Основы биохимии спорта

Основной причиной суперкомпенсации является повышенное содержание в крови гормонов, влияющих на синтетические процессы. Время наступления суперкомпенсации зависит от скорости распада веществ при работе: чем выше скорость расщепления какого-либо вещества во время работы, тем быстрее происходит его синтез при восстановлении и раньше наступает суперкомпенсация.

Высота суперкомпенсации определяется глубиной распада веществ при работе. Чем глубже распад вещества при работе, тем более выражена и выше суперкомпенсация. Эта особенность суперкомпенсации заставляет тренеров применять на тренировках упражнения высокой мощности и продолжительности, чтобы вызвать в организме спортсмена достаточно глубокий распад тех веществ, от содержания которых значительно зависит работоспособность.

Для спортсмена суперкомпенсация имеет исключительное значение. На высоте суперкомпенсации существенно возрастают все качества двигательной деятельности, что, несомненно, способствует росту спортивных результатов.

3. Методы ускорения восстановления

В настоящее время в практике спорта применяются три группы восстановительных средств: педагогические, психологические и медико-биологические.

К педагогическим способам ускорения восстановления относятся:

· использование в тренировочном процессе физических нагрузок, соответствующих функциональному состоянию спортсмена;

· рациональная регулярность тренировочных занятий, наличие необходимой продолжительности отдыха между тренировками;

· чередование анаэробных и аэробных нагрузок, предупреждающее чрезмерное образование и накопление в организме лактат с последующим повышением кислотности.

Психологические средства ускоряющие восстановление, разнообразны. На практике используются следующие способы психологического воздействия:

· психологическая саморегуляция;

· аутогенная психомышечная тренировка;

· внушение и гипноз;

· музыка и цветомузыка;

· специальные дыхательные упражнения;

· психогигиена (благоприятные условия быта, разнообразие досуга, исключение отрицательных эмоций и т. д.)

Медико-биологические средства ускорения восстановления работоспособности играют важную роль в подготовке спортсменов любой квалификации и широко применяются в спортивной практике. Сюда относятся:

· гидротерапия;

· массаж;

· полноценное питание;

· лекарственные средства.

В конечном итоге все способы гидротерапии и массажа приводят к усилению лимфо- и кровообращения. Благодаря этому внутренние органы и особенно мышцы освобождаются от конечных продуктов метаболизма (прежде всего, лактата) и получают в больших количествах кислород, источники энергии, строительный материал.

За счет питания в организм извне поступают источники энергии, строительный материал, витамины и минеральные вещества, то есть все то, что необходимо для быстрого протекания восстановительных процессов. Однако несбалансированное питание может не только ни ускорить восстановление, а просто свести его к нулю.

Применение разрешенных лекарственных средств способствует росту работоспособности, ускорению восстановления, повышению уровня адаптации к мышечным нагрузкам. Фармакологические средства также могут стимулировать иммунные свойства организма, улучшать биоэнергетику организма.

Тема 14. Биохимические закономерности адаптации к мышечной работе

1. Что такое адаптация?

2. Срочная (экстренная) адаптация

3.Договременная (хроническая) адаптация

4. Тренировочный эффект

5. Биологические принципы спортивной тренировки

1. Что такое адаптация?

В широком понимании слово адаптация означает «приспособление». К большим физическим нагрузкам, характерным для современного спорта необходимо адаптироваться. Это предусматривает соблюдение спортивного режима, умение переносить стрессовые нагрузки, наконец, регулярно с большой отдачей тренироваться.

Адаптация к мышечной работе - это структурно-функциональная перестройка организма, позволяющая спортсмену выполнять физические нагрузки большей мощности и продолжительности, развивать более высокие мышечные усилия по сравнению с нетренированным человеком.

Биохимические и физиологические механизмы адаптации к физическим нагрузкам сформировались в ходе длительной эволюции животного мира и зафиксированы в структуре ДНК. Поэтому у каждого человека имеется врожденная способность к адаптации или генетическая адаптация. В принципе молекулярные механизмы, лежащие в основе адаптации одинаковы для любого организма. В то же время уровень реализации отдельных адаптационных механизмов индивидуален и существенно зависит от конституции тела, типа высшей нервной деятельности и много другого. Поэтому нет ничего удивительного, что одни люди способны легко приспосабливаться к выполнению кратковременных силовых нагрузок, другие - к выполнению скоростных упражнений, а третьи - легко выполняют упражнения на выносливость. Индивидуальны особенности генотипа необходимо учитывать при отборе для занятий отдельными видами спорта.

Адаптационные способности человека меняются и с возрастом. Под влиянием систематических тренировок адаптационные механизмы совершенствуются, уровень адаптации к мышечной работе возрастает. Такой прирост адаптационных возможностей организма, наблюдаемый в течение жизни, носит название фенотипической адаптации.

Адаптация к физическим нагрузкам проходит две фазы - срочной или экстренной адаптации и долговременной или хронической адаптации.



2. Срочная или экстренная адаптация

Основой срочной адаптации является структурно-функциональная перестройка, происходящая в организме непосредственно при выполнении физической работы. Целью этого этапа является создание мышцам оптимальных условий для функционирования, прежде всего за счет увеличения энергоснабжения.

Необходимые для этого биохимические и физиологические сдвиги возникают под воздействием нервно-гуморальной регуляции. Главными регуляторными факторами срочной адаптации является симпатическая нервная система и гормоны - катехоламины и глюкокортикоиды.

На клеточном уровне под действием нервно-гуморальных механизмов регуляции увеличивается выработка энергии.

К основным изменениям катаболических процессов, приводящим к усилению обеспечения энергией можно отнести следующие процессы.

1. Ускорение распада гликогена в печени. В этом процессе образуется глюкоза, которая попадает в кровь. Это ведет к увеличению снабжения различных органов важнейшим энергетическим субстратом.

2. Усиление синтеза аэробного и анаэробного мышечного гликогена. Этот процесс обеспечивает выработку большого количества молекул АТФ.В этом процесс большое значение имеет гормон адреналин.

3. Повышение скорости тканевого дыхания в митохондриях. Причин тому две: увеличение снабжения митохондрий кислородом и повышение активности ферментов тканевого дыхания вследствие активирующего действия избытка АТФ, возникающего при мышечной работе.

4. Увеличение мобилизации жира в жировых депо. Вследствие этого в крови повышается уровень нерасщепленного жира и свободных жирных кислот. Мобилизация жира вызывается импульсами вегетативной нервной системы и адреналином.

5. Повышение скорости в-окисления жирных кислот и образование кетоновых тел, являющихся важным источником энергии при выполнении длительной физической работы.

Второй стороной срочной адаптации является замедление анаболических процессов. Этот процесс затрагивает, прежде всего, биосинтез белков. Дело в том, что на этот процесс необходимо много молекул АТФ, которые при мышечной работе нужнее всего именно там. Это заставляет организм затормозить синтез белков. Осуществление этого торможения происходит под контролем глюкокортикоидов.

Хотя срочная адаптация развивается по сходным механизмам у разных людей, однако тренировки влияют на этот процесс, делая адаптивные изменения более глубокими.

3. Долговременная или хроническая адаптация

Этап долговременной адаптации происходит в промежутках отдыха между тренировками и требует много времени. Биологическое значение долговременной адаптации - создание в организме структурно-функциональной базы для лучшей реализации механизмов срочной адаптации, то есть долговременная адаптация предназначена для подготовки организма к выполнению последующих физических нагрузок в оптимальном режиме.

Можно выделить следующие основные направления долговременной адаптации.

1. Повышение скорости восстановительных процессов. Особенно большое значение для развития долговременной адаптации имеет усиление синтеза белков и нуклеиновых кислот. Это приводит к увеличению содержания сократительных белков, белков-ферментов, кислородно-транспортных белков. Благодаря повышению содержания в клетках белков-ферментов ускоряется синтез других биологически важных соединений, в частности креатинфосфата, гликогена, липидов. В результате такого воздействия существенно возрастает энергетический потенциал организма.

2. Увеличение содержания внутриклеточных органоидов. В процессе развития адаптации в миоцитах становится больше сократительных элементов - миофибрилл, увеличивается размер и количество митохондрий, наблюдается развитие саркоплазматической сети. В конечном счете эти изменения вызывают мышечную гипертрофию.

3. Совершенствование механизмов нервно-гуморальной регуляции. При этом возрастают синтетические возможности эндокринных желез, что позволяет при выполнении физических нагрузок дольше поддерживать в крови высокий уровень гормонов, обеспечивающих мышечную деятельность.

4. Развитие устойчивости (резистентности) к биохимическим сдвигам, возникающим в организме во время мышечной работы. Прежде всего это касается устойчивости организма к повышению кислотности, вызванному накоплением лактата. Предполагается, что нечувствительность к росту кислотности у адаптированных спортсменов обусловлена образованием у них молекулярных форм белков, сохраняющих свои биологические функции при пониженных значениях рН.

В ходе тренировочного процесса оба этапа адаптации - срочная и долговременная - поочередно повторяются и оказывают друг на друга взаимное влияние. Так, срочная адаптация, проявляющаяся во время физической работы, приводит к возникновению в организме глубоких биохимических и физиологических сдвигов, которые являются предпосылками для запуска механизмов долговременной адаптации. В свою очередь, долговременная адаптация, повышая энергетический потенциал организма, увеличивает возможности срочной адаптации. Такое взаимодействие срочной и долговременной адаптации ведет к росту работоспособности спортсмена.

4. Тренировочный эффект

В спортивной практике для количественной оценки адаптации к мышечной работе часто используют биохимические показатели: срочный, отставленный, кумулятивный тренировочные эффекты.

Срочный тренировочный эффект характеризует срочную адаптацию. По своей сути срочный тренировочный эффект представляет собой биохимические сдвиги в организме спортсмена, вызываемые процессами, которые составляют срочную адаптацию. Эти сдвиги фиксируются во время выполнения физической нагрузки и в течение срочного восстановления. По глубине обнаруженных биохимических изменений можно судить о вклада отдельных способов выработки АТФ в обеспечение энергией проделанной работы.

Так по значения МПК и ПАНО можно оценить состояние аэробного обеспечения энергией. Повышение концентрации молочной кислоты, снижение величины рН, отмечаемые в крови после выполнения работы «до отказа» в зоне субмаксимальной мощности, характеризуют возможности гликолиза. Другим показателем состояния гликолиза является лактатный кислородный долг. Величина алактатного долга свидетельствует о вкладе креатинфосфатной реакции в энергоснабжение выполненной работы.

Отставленный тренировочный эффект представляет собой биохимические изменения, возникающие в организме спортсмена в ближайшие после тренировки дни, то есть в период отставленного восстановления. Главным проявлением отставленного тренировочного эффекта является суперкомпенсация веществ, используемых во время физической работы. К ним следует отнести мышечные белки, креатинфосфат, гликоген мышц и печени.

Кумулятивный тренировочный эффект отражает биохимические сдвиги, постепенно накапливающиеся в организме спортсмена в процессе длительных тренировок. В частности кумулятивным эффектом можно считать прирост в ходе длительных тренировок показателей срочного и отставленного эффектов.

Кумулятивный эффект обладает специфичностью, его проявления в значительной степени зависят от характера тренировочных нагрузок.



5. Биологические принципы спортивной тренировки

Без знаний закономерностей адаптации организма к мышечной работе невозможно грамотное построение тренировочного процесса. Найдены основные биологические принципы спортивной тренировки.

Принцип сверхотягощения. Адаптационные изменения вызываются только значительными нагрузками, превышающими по объему и интенсивности определенный пороговый уровень. Нагрузки, исходя из этого принципа, могут быть эффективными и неэффективными.

Неэффективные нагрузки приводят к появлению в организме лишь незначительных биохимических и физиологических сдвигов. Они не вызывают развития адаптации, но способствуют сохранению достигнутого уровня. Неэффективные нагрузки широко используются в оздоровительной физкультуре.

Эффективные нагрузки должны быть выше пороговой величины. Однако любые нагрузки имеют предел. Такие нагрузки называются предельными. Дальнейшее увеличение нагрузок может привести к снижению тренировочного эффекта, и называются запредельными. Это обусловлено тем, что в зоне предельных нагрузок происходит полное использование всех имеющихся в организме спортсмена биохимических и физиологических резервов, приводящих к максимальной суперкомпенсации. Запредельные нагрузки очень большой интенсивности или продолжительности, не соответствующие функциональному состоянию организма вызывают столь глубокие биохимические и физиологические сдвиги, что полноценное восстановление становится невозможным. Систематическое использование таких нагрузок приводит к срыву адаптации или дезадаптации, что выражается в ухудшении двигательных качеств, снижении работоспособности и результативности. Это явление в спорте называется перетренированностью.

В спортивной практике чаще всего используют эффективные нагрузки, а предельных стараются избежать, так как они легко могут перейти в запредельные.

Из принципа сверхотягощения вытекают два положения, определяющие тренировочный процесс.

1. Для развития адаптации и роста спортивного мастерства необходимо использовать достаточно большие по объему и интенсивности физические нагрузки, превышающие пороговое значение.

2. По мере нарастания адаптационных изменений следует постепенно увеличивать тренировочные нагрузки.

Принцип обратимости (повторности). Адаптационные изменения в организме, возникающие под влиянием физической работы, не постоянны. После прекращения занятий спортом или длительном перерыве в тренировках, а также при снижении объема тренировочных нагрузок адаптационные сдвиги постепенно уменьшаются. Это явление называется в спортивной практике растренированностью. В основе этого явления лежит обратимость суперкомпенсации. Суперкомпенсация обратима и носит временный характер. Однако частое возникновение суперкомпенсации (при регулярных тренировках) постепенно ведет к росту исходного уровня важнейших химических соединений и внутриклеточных структур, сохраняющемуся в течение длительного времени.

Таким образом, однократная физическая нагрузка не может вызвать прироста адаптационных изменений. Для развития адаптации тренировки должны систематически повторяться в течение длительного времени, и тренировочный процесс не должен прерываться.

Принцип специфичности. Адаптационные изменения, возникающие в организме спортсмена под влиянием тренировок, в значительной мере зависят от характера выполняемой мышечной работы. При скоростных нагрузках - растет анаэробное производство энергии. Тренировки силового характера приводят к наибольшему увеличению мышечной массы за счет усиленного синтеза сократительных белков. При занятиях на выносливость возрастают аэробные возможности организма.

Тренировочные занятия необходимо проводить с применением специфических для каждого вида спорта нагрузок. Однако для гармоничного развития спортсмена еще нужны неспецифические общеукрепляющие нагрузки, влияющие на всю мускулатуру, в том числе на мышцы, прямо не участвующие в выполнении упражнений, характерных для данного вида спорта.

Принцип последовательности. Биохимические изменения, лежащие в основе адаптации к мышечной работе, возникают и развиваются не одновременно, а в определенной последовательности. Быстрее всего увеличиваются и дольше всего сохраняются показатели аэробного обеспечения. Больше времени требуется для увеличения лактатной работоспособности. Наконец, в последнюю очередь повышаются возможности организма в зоне максимальной мощности.

Эта закономерность адаптации должна, прежде всего, учитываться при построении тренировочного процесса в сезонных видах спорта. Годичный цикл должен начинаться с этапа развития аэробных возможностей. Затем идет этап развития скоростно-силовых качеств. А при подведении к пику формы необходимо работать над развитием максимальной мощности. Впрочем, это только схема. На практике эта схема может претерпевать изменения в зависимости от вида спорта и индивидуальных особенностей спортсмена.

Принцип регулярности. Этот принцип описывает закономерности развития адаптации в зависимости от регулярности тренировочных занятий, то есть от продолжительности отдыха между тренировками.

При частых тренировках (каждодневных или через день) Синтез большинства веществ, разрушенных при работе, еще, еще не завершается, и новое занятие происходит в фазе недевосстановления. Если тренировки продолжаются в том же режиме, то недовосстановление будет углубляться. Это приводит к ухудшению физического состояния спортсмена и снижению спортивных результатов. В теории спорта это явление получило название отрицательного взаимодействия нагрузок.

При большой продолжительности отдыха новая тренировка проводится уже после полного завершения восстановления, когда все показатели вернулись к предрабочему уровню. В этом случае прироста функциональных изменений не наблюдается. Такой режим тренировок получил название нейтральное взаимодействие нагрузок.

Наилучший эффект дает проведение занятий в фазе суперкомпенсации. Это дает возможность улучшать результат и увеличивать величину нагрузки. Такое сочетание тренировки и отдыха получило название положительное взаимодействие нагрузок.

В спортивной практике принцип положительного и отрицательного взаимодействия нагрузок используется при подготовке спортсменов высокой квалификации, а нейтрального взаимодействия находит применение в оздоровительной медицине.

Принцип цикличности. Суть этого принципа проста: периоды интенсивных тренировок следует чередовать с периодами отдыха или тренировок с использованием нагрузок уменьшенного объема. На основе этого принципа планируется годовой тренировочный цикл. Годовой цикл делится на периоды, продолжительностью несколько месяцев, отличающиеся по объему тренировочных нагрузок. Эти периоды называются макроциклами. Периоды состоят из этапов - микроциклов. Каждый микроцикл решает конкретную педагогическую задачу и способствует развитию специфической адаптации к физическим нагрузкам определенного вида: скоростных, скоростно-силовых качеств, выносливости. Обычно микроцикл длится 7 дней. Причем, в первые 3-5 дней - проводятся занятия согласно принципу отрицательного взаимодействия нагрузок. Заключительная часть микроцикла содержит восстановительные мероприятия, которые приводят к суперкомпенсации. Новый микроцикл начинается с фазы суперкомпенсации и на фоне положительного взаимодействия нагрузок.

Таким образом, тренировки в каждом микроцикле проводятся по типу отрицательного взаимодействия нагрузок, а между микроциклами существует положительное взаимодействие нагрузок.



РАЗДЕЛ 6. СПОРТИВНАЯ РАБОТОСПОСОБНОСТЬ И БИОХИМИЯ

Тема 15. Биохимические основы работоспособности

1. Компоненты спортивной работоспособности

2. Алактатная работоспособность

3. Лактатная работоспособность

4.Аэробная работоспособность

5. Специфичность спортивной работоспособности

6. Возрастные особенности работоспособности

7. Биохимия и педагогические методы развития компонентов работоспособности

1. Компоненты спортивной работоспособности

С биологической точки зрения спортивную работоспособность можно определить как структурно-функциональный потенциал или состояние организма спортсмена, позволяющее ему выполнять специфические физические нагрузки определенной мощности и продолжительности.

Спортивная работоспособность качество интегральное, проявление которого зависит от многих факторов. Можно выделить следующие факторы ограничивающие работоспособность спортсмена:

· возможности энергетического обеспечения мышечной деятельности;

· функциональное состояние и развитие основных систем организма (мышечной кардиореспираторной, нервной, эндокринной, пищеварительной, выделительной, иммунной и т. д.);

· техника выполнения физических нагрузок характерных для данного вида спорта;

· тактика ведения спортивной борьбы;

· психологическая подготовка спортсмена.

Первые два фактора определяют преимущественно физическую подготовку спортсмена или физическую работоспособность. Их обычно называют факторами внутренних возможностей. Остальные факторы - техника, тактика, психологическая подготовка - являются факторами производительности, от которых зависит проявление факторов возможностей. Только при высоких показателях факторов производительности могут проявиться факторы возможности.

Из всех перечисленных факторов наибольшее значение имеет состояние биоэнергетики, так как невозможно выполнить какую-либо работу без затрат энергии.

В энергообеспечении организма решающую роль играет ресинтез АТФ. В зависимости от доминирования алактатного, лактатного или аэробного пути ресинтеза АТФ в энергообеспечении выполняемой работы выделяют три компонента работоспособности: алактатную, лактатную и аэробную.

Часто первые два вида работоспособности объединяют и называют анаэробной работоспособностью.

Аэробная работоспособность проявляется при выполнении длительных физических нагрузок, а анаэробная работоспособность обеспечивает возможность выполнения кратковременных нагрузок высокой и максимальной интенсивности.

Выделенные компоненты работоспособности в равной мере относятся, как к общей, так и специальной работоспособности.

Мы рассмотрим, главным образом, общую работоспособность, так как биохимические механизмы лежат, прежде всего, в ее основе.

2. Алактатная работоспособность

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

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

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

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

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

Выделяют три типа волокон в мышцах

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

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

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

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

3. Лактатная работоспособность

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

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

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

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

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

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

4. Аэробная работоспособность

Внутримышечными структурными факторами, лежащими в основе аэробной работоспособности, являются количество митохондрий в мышечных клетках и содержание в них миоглобина. Аэробные нагрузки, прежде всего, связаны с аэробным способом ресинтеза АТФ, которое протекает в митохондриях. Миоглобин же хранитель и переносчик кислорода в мышечных клетках, то есть от его концентрации завит снабжение этим газом митохондрий. Связь между концентрацией миоглобина и аэробной способностью мышечной ткани уже стала аксиомой.

Но аэробная способность мышцы к работе в большей мере обусловлено внемышечными факторами: функциональным состоянием вегетативных и регуляторных систем организма, запасами внемышечных источников энергии.

В обеспечении аэробных нагрузок активное участие принимает нервная система, формирующая и направляющая мышцы, система кровоснабжения, доставляющая в мышцы, пожалуй, главный лимитирующий фактор - кислород. Последнее означает, что количество эритроцитов в крови во многом определяет способность организма к аэробной работе.

Большой вклад в обеспечение аэробных возможностей организма вносит и печень. Печень обеспечивает мышцы внемышечными источниками энергии.

Важную роль в процессах аэробного обмена играют гормоны. Наибольший вклад в эти процессы вносят гормоны надпочечников. Процессы аэробного и анаэробного ресинтеза АТФ взаимосвязаны, так как анаэробные процессы многократно повторяются во время мышечной работы, а для пополнения запасов креатинфосфата и удаления лактата из мышц необходимы процессы аэробного дыхания. И в значительной мере эти процессы связаны с работой печени.

Еще раз необходимо подчеркнуть, что все виды работоспособности зависят также от технической, тактической и психологической подготовки. Хорошая технико-тактическая подготовка позволяет спортсмену экономно и рационально использовать энергетические резервы и тем самым дольше сохранять работоспособность. За счет высокой мотивации, большой силы воли спортсмен может продолжить выполнение работы даже в условиях наступления в организме значительных биохимических и функциональных изменений.

5. Специфичной спортивной работоспособности

Спортивная работоспособность характеризуется специфичностью, проявляющейся в значительной мере при выполнении нагрузок характерных для данного вида спорта, которым занимается конкретный спортсмен.

Специфичность работоспособности в значительной мере обусловлена тем, что ряд факторов, лимитирующих качества двигательной деятельности являются сугубо специфическими для каждой спортивной дисциплины. Специфичность работоспособности ещё связана с тем, что при выполнении упражнений, используемых в данном виде спорта, совершенствуется техника движений, повышается их эффективность.

Более высокая специфичность характерна для аэробных компонентов работоспособности, связанных преимущественно с внутримышечными факторами возможностей (количеством миофибрилл, концентрацией мышечного креатинфосфата и гликогена, активность внутримышечных ферментов). Развитие этих факторов в отдельных мышцах у спортсменов разных специализаций неодинаково, так как при выполнении упражнений, свойственных конкретному виду спорта, в основном функционируют только определенные группы мышц. Поэтому за счет тренировок именно у этих мышечных групп повышается работоспособность.

Аэробная работоспособность менее специфична. Эта работоспособность аэробного компонента обусловлена тем, что наряду с внутримышечными факторами (количество митохондрий, внутримышечные запасы источников энергии, активность внутримышечных ферментов энергетического обмена) важнейшее значение для проявления аэробной работоспособности имеют внемышечные факторы. Эти факторы требуют хорошего функционирования сердечнососудистой и дыхательной систем, печени, высокой емкости крови, а также запасы легкодоступных для использования энергетических субстратов. Поэтому спортсмен, имеющий высокий уровень работоспособности, может проявить аэробную работоспособность не только в том виде деятельности, где он прошел специализированную подготовку, но и в других видах мышечной работы. Например, квалифицированный лыжник может показать неплохие результаты при беге на длинные дистанции.



6. Возрастные особенности работоспособности

Хорошо известно, что физическая работоспособность зависит от возраста. По мере роста и увеличения массы тела работоспособность возрастает, но развитие отдельных компонентов работоспособности происходит неодинаково.

Анаэробные способы образования АТФ у детей развиты недостаточно, содержание креатинфосфата в их мышцах значительно ниже, чем у взрослого, что существенно ограничивает алактатную работоспособность ребенка. С возрастом, с увеличением мышечной массы возможности этого пути ресинтеза АТФ увеличиваются. Особенно быстро развиваются возможности креатинфосфатного пути ресинтеза АТФ в 15-17 лет и достигают наибольшего развития к 19-20 годам. Сохраняется высокая алактатная работоспособность до 30-летнего возраста, после чего наблюдается снижение.

Лактатная работоспособность у детей и подростков тоже находится на более низком, чем у взрослого человека уровне. Это обусловлено меньшими запасами гликогена в мышцах и высокой чувствительностью детского организма к повышению кислотности вследствие накопления лактата.

Величина кислородного долга и концентрации молочной кислоты в крови у детей и подростков после выполнения максимальных нагрузок на уровне индивидуального рекорда намного меньше, чем у людей в зрелом возрасте. Так, у 9-летненего ребенка мощность работы, при которой наблюдается наибольшее развитие гликолиза, на 60% меньше, чем у зрелого человека, а максимальное накопление молочной кислоты в крови в 2 раза меньше.

Начиная с 15-16 лет возможности лактатного пути ресинтеза АТФ увеличиваются пропорционально нарастанию веса тела, и наибольшая лактатная работоспособность отмечается в 20-22 года.

Аэробная работоспособность у детей невысокая, хотя в детском организме тканевое дыхание протекает в покое с более высокой скоростью, чем у взрослых. Это обусловлено тем, что рост и развитие детского организма требуют значительных энергозатрат. Поэтому в растущем организме процесс аэробного окисления протекает более интенсивно, чем у взрослого человека. Причем, чем возраст меньше, тем выше скорость тканевого дыхания в состоянии покоя. Об этом свидетельствует поглощение кислорода, рассчитанное на 1 кв. м поверхности тела. У трехлетнего ребенка поглощение кислорода на 1 кв. м поверхности тела больше, чем у взрослого человека - на 95%, у шестилетнего - на 66%, а у девятилетнего - на 36%.

Однако резервы аэробного энергообразования у детей и подростков не велики. Это связано с тем, что системы организма, отвечающие за энергообеспечение (дыхательная, сердечнососудистая, эндокринная и др.), функционируют почти на уровне своих физиологических возможностей.

С 9-10- летнего возраста наблюдается интенсивное развитие аэробного пути ресинтеза АТФ, его возможности увеличиваются пропорционально массе тела. Наибольшее развитие аэробной работоспособности отмечается только к 20-25 годам - в период физиологической зрелости организма. За счет регулярных тренировок высокий уровень аэробной работоспособности можно сохранить до 40-45 лет.

7. Биохимия и педагогические методы развития работоспособности

Все виды биохимической работоспособности связаны с определенными двигательными качествами.

Например, алактатная работоспособность связана с быстротой и силой, а аэробная работоспособность - с выносливостью.

Быстрота - это комплекс функциональных свойств организма, непосредственно и преимущественно определяющих время двигательного действия.

Сила - это способность преодолевать внешнее сопротивление либо противодействовать ему посредством мышечных напряжений.

Сила и быстрота - непосредственно связаны с количеством креатинфосфата в мышце. Чтобы увеличить количество креатинфосфата необходимо выполнять кратковременные (не более 10 сек) упражнения, выполняемые с предельной мощностью (бег на 50-60 м, прыжки, заплыв на 10- 15 м, упражнения на тренажерах, подъем штанги и т д.).

Хороший эффект дают интервальные тренировки, состоящие из серии упражнений максимальной мощности. Упражнения делаются 8-10 сек, а отдых между ними составляет 20-30 сек. Именно при таком режиме часть гликолитического ресинтеза АТФ идет на восстановления креатинфосфата. Многократное применение таких тренировок ведет к повышению в мышцах креатинфосфата и положительно сказывается на развитии скоростно-силовых качеств.

Для развития силы часто используется метод повторных упражнений с напряжением 80-90% максимальной силы. Наиболее эффективным считается отягощение 85%. в этом случае число повторений «до отказа» обычно 7-8. Каждое упражнение на определенные мышцы выполняется сериями по 5-10 повторений. Скорость выполнения упражнений зависит от цели тренировки. Для одновременного развития силы и быстроты упражнения проводятся в взрывчато-плавном режиме начальная фаза движения выполняется с большой скоростью, а завершается оно как можно более плавно.

Время восстановления после скоростно-силовой тренировки составляет 2-3 дня.

Спортивно-педагогическими критериями лактатного компонента работоспособности являются величины скоростных и силовых нагрузок, выполняемых с субмаксимальной мощностью. (их продолжительность не более 5 минут).

Главными биохимическими критериями такой тренировки является:

1. тренировка должна приводить к резкому снижению содержания гликогена в мышцах.

2. во время тренировки в мышцах и крови должна накапливаться молочная кислота.

Для достижения этой цели могут быть использованы методы повторной и интервальной работы. Это предельные нагрузки продолжительностью несколько минут. Хороший эффект дает постепенное снижение времени отдыха между рабочими интервалами.

Промежутки отдыха между упражнениями короткие, их недостаточно для восстановления запасов гликогена, его запасы сильно снижаются, а это является обязательным условием суперкомпенсации.

Главной целью тренировок направленных на повышение аэробной выносливости является улучшение работы кардиореспираторной системы.

С этой целью применяются различные варианты повторной и интервальной тренировки, а также непрерывная длительная работа равномерной и переменной мощности. Например, для повышения в мышцах миоглобина может быть использована миоглобиновая интервальная тренировка. Спортсменам предлагается очень короткие (не более 5 - 10 сек.) нагрузки средней интенсивности, чередуемые с такими же короткими промежутками отдыха. Выполняемые в таких условиях нагрузки в основном обеспечиваются кислородом, который депонирован в мышечных клетках в форме миоглобина. Короткий отдых между упражнениями достаточен для восполнения запасов кислорода в мышцах.

Использование тренировок на среднегорье и использование неспецифических нагрузок, типа подвижных игр способствует развитию аэробных возможностей организма.

Тема 16. Биохимические способы повышения спортивной работоспособности

1. Общая характеристика фармакологических средств повышения работоспособности

2. Биохимическая характеристика отдельных классов фармакологических средств

3. Допинги

4. Основы биохимии питания. Рациональное питание

5. Биохимический контроль в спорте

1. Общая характеристика фармакологических средств повышения работоспособности

В последние десятилетия в спортивной практике все большее применение находят различные фармакологические средства, используемые для повышения общей и специальной работоспособности, для ускорения и оптимизации восстановительных процессов.

Использование в спорте высших достижений фармакологических препаратов связано с тем, что нагрузки выполняются, порой, на пределе возможностей организма. Это ведет к возникновению очень глубоких биохимических и функциональных сдвигов и, как следствие к снижению работоспособности.

Негативное влияние на организм спортсмена также оказывают эмоциональные нагрузки и нервно-психическое напряжение, свойственные соревновательной деятельности и нередко приводящие к нервным срывам и потере спортивной формы. В таких условиях не могут полноценно протекать восстановительные процессы, что также проявляется значительным снижением спортивной работоспособности.

Очень высокие физические и эмоциональные перегрузки свойственные спорту высших достижений, также оказывают неблагоприятное влияние на иммунную систему организма, так как иммунная система детей и подростков к ним более чувствительна.

Применяемые в настоящее время лекарственные средства призваны улучшить биоэнергетику мышечной деятельности, предупредить или ограничить негативные сдвиги, возникающие в организме в организме спортсмена во время тренировки или соревнования, облегчить их переносимость, ускорить анаболические процессы, лежащие в основе восстановления, укрепить иммунитет и повысить уровень адаптации организма к физическим и психическим нагрузкам. Однако необходимо четко представлять, что лекарственные средства никогда не могут заменить саму спортивную тренировку. Более того позитивное влияние фармакологических средств на организм спортсмена в значительной степени обусловлено использованием адекватных педагогических методов.

Для фармакологической коррекции работоспособности нельзя использовать лекарственные средства, отнесенные к допингам и которые не внесены в реестр лекарственных средств РФ. Применение лекарств должно быть безвредным и не вызывать никаких побочных эффектов. К фармакологическим средствам коррекции работоспособности обычно относят и биологически активные добавки (БАДы).

Выбор конкретного лекарственного препарата его дозировку, продолжительность курса приема определяет спортивный врач. Тренер же должен иметь полное представление о механизме действия применяемого препарата, о его влиянии на биохимические и физиологические процессы, протекающие в организме. Тренер должен уметь подбирать тип лекарства в зависимости от стадии тренировочного процесса и характера физических нагрузок. Только совместная и согласованная деятельность тренера и спортивного врача может обеспечить эффективное использование фармакологических методов повышения работоспособности.

2. Биохимическая характеристика отдельных классов фармакологических средств

К фармакологическим веществам, применяемым в спорте можно отнести: аминокислоты, витамины, адаптогены, анаболизаторы, энергизаторы, гепатопротекторы, иммуностимуляторы.

Среди аминокислот важнейшее место занимают глицин, метионин, аспарагиновая кислота, глутаминовая кислота, глутамин, лизин.

Глицин входит в состав белков, участвует в синтезе нуклеотидов, из него образуется креатин.

Метионин участвует в строительстве белков, а также в синтезах адреналина, креатина, холина.

Аспарагиновая кислота принимает активное участие в синтезе мочевины, влияет на скорость синтеза белков.

Глутаминовая кислота и глутамин играют важную роль в обезвреживании аммиака.

Лизин участвует в синтезе карнитина, который играет важную роль в сжигании жиров, что повышает аэробную выносливость. Лизин необходим для синтеза коллагена.

О роли витаминов речь шла выше (тема 8). Из витаминных комплексов одним из лучших для спортсменов является компливит, а из зарубежных vitrum, centrum, оолиговит и др.

Адаптогены - это лекарственные средства, имеющие растительное или животное происхождение. Они способствуют развитию неспецифической адаптации организма к нагрузкам. К адаптогенам относятся женьшень и препараты, сделанные на его основе, элеутерококк, китайский лимонник, левзея(маралий корень), аралия, родиола розовая(золотой корень), а также препараты, сделанные на их основе - леветон, элтон, адаптон, фитотон.

Анаболизаторы - это ускорители анаболизма и, прежде всего, синтеза белка.

Эксдистен - природный растительный стероид, способствующий росту мышечной массы, но не вызывающий негативного влияния на организм.

Оротат калия обеспечивает синтез нуклеиновых кислот, а значит синтез белков.

Такую же роль играет рибоксин аминокислоты глицин, метионин, лизин.

Энергизаторы - это АТФ, адениловая кислота, креатин, лимонная и янтарная кислоты, карнитин, липоевая кислота. Все эти вещества улучшают энергетический обмен, так как являются непосредственными участниками катаболизма.

Гепатопротекторы - это различные вещества улучшающие работу печени и способствующие её восстановлению после мышечных нагрузок. В спортивной практике часто применяют следующие вещества этой группы: эссенциале, карсил, легалон, аллохол, кукурузные рыльца, цветки бессмертника песчаного.

Иммуностимуляторы - это вещества улучшающие работу иммунной системы. Сюда относят: иммуноглобулин, интерферон, препараты прополиса, препараты цветочной пыльцы и др. Правда, при пользовании этой группой веществ нельзя забывать об аллергии.

3. Допинги

Допингом принято считать фармакологические препараты, которые оказывают влияние на спортивный результат, нанося при этом вред здоровью спортсмена. Даже если вред не очевиден на данный момент, он может стать очевидным через какое-то время.

В настоящее время в список запрещенных препаратов внесено несколько сотен наименований. При этом не имеет значения, как влияет данный препарат на конкретный результат в конкретном виде спорта.

Все препараты можно разбить на несколько групп.

Препараты, влияющие на нервную систему. В эту группу внесены препараты, как возбуждающие нервную систему, так и тормозящие. Как правило, их применяют перед соревнованиями. Вред от этих препаратов очевиден, так как они могут расшатать нервную систему, вызвать привыкание. К этой группе вполне можно отнести транквилизаторы, наркотики, алкоголь.

Препараты, влияющие на обмен веществ. Сюда относят многие гормональные препараты, которые способствуют росту мышечной массы, прежде всего, печально знаменитые анаболические стероиды. Эти препараты могут вызвать нарушение обмена веществ с непредсказуемыми последствиями. Кроме того, один из побочных эффектов хорошо известен - импотенция, так как большинство этих препаратов либо экзогенные мужские половые гормоны, либо их аналоги, которые подавляют работу половых желез. У женщин эти препараты вызывают маскулинизацию, то есть такое изменение гормонального фона, когда женщина становится больше похожей на мужчину. Маскулинизация часто ведет к бесплодию.

Препараты, влияющие на разные формы выносливости. К этой группе, например, относят препараты, меняющие формулу крови, увеличивающие количество эритроцитов в крови и содержание гемоглобина в ней. Эти препараты довольно трудно обнаружить, так как их применение может быть проведено задолго до соревнований. Поэтому у допинг-контроля вызывает подозрение само увеличение в крови эритроцитов или гемоглобина. Эта позиция вызывает больше всего нареканий у тренеров и спортсменов, так как указанное повышение может быть, во-первых, результатом тренировки в горах, а, во-вторых, у ряда людей от природы эти показатели высокие. Поэтому контроль по этой группе проводится в динамике, то есть пробы берутся в разное время года и суток. Многие спортсмены жаловались, что их будили даже ночью.

К этой группе примыкает и кровяной допинг, когда спортсмену делается дополнительное переливание крови перед стартом. Как правило, кровь берут и замораживают у самого спортсмена, чтобы не вызвать отторжения переливаемой крови.

В этой группе - препараты, которые допингом сами не являются, но могут маскировать его присутствие в организме. Сюда относятся, например, диуретики, то есть препараты, способствующие эвакуации допинга из организма.

Допинг-контроль - это специальная процедура, направленная на выявление допинга. Для этого у спортсмена берется кровь и моча. Проба, взятая у спортсмена делится на две группы - пробу А и пробу В. Если после анализа пробы А допинга не обнаруживается, то процедура на этом завершается. Если в пробе А обнаружено запрещенное вещество, то анализу подвергается проба В, чтобы исключить случайность. Если же и после этого обнаружен запрещенный препарат, то выносится решение о наказании спортсмена.

4. Основы биохимии питания. Рациональное питание

Питание в организме человека выполняет ряд важнейших функций: снабжает организм энергией, строительным материалом, витаминами, минеральными веществами и водой.

Под питанием обычно понимается поступление пищи в организм, расщепление пищевых веществ и последующее их всасывание.

Процесс переваривания в основном сводится к реакциям гидролиза веществ под действием ферментов пищеварительных соков - слюны, желудочного сока, панкреатического сока, кишечного сока. Всасывание осуществляется клетками кишечного эпителия.

На основании многовековых традиций и многочисленных научных исследований сформировались принципы рационального питания. Они выражаются в следующем.

· Энергетическая ценность пищевого рациона должна соответствовать энергетическим затратам организма.

· Пищевой рацион должен быть сбалансирован по важнейшим пищевым компонентам, то есть должен содержать белки, жиры и углеводы в строго определенной пропорции.

· Пищевой рацион должен содержать адекватное количество витаминов и минеральных веществ.

· Пищевой рацион должен содержать балластные вещества.

· Должен соблюдаться режим питания.

Энергетическую ценность рациона называют калорийностью. Калорийность оценивается с помощью прибора - калориметра, который регистрирует тепловую энергию, выделяющуюся при сжигании порций пищи.

Минимальное количество энергии необходимое в покое для поддержания физиологических функций и процессов анаболизма называется основным обменом. У нетренированных людей ведущих малоактивный образ жизни основной обмен составляет от 2500 до 2000 ккал. У спортсменов он может достигать 7000 ккал и выше.

Сбалансированность питания - это правильное соотношение в пищевом рационе. углеводов жиров и белков. Считается, что в суточном рационе животных белков должно быть не менее 50% от содержания белков. Около 60% суточной потребности в энергии должны давать углеводы. Суточный рацион взрослого человека должен содержать до 100 г жиров, что составляет около 35% от его калорийности. Рацион должен содержать небольшие количества витаминов и солей.

Балластные вещества - это пищевые волокна, то есть клетчатка, пектин, лигнин. Эти вещества нужны для улучшения пищеварения.

Правильный режим питания необходим для ритмичного и эффективного усвоения пищи и нормального протекания метаболических процессов.

Общепринятым является трех- четырехразовое с интервалом между приемами пища 3-4 часов.

Для питания спортсменов характерно:

· большой расход энергии;

· быстрое расщепление белков;

· увеличенная потребность в коферментах, а значит в витаминах.;

· повышенная потребность в минеральных веществах;

· повышенная кратность приема пищи;

· применение биологически активных добавок, которые содержат аминокислоты, углеводные добавки, поливитаминные комплексы.



5. Биохимический контроль в спорте

Без биохимического контроля в спорте трудно ждать хороших результатов. Основными задачами биохимического контроля являются:

· Оценка уровня общей и специальной тренированности спортсмена.

· Оценка соответствия применяемых тренировочных нагрузок функциональному состоянию спортсмена, выявление перетренированности.

· Контроль протекания восстановления после тренировки.

· Оценка эффективности новых методов и средств развития скоростно-силовых качеств, повышения выносливости, ускорения восстановления и т д.

· Оценка состояния здоровья спортсмена, обнаружение начальных симптомов заболеваний.