гликогена в мышцах уже вернется к исходному уровню.

Поэтому нужно в первую очередь определиться какой из этих параметров наиболее важен с точки зрения наращивания силы и мышечной массы, а каким из них можно и пренебречь.

Очевидно, что первым параметром, на который нужно ориентироваться в ходе тренировок является уровень креатинфосфата — ведь именно им обеспечивается силовая работа мышц.

Отсюда можно вывести первое правило тренировок: выполнение каждого рабочего подхода не должно продолжаться более 30 секунд.

Если нагрузка продолжается более 30 сек, то мышцы переходят на использование гликогена, в них быстро накапливается молочная кислота.

Напоминаю, что уровень креатинфосфата в мышце восстанавливается в течение нескольких минут, а вот молочная кислота, снижающая мощность сокращения, полностью выводится из мышцы лишь в течение нескольких часов после тренировки, поэтому не желательно допустить перехода мышц на использование гликогена.

Тренировки по системе 5 подходов по 5 раз (5х5) как раз идеально вписываются в это правило. В этом случае выполнение упражнение продолжается не более 25-30 секунд, т.е. расходуется креатинфосфат, молочной кислоты образуется немного и она успевает вывестись за 5-10 минут (для крупных мышц за 10-20мин).

Но, даже и за 10-20мин отдыха молочная кислота полностью не выводится из мышцы (для полного вывода молочной кислоты требуется несколько часов), поэтому  развиваемая мощность мышечного сокращения в каждом последующем подходе будет несколько ниже, чем в предыдущем.

Кроме того, не нужно забывать о том, что сила, развиваемая мышечным волокном, и скорость его сокращения зависит от насыщенности волокна АТФ.

Так как сокращение мышц не мгновенно и длится некоторое время даже при единичных повторениях, то результат выполнения упражнения зависит еще и от способности мышц мгновенно восстанавливать уровень АТФ, то есть от концентрации в волокне креатинфосфата и креатинкиназы.

Содержание креатинфосфата в мышцах спортсменов 1,5-2 раза выше, чем у нетренированных людей, соответственно данное качество мышц поддается тренировке.

Это достигается тем, что каждый следующий подход опытные атлеты-силовики делают в момент суперкомпенсации креатинфосфата, т.е. через 4-10 минут отдыха. Такая нагрузка позволяет добиться заметного повышения концентрации креатинфосфата в мышцах.

Правда, уже через несколько часов концентрация креатинфосфата существенно снижается, но некоторое превышение исходного уровня сохраняется до 1-2 недель.  Поэтому для того, чтобы не потерять силовых результатов, важно тренироваться регулярно.

Что касается количества подходов, то, как оказалось, переломный момент в развиваемой мощности, наступает в среднем после 5-го — 6-го подхода в упражнении, и именно это количество подходов для тренировки одной мышечной группы и следует признать оптимальным для целей максимального наращивания мышечной массы и силы.

Кстати, теперь становится понятно, почему я с неодобрением отношусь к выполнению приседания и становой тяги по 20 раз за подход — в этом случае мышцы переходят на энергетическое обеспечение за счет гликолиза, уровень молочной кислоты в мышце резко повышается, что в итоге не дает развить высокую мощность выполнения упражнения. В итоге получается не тренировка, а напрасное мучение (20 раз за подход — это по настоящему мучительно).

Источник: http://geneforce.ru/programmyi/biohimiya-myishts/

Ссылка на основную публикацию