4.2. Основы знаний о физиологических механизмах энергообеспечения мышечной деятельности.






Эти знания необходимы для того,  чтобы лучше понимать суть и смысл различных тренирующих воздействий.

 Любая деятельность человека связана с расходованием энергии. Непосредственным источником  этой энергии в организме является  аденозинтрифосфорная  кислота (АТФ). Именно при её расщеплении и происходит освобождение необходимой для работы энергии.  При этом очень важно знать, что текущий запас  АТФ в мышцах весьма невелик.  В условиях мощных мышечных сокращений его может хватить только на несколько секунд работы.  Из этого следует, что расходуемые в процессе работы запасы АТФ должны немедленно пополняться, иначе мышцы потеряют возможность сокращаться. Такое восстановление носит название - ресинтез АТФ, и происходит благодаря реакциям двоякого рода:  а) аэробных, идущих с участием кислорода  и  б) анаэробных,  происходящих в безкислородных условиях.

Возможности аэробного  механизма энергообеспечения можно проследить измеряя величину потребления кислорода во время работы.  Максимальное количество (объём) кислорода, который способен потребить человек за 1 минуту , характеризует его аэробную производительность и обозначается показателем - МПК (максимальное потребление кислорода). При определённых величинах интенсивности работы обеспечение организма кислородом происходит в пределах этого показателя, то есть организм получает его столько, сколько ему необходимо.

Однако, очень часто возникают ситуации, когда кислородный запрос превышает МПК. Работа в таких условиях может продолжаться, но при этом начинает накапливаться кислородный долг. Здесь уже вступают в действие механизмы   анаэробного  энергообеспечения. 

Анаэробные возможности человека характеризуются той критической  величиной кислородного долга, при которой он уже не  может продолжать работу.  Необходимость включения анаэробных механизмов может возникнуть и в первые секунды работы, например, при беге на 60,  100 м. с максимальной скоростью. Несмотря на кратковременность такой работы, она тоже требует активного восстановления АТФ. Причём. её ресинтез  происходит в отсутствии кислорода, который “транспортная система” организма просто не успевает за столь короткий промежуток времени доставить к работающим мышцам.

В этих условиях в действие вступает первый механизм анаэробного энергообеспечения  -  креатинфосфатный..  Он получил такое название из-за специального энергетического вещества - креатинфосфата (КрФ). Расщепляясь, он передаёт свои  фосфатные группировки аденозиндифосфорной кислоте (АДФ), образующейся в результате распада АТФ и, таким образом,  осуществляется ресинтез последней.

Однако и креатинфосфата  тоже совсем немного  в работающих мышцах. Практически его хватает всего на 10-15 сек. мощной работы.. В этом, собственно, и кроется ответ на вопрос, почему нельзя в спринтерском темпе  пробежать, например, 800 метров.

Энергообеспечение при беге на средние дистанции (800, 1000, 1500 м.) также осуществляется за счёт энергоисточников, работающих в анаэробном режиме.  Но здесь в действие  вступает уже  второй механизм анаэробного  энергообеспечения  -  гликолитический..  Организм  теперь добывает энергию для работы за счёт расщепления  углеводов, в результате которого происходит опять-таки ресинтез АТФ.

В процессе этой реакции (гликолиза)  используется глюкоза, содержащаяся в крови и гликоген, содержащийся в мышцах и печени.  Очень важно подчеркнуть,  что в результате гликолиза  в крови происходит быстрое накопление конечных кислых продуктов распада  -  молочной и пировиноградной кислот.  Достигая определённой концентрации, они отрицательно влияют на работоспособность мышц и организма в целом.  По этой причине, а также из-за ограниченности запасов  гликогена, данный механизм энергообеспечения функционирует тоже сравнительно недолго  -  в течение  2-5 минут.

Основным источником энергии, обеспечивающим работу на протяжении десятков минут и нескольких часов является  аэробный механизм  энергообеспечения, то есть такой,  когда запросы организма  в кислороде полностью удовлетворяются. В этом режиме организм добывает энергию в 20 раз больше, чем при гликолизе.

Аэробные и анаэробные возможности вместе характеризуют “функциональный потолок”  энергетического обмена у конкретного человека, то есть его общие энергетические возможности. При этом аэробные возможности  определяются совокупностью тех свойств организма , которые обеспечивают поступление кислорода к тканям:

*                 производительность системы кровообращения (ударный и минутный объёмы сердца,  ЧСС,  скорость кровотока и т.п.);

*                 производительность системы дыхания (жизненная ёмкость лёгких(ЖЕЛ), минутный объём дыхания,  максимальная лёгочная вентиляция и т.п.);

*                 система самой крови (гемоглобин);

*                 степень слаженности деятельности всех перечисленных систем.

Анаэробные возможности  определяются :

*                 запасами энергетических веществ в тканях;

*                 устойчивостью организма к гипоксии (недостатку  кислорода);

*                  буферными возможностями крови, то есть  её  способностью нейтрализовать продукты распада, образующиеся в процесс гликолиза.

 

Все эти возможности у различных людей сугубо индивидуальны. Их исходные параметры (мощность и ёмкость каждого из описанных механизмов) у каждого человека обусловлены природными задатками (генетически).

Вместе с тем, диапазон каждого из уровней энергообеспечения может быть расширен за счёт специально направленной тренировки. Её воздействие  направлено, прежде всего, на имеющиеся в каждой клетке организма  своего рода энергетические подстанции  -  митохондрии. Именно в них и происходит беспрерывный процесс  восстановления АТФ.  По мере увеличения тренировочных нагрузок  запросы  в АТФ  всё возрастают. Для их обеспечения в клетках увеличивается количество митохондрий  и убыстряется темп их обновления.  Это и обеспечивает повышение  энергетических возможностей организма, его тренированности и работоспособности.

Таким образом, при напряжённой мышечной работе различные механизмы энергообеспечения :  креатинфосфатный, гликолитический и дыхательный, по-разному вступают в работу:

*                 креатинфосфатная реакция достигает своего максимума уже на 3-й секунде работы и сразу же начинает быстро снижаться, так как запасы КрФ в клетках невелики;

*                 гликолиз, развиваясь несколько медленнее,  достигает максимальной интенсивности на 2-й минуте работы и его энергии хватает лишь на несколько минут напряженной работы;

*                 дыхательные процессы полностью разворачиваются лишь к 3-5 минутам работы, что очень часто связывают с наступлением, так называемого, “второго дыхания”.

 

Аэробные и анаэробные возможности , определяемые по величине МПК (максимальное потребление кислорода)  и  МКД  (максимальный кислородный долг) ,  являются ведущим фактором, от которого зависит выносливость при  напряжённой мышечной работе. Есть и ещё один важный показатель, обозначаемый как ПАНО - порог анаэробного обмена. Он тоже у всех людей разный и характеризует уровень мощности работы, при котором происходит переключение с аэробного на анаэробный механизм энергообеспечения, и  - наоборот. В процессе целенаправленной тренировочной работы показатели ПАНО тоже повышаются.