Характеристика биохимических процессов, происходящих в организме при беге на коньках 1000 метров – 1,5 минуты

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа

по биохимии на тему:

«Характеристика биохимических процессов, происходящих в организме при беге на коньках 1 000 метров - 1,5 минуты»

Введение

Актуальность темы. Изменения биохимических процессов в организме при мышечной деятельности зависят от мощности и продолжительности упражнения, а также от тренированности спортсмена. Между мощностью работы и ее продолжительностью существует обратная зависимость - чем больше мощность работы, тем меньше время, за которое можно ее выполнять. В предложенной задаче работа выполняется тренированными спортсменами в условиях соревнований, т. е. при максимальном физическом напряжении. Следовательно, основным критерием, от которого зависит характер биохимических сдвигов, является продолжительность работы. Хотя в каждом циклическом виде спорта имеются определенные особенности работы, тем не менее, на основе продолжительности работы можно судить о зоне мощности, в которой она выполняется, и о соотношении различных энергитических процессов. Зная относительное участие энергитических процессов при данной нагрузке, можно составить определение об изменениях обмена веществ во время работы и в период отдыха после нее.

Объект курсовой работы - биохимические процессы, происходящие при беге на коньках 1 000 метров (1,5 минуты).

Целью данной работы является подробное изучение биохимических процессов, происходящих при беге на коньках 1 000 метров.

Задачами данной работы являются рассмотрение зоны мощности, охарактеризовать основной механизм образования АТФ, энергетические показатели основного пути энергообеспечения, биохимические изменения в мышцах, органах, крови, моче, качество двигательной деятельности.

Что касается информационной базы для написания данной курсовой работы, то она очень большая. Причём нет расхождения во мнениях. Ведь в литературе по биохимии очень подробно освещается данная тема.

1. Зона мощности

1.1 Субмаксимальная зона мощности

Зона мощности, к которой относится бег на коньках 1 000 метров (1,5 минут), - субмаксимальная зона мощности.

Энергетическое обеспечение работы в зоне гликолитического воздействия (нагрузки субмаксимальной мощности) идет в основном за счет анаэробных гликолитических механизмов ресинтеза АТФ. В крови в больших количествах появляется молочная кислота (>10-12 ммоль/л-1) и, как следствие, наиболее значительные сдвиги ph. Действительно, в конце 400-метровой и 800-метровой дистанции уровень лактата в крови у конькобежца может превышать в 20 или даже 35 раз «базальную величину» (т.е. показатель в состоянии покоя, который равен примерно 1 ммоль/л).

Кислородный запрос при работе в этой зоне мощности составляет свыше 20-40 л., а кислородный долг достигает 20 л./ мин.-1. Усиливается мобилизация гликогена печени, что подтверждает повышенный уровень глюкозы в крови (2г/л-1). Под влиянием продуктов анаэробного распада увеличивается проницаемость клеточных мембран для белков, что приводит к увеличению их содержания в крови и моче. При работе в этой зоне мощности возможно также накопление NH3 и нарушение электролитического сопряжения.

Развитие скоростной выносливости, характеристика для этой зоны мощности, обеспечивается использованием в тренировке упражнений с интенсивностью работы на уровне мощности истощения, т. е мощность при которой достигается наибольшее развитие гликолитических процессов.

В итоге, биохимические изменения в организме при выполнении физической нагрузки зависят от участия в энергообеспечении работы различных энергитических систем (механизмов ресинтеза АТФ).

1.2 Соотношение аэробных и анаэробных процессов в организме

Механизмы энергообразования при выполнении работы существенно различаются в зависимости от ее интенсивности и продолжительности. В зависимости от поступления кислорода в мышцы преимущественное значение имеют анаэробные или аэробные процессы. При продолжительности работы 1,5 минуты, преимущественным механизмом образования АТФ является анаэробный гликолиз.

При конькобежном беге 1,5 минуты (1 000 метров) целесообразно рассматривать следующие три процесса в организме:

анаэробная алактатная система. Здесь в реакции не участвует кислород и не образуется молочная кислота. Процесс накопления энергии посредством образования АТФ вызывается еще одной молекулой, содержащей энергообразующую связь - креатинфосфата;

анаэробная лактатная система. Здесь в реакции кислород не участвует, но образуется молочная кислота. Энергия посредством образования АТФ поступает из расщепляющихся молекул сахара. Во время этой реакции образуется молочная кислота;

аэробная система требует кислорода и «топлива», которым могут быть сахара, жиры и ограниченное количество белков. В результате биохимической реакции между кислородом и этим топливом образуется энергия, необходимая для образования АТФ.

Для конькобежного бега 1 000 м аэробная система является, несомненно, очень важной в количественном отношении. С точки зрения тренировочного процесса здесь, нужно подчеркнуть, существует различие в рамках аэробной системы между потреблением углеводов и потреблением липидов. Однако тренерам по конькобежному спорту не следует пренебрегать анаэробной лактатной системой (также известной под названием лактатная система или гликолитическая система), поскольку она тоже играет существенную роль во время забега на 1 000 м.

Анаэробная алактатная система типична для кратковременных усилий (например, для первой половины бега на дистанцию 100 м). Если мы стартуем внезапно из состояния покоя, наши мышцы начинают расходовать небольшое количество АТФ, накопленной в мышечных волокнах. Затем АТФ образуется благодаря креатинфосфату (КрФ), содержащему одну молекулу креатина и одну молекулу фосфата, которые соединены с помощью энергообразующей связи:

Креатин -*-Р

При разрыве этой связи выделяется энергия, используемая для ресинтеза АТФ из АДФ и фосфата.

Принято считать, что мышца прибегает к анаэробной лактатной системе в том случае, когда интенсивность выполняемой работы такова, что запрос АТФ в минуту будет превышать количество АТФ, образуемое за счет аэробной системы. Анаэробная лактатная система важна в беге на дистанции 400 м, 800 м и даже на более длинную дистанцию 1000 м.

Таким образом, с увеличением продолжительности нагрузки уменьшается доля анаэробных механизмов и увеличивается доля аэробного энергообразования. Однако в условиях соревнований наблюдается максимальное усиление всех систем, обеспечивающих специальную работоспособность, а преобладание одной из систем зависит от продолжительности упражнения.

2. Характеристика основного механизма образования АТФ

2.1 Энергетические источники

При конькобежном беге 1 000 метров в процессе интенсивной мышечной деятельности наряду с креатинфосфокиназной реакцией значительную роль в обеспечении скорости анаэробного ресинтеза АТФ в мышцах играет также и анаэробный гликолиз (гликогенолиз). Гликолиз - это сложный ферментативный процесс последовательных превращений глюкозы, протекающий в тканях человека и животных без потребления кислорода.

Энергетическими «фондами» гликолиза являются внутримышечные запасы гликогена, а также глюкоза, поступающая в кровь при распаде гликогена печени. Расщепление глюкозы и гликогена осуществляется под влиянием пусковых ферментов - гексокиназы, расщепляющей глюкозу, и фосфорилазы, которая осуществляет «запуск» начальных стадий гликогенолиза.

Энергия, требуемая для пробегания 1 км конькобежцем, обеспечивается, большей частью, четырьмя источниками энергии:

запасы гликогена в рабочих мышцах;

глюкоза, поступающая в кровь из печени;

жиры, имеющиеся в мышцах в начале забега;

жирные кислоты, поступающие из жировых депо организма (жировые клетки). Они соединяются с альбумином и доставляются кровью к рабочим мышцам.

Таким образом, большая часть энергозапроса при конькобежном беге 1 000 метров обеспечивается аэробной системой. Но мы также отметили, что часть энергии производится лактатной системой.

Попробуем оценить значение этой второй системы. Если исключить начальную фазу (длится всего несколько секунд), во время которой потребление кислорода еще не достигло равновесия, то можно считать, что уровень лактата в крови является показателем количества энергии, образуемой лактатной системой. Действительно, увеличение лактата на 1 ммоль/л во время конькобежного бега соответствует потреблению 2,8 мл кислорода на килограмм массы тела (энергетический эквивалент содержания лактата крови). Эта величина обычно равняется примерно 3 мл/кг.

В конце дистанции 1 000 м концентрация лактата в крови обычно равняется 1,5-2 ммоль/л, т.е. на 0,5-1 ммоль/л больше базальной величины. Поэтому окончательный баланс, или энергия, образуемая лактатной системой, будет составлять примерно 2,5-3 мл/кг. У конькобежца с массой тела 70 кг это равняется 210 мл кислорода. Поскольку один литр кислорода расходуется на образование примерно 5 ккал, то это означает, что лактатная система данного спортсмена производит 1 ккал. Суммарные энерготраты составляют примерно 2400-2900 ккал. Таким образом, вклад лактатной системы составляет не более 0,034- 0,041%.

2.2 Краткое описание процесса, реакции образования АТФ, конечные продукты

Процесс гликолиза, протекающий в гиалоплазме (цитозоле) клетки, можно условно разделить на три этапа.

Первый этап - подготовительный, на котором происходит активация глюкозы и образование из нее субстратов биологического окисления. Подготовительный этап гликолиза начинается с фосфорилирования глюкозы, т.е. переноса остатка фосфорной кислоты от молекулы АТФ на глюкозу с образованием глюкозо - 6 - фосфата. Реакция катализируется ферментом гексокиназой. Далее глюкозо -6 - фосфат изомеризуется во фруктозо - 6- фосфат, который повторно активируется АТФ под действием фермента фосфофркктокиназы с образованием фруктозо - 1,6 - бифосфата. Данная реакция является наиболее медленно текущей реакцией гликолиза, которая фактически и определяет скорость гликолиза в целом. Под влиянием альдолазы фруктозо - 1,6 - бифосфат расщепляется на две фосфотриозы - глицеральдегид - 3 - фосфат и диоксиацетонфосфат. Поскольку последний способен превращаться в глицеральдегид -3 - фосфат, можно считать, что подготовительный этап гликолиза завершается образованием двух молекул глицеральдегида - 3 - фосфата - субстратов биологического окисления.

Второй этап. На втором этапе гликолиза глицеральдегид - 3 - фосфат подвергается биологическому окислению с помощью специфической дегидрогеназы и кофермента НАД, в результате чего образуется высркрэнергетическое (макроэргическое) соединение 1,3 - бифосфоглицериновая кислота (1,3Б Ф ГК), которая передает свою высокоэнергетическую фосфатную группу на АДФ и образуется АТФ (субстратное фосфорилирование). Второй компонент реакции - 3 - фосфоглицериновая кислота за счет внутримолекулярного переноса фосфатной группы, превращается в 2 - фосфоглицериновую кислоту. Последняя в результате отщепления двух молекул воды переходит в фосфоенолпировиноградную кислоту - соединение, содержащее высокоэнергетическую фосфатную связь. Далее происходит разрыв макроэргической связи и перенос высокоэнергетического фосфатного остатка от ФЕПВК на НАД с образованием АТФ.

2 1,3БФГК + 2 АДФ фосфоглицераткиназа> 2 АТФ + 2 3 ФГК

2 ФЕПВК + 2 АДф пируваткиназа> 2 АТФ + 2 ПВК

Заканчивается второй этап образованием двух молекул пировиноградной кислоты.

На заключительном, третьем этапе гликолиза происходит восстановление пировиноградной кислоты и образование молочной кислоты. Реакция протекает при участии фермента лактатдегидрогеназы и кофермента

СН3 - СО - СООН + НАД Н2 ЛДГ>НАДСН2 - СН(ОН) - СООН

пировиноградная кислота молочная кислота

Реакция восстановления пирувата завершает внутренний окислительно-восстановительный цикл гликолиза, в котором НАД+ играет роль лишь промежуточного переносчика водорода от глицеральдегид - 3 - фосфата на ПВК, при этом сам он регенерирует и вновь может участвовать в циклическом процессе, получившем название гликолитической оксидоредукции.

Конечным продуктом гликолиза (гликогенолиза) является молочная кислота. В процессе гликолиза образуется АТФ.

3. Энергетические показатели основного пути энергообеспечения

3.1 Мощность

Мощность гликолитического анаэробного механизма достаточно велика и составляет 2500 кДж/кг*мин. Такая мощность определяется его высокой скоростью, которая достигает максимума уже на 20-30 секундах после начала мышечной работы и до 45 секунды поддерживается на максимальном уровне. За счет такой мощности конькобежец может развить скорость бега, достигающую 10-12 м/с. Однако, довольно быстрое исчерпание запасов гликогена мышц, снижение активности ключевых ферментов гликолиза и внутриклеточного рН под влиянием образующейся молочной кислоты, приводит к падению скорости гликолиза и подключению дыхания.

Показателями мощности анаэробного гликолитического процесса являются скорость накопления молочной кислоты (Нla/t) и скорость «избыточного выделения» СО2. Молочная кислота является сильной кислотой, образующей при диссоциации значительные количества водородных ионов:

СН3СН(ОН)СООН><СН3СН(ОН)СОО + Н+

молочная кислоталактат - ион

Ионы водорода частично связываются буферными системами мышечных клеток и крови. При этом в крови наибольшую роль играют бикарбонатный буфер, способный связывать ионы водорода в малодиссоциированные соединения, не влияющие на сдвиг РН. Реакция сопровождается выделением «неметаболического избытка» углекислоты (СО2), образование которой не связано с процессами биологического окисления:

NaHCO3 + HC3HC(OH)COOH>CH3CH(OH)COONa + H2O + CO2

Na+ + HCO3 + CH3CH(OH)COO + H+>CH3CH(OH)COO + Na+ + H2O + CO2

^

HCO3- + H+>H2O + CO2

Поскольку увеличение концентрации водородных ионов и повышение напряжения СО2 являются основными метаболическими сигналами для дыхательного центра, то при выходе молочной кислоты в кровь резко усиливается легочная вентиляция и поставка кислорода к работающим мышцам.

Таким образом, усиление гликолиза характеризуется накоплением молочной кислоты, появлением избытка СО2 изменением РН и гипервентиляцией легких.

3.2 Емкость

Емкость гликолиза или время работы с мощностью 1,5 минуты. Гликолиз может продолжаться с большим временим, но меньшей мощностью. Максимальное накопление молочной кислоты в крови > 12, максимальный кислородный долг свыше 20 л, максимальный сдвиг рН 7,0 - 6,9. Гликолиз является основным путем энергообеспечения при работе в зоне субмаксимальной мощности.

Максимальная емкость гликолиза составляет 1050 кДж/кг и определяется внутримышечными запасами углеводов и емкостью буферных резервов организма. Показателями емкости анаэробного гликолиза являются максимум накопления молочной кислоты в крови (max HLa), максимальный О2 - долг и максимальный сдвиг рН (ДрНmax).

Накопление значительных количеств молочной кислоты сопровождается:

уменьшением активности ферментов, регулирующих скорость анаэробного ресинтеза АТФ (АТФ - азы), КФК - азы, ключевых ферментов гликолиза, в первую очередь, фосфофруктокиназы), что приводит к снижению скорости гликилитического и алактатного механизмов энергообеспечения;

уменьшением активности ферментов, регулирующих скорость аэробного ресинтеза АТФ (ферментов дыхательного комплекса митохондрий и окислительного фосфорилирования);

угнетением ферментов, контролирующих сократительную деятельность мышц;

нарушением деятельности нервных клеток и развитием в них охранительного торможения, ухудшением передачи возбуждения с нерва на мышцу, снижением АТФ - азной активности миозина и падением скорости расщепления АТФ;

повышением в клетках осмотического давления, при этом вода из межклеточной среды поступает внутрь мышечных волокон, вызывая их набухание, ригидность и сдавливание нервных окончаний, что может явиться причиной болевых ощущений.

При образовании слишком больших количеств молочной кислоты емкость буферных систем, нейтрализующих молочную кислоту, исчерпывается, и активная реакция среды изменяется - происходит сдвиг РН в кислую сторону.

Значительное смещение РН может привести к нарушению анаэробного ресинтеза АТФ и, как следствие, снижению работоспособности конькобежца.

Гликолиз - это единственный механизм, генерирующий энергию в условиях неадекватного снабжения тканей организма кислородом при выполнении наряженной мышечной деятельности.

Таким образом, энергетические возможности гликолиза зависят от концентрации гликогена в работающих мышцах, активности ключевых ферментов гликолиза, возможностей буферных резервов организма конькобежца, резистентности ферментов гликолиза к закислению внутриклеточного содержимого и волевых качеств конькобежца, позволяющих ему работать в условиях значительного сдвига РН.

В конькобежном спорте гликолиз служит биохимической основой скоростной выносливости и является основным источником энергии при выполнении физических нагрузок продолжительностью от 20-30 секунд. За счет гликолиза совершаются длительные ускорения по ходу упражнения и на финише дистанции 1 000 м.

3.3 Эффективность

Эффективность гликолиза заключается в образовании высокоэнергетических фосфорных соединений (1,3ФГК и ФЕПВК), которые в процессе перефосфорилирования с АДФ образуют АТФ.

Основными реакциями, лимитирующими скорость и регулирующими гликолиз, являются фосфофруктокиназная и гексокиназная реакции. Кроме того, контроль за гликолизом осуществляется также лактатдегидрогеназой и ее изоферментами.

Энергетический эффект гликолиза равняется двум молекулам АТФ при окислении молекулы глюкозы, поскольку на первом этапе гликолиза затрачивается 2 молекулы АТФ (гексокиназная и фосфофруктокиназная реакции), а на втором этапе 4 молекулы АТФ образуются за счет 1,3 БФГК и ФЭПВК (4АТФ - 2АТФ =2АТФ). Кроме того, при гликолизе освобождается четыре атома водорода, которые в анаэробных условиях передаются на пировиноградную кислоту, а в аэробных условиях переходят в дыхательную цепь.

Энергетическим субстратом является в основном - гликоген мышечного волокна. Активизируется процесс распада гликогена под действием фермента фосфорилаза и фосфофруктокиназа. По ходу процесса образуется два макроэргических соединения дифосфоглицерат и фосфоэнолпируват. Конечными продуктами являются пировиноградная кислота, затем молочная кислота. АТФ образуется путем переноса макроэргических фосфатных группировок. От этих промежуточных макроэргических соединений на АДФ. Образование АТФ идет путем субстратного фосфорилирования. Скорость процесса зависит от:

а) активности ферментов гликолиза (фосфорилаза и фосфофруктокиназа), которая увеличивается под действием АМФ и адреналина, ионами кальция, тормозиться избытком АТФ;

б) от содержания гликогена в мышцах;

в) от накопления молочной кислоты и сдвига PH в кислую сторону, что вызывает торможение.

4. Биохимические изменения в мышцах, органах, крови, моче

4.1 Биохимические изменения в органах

Биохимические изменения в миокарде. Во время работы происходит усиление и учащение сердечных сокращений. В качестве источника энергии миокард использует глюкозу, жирные кислоты, кето-тела, глицерин, который поступает с кровью. Собственные запасы гликогена, миокард не использует. При гликолитической работе в миокарде происходит окисление лактата до СО2 и Н2О.

Биохимические изменения в головном мозге. В головном мозге развиваются процессы возбуждения, которые требуют повышенного количества АТФ, ее образование происходит аэробно, что требует повышенного количества кислорода. Энергетическим субстратом является глюкоза, она поступает с током крови. Постоянное снижение глюкозы в головном мозге ведет к снижению его активности и вызывает головокружение или обмороки.

Биохимические изменения в печени. В печени под действием адреналина ускоряется распад гликогена, отсюда следует увеличение содержания глюкозы в крови - гипергликемия. В печень поступают жир и жирные кислоты. За счет мобилизации жира из жирового депо образуется большое количество кето тел, которые поступают в кровь, развивается кетонемия. В печени происходит распад белков, дезаминирование, переход в углеводы. При мышечной работе идет интенсивный распад белка и его дезаинирование в печени. Происходит образование мочевины.

4.2 Биохимические изменения в мышцах

Продолжительность работы от 30 секунд до 1,5 минут, анаэробно - гликолитическая направленность. В организме накапливается лактат, уменьшается PH, уменьшается содержание гликогена в мышцах, накапливается аммиак в мышцах, кето-тела, снижение уровня креатинфосфата.

Снижается количество креатинфосфата, накапливаются продукты его распада - креатин, креатинин, уменьшается содержание гликогена, накапливается лактат, снижается PH . В результате накапливается лактат, повышается осмотическое давление, мышцы набухают, появляется болезненность. Усиливается распад белков, повышается содержание свободных аминокислот, накапливается аммиак. Снижается активность ферментов.

4.3 Биохимические изменения в крови

Здесь происходит уменьшение содержания воды в плазме крови, разрушение внутриклеточных белков, изменение концентрации глюкозы. Увеличение глюкозы в крови при продолжительной работе (бег на коньках 1 000 метров) уровень глюкозы снижается. Повышение содержания лактата, при работе может повышаться уровень 15-20 м/моль. Повышение лактата приводит к снижению PH и может развиться ацидоз (рисунок 1).

Рисунок 1 - Изменение лактата в крови

Повышение концентрации свободных жирных кислот и кето-тел наблюдается при длительной работе. Увеличение содержания мочевины в крови при 1,5 минутной физической нагрузке увеличивается в 2-3 раза.

4.4 Биохимические изменения в моче

анаэробный организм биохимический бег

Биологические изменения в моче связано с возможностью появления необходимых компонентов, которые в покое не содержатся: белок, глюкоза, мочевина, кето-тела. Усиливается выделение минеральных солей.

После окончания работы содержание различных метаболитов возвращается к исходному уровню. При этом происходит не только восстановление затраченных энергетических ресурсов, но и их сверхвосстановление.

5. Качество двигательной деятельности

5.1 Ведущие качества при беге на коньках 1000 метров

Для спортсменов, занимающихся бегом на коньках 1000 метров, ведущими качествами двигательной деятельности являются:

1. Выносливость. Выносливость конькобежца - это способность выполнять мышечную работу без утомления и противостоять ему, когда оно возникает во время бега на дистанции. Выносливость является таким физическим качеством, уровень развития которого зависит от функциональных возможностей всех органов и систем организма конькобежца. Для развития выносливости важное значение имеет совершенствование аэробных и анаэробных энергетических возможностей.

2. Аэробные возможности. Мы уже выяснили, что потребление кислорода растет с повышением мощности работы только до определенного уровня. Этот наивысший уровень окислительных процессов характеризует индивидуальную величину аэробных возможностей организма, одним из основных показателей которой является максимальное потребление кислорода в единицу времени (МПК). МПК измеряется объемом кислорода, поставляемым организмом мышцам во время работы за одну минуту. Оно зависит от возраста, пола, физической активности человека. Учитывая возрастные особенности развития аэробных возможностей, необходимо целенаправленную тренировку начинать с 9 лет. В фазе базовой специализированной тренировке постепенно увеличивается объем нагрузки специфических упражнениях. Тренировка становится все более направленной на развитие специальной выносливости в беге на короткие средние и длинные дистанции.

3. Анаэробные возможности. Установлено: если возможность работы такова, что потребление кислорода составляет свыше 50-70% от максимального, аэробного окисления уже не достаточно для полного обеспечения организма энергией, в этом случае в действие приводятся анаэробные процессы. Анаэробные тренировки нужно начинать в 15 -16 лет, при наличии хорошо развитых аэробных возможностей.

4. Выносливость к статическим условиям. Несмотря на то, что скоростной бег на коньках является динамическим упражнением, конькобежец с сезонного начала тренировки встречается со статистической работой мышц. Планируя и осуществляя подготовку конькобежцев необходимо постоянно учитывать все возрастные закономерности развития выносливости к статистическому усилию. Строгое соблюдение принципа постепенности позволит избежать чрезмерного статистического перенапряжения нервно-мышечного аппарата конькобежцев. Наблюдения показали, что того объема специальных динамических упражнений (как в беге на коньках, так и период летней тренировки), который выполняют конькобежцы оказывается вполне достаточной для постепенного повышения выносливости к статистическим усилиям. После выполнения упражнений статического характера следует использовать динамическую нагрузку, усиливающую кровообращение, легкий бег трусцой, различные динамические упражнения. Статические упражнения обязательно следует чередовать с упражнениям на растягивание мышц и их произвольное расслабление. Выполнение после статических упражнений динамических позволяет быстрее восстановить нормальное кровообращение в организме, снять излишнюю закрепощенность мышц и повысить их работоспособность. При определении длительности пауз отдыха учитывают не только интенсивность упражнений, но и отрицательные факторы статической нагрузки. Чем больше статическая нагрузка, тем более продолжительным должен быть отдых.

5. Гибкость. Определяет способность конькобежца выполнять бег на коньках, а также другие тренировочные упражнения с оптимальной амплитудой движений. Наблюдения показали, что уровень развития гибкости во многом лимитирует техническое мастерство конькобежцев, быстроту, силу и выносливость. Для конькобежца особенно важно обладать хорошей подвижностью в голеностопных и тазобедренных суставах, а также умением разворачивать ноги наружу, что особенно важно при беге со старта.

Таким образом, бег на коньках 1 000 м является универсальным видом спорта, так как ведет к развитию множества качеств спортсмена.

5.2 Методы развития качеств

Развитие выносливости. Для достижения оптимальной структуры тренировок необходимо:

знание требований, которые способность к достижениям ставит перед процессами обмена веществ;

знание физиологического действия различных тренировочных методов и средств.

С этими двумя исходными пунктами мы и идем к выносливости, скорости и силе, а также к видам тренировок, которые при этом нужно сочетать друг с другом.

Из проведенного анализа следует, что одновременное развитие аэробной и анаэробной мощности развивать затруднительно. В сущности, развитие одной из них нарушает другую. Поэтому мы действуем с понятиями «аэробного» и «анаэробного порогов». С одной стороны - это мера для выносливости, с другой стороны - та точка, на которой процесс образования молочной кислоты в организме во время напряжения больше не остается стабильным, но прогрессивно влияет на скоростной бег.

При развитии аэробной и анаэробной выносливости остается желание пользоваться этими так называемыми порогами. При тренировке аэробной способности мы можем направляться в 2 области, а именно: двигаться к длительному времени с низкой интенсивностью, либо аэробной способности, при которой интенсивность высока и почти такая же, как при аэробной, а также делается специализация на анаэробную способность.

Первая группа испытывает особые приспособления в области обмена жиров, а также в области обмена углеводов. Из-за сжигания жирных кислот и сопутствующей ему экономии гликогена в ЗТ сосудах проявляется лишь незначительная сверхкомпенсация запасов углеводов. Кроме того, существенно возрастает количество ферментов, которые необходимы для такого превращения жирных кислот.

Особенно стимулируют эту систему экстенсивные длительные тренировки при низкой интенсивности и очень большом объёме (многие часы).

В сущности, такую тренировку можно проводить ежедневно, потому что к запасу гликогена обращаются весьма незначительно.

Эти экстенсивные длительные методы имеют следующие общие черты:

лактат - +\-2м - моль\л;

длительность - 1 - 4 ч;

интенсивность - 50 - 60 %

энергия - больше за счет жиров, а не углеводов;

частота сердечных сокращений - 130-150.

В нашей тренировочной ситуации мы действуем более осторожно. Точно определяется соотношение между ЧСС и образованием лакгата. Затем спортсмен выполняет задание, заключающееся в достижении определенной величины ЧСС за точно определенный срок либо в заданных пределах. Эта точка лежит (в пределах) около 2 м-моль/л (аэробный порог). Следовательно, длительная тренировка низкой интенсивности для этого непригодна.

Для увеличения выносливости очень важным видом тренировки является интенсивная длительная тренировка. Наш опыт свидетельствует, что для получения (нужного) результата этот вид тренировки необходимо дозировать в довольно узкой области частоты ударов сердца.

Интенсивную длительную тренировку можно создавать из блоков, например, 5…8 мин.; 6…9 мин.; 7…10 мин.; 5…15 мин.; или от 4…20 мин. до 2…30 мин., либо из всех смешанных видов с кроткими ускорениями или без них. От 2-3 раз в неделю переходят к допустимым 4 тренировкам в неделю. Чаще нельзя потому, что иначе остается мало времени для пополнения израсходованного запаса гликогена.

Другим видом с приблизительно такой же постановкой цели является экстенсивная интервальная (тренировка). Она отличается большим объемом при повторениях с относительно низкой интенсивностью. За счет большого объема тренировка приобретает длительный характер, причем (ее) интенсивность выбирается так, что никакого окисления не происходит.

Другой целью экстенсивной интенсивной тренировки является увеличение ударного объема сердца. При экстенсивной интервальной тренировки на размер сердца воздействуют двумя способами: Во время нагрузки сердечная мышца должна выполнить большой объем работы при относительно высоком кровяном давлении. Для сердечной мышцы это является видом силовой работы. Тем самым вызывается гипертрофия сердечной мышцы. Во время паузы давление крови снижается вместе с частотой сердечных сокращений. Поэтому во время перерыва в работе сердца - (диастопы) сердце должно больше наполняться кровью. При этом происходит увеличение сердечных полостей (сердечная дилатация).

Таким образом, интервальный метод дает очень быстрый рост потенциальной способности сердца.

Это оказывает положительное влияние на длительную способность выполнять (работу). Это означает, что верхнее значение частоты сердечных сокращений (после работы) примерно соответствует срезанной частоте сердечных сокращений при индивидуальной точке поворота (ОР).

В специфический подготовительный период на льду и на земле эта система применяется и углубляется дальше. При этом системы стимулируются во всем диапазоне от анаэробно-алактического до анаэробно-лактического, например:

короткая (тренировка) - 3 * (4 * 1 мин.) - отдых 1 мин, или 3 * (5 * 50 сек.) каждые 1 мин. 30 сек. старты SR 6 мин.;

длинная (тренировка): 3 * 3 мин. - отдых 46 мин.;

пирамидальная: 45 сек. - отдых 1 мин. 30 сек.; 1 мин. 15 сек. - отдых 2 мин.;

1 мин. 45 сек. - отдых 3 мин.;

2 мин. 15 сек. - отдых 4 мин.;

1 мин. 45 сек. - отдых 3 мин.;

1 мин. 15 сек. - отдых 2 мин. 45 сек.

Эти тренировки направлены на максимальное окисление. Волевое напряжение (также) должно быть максимальным. Отдых выбирается настолько кратким, чтобы спортсмен был в состоянии снова мысленно охватить следующее повторение. При повторной работе это находится конечно по-другому. Дистанция 1 000 м при этом повторяется многократно.

На основе высокой интенсивности возможно лишь ограниченное число повторений, особенно из-за того, что при этом виде (тренировки) требуется оптимальное выполнение в срок или быстрота (прохождения) спортсменом дистанции (сравни скоростную, выносливость),

При этом виде тренировок между повторениями мы идем от полного восстановления (отдых 10-20 мин.) Во время отдыха дыхание и циркуляция (крови) приходят в норму. При следующей нагрузках все процессы регуляции и управления.

Развитие скорости. Скорость (быстрота) - это самый трудный для тренировки фактор. Причина этого заключается в том, что скорость большей частью обусловлена наследственно на основе типов сосудов, а системы организма, которые делают быстроту возможной но тренировке поддаются очень ограниченно, находятся в их власти. По Воробьеву максимально возможная доля тренируемости лишь 25 %.

Прежде всего, развитие скорости конькобежца требует передового уровня исполнения и безошибочной техники. Техника, которая является предварительным условием для достижения максимальной скорости. Одновременно здесь также существует угроза, что последовательные настойчивые тренировки техники движения приведут к границе скорости, которую больше не удастся прорвать.

Подход, при котором работают периодически так, что поочередно направляют усилия на собственную цель «скорость при беге на коньках», а затем и на другие координирующие скоростные формы, кажется более целесообразным. Сильно варьирующийся подход мог бы быть более результативным, чем строго специализированный. В борьбе признанным исходным пунктом является то, что лучшие спринтеры делают немного специфической максимальной работы.

Ядро тренировочной работы состоит из скоростной тренировки, при которой в определенном порядке стоят специфические упражнения, специфические силовые тренировки, множественные прыжки, силовые тренировки и бег низкой интенсивности. На самом деле предшествующее приводит к 3 оценочным образам для тренировки быстроты при спортивном беге на коньках:

А) Специфическое приближение. Метод, при котором быстрота последовательно связывается с техникой движения. Центральное место в этом приближении занимает техника. Отсюда следует, что целью (тренировки) является максимальная частота движений и скорость. Во всем этом скорость тренируется специфически, как во времени, так и по движению. Этому предшествует специфическая подготовка тела, направленная на атрофию мышц, улучшение гибкости и управляемости в двигательном аппарате, а также на улучшение специфической выносливости.

При первом развитии спортсмена, направленного на спринт, этот метод должен быстро привести к успеху, потому, что потом, развиваясь становится на первую часть расстояния убывающей прибыли.

У передовых успешных спортсменов в первой части специфического подготовительного периода этот метод еще применим, но затем он будет давать незначительные результаты или вообще не давать их. Однако результат еще может быть, если этот метод стоит на очереди рядом с методом В.

Б) Блоковое приближение. Метод, при котором период, в течение которого тренируется одно специфическое свойство, чередуется с периодом, во время которого используются родственные согласованные формы. Это могут быть целиком общие упражнения, которые тренируются с максимальной интенсивностью.

В таком периоде центральным может стать развитие силы, максимальной, затем взрывной или быстрой.

Нарушение и подгонка организуются за период. Тело получает краткий срок, чтобы привыкнуть к определенному стимулу, приспосабливается к нему, но затем сопоставляется совсем с другим видом нагрузки, к которой оно должно приспособиться само. Это, собственно говоря, и есть система Воробьева скачкообразной перемены нагрузки, примененная здесь к понятию скорости.

Для бега на коньках это применимо в общий подготовительный период, причем общие формы (тренировки) чередуются с (тренировками) на роликовых коньках и в особый подготовительный период - со спринтерскими формами тренировок на льду.

В) Комплексное приближении. Тепло и скоростные упражнения никогда не применяются в определенных стандартных ситуациях и видах, а всегда в изменчивых.

Таким образом, тело никогда не получает возможности привыкнуть к определенному стулу и «оставаясь» самим собой либо приспособился к «стереотипу». По этому моменту такой метод больше всего подходит, чтобы приближаться к лучшим спринтерам с достаточным возрастом тренировок. Подводя итог, ты приходишь к некоторым основным правилам для тренировки быстроты.

Интенсивность упражнений должна быть на столько высокой, затем максимальной, чтобы стимулировались нервная система, сосуды мышц и энергообеспечивающая система, как по мощности, так и по способности в наиболее высокой области интенсивности. Упражнение должно быть настолько сложным, чтобы к началу и к концу скорость оставалась одинаковой.

Так скоростная тренировка входит в состояние утомления. В крайнем случае, на этот момент еще имеют смысл тренировка с ускорением, затем тренировка на скоростную выносливость. Каждая скоростная тренировка должна происходить при оптимальном разогреве.

По отношению к развитию этих факторов важно спортивное состязание команд. Что касается форм (тренировок), то оптимальное расстояние и время зависят от цели тренировки.

Специфические виды тренировок

1.Способность к реагированию должна, конечно на льду стоять на очереди. Способность к концентрации, власть, чтобы стоять тихо, удержания напряжения - все это является гранями, которые, предшествуя реакции, должны становиться специфически узнаваемыми.

Хорошими видами тренировок для пробных стартов, при соревнованиях являются старты по команде с разными интервалам времени (0,5 -3 мин.).

2.В качестве развития способности к разгону следует выбрать дистанцию, которая необходима для его осуществления (30-50м.). Дня этого применимы все виды тренировок из состояния покоя, скольжения, подъёма, входа и выхода.

3. Когда целью является максимальная скорость, мы исходим из летучего старта. Разорванная максимальная скорость затем полностью пробегается 40-300 м. Немного (5-10) повторений со всегда частыми перерывами на отдых (5 мин.) должны гарантировать, что действительно можно кататься также с максимальной частотой и техникой. Развитие скоростной выносливости имеет прямое отношение к развитию энергообеспечивающих систем, и, следовательно, ее также нужно тренировать. Формы для этого следующие:

экстенсивные виды на коротких дистанциях, например, 4 * 5 * 50м (входы - выходы - in's outs);

экстенсивные интервалы через 100 - 200 - 300 м;

интенсивные интервалы через, например 800 - 800 - 600 - 400 м.;

неоднократные /с повторениями/ тренировки до 1000 м;

состязания.

Развитие силы. При беге на коньках силовая тренировка не является, конечно, самоцелью, а представляет собой вспомогательный вид тренировки. Из анализа силы становится ясно, что связывая с катанием на коньках различные типы силы, мы должны развивать различные типы сокращения мышц. Хотя методы подвержены воздействию определенных принципов. Знание этого необходимо, чтобы тренировка могла быть эффективной и чтобы хорошо сопровождать ее. Для развития определенной сноровки найдены оптимальные сочетания. Область их применения, исходя из силы, определяется следующим образом:

длительная сила (максимальная сила);

взрывная сила;

скоростная (быстрая) сила;

скорость (быстрота);

движение без нагрузки;

движение с легкими материалом или с прыжками.

Оптимальная нагрузка для развития максимум силы на службе взрывной силы, которая соответствует старту при беге на коньках лежит в пределах 80 - 85% от максимальной нагрузки.

Наиболее благоприятное соотношение между быстротой и нагрузкой, направленное на развитие быстрой силы, находится при нагрузке 50 - 70%.

Для развития силовой выносливости работают с нагрузкой 20 - 60%. Для применения этих данных к определенным методам важное значение имеют следующие пункты:

количество тренировок, более благоприятное, чем возможные повторения с определенной нагрузкой;

оптимальное восстановление между взаимными нагрузками;

организация в связи с нагрузкой и восстановлением.

5.3 Методы контроля за уровнем развития качеств

Один из полевых методов контроля, часто используемых для расчета спортивного результата спортсмена, основан на динамике изменения уровня лактата в крови в соотношении со скоростью бега.

Конькобежцу нужно выполнять повторные забеги (обычно не менее четырех) на определенной дистанции в строго постоянном темпе. Скорость постепенно увеличивается в каждом забеге. Сразу же после пробегания данного отрезка берется проба крови из мочки уха или из пальца для измерения уровня лактата в крови.

Забеги обычно выполняются на ледовом стадионе 500 м. Продолжительность каждой пробежки (2-3 мин.) является минимальным временем, необходимым для установления метаболического равновесия, необходимого для оценки уровня лактата в крови. Более длинные дистанции (например, 3000 м или 4 000м) неизбежно потребовали бы уменьшения количества забегов, в то время как, особенно для первых тестов, всегда предпочтительнее иметь данные, связанные с более широким диапазоном скоростей.

Чрезвычайно важной характеристикой теста является то, что увеличение скорости в следующем забеге должно быть очень небольшим - не более 0,15-0,30 км/ч (2,5-5 секунд на каждый километр и 5-10 секунд для 2000 м). Диапазон выбранных для теста скоростей забегов необходимо варьировать от скорости чуть-чуть ниже скорости, характерной для 1 000 м, и до скорости чуть выше скорости на уровне анаэробного порога, которая, как уже ранее говорилось, близка к скорости у конькобежцев высокого класса.

Использование свистка или тому подобных акустических устройств для задания ритма будет помогать спортсмену сохранять постоянный темп на всем отрезке.

Другим важным аспектом является необходимость проведения тестирования только по прошествии не менее 48 часов после тяжелой тренировки (по интенсивности нагрузки и/или длительности), потому что возможное истощение запасов гликогена или утомление может изменить реакции организма.

В данном контексте более важными по значению можно считать два уровня скорости для развития выносливости: скорость на уровне анаэробного порога и максимальная скорость.

Если известна скорость на уровне анаэробного порога конькобежца, то можно вычислить темп, в котором спортсмен должен выполнять забеги с целью увеличения своей аэробной мощности и в особенности увеличения количества аэробных энзимов в мышечных волокнах. Согласно Lenzi, все остальные тренировочные скорости можно вычислить по скорости на уровне анаэробного порога.

Третья величина - скорость, соответствующая максимальной аэробной липидной (жировой) мощности, может быть очень полезной для определения тренировочной скорости, способствующей увеличению скорости потребления жиров. Однако до сих пор существуют трудности, связанные с определением этой скорости с известной степенью точности, поскольку для этого требуется очень дорогостоящая аппаратура и/или лабораторные тесты.

Целый ряд других тестов может также оказаться важным для тренировки выносливости конькобежцев. Это, в частности, тесты для определения энерготрат, процента жировой ткани, анализы крови и психологические тесты.

6. ПОЛ

6.1 Этапы развития реакций ПОЛ, роль при физических нагрузках

Практически любая спортивная работа протекает в условиях неравномерного снабжения организма кислородом. Периоды общего или локального дефицита кислорода сменяются гипероксическими состояниями. К этому следует добавить предельный характер физических и психических нагрузок, эмоциональную окрашенность спортивных событий.

Известно, что в организме существуют два пути использования кислорода. Первый связан с окислением энергетических субстратов и реализуется конечным звеном дыхательной цепи - цитохромоксидазой. Он не предусматривает включения кислорода в молекулу окисляемого субстрата. В нормальных условиях этот процесс сопряжён с фосфорилированием АДФ и является, таким образом, главным источником энергии в живых организмах.

Другой путь окисления - оксигеназный - предполагает включение кислорода в молекулу субстрата.

В этих реакциях могут образовываться АФК. Эти формы, взаимодействуя с фосфолипидными компонентами биомембран, дают начало свободноради-кальному окислению липидов.

Таким образом, ПОЛ является нормальной составной частью метаболизма. В физиологических условиях интенсивность перекисного окисления контролируется и лимитируется многокомпонентной АОС. При этом ПОЛ выполняет определённые жизненно важные функции, как: обновление биомембран, обезвреживание некоторых веществ, поддержание гомеостаза (за счёт изменения проницаемости капилляров) и т.д. Более того, способствуя увеличению проницаемости мембран и облегчая выход интерферона в кровоток, ПОЛ участвует в реализации защитной реакции организма. Тем не менее, чрезмерная активация свободнорадикального окисления оказывает выраженное повреждающее воздействие, причём независимо от причин и механизма активации СРО направление негативных сдвигов сохраняется.

Основой всех модифицирующих и повреждающих эффектов ПОЛ в мембране является реакция ненасыщенных жирнокислотных остатков фосфолипи-дов липидного биослоя с активными формами кислорода. В результате в молекулах фосфолипидов появляется гидроперекисная группировка. Такие фосфо-липиды неустойчивы, их накопление ведёт к реализации других существенных модифицирующих эффектов.

Для получения более полной картины повреждающего действия перекис-ных процессов следует учитывать явления, сопутствующие ПОЛ. Так, активация перекисного окисления вызывает лабиализацию лизосом, в которых сосредоточена основная масса клеточных фосфолипаз. Освобождающиеся фосфоли-пазы могут играть важную роль в разрушении липидного биослоя мембран и образования лизофосфатидов. Возрастающая концентрация лизофосфатидов и жирных кислот усиливает их детергентное действие, что приводит к нарушению упорядоченного расположения фосфолипидов в мембранах. Этот хаотроп-ный эффект безусловно активирует ПОЛ. Увеличивающаяся в результате перечисленных явлений проницаемость мембран для Са2+ и нарастающий избыток, кальция, в свою очередь, активируют фосфолипазы и процессы ПОЛ. В определённых условиях усиление данных взаимодействий может привести к нарушению механизма мышечного сокращения.

Таким образом, более или менее выраженные изменения проницаемости биомембран, нарушение Са2+- баланса, ингибиция некоторых ферментов должны иметь место. Такие изменения приведут к частичному разобщению окисления и фосфорилирования, снижению производства АТФ, негативно скажутся на электрохимических условиях на уровне нейронов, что отрицательно отразится на процессе проведения нервного импульса.

Экспериментальные исследования свидетельствуют о том, что большие физические нагрузки вызывают значительную активацию перекисных процессов, оказывающих повреждающее воздействие и затрагивающих разные органы и системы.

Известно, что при физических нагрузках у людей реализуется стресс-синдром, сопровождающийся активацией фосфолипаз и интенсификацией ПОЛ, что играет существенную роль в повреждении липидного биослоя мембран, нарушении их функционирования.

Среди прочих негативных последствий отмечено снижение эффективности окислительного фосфорилирования, значительное повышение концентрации молочной кислоты, снижение рН плазмы крови, что, как известно, лимитирует продолжительность физической работы. Длительные физические нагрузки вызывают также нарушение функций высших отделов ЦНС. Одной из причин этого нарушения является активация ПОЛ, а чрезмерная активация перекисных процессов имеет отчетливые негативные последствия. Нарушаются липидные слои клеточных мембран, что должно отрицательно сказываться на их функционировании. Модифицируются различные белки, в том числе и белки-ферменты, контролирующие системы энергообеспечения и процесс мышечного сокращения. В масштабе всего организма такие изменения приводят к уменьшению физической работоспособности, к снижению психофизиологических возможностей организма атлета и его спортивных показателей.

Большой интерес представляет исследование, установившее роль активации ПОЛ в механизме развития хронического физического перенапряжения, явления нередко встречающегося у конькобежцев высокой квалификации. Хроническое физическое перенапряжение характеризуется уменьшением физической работоспособности, снижением показателей сердечно-сосудистой системы, ослаблением антиоксидантного статуса организма.

Таким образом, физическая тренировка увеличивает резистентность ске-летных мышц к перекисному повреждению.

В работе В. М. Мищенко, С. И. Сорокиной, Е. Л. Ерёминой и др. рассмотрено влияние оздоровительного бега на интенсивность ПОЛ. Исследование охватило 240 человек, занимающихся и не занимающихся конькобежным спортом. Перекисное окисление и уровень антиоксидантной обеспеченности организма оценивали по резистентности эритроцитов, содержанию в них МДА, окисленного и восстановленного глутатиона, по активности супер-оксиддисмутазы. Установлено, что оздоровительный бег сопровождается снижением уровня ПОЛ. В частности, у бегающих снижены (по сравнению с контрольной группой) степень перекисного гемолиза эритроцитов и содержания в них МДА. В то же время отмечается повышение антиоксидантной обеспеченности организма (достоверно возросла активность супероксиддисмутазы). Следовательно, бег на коньках, усиливая выработку антиоксидантного фермента, способствует стабилизации клеточных мембран, предохраняет их от повреж- дающего действия свободных радикалов, концентрация которых увеличивается при гиподинамии. Параллельно в этой работе оценивали свёртываемость крови. Обнаружено, что коррекция ПОЛ сопровождается увеличением антиаг-регационных свойств крови.

Таким образом, умеренные регулярные физические нагрузки нормализуют перекисные процессы, в то время как предельная спортивная работа, носящая стрессорный характер, сопровождается активацией СРО и требует экзогенной коррекции.

6.2 Антиоксидантные системы организма

Антиоксидантная система (АОС) включает:

1.Энзиматические перехватчики, такие как супероксиддисмутазу (СОД), дисмутирующую О2 до Н2О2, каталазу и глутатионпероксидазу (ГПО), которые конвертируют Н2О2 до воды. ГПО и глутатион-S-трансфераза (ГSТ) участвуют в детоксикации гидропероксидов жирных кислот.