Биохимические изменения в скелетных мышцах при выполнении физической работы

Биохимические изменения в скелетных мышцах

При выполнении физической работы в мышцах происходят глубокие изменения, обусловленные прежде всего интенсификацией процессов ресинтеза АТФ.

Использование креатинфосфата в качестве источника энергии приводит к снижению его концентрации в мышечных клетках и накоплению в них креатина.

Практически при любой работе для получения АТФ используется мышечный гликоген. Поэтому его концентрация в мышцах снижается независимо от характера работы. При выполнении интенсивных нагрузок в мышцах наблюдается быстрое уменьшение запасов гликогена и одновременное образование и накопление молочной кислоты. За счет накопления молочной кислоты повышается кислотность внутри мышечных клеток. Увеличение содержания лактата в мышечных клетках вызывает также повышение в них осмотического давления, вследствие чего в миоциты из капилляров и межклеточных пространств поступает вода и развивается набухание мышц.

Продолжительная мышечная работа небольшой мощности вызывает плавное снижение концентрации гликогена в мышцах. В данном случае распад гликогена протекает аэробно, с потреблением кислорода. 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.

Еще одно важное изменение, возникающее в работающих мышцах, -повышение скорости распада белков. Особенно ускоряется распад белков при выполнении силовых упражнений, причем это затрагивает в первую очередь сократительные белки, входящие в состав миофиб-рилл. Вследствие распада белков в мышечных клетках повышается содержание свободных аминокислот и продуктов их последующего расщепления — кетокислот и аммиака.

Другим характерным изменением, вызываемым мышечной деятельностью, является снижение активности ферментов мышечных клеток. Одной из причин уменьшения ферментативной активности может быть повышенная кислотность, вызванная накоплением в мышцах лактата.

И наконец, мышечная деятельность может привести к повреждениям внутриклеточных структур — миофибрилл, митохондрий, разнообразных биомембран. Так, повреждение мембран саркоплазматического ретикулума ведет к нарушению проведения нервного импульса к цистернам, содержащим ионы кальция. Нарушение целостности сарколеммы сопровождается потерей мышцами многих важных веществ, в том числе ферментов, которые через поврежденную сарколемму уходят из мышечных клеток в лимфу и кровь.

Повреждение мембран также негативно влияет на активность иммобилизованных ферментов, т. е. ферментов, встроенных в мембраны. Эти ферменты могут полноценно функционировать только при Наличии неповрежденной, целостной мембраны. Например, при мышечной работе может снижаться активность кальциевого насоса -фермента, встроенного в мембрану цистерн и обеспечивающего транспорт ионов кальция из саркоплазмы внутрь цистерн. Другой Пример: при продолжительной физической работе уменьшается активность ферментов тканевого дыхания, локализованных во внутренней мембране митохондрий.

источник

1. Строение белков и ферментативный катализ

Главная > Документ

Информация о документе
Дата добавления:
Размер:
Доступные форматы для скачивания:

§ 2. Биохимические изменения в скелетных мышцах.

При выполнении физической работы в мышцах происходит глубокие изменения, обусловленные прежде всего интенсивностью процессов ресинтеза АТФ.

Использование креатинфосфата в качестве источника энергии приводит к снижению его концентрации в мышечных клетках и накоплению в них креатина.

Практически при любой работе для получения АТФ используется мышечный гликоген. Поэтому его концентрация в мышцах снижается независимо от характера работы. При выполнении интенсивных нагрузок в мышцах наблюдается быстрое уменьшение запасов гликогена и одновременное образование и накопление молочной кислоты. За счет накопления молочной кислоты повышается кислотность внутри мышечных клеток. Увеличение содержания лактата в мышечных клетках вызывает также повышением в них осмотического давления. Повышение осмотического давления приводит к тому, что в мышечную клетку из капилляров и межклеточного пространства поступает вода, и мышцы набухают или, как говорят спортсмены, «забиваются».

Продолжительная мышечная работа небольшой мощности вызывает плавное снижение концентрации гликогена в мышцах. В данном случае распад происходит аэробно, с потреблением кислорода. 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.

Еще одно важное изменение, возникающее в работающих мышцах – повышение скорости распада белков. Особенно ускоряется распад белков при выполнении силовых упражнений, причем, это затрагивает в первую очередь сократительные белки миофибрилл. Вследствие распада белков в мышечных клетках повышается содержание свободных аминокислот и продуктов их распада – кетокислот и аммиака.

Другими характерным изменением, вызываемым мышечной деятельностью, является снижение активности ферментов мышечных клеток. Одной из причин уменьшения ферментативной активности может быть повышенная кислотность, вызванная появлением в мышцах молочной кислоты.

И наконец, мышечная деятельность может привести к повреждениям внутриклеточных структур – миофибрилл, митохондрий и других биомембран. Так нарушение мембран саркоплазматической цепи ведет к нарушению проведения нервного импульса к цистернам , содержащим ионы кальция. . Нарушения целостности сарколеммы сопровождается потерей мышцами многих важных веществ, которые уходят из поврежденной клетки в лимфу и кровь. Нарушается и работа ферментов, встроенных в мембраны. Нарушается работа кальциевого насоса и ферментов тканевого дыхания, расположенных на внутренней поверхности мембран митохондрий.

§ 3. Биохимические сдвиги в головном мозге и миокарде.

Головной мозг. Во время мышечной деятельности в двигательных нейронах коры головного мозга происходит формирование и последующая передача двигательного нервного импульса. Оба эти процесса (формирование и передача нервного импульса) осуществляются с потреблением энергии в виде молекул АТФ. Образование АТФ в нервных клетках происходит аэробно. Поэтому при мышечной работе увеличивается потребление мозгом кислорода из протекающей крови. Другой особенностью энергетического обмена в нейронах является то, что основным субстратом окисления является глюкоза, поступающая с током крови.

В связи с такой спецификой энергоснабжения нервных клеток любое нарушение снабжения мозга кислородом или глюкозой неминуемо ведет к снижению его функциональной активности, что у спортсменов может проявиться в форме головокружения или обморочного состояния.

Миокард. Во время мышечной деятельности происходит усиление и учащение сердечных сокращений, что требует большого количества энергии по сравнении с состоянием покоя. Однако энергоснабжение сердечной мышцы осуществляется главным образом за счет аэробного ресинтеза АТФ. Лишь при ЧСС более 200 уд/мин, включается анаэробный синтез АТФ.

Большие возможности аэробного энергообеспечения в миокарде обусловлены особенностью строения этой мышцы. В отличие от скелетных мышц в миокарде имеется более развитая и густая сеть капилляров, что позволяет извлекать из крови больше кислорода и субстратов окисления. Кроме того в клетках сердечной мышцы имеется больше митохондрий, содержащих ферменты тканевого дыхания. В качестве источников энергии клетки сердечной мышцы используют и глюкозу, и жирные кислоты, и кетоновые тела, и глицерин. Гликоген миокард сохраняет на «черный день», когда истощаться другие источники энергии.

Во время интенсивной работы сопровождающейся увеличением концентрации лактата в крови, миокард извлекает из крови лактат и окисляет его до углекислого газа и воды.

При окислении одной молекулы молочной кислоты синтезируется до 18 молекул АТФ. Способность миокарда окислять лактат имеет большое биологическое значение. Это дает возможность организму дольше поддерживать в крови необходимую концентрацию глюкозы, что очень существенно для биоэнергетики нервных клеток, для которых глюкоза является почти единственным субстратом окисления. Окисление лактата в миокарде также способствует нормализации кислотно-щелочного баланса, так как при этом в крови снижается концентрация этой кислоты.

§ 4. Биохимические сдвиги в печени.

При мышечной деятельности активируются функции печени, направленные преимущественно на улучшение обеспечения работающих мышц, внемышечными источниками энергии, переносимыми кровью. Ниже описаны наиболее важные биохимические процессы, протекающие в печени во время работы.

1. Под воздействием адреналина повышается скорость распада гликогена с образованием свободной глюкозы. Образовавшаяся глюкоза выходит из клеток печени в кровь, что приводит к возрастанию её концентрации в крови. При этом снижается содержание гликогена. Наиболее высокая скорость распада гликогена наблюдается в печени в начале работы, когда запасы гликогена ещё велики.

2. Во время выполнения физического упражнения клетки печени активно извлекают из крови жир, жирные кислоты, содержание которых в крови возрастает вследствие мобилизации жира из жировых депо. Поступающий в печеночные клетки жир сразу подвергается гидролизу и превращается в глицерин и жирные кислоты. Далее жирны кислоты путем β-окисления расщепляются до ацетилкофермента А, из которого затем образуются кетоновые тела. Кетоновые тела являются важным источником энергии. С током крови они переносятся из печени в работающие органы – миокард и скелетные мышцы. В этих органах кетоновые тела вновь превращаются в ацетилкофермент А, который сразу же аэробно окисляется в цикле трикарбоновых кислот до углекислого газа и воды с выделением большого количества энергии.

3. Еще один биохимический процесс, протекающий в печени во время мышечной работы – это образование глюкозы из глицерина, аминокислот, лактата. Этот процесс идет с затратами энергии молекул АТФ. Обычно такой синтез глюкозы протекает при длительной работе, ведущей к снижению концентрации глюкозы в кровяном русле. Благодаря этому процессу организму удается поддерживать в крови необходимый уровень глюкозы.

4. При физической работе усиливается распад мышечных белков, приводящий к образованию свободных аминокислот, которые далее дезаминируются, выделяя аммиак. Аммиак является клеточным ядом, его обезвреживание происходит в печени, где он превращается в мочевину. Синтез мочевины требует значительного количества энергии. При истощающих нагрузках, не соответствующему функциональному состоянию организма , печень может не справляться с обезвреживанием аммиака, в этом случае возникает интоксикация организма этим ядом, ведущая к снижению работоспособности.

§ 5. Биохимические сдвиги в крови.

Изменения химического состава крови является отражением тех биохимических сдвигов, которые возникают при мышечной деятельности в различных внутренних органах, скелетных мышцах и миокарде.

Биохимические сдвиги, возникающие в крови, в значительной мере зависят от характера работы, поэтому их анализ следует проводить с учетом мощности и продолжительности физических нагрузок.

При выполнении мышечной работы в крови чаще всего обнаруживаются следующие изменения.

1. Изменения концентрации белков в плазме крови. Причин этого две. Во-первых, усиленное потоотделение приводит к уменьшению содержания воды в плазме крови и, следовательно, к ее сгущению. Это вызывает возрастание концентрации веществ, содержащихся в плазме. Во-вторых, вследствие повреждения клеточных мембран наблюдается выход внутриклеточных белков в плазму крови. В этом случае часть белков кровяного русла переходит в мочу, а другая часть используется в качестве источников энергии.

2. Изменение концентрации глюкозы в крови во время работы проходит ряд фаз. В самом начале работы уровень глюкозы возрастает. Глюкоза выходит из печени, где происходит ее образование из гликогена. Кроме того мышцы, имеющие запасы гликогена, на этой стадии в глюкозе из крови остро не нуждаются. Но затем наступает стадия когда гликоген в печени и мышцах заканчивается. Тогда наступает следующая фаза, когда для извлечения энергии используется глюкоза крови. Ну а в конце работы наступает фаза истощения и, как следствие, гипогликемия – снижение концентрации глюкозы в крови.

3. Повышение концентрации в крови лактата наблюдается практически при любой спортивной деятельности, но степень накопления лактата в значительной степени зависит от характера выполняемой работы и тренированности спортсмена. Наибольший подъем уровня молочной кислоты в крови отмечается при выполнении физических нагрузок в зоне субмаксимальной мощности. Так как в этом случае главным источником энергии для работающих мышц является анаэробный гликолиз, приводящий к образованию и накоплению лактата.

Следует помнить, что накопление лактата происходит не сразу, а через несколько минут после окончания работы. Поэтому и измерение уровня лактата нужно проводить через 5 – 7 минут после окончания работы. Если уровень лактата в покое не превышает 1 – 2 ммоль/л, то у высоко-тренированных спортсменов после тренировки он может достигать 20 – 30 ммоль/л.

4. Водородный показатель (рН). При выполнении упражнений субмаксимальной мощности уровень рН может довольно значительно снижаться (на 0,5 ед.)

5. Физические упражнения сопровождаются повышением концентрации свободных жирных кислот и кетоновых тел в крови. Это связано с мобилизацией жира в печени и выходом продуктов этого процесса в кровь.

6. Мочевина. При кратковременной работе концентрация мочевины в крови меняется незначительно, при длительной работе уровень мочевины возрастает в несколько раз. Это связано с усилением метаболизма белков при физических нагрузках.

§ 6. Биохимические сдвиги в моче.

Физические упражнения влияют на физико-химические свойства мочи, сдвиги в которых объясняются существенными сдвигами в химическом составе мочи.

В моче появляются вещества, которые обычно в ней отсутствуют. Эти вещества называют патологическими компонентами. У спортсменов наблюдаются после напряженной работы, следующие патологические компоненты.

!. Белок. Обычно в моче не более 100мг белка. После тренировки наблюдается значительное выделение мочой белка. Это явление получило название протеинурия. Чем тяжелее нагрузки, тем выше содержание белка . Причиной этого явления, возможно, является повреждение почечных мембран. Однако снижение нагрузок полностью восстанавливает нормальный состав мочи.

2. Глюкоза. В покое глюкоза в моче отсутствует. После завершения тренировки в моче нередко обнаруживается глюкоза. Это обусловлено двумя основными причинами. Первая, избыточное содержание глюкозы в крови при физической работе. Во-вторых нарушение почечных мембран вызывает нарушение процесса обратного всасывания.

3. Кетоновые тела. До работы кетоновые тела в моче не обнаруживаются. После нагрузок с мочой могут выделяться в больших количествах кетоновые тела. Это явление называется кетонурия. Она связана с повышением концентрации кетоновых тел в крови и наращением реабсорбции их почками.

4. Лактат. Появление молочной кислоты в моче обычно наблюдается после тренировок. , включающих упражнения субмаксимальной мощности. По выделению лактата с мочой можно судить об общем вкладе гликолиза в энергетическое обеспечение всей работы, выполненной спортсменом за тренировку.

Наряду с влиянием на химический состав мочи физические нагрузки меняют и физико-химические свойства мочи.

Плотность. Объем мочи после тренировок, как правило, меньше, так как большая часть воды уходит с потом. Это сказывается на плотности мочи, которая возрастает. Увеличение плотности мочи связано также с появлением в ней веществ, которые обычно в моче отсутствуют.

По плотности можно рассчитать содержание растворенных химических соединений в отдельных порциях мочи.

Кислотность. Кетоновые тела и молочная кислота, выделяемые с мочой, меняют её кислотность. Обычно рН мочи 5 – 6 ед. После работы он может снизиться до 4 – 4,5 ед.

Чем интенсивнее физические нагрузки – тем значительнее изменения, наблюдаемые в составе мочи и крови.

Тема 12. БИОХИМИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ УТОМЛЕНИЯ.

Вопросы лекции и семинарского занятия.

1. Охранительное или запредельное торможение.

2.Нарушение функций вегетативных и регуляторных систем.

3. Исчерпание энергетических резервов.

4. Роль лактата в утомлении.

5. Повреждение биологических мембран свободнорадикальным окислением.

§ 1. Охранительное или запредельное торможение.

Утомление – это временное снижение работоспособности, вызванное биохимическими, функциональными и структурными сдвигами, возникающими в ходе выполнения физической работы.

С биологической точки зрения утомление – это защитная реакция предупреждающая нарастание биохимических и физиологических изменений в организме, которые достигнув определенной глубины, могут стать опасными для здоровья и для жизни.

У спортсменов в основе развития утомления лежат разные механизмы. Прежде всего – это возникновение, так называемого, охранительного или запредельного торможения, возникающего в нервной системе.

Субъективно, охранительное торможение воспринимается как чувство усталости. В зависимости от распространенности усталость может быть местной (локальной) или общей (глобальной). При местной усталости биохимические сдвиги обнаруживаются в определенных группах мышц., а общая усталость отражает биохимические и физиологические сдвиги, возникающие не только в работающих мышцах, но и в других органах сопровождаются снижением работоспособности сердечной, дыхательной, нервной систем, изменением состава крови и функционирования печени. Биологическая роль усталости состоит, по-видимому, в том, что это чувство является субъективным сигналом возникновения в организме неблагоприятных сдвигов.

Охранительное торможение, а значит и усталость, могут быть снижены за счет эмоций. Высокий эмоциональный подъем помогают организму преодолеть порог охранительного торможения. Это наверное и случилось со знаменитым марафонским бегуном, когда все ограничения охранительного торможения были сняты, а изменения в организме, несовместимые с жизнью уже произошли. Наоборот выполнение монотонной, однообразной работы повышает вероятность развития охранительного торможения.

Химические вещества, вводимые в организм, могут усиливать или наоборот уменьшать развитие запредельного торможения.

Для повышения работоспособности издавна пользуются кофеином. Это природное соединение действует очень мягко и повышение работоспособности происходит в пределах физиологических возможностей организма. Подобным образом действуют женьшень, элеутерококк, китайский лимонник, пантокрин, названные природными адаптогенами . Есть и фармакологические препараты, позволяющие сохранить высокую работоспособность.

Противоположное действие оказывают седативные препараты, в частности, производные брома. При их использовании запредельное торможение и чувство усталости возникает раньше, что приводит к ограничению работоспособности.

Развитие тормозных процессов в ЦНС зависит от возраста. У пожилых людей чувство усталости развивается быстрее.

§ 2.Нарушение функций регуляторных и вегетативных систем.

В обеспечении мышечной деятельности, наряду с нервной системой активнейшее участие принимают участие системы вегетативного обеспечения: дыхательная, сердечнососудистая, печень.

Дыхательная и сердечнососудистая системы отвечают в организме, прежде всего, за доставку и удаление газов к различным органам, в том числе и мышцам. При активной физической работе эти системы могут стать весьма серьезным ограничителем работоспособности, и, стало быть, внести немалый вклад в развитие утомления.

Еще один орган, способствующий развитию утомления – это печень. В печени во время мышечной работы протекают такие важные процессы, как образование глюкозы, β-окисление жирных кислот, кетогенез, глюконеогенез, которые направлены на обеспечение мышц важнейшими источниками энергии: глюкозой и кетоновыми телами. Кроме того в печени во время мышечной работы осуществляется обезвреживание аммиака путем синтеза мочевины. Поэтому уменьшение функциональной активности печени вдет к снижению работоспособности, то есть развитию утомления. В связи с такой важной ролью печени в обеспечении мышечной деятельности в спортивной практике широкое применение находят вещества, улучшающие обменные процессы печени – гепатопротекторы.

При продолжительной физической работе возможно снижение функции надпочечников. В результате уменьшается выделение в кровь гормонов адреналина и коры надпочечников. Это вызывает снижение работоспособности мышц.

§ 3. Исчерпание энергетических резервов.

Выполнение физической работы сопровождается большими энергетическими затратами.

В спортивной литературе часто используются термины энергетические резервы и доступные источники энергии. Под этим понимается та часть углеводов, жиров и аминокислот, которая может служить источником энергии при выполнении мышечной работы. Таким источниками можно считать мышечный креатинфосфат, который может быть почти полностью использован при интенсивной работе, значительную часть мышечного и печеночного гликогена. Часть запасов жира, находящегося в жировых депо, а также аминокислоты, которые начинают окислятся при очень продолжительных нагрузках. Энергетическим резервом можно также считать способность организма поддерживать в крови во время выполнения физической работы необходимый уровень глюкозы.

Исчерпание энергетических субстратов, несомненно, ведет к снижению выработки в организме АТФ и уменьшению баланса АТФ/ АДФ.

Снижения этого показателя в нервной системе приводит к нарушениям формирования передачи нервных импульсов, в том числе, управляющих скелетной мускулатурой. Такое нарушение в функционировании нервной системы и является основной причиной развития охранительного торможения. Уменьшение скорости синтеза АТФ в клетках скелетных мышц и миокарда нарушает сократительную функцию миофибрилл, следствием чего является снижение мощности выполняемой работы.

Для поддержания энергетических ресурсов в организме при выполнении продолжительной работы (например, лыжные гонки, марафонский бег, шоссейные велогонки) на дистанции организуется питание, что позволяет спортсменам длительно сохранять работоспособность.

§ 4. Роль лактата в утомлении.

Обычно лактат образуется в мышцах в больших количествах при выполнении нагрузок субмаксимальной мощности. Накопление молочной кислоты в мышечных клетках существенно влияет на их функционирование. В условиях повышенной кислотности, вызванной нарастанием концентрации молочной кислоты, снижается сократительная способность белков, участвующих в мышечной деятельности, уменьшается каталитическая активность белков-ферментов, в том числе АТФазная активность миозина и активность кальциевой АТФазы (кальциевый насос), изменяются свойства мембранных белков, что приводит к повышению проницаемости биологических мембран. Кроме того, накопление лактата в мышечных клетках ведет к набуханию этих клеток вследствие поступления в них воды, что в итоге уменьшает сократительную возможность мышц (как говорят спортсмены, «мышцы забились»). Можно также предположить, что избыток лактата внутри мышечных клеток связывает часть ионов кальция и тем самым ухудшает управление процессами сокращения и расслабления мышц.

На практике для предупреждения возможного негативного воздействия лактата на работоспособность используются различные приемы, способствующие удалению его из работающих мышц.

§ 5. Повреждение биологических мембран свободнорадикальным окислением.

Известно, что незначительная часть кислорода , поступающего из воздуха в организм, превращается в активные формы, называемые свободными радикалами. Свободные радикалы кислорода, обладая высокой химической активностью, вызывают окисление белков, жиров и нуклеиновых кислот. Чаще всего окислению подвергается липидный слой биологических мембран. Такое окисление называют перекисным окислением мембран (ПОЛ).

В физиологических условиях свободнорадикальное окисление протекает с низкой скоростью, так как ему противостоит защитная антиоксидантная система организма, предупреждающая накопление свободных радикалов кислорода и ограничивающая тем самым скорость вызываемых ими реакций окисления.

Однако исследования показывают, что физические нагрузки, свойственные современному спорту приводят к значительному росту ПОЛ. Этим грешит практически любая физическая работа , протекающая в условиях повышенного потребления кислорода.

В ациклических видах спорта (спортивнее игры, единоборства) характер мышечной деятельности многократно меняется. Такие изменения сопровождаются несоответствием между продолжающимся повышенным поступлением кислорода и снижением его потребления митохондриями миоцитов. Подобное несоответствие вызывает относительную гипероксию в мышечной ткани, что, несомненно, приводит к еще большему образованию свободных радикалов и дальнейшему нарастанию их повреждающего действия на биомембраны. К повышению скорости свободнорадикального окисления приводит также повышение кислотности – ацидоз – возникающее у спортсменов вследствие накопления в мышечных клетках лактата. Не менее большой вклад в эти процессы делает стресс – постоянный спутник современного спорта. А ведь стресс, а именно, стрессовые гормоны, оказывают огромное влияние на развитие в организме свободнорадикального окисления.

Чрезмерная активизация ПОЛ оказывает негативное влияние на мышечную деятельность. Затрудняется передача длительных нервных импульсов, так как повышается проницаемость мембран нервных и мышечных клеток. Нарушается кальциевый насос, что неизбежно приводит к снижению способности мышечных клеток к сокращению Нарушение митохондриальных мембран, неизбежно ведет к снижению уровня окислительного фосфорилирования, а значит ухудшает снабжение мышечных клеток энергией.

Таким образом, активизация ПОЛ сокращает работоспособность спортсмена.

Свободнорадикальное окисление – это один из важнейших механизмов развития утомления при спортивной деятельности.

К экзогенным средствам препятствующим развитию утомления при спортивной деятельности следует отнести витамин Е (токоферол), тимол и ряд других.

Тема 13.БИОХИМИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПОСЛЕ МЫШЕЧНОЙ РАБОТЫ.

источник

БИОХИМИЧЕСКИЕ СДВИГИ В ОРГАНИЗМЕ ПРИ МЫШЕЧНОЙ РАБОТЕ

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.

Необходимая перестройка метаболизма во время мышечной дея­тельности происходит под воздействием нервно-гормональной регуля­ции. Эта регуляция, сформировавшаяся в процессе длительной эволю­ции животного мира, предназначена для создания мышцам оптималь­ных условий при выполнении ими сократительной функции.

ОСНОВНЫЕ МЕХАНИЗМЫ НЕРВНО-ГОРМОНАЛЬНОЙ РЕГУЛЯЦИИ МЫШЕЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

При мышечной работе повышается тонус симпатического отдела веге­тативной нервной системы, иннервирующей внутренние органы и мышцы.

В легких под влиянием симпатических импульсов повышается час­тота дыхания и происходит расширение бронхов. В результате увели­чивается легочная вентиляция (через легкие в единицу времени прохо­дит больше воздуха), что в итоге приводит к улучшению обеспечения организма кислородом.

Под влиянием симпатической нервной системы также повышается частота сердечных сокращений, следствием чего является увеличение скорости кровотока и улучшение снабжения органов, и в первую оче­редь мышц, кислородом и питательными веществами. Этому также способствует расширение кровеносных сосудов в мышцах под воздей­ствием симпатических импульсов.

Важное значение для осуществления мышечной работы имеет и Усиление потоотделения, вызываемое симпатической нервной систе­мой. Такое влияние направлено на освобождение организма от избы­точной тепловой энергии.

Под действием симпатической нервной системы снижается крово­снабжение почек, что ведет к уменьшению диуреза. В кишечнике за­медляется перистальтика и вследствие снижения скорости кровообра­щения ухудшается всасывание продуктов переваривания. Эти измене­ния благоприятны для мышечной деятельности, поскольку функциони­рование почек и кишечника потребляет много энергии.

В жировой ткани импульсы симпатической нервной системы вызы­вают повышение проницаемости клеточных мембран, что приводит к мобилизации жира, т. е. к выходу жира из жировых депо в кровь с по­следующим повышением его концентрации в плазме крови. Поскольку жир обладает большим запасом энергии, увеличение его содержания в крови следует рассматривать как благоприятное изменение, направлен­ное на повышение энергообеспечения мышц.

Очень важную роль в перестройке организма во время мышечной работы выполняют гормоны. При мышечной деятельности наблюдает­ся выделение в кровяное русло многих гормонов. Однако наибольший вклад в функциональную и биохимическую перестройку организма вносят гормоны надпочечников.

Мозговой слой надпочечников вырабатывает два гормона — адрена­лин и норадреналин, причем значительно преобладает адреналин. Оба гормона часто объединяют общим термином катехоламины. Выделе­ние гормонов мозгового слоя в кровь происходит при различных эмо­циях, и поэтому адреналин называют гормоном эмоций или гормоном стресса У животных стресс является первой реакцией организма на ка­кую-либо опасность, которая затем устраняется, как правило, за счет мышечных усилий. Отсюда вытекает биологическая роль адреналина — создание оптимальных условий для выполнения мышечной работы большой мощности и продолжительности путем воздействия на физио­логические функции и метаболизм.

Механизмы действия адреналина и норадреналина близки, хотя и имеются определенные различия. Интересно отметить, что биологиче­ские эффекты, вызываемые катехоламинами, сходны с действием сим­патической нервной системы. Это объясняется тем, что в окончаниях симпатических нервов в качестве медиатора выделяется норадреналин.

Наиболее важные механизмы действия этих гормонов следующие.

Попадая с кровью в легкие, катехоламины дублируют действие симпатических импульсов. Они также вызывают повышение частоты дыхания и расширение бронхов, что приводит к увеличению легочной вентиляции и улучшению снабжения организма кислородом.

Под влиянием адреналина значительно повышается частота сердеч­ных сокращений, а также увеличивается их сила, что способствует еше большему возрастанию скорости кровообращения.

Еще одно важное изменение в организме, вызываемое адреналином, — перераспределение крови в сосудистом русле. Под влиянием адреналина расширяются кровеносные сосуды органов, участвующих в обеспечении мышечной деятельности (скелетные мышцы, мозг, миокард, легкие, пе­чень), и одновременно суживаются сосуды органов, не принимающих прямого участия в обеспечении функционирования мышц (почки, желу­дочно-кишечный тракт, кожа и др.). В результате такого воздействия значительно улучшается кровоснабжение мышц и внутренних органов, имеющих отношение к выполнению мышечной работы.

В печени под влиянием адреналина ускоряется распад гликогена до глюкозы, которая затем выходит в кровь. В результате возникает эмо­циональная гипергликемия (повышенное содержание глюкозы в крови), способствующая лучшему обеспечению глюкозой как источником энер­гии функционирующих органов. У спортсменов гипергликемия может возникать еще до начала мышечной работы, в предстартовом состоянии.

В жировой ткани катехоламины активируют фермент липазу, что приводит к ускорению расщепления жира на глицерин и жирные ки­слоты. Образовавшиеся продукты распада жира сравнительно легко попадают в печень, скелетные мышцы и миокард. В скелетных мышцах и миокарде глицерин и жирные кислоты используются в качестве ис­точника энергии. В печени из глицерина может синтезироваться глюко­за (глюконеогенез), а жирные кислоты превращаются в кетоновые те­ла (кетогенез). Более подробно эти превращения будут описаны ниже.

Еще одной, причем очень важной, мишенью катехоламинов являются скелетные мышцы. Под действием адреналина в мышцах усиливается распад гликогена, но свободная глюкоза не образуется. В зависимости от характера работы гликоген превращается либо в молочную кислоту (при интенсивной работе), либо в углекислый газ и воду (при работе умеренной мощности). В любом случае за счет ускоренного расщепле­ния гликогена улучшается энергообеспечение мышечной работы.

Корковый слой (кора) надпочечников продуцирует гормоны стероид­ной природы под общим названием кортикостероиды. По биологиче­скому действию кортикостероиды делятся на глюкокортикоиды и ми- иералокортикоиды. Для регуляции метаболизма во время выполнения физических нагрузок большее значение имеют глюкокортикоиды, глав­ными из которых являются кортизол, кортизон и кортикостерон.

Эти гормоны действуют следующим образом.

Глюкокортикоиды угнетают гексокиназу — фермент, катализирую- •Чий переход глюкозы в глюкозо-6-фосфат. С этой реакции в организме Начинаются все превращения глюкозы. Поэтому глюкокортикоиды т °рмозят любое использование глюкозы клетками организма, что при- Во Дит к накоплению ее в крови. Можно предположить, что исключени­ем из этого правила является мозг, в который глюкокортикоиды, по- видимому, не попадают из-за наличия гематоэнцефалического барьера. Мозг оказывается в более выгодном положении по сравнению с други­ми органами, так как подобный механизм регуляции позволяет исполь­зовать глюкозу крови преимущественно для питания нервных клеток и дольше поддерживать в крови достаточный уровень глюкозы. Это име­ет для мозга исключительно важное значение, поскольку нервные клет­ки в качестве источника энергии потребляют в основном глюкозу.

Глюкокортикоиды тормозят анаболические процессы, в первую очередь синтез белков. На первый взгляд для организма такой меха­низм действия должен быть неблагоприятным, так как белки выполня­ют многие жизненно важные функции. Однако если учесть, что синтез белков — это энергоемкий процесс, потребляющий значительное коли­чество АТФ (только на включение в белковую молекулу одной лишь аминокислоты тратится не менее трех молекул АТФ, а в молекулы бел­ков входят сотни и тысячи аминокислот!) и, следовательно, являющий­ся конкурентом мышечного сокращения и расслабления в использова­нии АТФ, то становится ясно, что торможение синтеза белков во время выполнения физических нагрузок позволяет улучшить энергообеспече­ние мышечной деятельности.

Еще один механизм действия глюкокортикоидов заключается в сти­мулировании ими глюконеогенеза — синтеза глюкозы из неуглеводов. Во время мышечной работы глюконеогенез протекает в печени. Обычно глюкоза синтезируется из аминокислот, глицерина и молочной кислоты. С помощью этого процесса удается поддерживать в крови необходимую концентрацию глюкозы, что очень важно для питания мозга.

БИОХИМИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ В СКЕЛЕТНЫХ МЫШЦАХ

При выполнении физической работы в мышцах происходят глубо­кие изменения, обусловленные прежде всего интенсификацией процес­сов ресинтеза АТФ.

Использование креатинфосфата (КрФ) в качестве источника энер­гии приводит к снижению его концентрации в мышечных клетках и на­коплению в них креатина (Кр).

Практически при любой работе для получения АТФ используется мышечный гликоген. Поэтому его концентрация в мышцах снижается независимо от характера работы. При выполнении интенсивных нагру­зок в мышцах наблюдается быстрое уменьшение запасов гликогена и одновременное образование и накопление молочной кислоты. За счет накопления молочной кислоты (это довольно сильная кислота!) повы- щается кислотность внутри мышечных клеток (рН снижается). Увели­чение содержания лактата в мышечных клетках вызывает также повы­шение в них осмотического давления, вследствие чего в миоциты из капилляров и межклеточных пространств поступает вода и развивается набухание мышц (в спортивной практике это явление нередко называ­ют «забитостью» мышц).

Продолжительная мышечная работа небольшой мощности вызывает плавное снижение концентрации гликогена в мышцах. В данном случае распад гликогена протекает аэробно, с потреблением кислорода. 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.

Еще одно важное изменение, возникающее в работающих мышцах, — повышение скорости распада белков. Особенно ускоряется распад бел­ков при выполнении силовых упражнений, причем это затрагивает в первую очередь сократительные белки, входящие в состав миофиб­рилл. Вследствие распада белков в мышечных клетках повышается со­держание свободных аминокислот и продуктов их последующего рас­щепления — кетокислот и аммиака.

Другим характерным изменением, вызываемым мышечной деятель­ностью, является снижение активности ферментов мышечных клеток. Одной из причин уменьшения ферментативной активности может быть повышенная кислотность, вызванная накоплением в мышцах лактата.

И наконец, мышечная деятельность может привести к повреждени­ям внутриклеточных структур — миофибрилл, митохондрий, разнооб­разных биомембран. Так, повреждение мембран саркоплазматического ретикулума ведет к нарушению проведения нервного импульса к цис­тернам, содержащим ионы кальция. Нарушение целостности сарко­леммы (оболочки мышечных клеток) сопровождается потерей мышца­ми многих важных веществ, в том числе ферментов, которые через по­врежденную сарколемму уходят из мышечных клеток в лимфу и кровь.

Повреждение мембран также негативно влияет на активность им­мобилизованных ферментов, т. е. ферментов, встроенных в мембра­ны. Эти ферменты могут полноценно функционировать только при Наличии неповрежденной, целостной мембраны. Например, при мы­шечной работе может снижаться активность кальциевого насоса — фермента, встроенного в мембрану цистерн и обеспечивающего транспорт ионов кальция из саркоплазмы внутрь цистерн. Другой Пример: при продолжительной физической работе уменьшается ак­тивность ферментов тканевого дыхания, локализованных во внутрен­ней мембране митохондрий.

БИОХИМИЧЕСКИЕ СДВИГИ В ГОЛОВНОМ МОЗГЕ

Во время мышечной деятельности в мотонейронах коры головного мозга происходит формирование и последующая передача двигатель­ного нервного импульса. Оба эти процесса — формирование и передача нервного импульса — осуществляются с потреблением энергии молекул АТФ. Образование АТФ в нервных клетках происходит аэробно, путем окислительного фосфорилирования. Поэтому при мышечной работе увеличивается потребление мозгом кислорода из протекающей крови. Другой особенностью энергетического обмена в нейронах является то, что основным субстратом окисления является глюкоза, поступающая с током крови.

В связи с такой спецификой энергоснабжения нервных клеток любое нарушение снабжения мозга кислородом или глюкозой неминуемо ведет к снижению его функциональной активности, что у спортсменов может проявляться в форме головокружения или обморочного состояния.

БИОХИМИЧЕСКИЕ СДВИГИ В МИОКАРДЕ

Во время мышечной деятельности происходит усиление и учащение сердечных сокращений, что требует большего количества энергии по сравнению с состоянием покоя. Однако энергообеспечение сердечной мышцы осуществляется главным образом за счет аэробного ресинтеза АТФ. Анаэробные пути ресинтеза АТФ включаются лишь при очень интенсивной работе (ЧСС более 200 уд./мин).

Большие возможности аэробного энергообеспечения в миокарде обусловлены особенностью строения этой мышцы. В отличие от ске­летных мышц в сердечной имеется более развитая, густая сеть капил­ляров, что позволяет извлекать из протекающей крови больше кисло­рода и субстратов окисления. Кроме того, в клетках миокарда имеется больше митохондрий, содержащих ферменты тканевого дыхания. В ка­честве источников энергии миокард использует различные вещества, доставляемые кровью: глюкозу, жирные кислоты, кетоновые тела, гли­церин. Собственные запасы гликогена практически не используются; они необходимы для энергообеспечения миокарда при истощающих нагрузках.

Во время интенсивной работы, сопровождающейся увеличением концентрации лактата в крови, миокард извлекает из крови лактат и окисляет его до углекислого газа и воды. При окислении одной моле­кулы молочной кислоты синтезируется до 18 молекул АТФ. Способ- цость миокарда окислять лактат имеет большое биологическое значе­ние. Использование лактата в качестве источника энергии позволяет дольше поддерживать в крови необходимую концентрацию глюкозы, что очень существенно для биоэнергетики нервных клеток, для кото­рых глюкоза является почти единственным субстратом окисления. Окисление лактата в сердечной мышце также способствует нормализа­ции кислотно-щелочного баланса, так как при этом в крови снижается концентрация этой кислоты.

БИОХИМИЧЕСКИЕ СДВИГИ В ПЕЧЕНИ

При мышечной деятельности активируются функции печени, на­правленные преимущественно на улучшение обеспечения работающих мышц внемышечными источниками энергии, переносимыми кровью. Ниже описаны наиболее важные биохимические процессы, протекаю­щие в печени во время работы.

1. Под воздействием адреналина повышается скорость глюкогенеза — распада гликогена с образованием свободной глюкозы. Образовавшая­ся глюкоза выходит из клеток печени в кровь, что приводит к возраста­нию ее концентрации в крови — к гипергликемии. При этом снижается содержание гликогена. Наиболее высокая скорость глюкогенеза в пече­ни отмечается в начале работы, когда запасы гликогена еще высоки.

2. Во время выполнения физических нагрузок клетки печени актив­но извлекают из крови жир и жирные кислоты, содержание которых в крови возрастает вследствие мобилизации жира из жировых депо. По­ступающий в печеночные клетки жир сразу же подвергается гидролизу и превращается в глицерин и жирные кислоты. Далее жирные кислоты путем Р-окисления расщепляются до ацетил-КоА, из которого затем образуются кетоновые тела — ацетоуксусная и Р-оксимасляная кисло­ты. Синтез кетоновых тел обычно называется кетогенезом. Кетоновые тела являются важными источниками энергии. С током крови они пе­реносятся из печени в работающие органы — миокард и скелетные мышцы. В этих органах кетоновые тела вновь превращаются в ацетил- КоА, который сразу же аэробно окисляется в цикле Кребса (ЦТК) до Углекислого газа и вода с выделением большого количества энергии.

3. Еще один биохимический процесс, протекающий в печени во время работы, — глюконеогенез. Уже отмечалось, что этот процесс Инициируется глюкокортикоидами. За счет глюконеогенеза в клетках Печени из глицерина, аминокислот и лактата осуществляется синтез г люкозы. Этот процесс идет с затратой энергии АТФ. Обычно глюко- Чеогенез протекает при длительной работе, ведущей к снижению кон­центрации глюкозы в кровяном русле. Благодаря глюконеогенезу орга­низму удается поддерживать в крови необходимый уровень глюкозы.

4. При физической работе усиливается распад мышечных белков, приводящий к образованию свободных аминокислот, которые далее де- заминируются, выделяя NH₃. Аммиак является клеточным ядом, его обезвреживание происходит в печени, где он превращается в мочеви­ну. Синтез мочевины требует значительного количества энергии. При истощающих нагрузках, несоответствующих функциональному со­стоянию организма, печень может не справляться с обезвреживанием аммиака, в этом случае возникает интоксикация организма этим ядом, ведущая к снижению работоспособности.

БИОХИМИЧЕСКИЕ СДВИГИ В КРОВИ

Изменения химического состава крови является отражением тех биохимических сдвигов, которые возникают при мышечной деятельно­сти в различных внутренних органах, скелетных мышцах и миокарде. Поэтому на основании анализа химического состава крови можно оце­нить биохимические процессы, протекающие во время работы. Это имеет большое практическое значение, так как из всех тканей организ­ма кровь наиболее доступна для исследования.

Биохимические сдвиги, наблюдаемые в крови, в значительной мере зависят от характера работы, и поэтому их анализ следует проводить с учетом мощности и продолжительности выполненных нагрузок.

При выполнении мышечной работы в крови чаще всего обнаружи­ваются следующие изменения:

1. Повышение концентрации белков в плазме крови. Это происхо­дит по двум причинам. Во-первых, усиленное потоотделение приводит к уменьшению содержания воды в плазме крови и, следовательно, к ее сгущению, в результате чего возрастают концентрации всех компонен­тов плазмы, в том числе белков. Во-вторых, вследствие повреждения клеточных мембран наблюдается выход внутриклеточных белков в плазму крови. Однако при очень продолжительной работе возможно снижение концентрации белков плазмы. В этом случае часть белков из кровяного русла переходит в мочу, а другая часть используется в каче­стве источников энергии.

2. Изменение концентрации глюкозы в крови во время работы ха­рактеризуется фазностью. В начале работы обычно уровень глюкозы в крови возрастает. Это объясняется тем, что в начале работы в печени имеются большие запасы гликогена и глюкогенез протекает с высокой скоростью. С другой стороны, в начале работы мышцы тоже обладают значительными запасами гликогена, которые они используют для сво­его энергообеспечения, и поэтому не извлекают глюкозу из кровяного русла. По мере выполнения работы снижается содержание гликогена как в печени, так и в мышцах. В связи с этим печень направляет все меньше и меньше глюкозы в кровь, а мышцы, наоборот, начинают в большей мере использовать глюкозу крови для получения энергии. При длительной работе часто наблюдается снижение концентрации глюко­зы в крови (гипогликемия), что обусловлено истощением запасов гли­когена и в печени, и в мышцах.

3. Повышение концентрации лактата в крови наблюдается практи­чески при любой спортивной деятельности, однако степень возрастания концентрации лактата в значительной мере зависит от характера вы­полненной работы и тренированности спортсмена. Наибольший подъем уровня лактата в крови отмечается при выполнении физических нагру­зок в зоне субмаксимальной мощности, так как в этом случае главным источником энергии для работающих мышц является анаэробный гли­колиз, приводящий к образованию и накоплению молочной кислоты.

В покое, до работы содержание лактата в крови равняется 1-2 ммоль/л (0,1-0,2 г/л). После работы «до отказа» в зоне субмакси­мальной мощности у спортсменов средней квалификации концентра­ция лактата в крови увеличивается до 8-10 ммоль/л, у высокотрениро­ванных этот рост может достигать 18-20 ммоль/л и выше. В литературе описаны случаи повышения лактата в крови у очень хорошо подготов­ленных спортсменов до 30-32 ммоль/л.

При проведении анализа крови на содержание лактата необходимо учитывать, что увеличение его концентрации в крови происходит не сразу, а через несколько минут после окончания работы. Поэтому забор крови следует делать примерно через 5 мин после завершения нагруз­ки. При взятии крови в более поздние сроки концентрация лактата ока­жется заниженной, так как часть его будет извлечена из кровяного рус­ла клетками миокарда и печени.

4. Водородный показатель (рН). Образующийся при интенсивной работе лактат является сильной кислотой и его поступление в кровяное русло должно вести к повышению кислотности крови. Однако первые порции лактата, диффундирующие из мышц в кровяное русло, нейтра­лизуются буферными системами крови. В дальнейшем, по мере исчер­пания емкости буферных систем, наблюдается повышение кислотности крови, возникает так называемый некомпенсированный ацидоз. В по­кое значение рН венозной крови равно 7,35-7,36. При мышечной рабо- Те > вследствие накопления в крови лактата, величина рН уменьшается. При выполнении физических упражнений субмаксимальной мощности РН снижается у спортсменов средней квалификации до 7,1-7,2, а у спортсменов мирового класса снижение водородного показателя может быть до 6,8.

5. Повышение концентрации свободных жирных кислот и кетоно­вых тел наблюдается при длительной мышечной работе вследствие мобилизации жира из жировых депо и последующим кетогенезом в пе­чени. Увеличение концентрации кетоновых тел (ацетоуксусная и |3-оксимасляная кислоты) также вызывает повышение кислотности и снижение рН крови.

6. Мочевина. При кратковременной работе концентрация мочевины в крови увеличивается незначительно, а при длительной физической работе уровень мочевины в крови может возрасти в 4-5 раз. Причиной увеличения содержания мочевины в крови является усиление катабо­лизма белков под воздействием физических нагрузок, особенно сило­вого характера. Распад белков, в свою очередь, ведет к накоплению свободных аминокислот, при распаде которых образуется в большом количестве аммиак. В печени большая часть образовавшегося аммиака превращается в мочевину.

БИОХИМИЧЕСКИЕ СДВИГИ В МОЧЕ

Выполнение физических нагрузок приводит также к значительным сдвигам в химическом составе мочи и существенно влияет на ее физи­ко-химические свойства.

После завершения мышечной работы наиболее характерным явля­ется появление в моче химических веществ, которые в покое практиче­ски отсутствуют. Эти соединения часто называют патологическими компонентами, так как они появляются в моче не только после физи­ческих нагрузок, но и при ряде заболеваний. У спортсменов после вы­полнения тренировочных или соревновательных нагрузок в моче обна­руживаются следующие патологические компоненты:

1. Белок. У здорового человека, не занимающегося спортом, в сутки выделяется не более 100 мг белка. Поэтому в порциях мочи, взятых для анализа до тренировки, обычными методами белок не обнаруживается. После выполнения мышечной работы отмечается значительное выде­ление с мочой белка. Это явление носит название протеинурия. Осо­бенно выраженная протеинурия наблюдается после чрезмерных нагру­зок, не соответствующих функциональному состоянию спортсмена. Вероятными причинами протеинурии являются повреждение почечных мембран, возникающее под влиянием мышечных нагрузок, а также по­явление в крови во время физической работы продуктов деградации тканевых белков — различных полипептидов, легко проходящих через почечный фильтр из кровяного русла в состав мочи.

2. Глюкоза. В порциях мочи, полученных до выполнения физиче­ской нагрузки, глюкоза практически отсутствует. После завершения тренировки в моче спортсменов общепринятыми методиками нередко обнаруживается значительное содержание глюкозы (глюкозурия), что может быть обусловлено двумя основными причинами. Во-первых, как уже отмечалось, при выполнении физических упражнений в крови по­вышается уровень глюкозы (гипергликемия) и он может превысить по­чечный порог, вследствие чего часть глюкозы не будет подвергаться обратному всасыванию в извитых канальцах нефрона и останется в со­ставе мочи. Во-вторых, из-за повреждения почечных мембран наруша­ется непосредственно процесс обратного всасывания глюкозы в почках, что также ведет к развитию глюкозурии.

3. Кетоновые тела. До работы кетоновые тела в моче не обнару­живаются. После соревновательных или тренировочных нагрузок с мо­чой могут выделяться в больших количествах кетоновые тела — ацето­уксусная и Р-оксимасляная кислоты, а также продукт их распада — аце­тон. Это явление называется кетонурией, или ацетонурией. Причины кетонурии аналогичны причинам, вызывающим глюкозурию. Это по­вышение в крови концентрации кетоновых тел (гиперкетонемия) и снижение реабсорбционной функции почек при мышечной работе.

4. Лактат. Появление молочной кислоты в моче обычно наблюда­ется после тренировок, включающих упражнения субмаксимальной мощности. Каждое такое упражнение приводит к резкому возраста­нию концентрации лактата в крови и последующему его переходу из кровяного русла в мочу. Таким образом происходит аккумулирование молочной кислоты в моче. В связи с этим по выделению лактата с мо­чой можно судить об общем вкладе гликолитического пути ресинтеза АТФ в энергообеспечение всей работы, выполненной спортсменом за тренировку.

Наряду с влиянием на химический состав физические нагрузки при­водят к изменению физико-химических свойств мочи. Наиболее суще­ственные изменения следующие:

Плотность. Вследствие повышения роли внепочечных путей вы­деления воды из организма (через кожу с потом, через легкие с выды­хаемым воздухом) объем мочи (диурез) после тренировки или сорев­нования, как правило, уменьшается. Это, в свою очередь, сказывается На плотности. Данный показатель после работы чаще всего повыша­йся. В среднем плотность мочи до нагрузок колеблется в пределах 1.010-1,025 г/мл. После тренировки этот показатель может быть ра­
вен 1,030-1,035 г/мл и даже еще выше. Одной из причин увеличения плотности мочи является, как отмечалось выше, увеличение внепо- чечных потерь воды, что приводит к возрастанию концентрации рас­творенных в моче веществ. Другой причиной повышения плотности мочи после физической работы может оказаться появление в моче веществ, отсутствующих в ней в состоянии покоя (белок, глюкоза, ке­тоновые тела, лактат и др.).

По плотности можно рассчитать содержание растворенных химиче­ских соединений (сухой остаток) в отдельных порциях мочи. Для этого используется следующая формула:

Сухой остаток (г/л) = а • 2,6, где а — величина, численно равная тысячным долям плотности (напри­мер: если плотность мочи 1,022 г/мл, то а = 22; если плотность мочи 1,030, то а = 30).

Это делает возможным оценивать экскрецию отдельных компонен­тов мочи в расчете на 1 г сухого остатка, что позволяет исключить влияние плотности мочи на эти показатели.

Кислотность. Вследствие выделения после тренировки с мочой молочной кислоты, а также кетоновых тел, которые тоже являются кислотами, рН мочи снижается. До работы при обычном питании рН мочи равен 5-6. После работы, особенно с использованием интенсив­ных нагрузок, рН мочи может быть в пределах 4-5, что соответствует примерно десятикратному увеличению концентрации в моче ионов водорода.

В заключение необходимо подчеркнуть, что глубина биохимиче­ских сдвигов, возникающих в мышцах, во внутренних органах, в крови и в моче, зависит от мощности и продолжительности физической рабо­ты. Чем выше интенсивность работы и чем дольше она длится, тем бо­лее глубоки и значительны биохимические изменения в организме спортсмена. Достигнув определенной глубины, биохимические сдвиги оказывают отрицательное влияние на возможность выполнения данной работы и приводят к снижению работоспособности спортсмена, т. е. вызывают утомление.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

источник