Меню

Во время сокращения мышцы кислород

6.1.4 Доставка кислорода в работающие мышцы.

6.1.4.1 Развитие капиллярной сети.

Для функционирования механизма аэробного ресинтеза АТФ требуется кислород. В связи с тем, что содержание кислорода в единице объёма крови находится в жёстких пределах, единственной возможностью увеличения количества кислорода, доставляемого к работающим мышцам, является усиление их кровообращения [16].

Хроническая недостаточность в снабжении мышечной ткани кислородом может вызвать специфическое приспособление сосудистой системы, которое проявляется в увеличении числа кровеносных сосудов, особенно капиллярной сети [9]. Именно в капиллярах происходит диффузия кислорода и растворённых в крови веществ в тканевые клетки и обратно. В быстрых мышечных волокнах на каждый кубический миллиметр приходится 300-400 капилляров, плотность капилляров в медленных мышечных волокнах в среднем в 3 раза больше.

Поскольку причиной запуска процесса создания капиллярной сети является недостаточность в снабжении мышц кислородом, интенсивность и длительность выполнения упражнения должны быть такими, чтобы мышцы постоянно испытывали кислородное голодание. Но при выполнении короткой и интенсивной нагрузки, когда энергообеспечение преимущественно идёт без участия кислорода, стимулы для создания дополнительных капилляров в мышечных волокнах отсутствуют – в них просто нет необходимости. Таким образом, мы снова приходим к тому, что длительность подхода при тренировке статической выносливости должна быть такой, чтобы аэробный механизм ресинтеза АТФ успел выйти на уровень своей максимальной мощности и продержался на этом уровне как можно дольше.

6.1.4.2 Создание условий для эффективного кровообращения.

Нужно создать условия для максимальной эффективности кровообращения в статически работающих мышцах. Интенсивность кровотока в капиллярах мышечной ткани зависит от уровня метаболической активности, т.е. интенсивности мышечной деятельности, при этом под воздействием нагрузки изменяется как количество функционирующих капилляров, так и объём кровотока через каждый капилляр. Так, количество действующих капилляров в работающей скелетной мышце может возрасти по отношению к уровню покоя более чем в 50 раз [2]. Объём кровотока через кровеносные сосуды регулируется изменением радиуса кровеносного сосуда. При этом даже небольшое изменение радиуса кровеносного сосуда вызывает существенное изменение величины кровотока, поскольку сопротивление кровотока обратно пропорционально четвёртой степени радиуса кровеносного сосуда.

Мышечный кровоток при физической нагрузке находится в определённой зависимости от некоторых механических факторов, связанных с сокращениями и расслаблениями мышцы. Во время сокращения повышается внутримышечное давление, что приводит к сдавливанию мышечных сосудов и уменьшению кровотока через них. И если при динамических сокращениях небольшой силы возникает лишь небольшое препятствие кровотоку, то при сильных динамических и особенно при статических сокращениях уровень кровотока значительно уменьшается. В этих случаях (к которым можно смело отнести и подтягивание на перекладине) мышечный кровоток определяется противоположным действием двух факторов – концентрации локально образующихся сосудорасширяющих веществ и механического сдавливания кровеносных сосудов сокращающейся мышцей.

Так, при статическом сокращении мышц предплечий кровоток в них возрастает с увеличением силы сокращения лишь до тех пор, пока она не достигнет 15-20% от максимальной произвольной силы этих мышц. При более сильных сокращениях внутримышечное давление снижает кровоток. Если измерять мышечный кровоток сразу после статического сокращения мышц, он существенно больше, чем во время сокращения. Разность между показателями кровотока во время и после статического сокращения («кровяной долг») служит показателем механического препятствия кровотоку во время статического сокращения мышц, причём это препятствие тем больше, чем сильнее мышечное сокращение [9].

Для эффективной работы аэробного механизма энергообеспечения необходимо, чтобы все имеющиеся в распоряжении работающей мышцы капилляры находились в открытом состоянии, а объём кровотока через капиллярную сеть был максимально возможным. Основная сложность состоит в том, что эти условия должны выполняться уже в первом подходе тренировки на развитие статической выносливости. Мало открытых капилляров – мало крови, мало крови – мало кислорода, мало кислорода – ресинтез АТФ преимущественно идёт за счёт гликолиза, идёт гликолиз – образуется лактат, образуется лактат – «дубеют» мышцы, задубели мышцы предплечий – поползли кисти, поползли кисти – тут и сказке конец. Поэтому для того, чтобы не терять первый подход каждой тренировки, нужно тщательно разминаться. Если первый подход «до отказа» в тренировке, направленной на развитие статической выносливости, проводится без соответствующей разминки – это, как правило, загубленный подход.

Сказанное, естественно, относится и к соревнованиям, особенно, если соревновательный подход проводится утром, когда организм еще не проснулся. Можно привести десятки примеров, когда подтягивание в утренние часы без должной разминки не позволяло спортсменам даже приблизиться к своим результатам, показанным на тренировке двумя-тремя днями ранее. Грамотная разминка помогает с максимальной эффективностью использовать то, что наработано на тренировке.

источник

Основы кардиотренинга. Что такое кардио и как это работает?

Что такое кардиотренинг? Дословно, это тренировка сердца.

Какова связь между сердцем, мышцами и целями атлетов? Чаще всего о кардиотренинге вспоминают, когда надо снизить вес или увеличить выносливость. Давайте разберёмся почему.

Сердце — это мускульный мешок, главной функцией которого является нагнетание крови в сосуды. При этом, что немаловажно, создаётся не только усиленная циркуляция крови по телу, но и нужное давление.

Итак, сердце, создавая мощный ток крови по сосудам, обеспечивает перенос кислорода из лёгких и питательных веществ из кишечника к различным органам и мышцам, а также удаление продуктов жизнедеятельности клеток из мест их образования.

В мышцах происходит газообмен между тканями и кровью, а также обмен веществами. В мышцы поступает кислород и отводится в кровь углекислый газ. В мышцы из крови поступают углеводы и аминокислоты, а выводятся молочная кислота и другие вещества.

А вы никогда не задумывались, сколько конкретно кислорода нужно мышцам человека? И может ли быть ситуация, когда мышцам кислорода может не хватать?

Ответ на первый вопрос достаточно прост.

Максимальное поглощение кислорода

Существует специальный термин, который позволяет описать количество поглощаемого мышцами кислорода. Это МПК (максимальное поглощение кислорода). Он показывает, какой максимальный объём кислорода мышцы поглощают в единицу времени. При максимальной нагрузке величина МПК может составить от 3 до 6 литров в минуту. Это так называемый абсолютный МПК. То есть столько кислорода поглощает всё ваше тело. Но тела у всех разные…

Есть также относительный показатель МПК, который привязан ещё и к весу человека. Ведь очевидно, что чем крупнее человек, тем больше он потребляет кислорода. А относительный показатель демонстрирует именно эффективность мышц. Кстати, этот показатель, как правило, выше у людей небольших. Для сравнения, средний относительный МПК нетренированного мужчины за 30 лет около 40-45 мл/мин/кг и уменьшается с возрастом. Этот же человек, который регулярно тренируется на выносливость, может повысить этот показатель до 50-55 мл/мин/кг. 50-тилетний чемпион по бегу среди ветеранов, возможно, будет иметь значение свыше 60 мл/мин/кг. Олимпийский чемпион в беге на 10000 метров будет иметь это значение около или свыше 80 мл/мин/кг!

Для полноты картины надо сказать, что МПК в основном определяется генетически и лишь частично зависит от тренировок. Но всё равно зависит. Поэтому имеет смысл тренироваться и развивать свои аэробные возможности!

У людей абсолютно не тренированных наблюдается интересное состояние при нагрузках. Их мышцы не могут развить достаточно усилий, чтобы начала ощущаться нехватка кислорода. Сердце в этом случае легко справляется с нагрузкой. Людям с нетренированными мышцами следует для начала тонизировать мышцы, чтобы они «догнали» по своим потребностям возможности сердечно-сосудистой системы. Это хорошо вписывается в общий подход к новичкам, когда им предлагается программа для начинающих, целью которой является как раз приведение мышц в тонус и выработка крайне важного баланса мускулатуры.

У людей с тренированными мышцами фактором, ограничивающим работу, является недостаточное поступление кислорода в мышцы. А, как мы уже знаем, за это отвечает сердце. Таким образом, здесь наблюдается потребность в дальнейшем развитии сердца и сосудов, а также в увеличении ёмкости лёгких.

Зачем нужен кислород в мышцах?

Для того, чтобы получать энергию в виде молекул АТФ. В мышцах присутствует три способа получения энергии в виде АТФ. Они идут независимо друг от друга, и доля каждого из них в энергоснабжении мышцы постоянно меняется во время упражнения.

Рассмотрим кратко эти пути.

Гликолиз

Происходит в цитоплазме мышечных клеток. С помощью этого процесса каждая молекула глюкозы даёт 2 молекулы АТФ. Немного, но гликолиз не требует кислорода и запускается в клетке мгновенно. Вклад гликолиза в синтез энергии в самом начале упражнения очень высок, особенно когда истощается резерв креатинфосфата. Однако, поскольку эффективность гликолиза невысока и ведёт к быстрому истощению резерва углеводов в мышце, он не может обеспечить полную потребность мышцы в энергии, если нагрузка достаточно велика и продолжительна.

Советуем прочитать:  Йога расслабление и напряжение мышц

Гидролиз креатинфосфата

Все мы слышали слово креатин и что он даёт энергию. По сути, это вещество является аккумулятором энергии для синтеза АТФ. Креатин присоединяет фосфатные группировки во время отдыха и отдаёт их на создание АТФ во время мышечных сокращений. Одна молекула креатинфосфата даёт начало одной молекуле АТФ. Процесс этот весьма быстрый и эффективный, если бы не одно ограничение. В мышцах не очень-то много креатинфосфата. И его запасов хватает от силы на 10 секунд интенсивной работы. В первые секунды мышцы способны развивать огромные усилия именно благодаря запасу креатинфосфата. Производство АТФ из креатинфосфата так же, как и гликолиз, происходит в цитоплазме мышечных клеток.

Аэробный процесс

Этот процесс производства энергии в мышцах самый медленный. Он начинается практически одновременно с началом работы мышц, но его вклад в общее энергоснабжение мышцы очень мал в первые минуты. Зато через несколько минут интенсивной работы он набирает обороты и запускается во всей красе. Аэробный процесс, как это ясно из названия, требует наличия кислорода. А откуда взяться кислороду? Основная его масса конечно же должна быть принесена кровью из лёгких. А на это требуется время, пока повысится частота пульса и дыхания. Эффективность данного процесса очень высока, поскольку каждая молекула глюкозы даёт при этом 36 молекул АТФ.

Остановимся на этом процессе более подробно, поскольку именно он является центральным процессом при кардиотренинге, позволяет эффективно устранять лишние килограммы и значительно повышает выносливость, увеличивает наши мышцы. Каким образом, мы сейчас подробнее разберём.

Аэробный процесс протекает в особых органоидах мышечных клеток – митохондриях. Именно в них содержатся все ферменты дыхательной цепи, цикла трикарбоновых кислот и бета-окисления жирных кислот. И чем больше в клетке митохондрий, чем эти митохондрии крупнее, тем эффективнее идёт процесс. Приспосабливаясь к регулярным аэробным нагрузкам, организм сам увеличивает количество и размеры митохондрий в мышечных и других клетках.

Что происходит при активной длительной работе мышцы?

Исчерпывается резерв креатинфосфата, гликолиз не справляется с энергетическим дефицитом в мышце и активизируется аэробный процесс. Это приводит, прежде всего, к ускорению пульса и росту давления крови. Оба эти процесса приводят к усиленному поступлению кислорода в мышечные клетки и, в частности, в митохондрии. Активизируются ферменты дыхательной цепи, которым надо много ионов водорода. Ионы водорода, в свою очередь, берутся из цикла трикарбоновых кислот. А сырьём для этого процесса служат как раз остатки жирных кислот. Что получается? Стоит нам нагрузить мышцы в течение нескольких минут, как в них активизируется сжигание жиров. А если растянуть такую нагрузку на 10-40 минут, да ещё при достаточно высокой интенсивности, тогда мы сожжём массу жира в теле.

Здесь, конечно же, не всё так просто, и дело гораздо сложнее. Поскольку ферментативные реакции в организме регулируются не нашим желанием, а различными градиентами концентрации и энергии, они часто конкурируют между собой и эффективность нужной нам реакции может снизиться.

Например, если не обеспечить организм стимулом выбросить в кровь жирные кислоты из жировой ткани, он будет в аэробном процессе получать энергию из углеводов. Просто потому, что это выгоднее энергетически. И так, пока не будут исчерпаны углеводные резервы (обычно это происходит минут через 20). Поэтому так важно совмещать силовые нагрузки (высвобождают жирные кислоты из жировой ткани) и аэробные. Обратите на этот факт самое пристальное внимание, если желаете избавиться от лишних килограммов быстрее.

С другой стороны, не все мышечные волокна одинаково эффективно сжигают жиры. Лучше всего для этого приспособлены красные. А в белых этот процесс не ярко выражен. Поэтому лучше чаще использовать повышенное число повторений в силовых упражнениях.

Как проводить кардиотренировки?

Перейдём от теории к практике.

Что можно использовать для кардиотренинга? Это обычные для большинства фитнес-залов кардиотренажёры, беговые дорожки и эллиптические тренажёры. Попросите тренера показать вам, как пользоваться электронной начинкой тренажёра, но непременно соблюдайте мои рекомендации по пульсу, что бы ни говорил тренер. Он, скорее всего, поставит вам стандартную программу, уже встроенную в тренажёр, и она может запросто отбить у вас желание тренироваться дальше.

Вы, разумеется, можете практиковать ходьбу и бег на стадионе, в лесу, на пересечённой местности. Хороша скакалка и скандинавская ходьба с палками. И даже в домашних условиях можно запросто провести отличную кардиотренировку. Достаточно ходить, прыгать и бегать на одном месте, соблюдая нужную частоту сердечных сокращений.

А теперь конкретные советы:

Здесь я буду исходить из результатов вашего тестирования по шестимоментной пробе.

Если ваш результат неудовлетворительный (выше 400), значит, вы относитесь к группе 1.

Если ваш результат удовлетворительный (400 или ниже), значит, вы относитесь к группе 2.

Тренировки группы 1

Поскольку ваша сердечно-сосудистая система (ССС) не может сейчас обеспечить мышцам достаточное количество кислорода для эффективного сжигания жира, вам следует сосредоточить своё внимание на её тренировке. Все остальные тренировочные моменты придётся отложить на некоторое время, пока приводите в порядок ССС. Сейчас вы просто не в силах обеспечить нужную для сжигания жира интенсивность тренировок.

Ваша тренировка должна включать не менее 20-30 минут кардиотренинга 4-5 раз в неделю. Начать следует с простой (можно энергичной) ходьбы в течение 3-5 минут, постепенно, в течение двух недель увеличивая это время до 30 минут. Далее следует пробовать лёгкий бег, и постепенно ваш пульс должен доходить до 120-130 ударов в минуту. В течение ещё двух недель увеличивайте время нахождения в этом пульсе и доведите его до 15-20 минут. Этот месяц заметно улучшит ваше сердце, уберёт одышку и снизит пульс покоя. После этого переходите к тренировке для группы 2.

Параллельно с кардиотренингом вам следует проводить тренировки для тонуса и баланса мышц не реже 2 раз в неделю. У каждого они могут быть свои, в зависимости от целей и доступного оборудования, но будут и похожи.

Тренировки группы 2

Ваша ССС вполне справляется с доставкой кислорода к мышцам, но следует учитывать один важный факт. Мышцы очень быстро увеличивают свою окислительную способность. Поэтому ССС начинает отставать от их потребностей. Поэтому, несмотря на удовлетворительное состояние, вам следует тренировать ССС постоянно и регулярно. Пусть это будет не чаще 3 раз в неделю по 25-30 минут.

Даже если у вас нет нужды снижать свой вес, это приведёт к очень полезным результатам. Ведь кардиотренинг приводит к росту количества митохондрий в мышцах. А одно лишь это уже означает рост мышц. Если вы занимаетесь чисто силовой подготовкой, следует на это время максимально снизить частоту аэробных тренировок и снизить их интенсивность. Это позволит увеличивать силу быстрее.

Тренируясь в аэробике, старайтесь постепенно, в течение первых пяти минут, довести свой пульс до 140-150 ударов и удерживать его на этом уровне не менее 15-25 минут.

Обязательно в последние пять минут должна проводиться «заминка». Это постепенное замедление бега с переходом на ходьбу. Это особенно важно, если у вас есть малейшие проблемы с сердцем. Заминка не позволяет давлению падать слишком быстро, что не даст появиться тошноте (или даже обмороку). С точки зрения гормональной регуляции заминка также очень важна и полезна (снижает содержание стрессовых гормонов).

Что происходит в организме при регулярном кардиотренинге в течение длительного времени?

Стимулируя активное дыхание и увеличение пульса достаточно продолжительной мышечной работой, мы получаем следующие изменения (адаптации) в организме. Они появляются не сразу, а в течение нескольких месяцев или даже лет регулярных кардиотренировок.

  • Развивается сердце. Оно увеличивает свою способность прокачивать кровь через организм и создавать высокое давление. Кстати, между делом, вы забудете, что такое гипертония.
  • Увеличивается окислительная способность мышц (способность поглощать кислород и сжигать жир).
  • Увеличивается объём сосудистой системы человека. В основном это происходит за счёт увеличения венозной части (венозное русло) и капилляров.
  • Увеличивается количество крови. По разным данным увеличение может составить до 50%.
  • Улучшается способность крови к переносу кислорода.
  • Увеличивается жизненная ёмкость легких, и вы навсегда забудете, что такое одышка.
  • Увеличивается число и размеры митохондрий в мышцах. Вклад митохондрий в общий рост мышц составляет около 25%. Следовательно, вы станете более подтянутым и мускулистым даже без основательной силовой тренировки.
  • Развивается капиллярная сеть работающих при кардиотренинге мышц. Это означает ускорение обмена веществ в мышцах, увеличение выносливости и рост потенциала для роста мышц в объёме и силе. Уходят такие явления как застой жидкостей в ногах и отёчность, а также целлюлит у женщин.
Советуем прочитать:  Гимнастика норбекова для мышц глаз

Все эти явления, вместе взятые, означают, что ваш вес уже не может быть намного выше нормы, и вы очень выносливы и здоровы. Ну и, конечно же, красивы и привлекательны!

источник

Энергетические процессы в мышце

Содержание

Энергетические процессы в мышце [ править | править код ]

Естественно, что для совершения мышечного движения требуется энергия. В организме человека существуют разные источники энергии, которые последовательно включаются один за другим. Рассмотрим каждый из них.

АТФ [ править | править код ]

Универсальным источником энергии в живом организме является молекула АТФ, которая образуется в цитратном цикле Кребса. Под действием фермента АТФазы молекула АТФ гидролизуется, отсоединяя фосфатную группу в виде ортофосфорной кислоты (Н3РО4), и превращается в АДФ, при этом высвобождается энергия.

АТФ + H2O = АДФ+ H3PO4 + энергия

Головка миозинового мостика при контакте с актином обладает АТФазной активностью и соответственно возможностью расщеплять АТФ и получать энергию, необходимую для движения.

Количества АТФ, которое содержится в мышце, достаточно для выполнения движений в течение 2-5 первых секунд.

Креатинфосфат [ править | править код ]

Запас молекул АТФ в мышце ограничен, поэтому расход энергии при работе мышцы требует постоянного его восполнения, это происходит за счет креатинфосфата. Креатинфосфат обладает способностью отсоединять фосфатную группу и превращаться в креатин, присоединяя фосфатную группу к АДФ, которая превращается в АТФ.

АДФ + креатинфосфат = АТФ + креатин.

Эта реакция получила название – реакции Ломана. Именно поэтому креатин имеет большое значение в бодибилдинге.

Надо заметить, что креатин эффективен только при выполнении анаэробных (силовых) упражнений, так как креатинфосфата достаточно примерно на 2 минуты интенсивной работы, затем подключаются другие источники энергии. Соответственно, в лёгкой атлетике приём креатина как добавки для увеличения атлетических показателей малоэффективен.

Запасы креатинфосфата в волокне не велики, поэтому он используется в качестве источника энергии только на начальном этапе работы мышцы, до момента активизации других более мощных источников – анаэробного и затем аэробного гликолиза. По окончании работы мышцы реакция Ломана идет в обратном направлении, и запасы креатинфосфата в течение нескольких минут восстанавливаются.

Энергетический метаболизм скелетных мышц [ править | править код ]

Алактатные механизмы [ править | править код ]

КФ обеспечивает запас энергии фосфата для ресинтеза АТФ из АДФ при наступлении сократительной деятельности (рис. 3):

КФ + АДФ Креатинкиназа К + АТФ (1)

В состоянии покоя мышечные волокна наращивают концентрацию КФ до пяти раз больше, чем АТФ. В начале сокращения, когда концентрация АТФ начинает падать, а АДФ повышаться вследствие ускорения разложения АТФ, массовая активность способствует образованию АТФ из КФ.

Хотя образование АТФ из КФ происходит быстро, требуя одной единственной ферментативной реакции (1), количество АТФ, которое может быть получено в результате этого процесса, ограничено начальной концентрацией КФ. Мышечные волокна также содержат миокиназу, которая катализирует образование одной молекулы АТФ и одной молекулы АМФ из двух молекул АДФ. АТФ и КФ, вместе взятые, могут обеспечить максимальную силу в течение 8—10 с. Таким образом, энергия, полученная от фосфагенной системы, используется для коротких всплесков максимальной мышечной активности, необходимых в легкой и тяжелой атлетике (забег на 100 м, толкание ядра или поднятие тяжестей).

Гликолиз [ править | править код ]

Хотя метаболизм по гликолитическому пути производит лишь небольшое количество АТФ из каждой усвоенной единицы глюкозы, он может обеспечить быстрый синтез большого количества АТФ при наличии достаточного количества ферментов и субстрата. Этот процесс может также происходить в отсутствие кислорода:

Глюкоза анаэробный быстрый гликолиз 2 АТФ + 2 лактата (2)

Глюкоза для гликолиза поступает либо из крови, либо из запасов гликогена. Когда исходным материалом выступает гликоген, из одной единицы потребленной глюкозы в результате фосфоролитического гликогенолиза образуется три молекулы АТФ. По мере того, как мышечная активность становится интенсивнее, для анаэробного расщепления гликогена мышц требуется все больше и больше АТФ, и, соответственно, увеличивается производство молочной кислоты. Анаэробный гликолиз может обеспечить энергию на 1,3-1,6 мин максимальной мышечной активности.

Образование молочной кислоты понижает уровень pH в мышечных волокнах. Это препятствует действию ферментов и вызывает боль, если удаление молочной кислоты происходит слишком медленно по сравнению с ее образованием.

Окислительное фосфорилирование [ править | править код ]

При умеренном уровне физической нагрузки, например, при беге на 5000 м или марафоне, большая часть АТФ, используемого для сокращения мышц, образуется путем окислительного фосфорилирования. Окислительное фосфорилирование позволяет высвободить из глюкозы гораздо больше энергии по сравнению с отдельно взятым анаэробным гликолизом:

Жиры катаболизируются только с помощью окислительных механизмов, при этом выделяется много энергии. Аминокислоты тоже могут быть метаболизированы подобным образом. Три метаболических пути образования АТФ для сокращения и расслабления мышц показаны на рис. 3.

10 мин умеренной физической нагрузки главным потребляемым «топливом» является собственный гликоген мышц. В течение следующих 30 мин доминирующими становятся переносимые кровью вещества; глюкоза крови и жирные кислоты вносят примерно одинаковый вклад в потребление мышцами кислорода. По истечении этого периода все более важную роль приобретают жирные кислоты. Важно подчеркнуть взаимодействие между анаэробными и аэробными механизмами в образовании АТФ во время физической нагрузки. Вклад анаэробного образования АТФ больше при краткосрочной нагрузке высокой интенсивности, в то время как при более продолжительных нагрузках низкой интенсивности преобладает аэробный метаболизм.

Восстановление и кислородная задолженность [ править | править код ]

После того как физическая нагрузка закончилась, поглощение кислорода все еще остается выше нормы (табл.). С недавнего времени для обозначения кислородной задолженности используется также термин «избыточное потребление кислорода после физической нагрузки». Сначала его уровень очень высок, пока тело восстанавливает запасы КФ и АТФ, возвращая тканям запасенный кислород, а затем в течение еще одного часа потребление идет на более низком уровне, пока удаляется молочная кислота. Поэтому ранние и последние фазы кислородной задолженности называют соответственно алактатной и лактатной кислородной задолженностью. Повышение температуры тела также говорит о более высокой скорости метаболизма и росте потребления кислорода.

Чем продолжительнее и интенсивнее физическая нагрузка, тем больше времени занимает восстановление. Например, на восстановление после полного истощения гликогена мышц зачастую требуется несколько дней, а не секунд, минут или часов, необходимых для восстановления запасов КФ и АТФ и удаления молочной кислоты. Физическая нагрузка большой интенсивности, вероятно, приводит к микротравмам мышечных волокон, и их восстановление занимает некоторое время.

Компоненты кислородной задолженности. После длительной, тяжелой физической нагрузки дыхание остается выше нормы для удовлетворения повышенной потребности в кислороде

Восстановление запасов кислорода в тканях(около 1 л)

Восстановление уровней креатинфосфата и других богатых энергией фосфатов (около 1-1,5 л)

Удаление молочной кислоты путем глюконеогенеза и другими путями (до 12 л)

Стимуляция метаболизма вследствие повышения уровня адреналина (около 1 л)

Дополнительное потребление кислорода в дыхательных мышцах и сердце (около 0,5 л)

Общее усиление метаболизма вследствие более высокой температуры тела*

Q10 — повышение температуры на 10 °С может удвоить скорость метаболизма, если клетки могут справляться с такими изменениями температуры

источник

Кислородное обеспечение работающих мышц.

На кислородное снабжение мышц (и соответственно «качество» работы в аэробном режиме) непосредственно влияет концентрация продуктов метаболизма (молочной кислоты, углекислоты). Выделяемые клетками продукты обмена изменяют рН крови и действуют на расположенные в стенках кровеносных сосудов хеморецепторы – структуры, реагирующие на химический состав крови и связанные с центральной нервной системой (ЦНС). Увеличение концентрации молочной кислоты в крови (а значит снижение ее рН или закисление) ведет к усилению активности дыхательного центра.

Советуем прочитать:  Изолирующие упражнения на мышцы ягодиц

Скорость доставки кислорода к мышечным волокнам считается одним из главных факторов работоспособности.Кислород из вдыхаемого воздуха диффундирует в кровь через стенки легочных альвеол и кровеносных капилляров, большая его часть связывается с гемоглобином (Hb) эритроцитов и он превращается в оксигемоглобин (Hb(O2)4), рис. 8.

Рис. 8. Структура гемоглобина и миоглобина.

При температуре 0° и давлении 760 мм рт. ст. 100граммов гемоглобина, в среднем, могут связать134млО2(кислорода – кто забыл). В крови взрослого человека содержится около14 – 16граммов гемоглобина. При полном насыщении гемоглобина кислородомкислородная емкость крови– общее количество связанного ею кислорода, достигает2122млО2на100мл крови (не слабо, это больше20процентов объема!)

Чем ниже температура и выше рН (– смещен в щелочную сторону), тем больше кислорода связывается с гемоглобином. Подщелачиванию крови и насыщению гемоглобина кислородом способствует отщепление СО2(углекислого газа или тривиально – угарного) от гемоглобина крови в выдыхаемый воздух. Всего в молекуле гемоглобина – 4 гема, рис. 8, соответственно, максимум может быть связано4молекулыО2, и от первой до четветой каждое последующее присоединение происходит легче.

Обогащенная кислородом кровь поступает в большой круг кровообращения. Во время мышечной работы объем перекачиваемой крови возрастает до 30 – 40 литров в минуту, соответственно, количество кислорода, переносимого кровью, увеличивается (5 – 6 л/мин).

С ростом концентрации СО2 и кислотных продуктов обмена, с местным повышением температуры (в микро капиллярах работающей мышечной ткани) распад оксигемоглобина ускоряется и свободный кислород диффундирует (из тканевых капилляров) по градиенту концентрации в клетки. В мышечной ткани, на клеточном уровне, кислородный обмен осуществляется при участиимиоглобина,рис. 8. Он доставляет кислород к митохондриям и кроме транспортной функции миоглобин еще выполняет функцию кислородного «депо». Он имеет большее, чем гемоглобин, сродство к кислороду, что обеспечивает эффективное кислородное снабжение работающих мышц.

Использование энергетических ресурсов и потребление кислорода при мышечной работе. Кислородный долг,запрос,приход,дефицит.

Мышечная деятельность ведет к расходу, и, одновременно с началом, к усилению мобилизации энергетических ресурсов организма. (Генетически этот «срочный призыв» энергетических веществ организма «на службу» закреплен в расчете на длительное ведение «военных действий», например, по захвату энерго- и строй-ресурсов из внешней среды, типа – охота на оленя, и, соответственно, направлен на обеспечение выживания организма, а не на установление спортивных рекордов).

За первые секунды работы (режим креатинфосфокиназной реакции)запасы креатинфосфата быстро уменьшаются, при этом образующаяся АМФ активирует анаэробный распад мышечного гликогена(гликолиз). При исчерпании запаса гликогена мышц начинает использоваться гликоген печени, расщепление которого стимулируется гормонами адреналином и глюкагоном. Обычно углеводные запасы организма на работу мышц полностью не расходуются.

При длительной работе (а это уже аэробный режим) мышцы обеспечиваются энергией в основном за счет распада жиров – липолиза (под действием липаз, в быту успешно отмывающих сковородки от жира). Липолиз в организме активируется адреналином и гормоном гипофиза соматотропином, в результате образуются и выделяются в кровь такие продукты обмена как жирные кислоты и кетоновые тела. Из крови в мышцы переносится и там окисляется в процессе работы большое количество кетоновых тел и свободных жирных кислот. При длительной работе, в печени, в основном, протекает глюконеогенез, стимулируемый гормоном надпочечников кортизолом (вспомним, что это процесс синтеза – новообразования углеводов из веществ неуглеводной природы).

Потребность мышц в кислороде с началом интенсивной работы возрастает во много раз, и, разумеется, не может быть удовлетворена сразу или «в кратчайший срок». На активизацию работы вегетативной системы и систем энергообеспечения, особенно инерционной макро системы кислородного снабжения, требуется время. При равномерной физической нагрузке (с ЧСС не превышающей 150 уд/мин) скорость потребления О2возрастает до тех пор, пока не наступитустойчивое состояние, при котором потребление О2 в каждый данный момент времени точно соответствует потребности организма в нем. Такое состояние называется истинным.

При интенсивной работе (с ЧСС 150 – 180 уд/мин) устойчивое состояние не устанавливается и потребление О2может возрастать до конца работы. Когда исчерпываются возможности сердечнососудистой системы по доставке кислорода к тканям наблюдается «ложное устойчивое состояние», просто поддерживается некоторый максимальный уровень потребления кислорода. Такой «ложно устойчивый» максимальный уровень потребления О2 при длительной работе снижается с возрастанием утомления.

Количество кислорода, которое необходимо организму, чтобы за счет аэробных процессов полностью удовлетворить энергетические потребности, называется кислородным запросом работы.Реальное потребление кислорода при интенсивной (мощной) работе этокислородный приход, он составляет только часть кислородного запроса. Разность между кислородным запросом работы и реально потребляемым кислородом –кислородный дефициторганизма. (Предположим, на выполнение упражнения штангисту требуется количество кислородаКзапрос, а за пару секунд «рывка» или «жима» он успел вдохнуть кислорода – почти ничего –Кприход, отсюда большойКдефицит=Кзапрос– Кприход. В отличие от штангиста хоккеист за несколько минут на льду успевает подышать, хоть и учащенно, что дает емуКприход. Он частично обеспечивает себеКзапрос, но разностьКдефицитвсе равно остается).

В ходе интенсивной работы кислородный дефицит вызывает в организме накопление метаболитов – недоокисленных продуктов анаэробного распада. В случае установления истинного устойчивого состояния часть этих метаболитов утилизируется в процессах аэробного окисления, оставшаяся часть – доокисляется после окончания мышечной работы. В случае неустойчивого или ложного устойчивого состояния недоокисленные продукты накапливаются по ходу работы (конечно, они не способствуют спортивному успеху, а вызывают усталость, или чего похуже). Полностью накопившиеся продукты распада могут быть устранены уже только в восстановительном периоде. При этом устранение может идти по двум направлениям: полное окисление до конечных продуктов (например до СО2иH2O)или ресинтез в исходные вещества. В обоих случаях для реакций по утилизации необходимо дополнительное количество кислорода, поэтому после окончания работы реальное потребление кислорода в течение некоторого времени остается повышенным по сравнению с уровнем покоя. Такой восстановительный излишек кислородного потребления называют кислородный долг – Кдолг. Кислородный долг всегда больше кислородного дефицита, разность между ними зависит (почти прямо пропорционально) от интенсивности и продолжительности работы. (Тогда для штангиста Кдолг >>>Кдефицит, а для хоккеиста Кдолг>Кдефицит).

Во время отдыха за счет кислородного долга окисляются продукты энергетического обмена и восстанавливаются запасы миоглобинового и гемоглобинового депо. Повышенное потребление кислорода сохраняется в течение некоторого времени отдыха в связи с разобщением во время утомления процессов окисления и синтеза АТФ. Это разобщение наблюдается даже некоторое время после окончания интенсивной работы.

Формирование кислородного долга зависит от режима мышечной деятельности. В случае кратковременных упражнений большая часть накапливающегося кислородного долга обусловлена необходимостью ресинтеза КрФ и АТФ (пример штангиста). При работе в гликолитическом режиме накопившийся О2-долг расходуется на ресинтез гликогена (пример хоккеиста). Восстановление равновесия внутренней среды (ионный баланс и другие процессы) также требует добавочного количества кислорода, соответственно, вносит вклад в кислородный долг.

После работы, в которой достигалось устойчивое состояние, снижение потребления кислорода происходит довольно быстро: О2-долг наполовину оплачивается за 27 – 30 с, полностью – за 3 – 5 мин (хватает и штангисту до следующей попытки, и хоккеисту до следующей смены состава). При интенсивной работе (особенно, в случае «ложного равновесия») на графике потребления О2(в период восстановления) отмечаются две фазы. Сначала наблюдается быстрый спад – первая фаза, затем – более медленный затяжной процесс возвращения к уровню покоя – вторая фаза. Первая фаза – быстрый компонент О2-долга (алактатный) отражает долю креатинфосфокиназной реакции в энергетическом обеспечении работы; вторая фаза – медленный компонент кислородного долга (лактатный), при непродолжительной работе показывает степень развития гликолитического процесса, но при длительной работе (в аэробном режиме, преимущественно) в кислородном долге велика доля других процессов (в живой системе ее трудно измерить). Медленный компонент кислородного долга уменьшается наполовину за 15 – 25 мин, а полностью ликвидируется за 1,5 – 2 часа.

Последнее изменение этой страницы: 2017-01-20; Нарушение авторского права страницы

источник