Подготовка спортсмена к марафонскому бегу

Подготовка спортсмена к марафонскому бегу

Содержание

1.Характеристика условий работы в марафонском беге

2. Характеристика энергетического обеспечения

А) баланс и пути ресинтеза АТФ

Б) использование при работе энергетических веществ

В) изменение содержания метаболитов углеводного, липидного и белкового обмена в мышцах, крови и моче

3.Характеристика процессов восстановления, взаимосвязь их с характером выполняемой работы

4. Основные виды и причины утомления и пути их устранения

5.Биохимические основы и методы воспитания выносливости

6.Использование дополнительного питания , его цель

7.Биохимическое обоснование методики занятий физической культурой с лицами разного возраста

Список литературы

1. Характеристика условий работы в марафонском беге

Преодоление марафонской дистанции является примером сверхнагрузки, которая может привести к длительному снижению работоспособности и истощению резервных возможностей организма. В связи с этим марафонская тренировка не может быть рекомендована для занятий оздоровительной физкультурой (тем более что она не приводит к увеличению “количества” здоровья) и не может рассматриваться как логическое завершение оздоровительного бега и высшая ступень здоровья. Более того, избыточные тренировочные нагрузки, по мнению некоторых авторов, не только не препятствуют развитию возрастных склеротических изменений, но и способствуют их быстрому прогрессированию .

В связи с этим целесообразно хотя бы вкратце остановиться на особенностях марафонского бега.

Продолжительность работы составляет больше 40 мин. Зона умеренной мощности. Энергообеспечение аэробное с использованием углеводов и жиров, при этом вклад лактацидной системы составляет 5%, кислородной-95%. Удельные энергозатраты низкие (около 0,3 ккал/с), а общий расход энергии высокий (до 10000 ккал).Кислородный запрос 5л/мин, потребление кислорода составляет 55-80% от МПК (3-4 л/мин.), кислородный долг не более 4-5 литров. Уровень молочной кислоты в крови не превышает нормы (10-20 мг%). Для работы в этой зоне характерно почти полное равновесие между запросом и потреблением кислорода, которое А.Хиллом было названо «истинным устойчивым состоянием» по потреблению кислорода.

В процессе работы в течение нескольких часов ЧСС поддерживается на уровне 150-180 уд/мин., а МОК может достигать 20-25 л. Минутный объем дыхания ниже максимального и составляет 80-100 л/мин. Расход углеводов очень высокий, о чем свидетельствует уровень сахара в крови на финише марафонской дистанции (40-50 мг %), хотя у марафонцев после пробегания 30 км дистанции окислительные процессы переключаются на утилизацию жиров.

В последние годы марафонская дистанция становится все более популярной, несмотря на трудности, связанные с ее преодолением и экстремальным воздействием на организм. Бегу на сверхдлинные дистанции присущ аэробный характер энергообеспечения, однако соотношение использования углеводов и жиров для окисления различно в зависимости от длины дистанции, что связано с запасами мышечного гликогена. В мышцах нижних конечностей у спортсменов высокого класса содержится 2 % гликогена, а у любителей оздоровительного бега-всего 1,46%. Запасы мышечного гликогена не превышают 300-400 г, что соответствует 1200-1600ккал (при окислении углеводов освобождается 4,1 ккал) . Если учесть, что при аэробном беге расходуется 1 ккал/кг на 1 км пути, то спортсмену весом 60 кг этого количества энергии хватило бы на 20- 25 км. Таким образом, при беге на дистанцию до 20 км запасы мышечного гликогена полностью обеспечивают мышечную деятельность, и никаких проблем возмещения энергетических ресурсов не возникает, причем на долю углеводов приходится около 80 % общих энергозатрат, а на долю жиров-только 20%. При беге на ЗО км и более запасов гликогена уже явно не хватает, и вклад жиров в энергообеспечение (за счет окисления СЖК) возрастает до 50 % и более. В крови накапливаются токсичные продукты обмена, отравляющие организм. При продолжительности бега 4 ч и более эти процессы достигают максимума и концентрация мочевины в крови (показатель интенсивности белкового обмена) достигает критических величин (Юммоль/л) . Питание на дистанции не решает проблемы нехватки углеводов, так как по время бега процессы всасывания из желудка нарушены. У недостаточно подготовленных бегунов падение глюкозы в крови может достигать опасных величин - 40--4 в квадрате мг вместо 100мг% (норма) .

Дополнительные трудности возникают также вследствие потери жидкости с потом - до 5-6 л, а в среднем - 3--4 % массы тела. Особенно опасен марафон при высокой температуре воздуха, что вызывает резкое повышение температуры тела. Испарение с поверхности тела 1 мл пота приводит к отдаче 0,5 ккал тепла. Потеря 3 л пота (средняя потеря во время марафонского забега) обеспечивает теплоотдачу около 1500ккал. Так, во время Бостонского марафона. У бегунов 40-50 лет наблюдалось повышение температуры тела (по данным телеметрической регистрации) до 39-41 градусов (Магов, 1977) . В связи с этим возрастала опасность теплового удара, особенно при недостаточной подготовленности; описаны даже случаи смерти от теплового удара во время марафона.

Отрицательное влияние на организм может оказать и подготовка к марафону, требующая значительного увеличения тренировочных нагрузок. Американские авторы Браун и Грэхем (1989) отмечают, что для успешного преодоления марафона необходимо последние 12 недель перед стартом бегать ежедневно минимум по 12 км или по 80--100 км в неделю, что значительно больше бегового оптимума (уже не оздоровительная, а профессиональная тренировка). У людей старше 40 лет такая нагрузка нередко приводит к перенапряжению миокарда, двигательного аппарата или центральной нервной системы.

Вот почему, прежде чем приступить к марафонской тренировке, необходимо решить, какую цель вы преследуете, и трезво взвесить свои возможности - с учетом физиологического эффекта марафона. Тем же, кто достаточно подготовлен и во что бы то ни стало, решил подвергнуть себя этому нелегкому испытанию, необходимо пройти цикл специальной марафонской тренировки. Смысл ее состоит в том, чтобы безболезненно и как можно раньше “приучить” организм к использованию для энергообеспечения жиров (СЖК), сохраняя таким образом запасы гликогена в печени и мышцах и предотвращая резкое снижение глюкозы в крови (гипогликемию) и уровня работоспособности. Для этого необходимо постепенно увеличивать дистанцию воскресного бега до 30-38 км, не изменяя при этом объемы нагрузок в остальные дни. Это позволит избежать чрезмерного увеличения суммарного объема бега и перенапряжения опорно-двигательного аппарата.

2. Характеристика энергетического обеспечения

Любая физическая работа сопровождается изменением скорости метаболических процессов в организме, появлением биохимических сдвигов в работающих мышцах, во внутренних органах и в крови.

В основе всех биохимических изменений, возникающих при работе, лежит изменение направленности метаболизма. При выполнении физической нагрузки в организме повышается скорость катаболических процессов, сопровождающихся выделением энергии и синтезом АТФ, при одновременном снижении скорости анаболизма, потребляющего значительное количество АТФ для обеспечения различных синтезов. Такое изменение направленности метаболизма приводит к улучшению энергообеспечения работающих мышц, к повышению мощности и продолжительности работы.

А) баланс и пути ресинтеза АТФ

Непосредственным источником энергии для мышечной деятельности служит реакция расщепления АТФ:

АТФ+Н2О>АДФ+Н3РО4+Q ;

Содержание АТФ в мышце относительно постоянно. Концентрация АТФ составляет около 5 мМ на 1 кг сырого веса мышц (около 0,25 %). Запасов АТФ в мышце обычно хватает на 3-4 одиночных сокращения максимальной силы. В то же время, как показывают исследования с использованием микробиопсии мышц, в процессе мышечной работы не наблюдается значительного снижения концентрации АТФ. Это объясняется тем, что по ходу мышечной деятельности АТФ восстанавливается из продуктов распада (ресинтезируется) с той же скоростью, с какой она расщепляется в процессе мышечных сокращений. Для обращения реакции гидролиза АТФ конечные продукты распада - АДФ и Н3РО4 - должны получить из реакционной среды энергию, равную той, что выделилась при распаде АТФ.

Ресинтез АТФ при мышечной деятельности может осуществляться как в ходе реакций, идущих без кислорода, так и за счет окислительных превращений в клетках, связанных с потреблением кислорода. В обычных условиях Ресинтез АТФ происходит в основном путем аэробных превращений, но при напряженной мышечной деятельности, когда доставка кислорода к мышцам затруднена, в тканях одновременно усиливаются и анаэробные процессы ресинтеза АТФ. Аэробный механизм ресинтеза АТФ отличается наибольшей производительностью: в обычных условиях на его долю приходится около 90 % от общего количества АТФ, ресинтезируемой в организме. Ферментные системы аэробного обмена расположены в основном в митохондриях клеток. Они подразделяются на субстратные циклы окисления, где в ходе превращений различных метаболитов от них отщепляется под действием дегидрогеназ водород, который акцептируется НАД или ФАД, и интермедиаторный цикл окисления, где водород, акцептированный НАД и ФАД в реакцияхдегидрогенирования, через систему дыхательных ферментов передается на кислород с образованием воды (терминальное окисление).

Общий выход энергии при аэробном процессе более чем в 10 раз превышает изменение свободной энергии при гликолитическом распаде углеводов в анаэробных условиях. Эффективность преобразования энергии в аэробных условиях составляет 55-60 %. Данные о количестве энергии, освобождаемой в работающих мышцах при аэробных превращениях гликогена, приведены в табл. 1.

В качестве субстратов аэробных превращений в работающих мышцах могут быть использованы не только внутримышечные запасы гликогена, но и внемышечные резервы углеводов, жиров, а в отдельных случаях и белков. Поэтому суммарная емкость аэробного процесса очень велика и трудно поддается точной оценке. В отличие от гликолиза, конечные продукты аэробных превращений - СО2 и Н2О - не вызывают каких-либо значительных изменений внутренней среды и легко удаляются из организма.

Образование 1 моля АТФ в процессе окислительного фосфорилирования эквивалентно потреблению 3,45 л О2. Столько же кислорода в покое потребляется в течение 10-15 мин, а при напряженной мышечной деятельности ( марафонский бег) за 1 мин. Однако в самих работающих мышцах запасы кислорода невелики. Небольшое его количество находится в растворенном состоянии с миоглобином мышц. Основное же количество кислорода, потребляемого в мышцах для ресинтеза АТФ, доставляется в ткани через систему легочного дыхания и кровообращения.

Б) использование при работе энергетических веществ

Увеличению скорости реакций, обеспечивающих энергией работающие мышцы, способствует усиленная мобилизация энергетических ресурсов организма. При длительных упражнениях запас гликогена мышц может оказаться недостаточным, и тогда начинают использоваться внемышечные источники энергии, в первую очередь гликоген печени. Для этого он должен быть расщеплен до глюкозы, которая переносится кровью к работающим мышцам. Расщепление гликогена печени стимулируется адреналином и глюкагоном.

Углеводные запасы организма обычно не могут расходоваться полностью. Поэтому с увеличением длительности работы все большую роль играют продукты распада жиров - жирные кислоты и кетоновые тела. Пока уровень глюкозы и молочной кислоты достаточно высок, мобилизация жиров из жировых депо затруднена; понижение концентрации этих метаболитов в крови облегчает распад жиров. Усиливается также захват из крови и окисление жиров печенью, в результате чего из нее в кровь начинает выделяться значительное количество кетоновых тел. Мышцы потребляют из крови и окисляют значительное количество кетоновых тел и свободных жирных кислот. Наряду с увеличением использования в энергетическом обмене жиров при длительной работе может происходить новообразование углеводов из веществ неуглеводной природы. На этот процесс влияет гормон надпочечников кортизол. Основной субстрат для глюконеогенеза - аминокислоты. В небольшом объеме может происходить образование углеводов и из жирных кислот. Этот процесс протекает в основном в печени.

В) изменение содержания метаболитов углеводного, липидного и белкового обмена в мышцах, крови и моче

При выполнении физической работы умеренной мощности (марафонский бег) происходят глубокие изменения, обусловленные прежде всего интенсификацией процессов ресинтеза АТФ. Использование КрФ в качестве источника энергии приводит к снижению его концентрации в мышечных клетках и накоплению в них Кр. Концентрация гликогена в мышцах снижается. Конечные продукты такого распада - углекислый газ и вода - удаляются из мышечных клеток в кровь. Поэтому после выполнения работы умеренной мощности в мышцах обнаруживается уменьшение содержания гликогена без накопления лактата. Также уменьшается активность ферментов тканевого дыхания, локализованных во внутренней мембране митохондрий.

В крови происходят следующие изменения:

1.Снижение концентрации белков плазмы. Часть белков из кровяного русла переходит в мочу, а другая используется в качестве источников энергии.

2.Снижение концентрации глюкозы (гипогликемия), что обусловлено истощением запасов гликогена и в печени, и в мышцах.

3.Уровень мочевины может возрасти в 4-5 раз, т.к усиливается катаболизм белков.

4. Повышение концентрации свободных жирных кислот и кетоновых тел.

Изменения в химическом составе мочи:

1.Выделение с мочой белка (протеинурия)

2.Значительное содержание глюкозы (глюкозурия)

3. Выделение в больших количествах кетоновых тел - ацетоуксусная и в-оксимасляная кислоты (кетонурия или ацетонурия). Увеличивается плотность мочи 1,03-1,035 г/мл.

3.Характеристика процессов восстановления, взаимосвязь их с характером выполняемой работы

Во время мышечной работы в организме возникают разнообразные биохимические и функциональные сдвиги, приводящие к снижению работоспособности и развитию утомления. Устранение этих изменений осуществляется после работы, в процессе восстановления. Восстановление условно делится на две фазы: срочное и отставленное.

На этапе срочного восстановления устраняются продукты анаэробного обмена, главными из которых являются креатин и лактат. Основными биохимическими процессами, составляющими отставленное восстановление, являются синтезы гликогена, жиров и белков.

Синтез гликогена протекает в мышцах и в печени, в первую очередь накапливается мышечный гликоген. Он синтезируется из глюкозы, поступающей в организм с пищей (24-36 ч.). Синтез жиров осуществляется в жировой ткани. Вначале образуются глицерин и жирные кислоты, затем они соединяются в молекулу жира. Жир образуется в стенке тонкой кишки путем ресинтеза из продуктов переваривания пищевого жира (36-48 ч.). Синтез белков идет в мышечной ткани. Часть аминокислот обязательно должна поступать с пищей (48-72 ч.). Также происходит восстановление поврежденных внутриклеточных структур (72-96 ч.).

Все биохимические процессы, составляющие отставленное восстановление, протекают с потреблением энергии, источником которой является АТФ, возникающий за счет тканевого дыхания. Поэтому для этой фазы характерно повышенное потребление кислорода.

4. Основные виды и причины утомления и пути их устранения

При любой длительной мышечной деятельности развивается состояние, характеризующееся временным снижением работоспособности, - состояние утомления.

В этом состоянии снижается концентрация АТФ в нервных клетках, нарушается деятельность ЦНС, замедляется скорость переработки сигналов, поступающих от проприо- и хеморецепторов, в моторных центрах развивается охранительное торможение. При утомлении угнетается деятельность желез внутренней секреции, что ведет к уменьшению выработки гормонов и к снижению активности ряда ферментов. В работающих мышцах происходит исчерпание запасов энергетических субстратов (КрФ, гликоген).

В результате экспериментальных исследований на изолированной мышце сформулированы теория истощения энергетических ресурсов скелетных мышц (Шифф,1868), теория засорения (Пфлюгер, 1872) накопление в мышцах продуктов метаболизма, теория задушения (Ферворн, 1903) - нехватка кислорода из-за недостаточного кровоснабжения мышц.

В настоящее время для предупреждения утомления и сохранения физической работоспособности в спортивной практике применяются различные экзогенные средства, способные повышать емкость антиоксидантной системы организма. К ним прежде всего относится токоферол (витамин Е) - естественный антиоксидант организма.

5.Биохимические основы и методы воспитания выносливости

Выносливость - важнейшее физическое качество спортсмена, определяющее общий уровень его работоспособности. Оно измеряется временем работы, выполненной до отказа. В длительных упражнениях умеренной мощности, где участие анаэробных процессов обеспечивается лишь начальным периодом врабатывания, проявление выносливости будет определяться в основном параметрами аэробного процесса. Поскольку показатели выносливости зависят от аэробных и анаэробных возможностей, то, тренировка должна быть ориентирована на повышение этих биоэнергетических свойств организма.

В тренировке, направленной на развитие аэробного компонента выносливости, используются методы однократной непрерывной, повторной и несколько вариантов интервальной работы. Чтобы обеспечить достаточное воздействие упражнение должно составлять не менее 3 мин, достаточных для врабатывания и выхода на уровень потребления О2. В однократной непрерывной работе объем нагрузки, вызывающий соответствующие перестройки в организме , составляет обычно не менее 30 мин. По ходу работы непрерывно увеличиваются показатели легочной вентиляции и ЧСС. Весьма значительны изменения кровяного давления.

Наиболее выраженное воздействие оказывают специальные режимы интервальной работы. Интервальная тренировка по фрайбургскому правилу. Она заключается в чередовании относительно кратковременных периодов упражнения (от 30 до 90 сек) с интервалами отдыха равной продолжительности.

Хорошим средством повышения показателей аэробной мощности служит интервальная тренировка на коротких отрезках.

Высокий уровень развития выносливости может быть достигнут лишь при одновременном совершенствовании всех ее основных компонентов с помощью комплекса разнообразных средств и методов, обеспечивающих избирательное воздействие на соответствующие функции и качества спортсмена. Применение всех этих средств и методов должно основываться на знании основных закономерностей биохимической адаптации в процессе тренировки.

6.Использование дополнительного питания , его цель

Питание спортсмена имеет ряд особенностей по сравнению с питанием на занимающихся спортом. Поэтому рацион спортсмена должен иметь не только необходимую энергетическую ценность, но и содержать повышенное количество углеводов. В период интенсивных нагрузок суточная потребность в углеводах может составлять 700-800 г. Потребление белков 200-250 г в сутки. Потребление витаминов возрастает в 2-3 раза. Хороший эффект дает применение поливитаминных комплексов с минеральными добавками ( Компливит, Глутамевит, VITRUM, CENTRUM, UNICAP И ДР.) В большей мере спортсмены нуждаются в таких минеральных элементах, как кальций, магний, калий и фосфор. Нередко используются специальные фармацевтические средства: глицерофосфат кальция, фитин, аспаркам, оротат калия, глицерофосфат железа, фероплекс и др.

Еще одной особенностью спортивного питания является применение биологически активных пищевых добавок. Пищевые добавки представляют собою специализированные продукты питания, вырабатываемые из высококачественного натурального сырья. В отличие от обычных продуктов они содержат в высоких концентрациях наиболее полноценные и легко усвояемые компоненты пищи. Широкое распространение имеют белковые, белково-углеводные и аминокислотные добавки. В состав белковых добавок часто входят молочные и яичные белки. В качестве пищевых добавок часто используются глицин, метионин, лизин, глутаминовая и аспаргиновая кислоты. К пищевым добавкам можно отнести также поливитаминные комплексы и препараты, содержащие минеральные вещества.

С давних времен в качестве пищевых добавок используются продукты пчеловодства. К ним относятся мед, маточное молоко, цветочная пыльца, прополис.

Таким образом, особенностями питания спортсменов является более высокая калорийность пищевого рациона, повышенное содержание белков и углеводов, обогащение рациона витаминами и минералами, использование биологически активных пищевых добавок и увеличение кратности приема пищи.

7.Биохимическое обоснование методики занятий физической культурой с лицами разного возраста

В дошкольном возрасте физическое развитие происходит быстро, что сопровождается высокой степенью двигательной активности, способствующей психическому развитию ребенка. У детей первых лет жизни низкая сопротивляемость организма и высокая теплоотдача создают предпосылки для различных видов закаливания. Высокая подвижность позвоночника, слабость мускулатуры и растяжимость связок может привести к нарушениям осанки, что требует соответствующей коррекции с помощью специальных физических упражнений.

Гипокинезия из-за каких-либо заболеваний может привести к значительной задержке развития висцеральных систем организма ребенка. Вначале следует рекомендовать ходьбу, бег, лазание, метание предметов. К четвертому году жизни ребенка учат приземляться при спрыгивании с высоты, ловить предмет, сохранять равновесие. На 5-6 году жизни учат кататься на двухколесном велосипеде, ходить на лыжах, кататься на коньках, плавать.

В школьном возрасте необходимо последовательное развитие всех физических качеств в соответствующие возрастные периоды. Воздействие двигательной активности должно быть всесторонне, нагрузки должны соизмеряться с функциональными возможностями детского организма и соответствовать этапам возрастного развития.

Школьники легко усваивают и совершенствуют разные виды движений, особенно связанные с координационными способностями. Для младших школьников чаще следует использовать наглядные методы обучения, игровые формы проведения занятий и метод целостного выполнения упражнений. Старшие школьники могут мыслить отвлеченно, поэтому преобладают словесные методы обучения и соревновательные.

Старение является нормальным физиологическим процессом, приводящим человека к естественной смерти. Продолжительность жизни человека составляет около 100 лет. Она зависит от здоровья, наследственности, среды обитания, характера труда, образа жизни и др. Старение обусловлено постепенным снижением функций внутриклеточных регуляторных систем и возможности поддержания гомеостаза.

Изменения происходят в различных органах и их системах. Снижается интенсивность окислительно-восстановительных процессов и обмена веществ. Ослабляются моторно-висцеральные рефлексы. Снижается мышечная работоспособность и появляется ограничение в суставах и позвоночнике. Ухудшение легочной вентиляции приводит к снижению насыщения крови кислородом, накоплению недоокисленных продуктов метаболизма. Снижается работоспособность нервных центров, ухудшается координация нервных процессов и образование новых условных рефлексов.

Величина физической нагрузки для лиц пожилого и более старшего возраста должна устанавливаться с учетом следующих положений:

1.снижать интенсивность занятий и постепенность в повышении объема тренировочной нагрузки;

2.соблюдать осторожность и постепенность в повышении тренировочной нагрузки;

3.оказывать преимущественное воздействие на сердечно-сосудистую и дыхательную систему, так как именно они больше всего страдают при старении;

4.отдавать предпочтение упражнениям, развивающим выносливость, но в оздоровительном беге дистанция не должна превышать 20 км, так как с этого момента в энергообеспечение активно включаются жиры из-за истощения мышечного гликогена и в крови накапливаются токсичные продукты промежуточного распада белков и жиров;

5.исключить из программы занятий скоростно-силовые упражнения, а также упражнения, направленные на развитие скоростной выносливости;

6.нежелательны длительные однообразные нагрузки и обязательно использование активного отдыха.

Период врабатывания у пожилых лиц увеличивается, меньше усиливается деятельность сердечно-сосудистой и дыхательной систем, меньше предельная мышечная работоспособность, утомление развивается быстро, увеличивается продолжительность восстановительных процессов.

Список литературы

1.Биохимя. Под общ. ред. В.В Меньшикова и В.И Волкова. М:ФИС, 1986

2.Елизарова О. Энергетическое обеспечение мышечной деятельности в циклических видах спорта. М.: ГЦОЛИФК, 1990.

3.Мелихова М.А. Биохимические изменения в организме человека при работе различного характера. М., 1978

4.С.С Михайлов Спортивная биохимия. М.,2004