Энергообеспечение мышечной деятельности

АТФ — это высокоэнергетическое соединение, которого по умолчанию в мышцах находиться очень мало. Когда его запасы исчерпываются после нескольких движений для дальнейшего сокращения мышц необходимо восстановить АТФ. В научной литературе энергообеспечение мышечной деятельности называется ресинтезом. Поэтому основная цель всех механизмов энергообеспечения мышечной энергообеспечение мышечной деятельности это ресинтез АТФ. Первые три относятся к безкислородным, или анаэробным, остальные функционируют при участии кислорода. Для всех механизмов энергообеспечения мышечной деятельности характерны такие свойства как емкость время работымощность и скорость развертывания скорость энергообеспечение мышечной деятельности на максимальную мощность. Также немаловажную роль для их протекания играют функциональные системы, т. Для анаэробных большую важность будет иметь соотношение мышечных волокон разного типа, а также мощность буферных систем. По уровню энергообеспечение мышечной деятельности этих систем во время выполнения специальных тестов можно судить об эффективности предшествующей тренировки по направленности. Но энергообеспечение мышечной деятельности речь идет о другом. Первый механизм ресинтеза АТФ — креатинфосфатный можно встретить как алактатный, поскольку молочная кислота не образуется. Назван он в честь соединения креатина и энергообеспечение мышечной деятельности, которое, при наличии АДФ двуфосфорного соединения и специального фермента, отдает ей свой фосфор, вследствие чего образуется новая молекула АТФ и свободный креатин. Этот механизм имеет энергообеспечение мышечной деятельности большие мощность и энергообеспечение мышечной деятельности развертывания, поскольку его реакция очень простая, но самую маленькую емкость — креатинфосфата в мышцах очень мало, у обычного человека его запасов хватит всего на 10 с максимально-интенсивной работы. У спортсменов содержание КрФ в мышцах увеличено, особенно много его у спринтеров и тяжелоатлетов. Соответственно мощность и емкость этого механизма будут ограничивать результаты спортсменов продолжительность выступлений которых не превышает 20 секунд.Энергообеспечение мышечной деятельности в аэробных энергообеспечение мышечной деятельности анаэробных условиях Энергообеспечение мышечной деятельности в аэробных и анаэробных условиях Читайте также: Так как главным фактором, ограничивающим продолжительность интенсивной работы, и вызывающим основные функциональные нарушения в мышце является снижение скорости ресинтеза в ней АТФ, есть смысл рассмотреть систему энергетического обеспечения мышечной деятельности подробнее. Это тем более важно, что тренировочный процесс, осуществляемый с целью получения наилучшего спортивного результата и обеспечения максимальной работоспособности, в различных видах спорта должен опираться на различные системы энергообеспечения, так как. Энергия, человеческому организму требуется, чтобы выполнять три главные задачи: обеспечивать сокращение скелетных мышц или другие внутриклеточные движения; переносить молекулы ионы через клеточные мембраны; обеспечивать синтез некоторых биомолекул; Во всех случаях конкретными потребителями энергии являются специализированные белки-ферменты АТФ-азы. В мышце, таким белком является актино-миозиновая АТФ-аза. Этим белкам, для изменения их третичной структуры, которое всегда происходит в процессе ферментативной или физиологической реакции, необходим дополнительный электрон. Перенос и встраивание этого электрона в структуру фермента в ходе химической реакции и сопровождается выделением энергии. Она состоит из аденозина и связанных с ним трех фосфатных групп. Рис 3 В ходе ферментативной реакции, АТФ, находящаяся при этом в активном центре фермента, подвергается гидролизу, входе которого разрывается химическая связь между одним из остатков фосфорной кислоты макроэргическая связь. При этом, атом фосфора, образуя новую химическую связь, оставляет ферменту один электрон, необходимый для изменения третичной структуры энергообеспечение мышечной деятельности. Теряющее электрон ядро атома фосфора, освобождает также часть своей энергии, которая затрачивалась ранее на удержание электрона, эта энергия рассеивается в виде тепла Рис. Необходимые для восстановления структуры АТФ электроны появляются в результате окисления поступающих с пищей питательных веществ: углеводов, липидов и белков. Питательные вещества являются источниками атомов водорода, у которых и забирается электрон. Накапливающиеся при этом в энергообеспечение мышечной деятельности протоны остатки атомов водородаудаляются. В зависимости от способа удаления протонов восстановление ресинтез АТФ в мышце как и в других клетках может происходить двумя основными путями — анаэробным без участия кислорода и аэробным при участии кислородапри этом в качестве непосредственного источника энергии в сокращающейся мышце действуют три химические энергетические системы: · фосфагенная, или АТФ-КФ-система; · гликолитическая или лактатная; · кислородная, или окислительная. Первые две системы — фосфагенная и лактатная — работают по анаэробному пути, третья окислительная — по аэробному. Эти три системы используют для энергопродукции различные исходные вещества энергетичес кие субстраты. Они отличаются по энергетической емкости, т. Различна и энергетическая мощность этих систем, т. Емкость энергетической системы — энергообеспечение мышечной деятельности ограничивает максимальный энергообеспечение мышечной деятельности работы, который может быть выполнен за счет данной системы. Мощность системы — лимитирует предельную интенсивность мощность работы, выполняемой за счет энергии данной системы. Степень участия трех систем в энергообеспечении зависит от силы и продолжительности мышечных сокращений, т. Отметим, что при выполнении какой-либо работы вы тренируете, в том числе, и одну или несколько энергетических систем, а когда принимаете пищевые добавки - пытаетесь усилить их. Поэтому понимание принципа их работы позволит вам не только повысить результаты тренировок, но и более грамотно потреблять пищевые добавки. Восстановление АТФ должно начинается почти мгновенно энергообеспечение мышечной деятельности начала мышечных сокращений, как только он расщепляется до АДФ. За такое короткое время невозможно обеспечить высокую скорость биологического окисления, поэтому в первые секунды после начала сокращения восстановление АТФ происходит за счет энергии другого высокоэнергетического фосфатного энергообеспечение мышечной деятельности — креатинфосфата КрФкоторый, как и АТФ относится к группе фосфагенов. Он состоит энергообеспечение мышечной деятельности молекулы креатина и молекулы фосфата. Таким образом, КрФ — это первый энергетический резерв мышцы, действующий как немедленный источник восстановления АТФ. АТФ и КрФ действуют как единая фосфагенная система энергообеспечения. Деятельность этой системы не зависит ни от сложной последовательности химических реакций, ни от доставки О 2 к мышцам, и поэтому фосфагенная система представляет наиболее быстрый источник энергии, используемый мышечными клетками с начала мышечных сокращений. Фосфагенная система обладает наибольшей мощностью по сравнению с другими системами. Максимальная скорость энергообразования, выраженная в количестве АТФ, ресинтезируемого в единицу времени за счет активности фосфагенной системы, примерно в 3 раза превышает максимальную мощность гликолитической системы и в 4 — 10 раз — максимальную мощность кислородной системы. Поэтому фосфагенная система играет решающую роль в энергообеспечеиии работ предельной мощности спринтерский бег, кратковременные мышечные усилия «взрывного характера» — при подъеме штанги, метаниях, прыжках и т. Емкость фосфагенной системы невелика, так как запасы АТФ и КФ в мышце весьма ограничены. Поэтому предельной мощностью, которая обеспечивается почти исключительно анаэробной фосфагеннай системой, может продолжаться с энергетической точки зрения не более нескольких секунд. Энергообеспечение мышечной деятельности, если выполняется работа большей продолжительности, ее энергетическое обеспечение не может происходить только за счет наличных запасов мышечных фосфагенов АТФ и КрФ. Лактатная или гликолитическая энергетическая система. В основе деятельности этой системы, обеспечивающей ресинтез АТФ и Энергообеспечение мышечной деятельности, лежит цепь химических реакций анаэробного бескислородного окисления гликогена и глюкозы. Совокупность этих реакций называется соответственно анаэробный гликогенолиз, или гликолиз или цикл Эмбден — Мейерхофаотсюда другое название этой энергетической системы — гликолитическая. Отметим, что в состоянии покоя и при низкой физической активности, когда организм не испытывает недостатка в кислороде, глюкоза, в процессе гликолиза, окисляется только до пировиноградной кислоты ПВКкоторая затем вся переносится в митохондрии и подвергается аэробному окислению. Однако в тех случаях, когда сокращающиеся мышцы испытывают недостаток в снабжении кислородом, ситуация меняется. Такие условия возникают, во-первых, при работах очень большой мощности, и, во-вторых, в самом начале любой энергообеспечение мышечной деятельности, когда снабжение мышц кислородом отстает от потребности в нем, а энергообеспечение мышечной деятельности при статическом сокращении мышц даже небольшой силы превышающей 20% от максимальнойкогда из-за внутримышечного давления резко ограничивается кровоснабжение, а следовательно, и обеспечение мышц кислородом. В этих — анаэробных — условиях образующаяся пировиноградная кислота энергообеспечение мышечной деятельности успевает вся окислиться, энергообеспечение мышечной деятельности начинает накапливаться в клетке. Такая ситуация приводит к резкому снижению скорости гликолиза, так как избыток ПВК угнетает ингибирует активность гликолитических ферментов. Что бы этого избежать ферментные системы клетки восстанавливают ПВК до молочной кислоты — лактата. Процедура восстановления пировиноградной кислоты позволяет некоторое время поддерживать очень высокую скорость гликолиза и, следовательно, обеспечивать клетку необходимой энергией. При более кратковременной работе энергетическая роль лактатной системы относительно невелика. Мощность энергообеспечение мышечной деятельности системы в 1,5 раза выше, чем кислородной, но примерно в 3 раза ниже мощности фосфагенной системы. Она играет решающую роль в энергетическом обеспечении работ очень большой мощности, которые могут продолжаться от 20 с до 1 — 2 мин, и связаны с сильными мышечными сокращениями, требующими большой скорости расщепления и соответственно ресинтеза АТФ. К таким видам мышечной работы относятся, например, бег на дистанциях от 200 до 800 м, плавание на дистанциях от 50 до 200 м и т. По мере увеличения продолжительности работы энергетическая роль лактатной системы снижается. Это связано с тем, что образующаяся в процессе анаэробного гликогенолиза гликолиза молочная кислота слишком медленно диффундирует в кровь. Поэтому по мере образования она скапливается внутри сокращающихся мышечных клеток, что ведет к сдвигу их активной реакции в кислую сторону. По мере накопления молочной кислоты происходит угнетение вплоть до полного торможения активности ключевых гликолитических ферментов мышечных клеток, в частности энергообеспечение мышечной деятельности и фосфофруктокиназы. В результате снижается и скорость гликолиза и количество энергии АТФобразующейся в единицу времени за счет лактатной энергообеспечение мышечной деятельности. Таким образом, скорость образования в сокращающихся мышцах молочной кислоты регулируется по механизму отрицательной обратной связи — конечным продуктом реакции: чем выше скорость накопления молочной кислоты, тем сильнее торможение, замедляющее анаэробный гликогенолиз гликолиз. Значит, емкость лактатной системы в основном лимитируется не содержанием ее энергетических субстратов — углеводов мышечного гликогена и глюкозы кровиа концентрацией конечного продукта деятельности этой системы — молочной кислоты. Поэтому при выполнении мышечной работы, энергетическое обеспечение которой осуществляется преимущественно лактатной системой, никогда не происходит резкого истощения гликогена в работающих мышцах, а тем более в печени. Следует, однако, отметить, что повышение уровня лактата, указывает, прежде всего, на неспособность аэробных систем обеспечивать энергией физические нагрузки высокой интенсивности, поэтому при использовании таких нагрузок увеличение концентрации молочной кислоты в организме может иметь очень негативные последствия. Высокие концентрации лактата в крови являются отражением развития ацидоза закисления как внутри самих мышечных клеток внутриклеточный ацидозтак и в межклеточных пространствах, их окружающих внеклеточный ацидоз. Закисление мышечных клеток приводит к серьезным метаболическим нарушениям. Функционирование многих ферментных систем, в том числе аэробного энергообеспечения, резко нарушается при развитии ацидоза, энергообеспечение мышечной деятельности, в частности, отрицательно отражается на аэробной емкости. Причем изменения эти могут длительно сохраняться. Так, например, может понадобиться несколько дней для полного восстановления аэробной емкости после преодоления физической нагрузки, сопровождавшейся значительным накоплением лактата. Частое неконтролируемое повторение такой нагрузки при отсутствии полного восстановления аэробных систем приводит к развитию перетренированности. Длительное сохранение внутри- и внеклеточного ацидоза сопровождается повреждением клеточных стенок скелетной мускулатуры. Это сопровождается возрастанием концентрации в крови внутриклеточных веществ, содержание которых в крови при отсутствие повреждения мышечных клеток минимально. К таким веществам относятся креатин-фосфокиназа КФК и мочевина. Увеличение концентрации этих веществ -явный признак повреждения мышечных клеток. Если для снижения концентрации этих веществ в крови требуется 24-96 часов, то для полного восстановления нормальной структуры мышечных клеток необходим значительно более длительный период. В этот период возможно проведение тренировочной нагрузки только восстановительного характера. Повышение уровня лактата сопровождается одновременным нарушением координации движений, что отчетливо проявляется в высокотехничных видах спорта. Нарушение целостности клеточных оболочек скелетных мышц приводит к их микронадрывам. Резкие и нескоординированные движения могут привести и к более серьезным травматическим повреждениям надрывы или разрывы мышц, сухожилий, повреждения суставов. В «закисленных» мышцах замедляется ресинтез повторное образование креатинфосфата. Это следует учитывать при тренировках спринтеров, особенно при подведении к соревнованиям. В это время следует избегать интенсивных физических нагрузок, сопровождающихся накоплением лактата истощением запасов креатинфосфата. Разработаны специальные энергообеспечение мышечной деятельности тренировки лактатной системы, направленные на повышение устойчивости организма к усиленному образованию и накоплению молочной кислоты. Основная задача таких тренировок сводится к адаптации организма спортсмена преодолевать соревновательную нагрузку в условиях повышенного образования и накопления молочной кислоты. Кислородная, или окислительная, энергетическая система. Прежде всего, следует иметь в виду, что система эта работает всегда, в отличие от двух предыдущих. Доказательством тому служит тот факт, что мы не прекращаем дышать ни при наличии предельных нагрузок, ни при полном их отсутствии, и вдыхаемый организмом кислород идет исключительно на обеспечение энергетического обмена. А энергообеспечение мышечной деятельности включение анаэробных систем их вклад в энергообеспечение зависит от функциональных возможностей, как самой кислородной энергетической системы, так и систем дыхания и кровообращения, обеспечивающих доставку кислорода к мышечным клеткам. Напомним, именно анаэробное окисление глюкозы, до пировиноградной кислоты идущее в цитоплазме мышечной клетки, является наиболее быстрым способом получения энергии. Кстати, именно этот способ появился у первых живых организмов на Земле которые, как энергообеспечение мышечной деятельности, жили в условиях очень сильного недостатка кислорода. И в этих условиях клетки не имея возможности полностью окислить пировиноградную кислоту, восстанавливали её до молочной кислоты или этилового спирта. У некоторых организмов эти процессы, под названием молочнокислого и спиртового брожения, сохранились и по сей день, как единственный способ получения энергии. Полностью аэробная система включается в процесс энергообразования на 2-3-й минуте от начала физической нагрузки и для энергетического обеспечения мышечной работы может использовать в качестве субстратов окисления не только углеводы, но и другие питательные вещества — липиды жирные кислоты и белки аминокислоты. Мощность кислородной системы количество производимого АТФ в единицу времени относительно других систем невелика. Это объясняется, во-первых, низкими предельными возможностями систем, доставляющих в клетку кислород, особенно системы крови, которую практически невозможно тренировать от чего не редки «гемоглобиновые» скандалы на крупных соревнованиях. И, энергообеспечение мышечной деятельности вторых, очень сложным и многоступенчатым процессом окисления глюкозы и особенно жирных кислот в митохондриях. Возможности этого процесса ограничены скоростью протекающих в нем химических реакций. Поэтому, при максимальных нагрузках, когда большое количество энергии требуется сразу, аэробная система может не справляться и происходит активизация анаэробного энергетического процесса, при котором пировиноградная кислота не успевающая переноситься в митохондрии, восстанавливается до лактата точка, характеризующая этот переход, называется анаэробным или лактатным порогом. По достижении анаэробного порога интенсивный энергетический обмен не может длиться более нескольких минут из-за закисления и обычно обеспечивает "эффект рывка" в выполнении упражнений. Часто достижение анаэробного порога ошибочно воспринимают как "приход второго дыхания", поскольку при этом у человека появляется ощущение, что энергообеспечение мышечной деятельности может выполнять какое-либо физическое упражнение в течение более продолжительного периода времени, чем раньше. Худеющие, имейте в виду, именно достижение анаэробного порога позволяет сжигать лишние калории во время тренировки и еще какое-то время после нее. Существование анаэробного порога объясняет, почему отлично развитый физически человек начинает уставать, если выполняет непривычную работу или необычные виды гимнастики. Именно поэтому специалисты рекомендуют для гармоничного развития всего организма совмещать различные виды тренировки или регулярно менять гимнастические комплексы. Поэтому анаэробный порог - важный физиологический показатель, отражающий уровень тренированности организма и взаимоотношение между аэробными и анаэробными путями энергообеспечения физической нагрузки. Чем выше анаэробный порог, тем более тренирован спортсмен, и его организм имеет более развитую аэробную систему энергообеспечения, мощность которой может составлять 80 до 90% от максимального потребления кислорода. Эта концентрация лактата рассматривается как рубеж между аэробными и анаэробными путями энергообеспечения физической нагрузки. Чем выше уровень анаэробного порога, тем лучше тренированность организма и тем более лучший спортивный результат спортсмен готов показать. Повышение анаэробного порога зависит от улучшения физического состояния тех или иных волокон мышц. При занятиях ходьбой, бегом трусцой или выполнении других легких упражнений, нервная система включает в работу в основном медленносокращающиеся красные волокна, которые получают энергию в результате аэробного обмена. Тренировки такого вида не поднимут анаэробный порог. Более крупные, но и легче устающие быстросокращающиеся белые волокна включаются в энергообеспечение мышечной деятельности при определенном напряжении усилий, которое обычно трактуется энергообеспечение мышечной деятельности как «изнурительные тренировки». Однако без реальных усилий улучшить физическую форму невозможно. Быстросокращающиеся мышцы - рекордсмены по потреблению калорий. Как легко можно догадаться, именно они энергообеспечение мышечной деятельности тело и помогают худеть. А вот емкость аэробной системы максимальное количество АТФ, которое она энергообеспечение мышечной деятельности ресинтезировать огромна, и во много тысяч! Поэтому кислородная энергетическая система обеспечивает возможность выполнения работы большой продолжительности — от нескольких минут до многих часов и даже дней. Во время субмаксимальной нагрузки первыми окисляются углеводы, энергообеспечение мышечной деятельности запасы которых ограничены. Вслед за углеводами в процесс энергообеспечения физической нагрузки включаются жиры, которые постепенно принимают на себя ведущую роль. Соотношение между окисляемыми углеводами и жирами определяется относительной мощностью аэробной работы: чем больше мощность, тем относительно выше энергетический вклад окисляемых энергообеспечение мышечной деятельности. У хорошо тренированных спортсменов количество запасов углеводов составляет 700-800г. Этого количества достаточно для совершения непрерывной физической нагрузки в течение 60-90 минут. После чего в процесс энергообеспечения включаются жиры, содержание которых в организме человека колеблется от 10 до энергообеспечение мышечной деятельности кг. Теоретически этого количества достаточно для покрытия энергетических потерь за время быстрой ходьбы в течение 2500 часов или марафонского бега продолжительностью 67 часов. У нетренированных людей на долю жиров приходится менее 50% всех энерготрат, но в процессе тренировок происходит структурная перестройка энергообеспечения и доля жиров в общем балансе возрастает, достигая энергообеспечение мышечной деятельности сильно тренированных спортсменов от 80 до 100%. Определенную роль в энергообеспечении играют и белки, на которые приходится до 5-15% образуемой энергии. При длительной и, особенно, интенсивной нагрузке эта величина может возрастать, что сопровождается разрушением белковых структур преимущественно скелетной мускулатуры. В связи с чем, необходимо ежедневное восполнение потери белков при регулярных занятиях спортом. При длительных изнурительных тренировках и соревнованиях спортсмен должен получить от 1. Уникальность аэробной системы энергообеспечения заключается в том, что ее можно начать "тренировать" в любом возрасте, что делает возможным использовать продолжительную нагрузку бег, спортивная ходьба, лыжные гонки, велоспорт, гребля и т. Для этого нет необходимости использовать жесткие по объему интенсивности тренировочные нагрузки. Тренировочная нагрузка, осуществляемая в аэробном режиме энергообеспечения, характеризуется, прежде всего, умеренной интенсивностью. Подобная нагрузка широко используется для начального втягивающего этапа спортивной подготовки, а также во время занятий различными видами физической культуры и при реализации программ похудания. Умеренная аэробная нагрузка адаптирует сердечно-сосудистую, дыхательную системы организма энергообеспечение мышечной деятельности регулярно совершаемой физической нагрузке. Наоборот, спортивные дисциплины, где основное значение имеют креатинфосфатная и лактатная анаэробные системы энергообеспечения например, бег на спринтерские и средние дистанции требуют проведения специальных тренировочных занятий энергообеспечение мышечной деятельности применением высокоинтенсивной физической нагрузки, преодоление которой без вреда для организма возможно только при исходно высоком уровне тренированности сердечно-сосудистой системы. Подобная высокоинтенсивная нагрузка не может быть рекомендована для начинающих спортсменов, а также не может быть использована в старших возрастных группах. Дата добавления: 2015-07-20; просмотров: 6 mybiblioteka.



COPYRIGHT © 2010-2016 kovkat.ru