Spôsob energetického zásobovania svalovej činnosti. Zóny dodávky energie

Rubrika "Biochémia". Aeróbne a anaeróbne faktory športového výkonu. Bioenergetické kritériá pre fyzický výkon. Biochemické ukazovatele úrovne rozvoja aeróbnej a anaeróbnej zložky športového výkonu. Pomer v úrovniach rozvoja aeróbnej a anaeróbnej zložky športového výkonu u predstaviteľov rôznych športov. Vlastnosti biochemických zmien v tele v kritických podmienkach svalová aktivita.

Medzi popredné biochemické faktory, ktoré podmieňujú športový výkon, sú najdôležitejšie bioenergetické (aeróbne a anaeróbne) schopnosti organizmu. V závislosti od intenzity a charakteru podpory sa práce navrhuje rozdeliť do niekoľkých kategórií:

anaeróbna (alaktická) zóna výkonu záťaže;
anaeróbna (glykolytická) zóna;
zóna zmiešaného anaeróbno-aeróbneho zabezpečenia (prevládajú anaeróbne procesy);
zóna zmiešaného aeróbno-anaeróbneho zabezpečenia (prevládajú aeróbne procesy);
zóna zásobovania aeróbnou energiou.

Anaeróbna práca s maximálnym výkonom (10-20 sek.) sa vykonáva hlavne na intracelulárnych zásobách fosfagénu (kreatínfosfát + ATP). kyslíkový dlh je malý, má alaktický charakter a mal by pokrývať resyntézu vyčerpaných makroergov. Nedochádza k žiadnej významnej akumulácii laktátu, hoci pri poskytovaní takýchto krátkodobých záťaží sa môže podieľať glykolýza a obsah laktátu v pracujúcich svaloch sa zvyšuje.

Prevádzka submaximálnych síl v závislosti od tempa a trvania leží v zónach anaeróbneho (glykolytického) a anaeróbno-aeróbneho zásobovania energiou. Vedúcim sa stáva príspevok anaeróbnej glykolýzy, ktorá vedie k akumulácii vysokých intracelulárnych koncentrácií laktátu, okysleniu prostredia, rozvoju deficitu NAD a autoinhibícii procesu. Laktát má dobrú, ale obmedzenú rýchlosť prenikania cez membrány a rovnováha medzi jeho obsahom vo svaloch a plazme sa vytvorí až po 5-10 minútach. od začiatku práce.

V práci prevláda veľká moc aeróbny spôsob zásobovania energiou (75-98%). Práca mierneho výkonu sa vyznačuje takmer úplným aeróbnym prísunom energie a možnosťou dlhodobého výkonu už od 1 hodiny. až mnoho hodín v závislosti od konkrétneho výkonu. Na identifikáciu úrovne rozvoja, aeróbnych a anaeróbnych mechanizmov premeny energie sa používa značné množstvo ukazovateľov.

Jeden z nich poskytuje komplexné hodnotenie týchto mechanizmov, zatiaľ čo iné umožňujú charakterizovať ich rôzne aspekty (rýchlosť nasadenia, výkon, kapacita, účinnosť) alebo stav akéhokoľvek jednotlivého spojenia alebo štádia. Najinformatívnejšie sú ukazovatele zaznamenané počas vykonávania skúšobných záťaží, ktoré spôsobujú aktiváciu zodpovedajúcich procesov premeny energie blízko limitu. Zároveň treba brať do úvahy, že anaeróbne procesy sú vysoko špecifické a do zásobovania energiou sa v najväčšej miere zaraďujú len pri druhu činnosti, pri ktorej športovec absolvoval špeciálnu prípravu. To znamená, že na posúdenie možností využitia anaeróbnych procesov dodávky energie pre prácu sú cyklistické ergometrické testy najvhodnejšie pre cyklistov, beh pre bežcov a pod.

Veľký význam pre identifikáciu možností využitia rôznych procesov dodávky energie má výkon, trvanie a povaha vykonávaného testovania. Napríklad na posúdenie úrovne rozvoja alaktického anaeróbneho mechanizmu sú najvhodnejšie krátkodobé (20-30 sekúnd) cvičenia vykonávané s maximálnou intenzitou. Najväčšie posuny spojené s účasťou glykolytického anaeróbneho mechanizmu energetického zásobovania práce sa nachádzajú pri vykonávaní cvičení v trvaní 1-3 minút. s maximálnou intenzitou počas tohto trvania. Príkladom môže byť práca pozostávajúca z 2-4 opakujúcich sa cvikov, trvajúcich približne 1 minútu, vykonávaných v rovnakých alebo zmenšujúcich sa intervaloch odpočinku. Každé opakovanie by sa malo vykonávať s najvyššou možnou intenzitou. Stav aeróbnych a anaeróbnych procesov energetického zásobovania svalovej práce je možné charakterizovať pomocou testu s postupným zvyšovaním záťaže až „zlyhanie“.
Ukazovatele charakterizujúce úroveň anaeróbnych systémov sú hodnoty alaktátového a laktátového kyslíkového dlhu, ktorých povaha bola diskutovaná vyššie. Informatívnymi ukazovateľmi hĺbky glykolytických anaeróbnych posunov sú maximálna koncentrácia kyseliny mliečnej v krvi, ukazovatele aktívnej reakcie krvi (pH) a posun tlmivých báz (BE).

Na posúdenie úrovne rozvoja aeróbnych mechanizmov tvorby energie sa používa definícia maximálnej spotreby kyslíka (MOC) - maximálna spotreba kyslíka za jednotku času, ktorú je možné dosiahnuť v podmienkach intenzívnej svalovej práce.
MPC charakterizuje maximálnu silu aeróbneho procesu a má integrálnu (generalizovanú) povahu, pretože schopnosť vytvárať energiu v aeróbnych procesoch je určená kombinovanou aktivitou mnohých orgánov a systémov tela zodpovedných za využitie, transport a použitie kyslíka. V športoch, kde je hlavným zdrojom energie aeróbny proces spolu s výkonom, má veľký význam jeho kapacita. Ako indikátor kapacity sa používa čas zdržania maximálnej spotreby kyslíka. K tomu sa spolu s hodnotou IPC určí aj hodnota „kritického výkonu“ – najnižší výkon cvičenia, pri ktorom sa dosiahne IPC. Na tieto účely je najvhodnejší test s postupným zvyšovaním zaťaženia. Potom (zvyčajne nasledujúci deň) sú športovci požiadaní, aby vykonali prácu na kritickej úrovni výkonu. Čas, počas ktorého je možné udržať "kritický výkon" a meniť spotrebu kyslíka, je pevne stanovený. Čas práce pri "kritickom výkone" a retenčný čas IPC spolu dobre korelujú a sú informatívne vo vzťahu ku kapacite aeróbnej dráhy resyntézy ATP.

Ako je známe, počiatočné štádiá každá dostatočne intenzívna svalová práca je zásobovaná energiou vďaka anaeróbnym procesom. Hlavným dôvodom je zotrvačnosť aeróbnych systémov zásobovania energiou. Po nasadení aeróbneho procesu na úroveň zodpovedajúcu sile vykonávaného cvičenia môžu nastať dve situácie:

aeróbne procesy sa plne vyrovnávajú s dodávkou energie tela;
spolu s aeróbnym procesom sa na dodávke energie podieľa anaeróbna glykolýza.

Štúdie ukázali, že pri cvičeniach, ktorých sila ešte nedosiahla „kritickú“, a preto sa aeróbne procesy nerozvinuli na maximálnu úroveň, sa anaeróbna glykolýza môže podieľať na dodávke energie práce počas celého jej trvania. Tento najnižší výkon, od ktorého sa spolu s aeróbnymi procesmi glykolýza podieľa na výrobe energie počas celej práce, sa nazýva „prah anaeróbnej výmeny“ (ANSP). Výkon ANSP sa zvyčajne vyjadruje v relatívnych jednotkách - úroveň spotreby kyslíka (v percentách MPC) dosiahnutej počas prevádzky. Zlepšenie kondície pre aeróbne zaťaženie je sprevádzané zvýšením TAN. Hodnota ANOR závisí predovšetkým od vlastností aeróbnych mechanizmov výroby energie, najmä od ich účinnosti. Keďže účinnosť aeróbneho procesu môže podliehať zmenám, napríklad v dôsledku zmeny konjugácie oxidácie s fosforyláciou, je zaujímavé posúdiť tento aspekt funkčnej pripravenosti organizmu. Najdôležitejšie intraindividuálne zmeny tohto ukazovateľa v rôznych fázach tréningový cyklus. Účinnosť aeróbneho procesu je možné posúdiť aj v teste s postupným zvyšovaním záťaže pri určovaní úrovne spotreby kyslíka v každom kroku.
Účasť anaeróbnych a aeróbnych procesov na dodávke energie svalovej činnosti je teda určená na jednej strane silou a inými vlastnosťami vykonávaného cvičenia a na druhej strane kinetickými charakteristikami (maximálny výkon, max. čas zachovania energie, maximálna kapacita a účinnosť) procesov výroby energie.
Uvažované kinetické charakteristiky závisia od spoločného pôsobenia mnohých tkanív a orgánov a menia sa rôznymi spôsobmi pod vplyvom tréningové cvičenia. Túto vlastnosť odozvy bioenergetických procesov na tréningové záťaže je potrebné zohľadniť pri zostavovaní tréningových programov.

textové polia

šípka_nahor

Primárnym zdrojom energie pre svalovú kontrakciu a ďalšie biochemické procesy je kyselina adenozíntrifosforečná (ATP), ktorá sa nachádza v bunkových štruktúrach. Keď sa jedna grammolekula ATP rozdelí na kyselinu adenozíndifosforečnú a kyselinu fosforečnú, uvoľní sa 10 kcal. K rozkladu ATP dochádza, keď je svalové vlákno stimulované nervovými impulzmi.

ATP sa ukladá vo svaloch sú zanedbateľné a na udržanie svalovej aktivity je nevyhnutné neustále dopĺňanie (resyntéza) ATP. Jedným zo spôsobov resyntézy ATP je anaeróbny (neúčasť vzdušného kyslíka) mechanizmus dodávky energie.

Anaeróbna resyntéza Vykonáva sa po prvé v dôsledku rozkladu látky obsiahnutej vo svaloch - kreatínfosfátu a po druhé počas rozkladu uhľohydrátov - zásob glykogénu a glukózy dodávanej krvou. Anaeróbne štiepenie sacharidov sa nazýva glykolýza.

Dodávka energie vďaka kreatínfosfátu nasadzuje sa veľmi rýchlo, poskytuje veľkú silu, no vydrží len niekoľko sekúnd, keďže jeho rezervy sú malé. Glykolýza sa rozvíja pomalšie, v priebehu 2-3 minút intenzívnej práce, poskytuje svoje bblpyuyu trvanie, ale vzhľadom na obmedzené zásoby uhľohydrátov a akumuláciu neúplne oxidovaných produktov rozpadu (kyseliny mliečnej) v krvi sa môže vykonávať relatívne krátky čas. Produkty rozkladu sa po ukončení práce alebo znížení jej intenzity ďalej oxidujú pri dostatočnom prísune kyslíka.

Vysoká intenzita svalovej aktivity teda prebieha pri nedostatku kyslíka po obmedzenú dobu.

Aeróbny mechanizmus energetického zásobovania svalovej činnosti

textové polia

šípka_nahor

Aeróbny mechanizmus resyntézy ATP Spočíva v rozklade uhľohydrátov za účasti vzdušného kyslíka. Je účinnejší ako anaeróbny, keďže pri oxidácii rovnakého množstva sacharidov vedie k tvorbe väčšieho počtu molekúl ATP. Okrem toho môžu byť bielkoviny a tuky podrobené aeróbnej oxidácii a tieto sú spravidla prítomné v tele v požadovanom množstve.

Čas nasadenia aeróbneho mechanizmu dodávka energie je 3-4 minúty, u trénovaných ľudí je to o niečo menej. Živiny a predtým neúplne zoxidované produkty sa pri dostatočnom prísune kyslíka rozkladajú na oxid uhličitý a vodu.

Trvanie práce v aeróbnom režime Je limitovaný najmä zásobami živín v tele a môže dosiahnuť niekoľko hodín, no jeho intenzita je pomerne nízka. Charakteristickým rysom aeróbneho mechanizmu zásobovania energiou je, že dýchací, kardiovaskulárny a krvný systém sa podieľajú na dodávaní kyslíka do svalov, ktorých stav určuje intenzitu a trvanie vykonávanej práce. Ukazovatele svalovej aktivity závisia aj od schopnosti svalových buniek využívať im dodávaný kyslík na tvorbu ATP.

Vo väčšine prípadov si motorická aktivita vyžaduje rýchle nasadenie a prebieha s rôznou intenzitou. Zásobovanie energiou zároveň nemožno realizovať len na úkor ekonomického aeróbneho mechanizmu.

Z toho vyplýva, že aj pri príprave na dlhá práca nízkej a strednej intenzity, náležitú pozornosť treba venovať zlepšovaniu anaeróbneho mechanizmu zásobovania energiou pomocou špeciálnych tréningových metód.

Maximálna spotreba kyslíka, prah anaeróbneho metabolizmu a kyslíkový dlh počas cvičenia

textové polia

šípka_nahor

Na posúdenie pripravenosti človeka na fyzickú prácu rôznej intenzity sa používa množstvo fyziologických ukazovateľov.

Tie obsahujú:

maximálna spotreba kyslíka (MOC),
prah anaeróbneho metabolizmu (ANOR),
kyslíkový dlh.

Maximálna spotreba kyslíka

MIC je najväčšie množstvo kyslíka, ktoré dokáže telo absorbovať za jednotku času v podmienkach, keď ďalšie zvyšovanie intenzity záťaže už nespôsobuje jej zvyšovanie. MPC je ukazovateľom aeróbnej výkonnosti organizmu a súvisí s maximálnym zahrnutím aeróbneho mechanizmu zásobovania energiou.

IPC nie je len ukazovateľom kondície človeka, ale charakterizuje aj jeho zdravotný stav v cepi. U nešportovcov je IPC na úrovni 2-3,5 l / min. U športovcov vysokej triedy trénujúcich na vytrvalosť dosahuje IPC 6 l / min alebo viac. Ukázalo sa, že pokles BMD vedie k rozvoju rôznych ochorení.

Prah anaeróbneho metabolizmu

TAN je úroveň srdcovej frekvencie, pri ktorej sa telo prepne z aeróbneho na anaeróbny mechanizmus zásobovania energiou. Čím vyššie je TAN, tým viac práce odvedú preferenčné aeróbne reakcie.

U slabo trénovaných ľudí sa ANOT môže vyskytnúť už pri srdcovej frekvencii 130 - 140 úderov / min a u kvalifikovaných športovcov trénujúcich na vytrvalosť - pri 160 - 170 úderoch / min. Priemerná úroveň sa považuje za 150 úderov / min.

kyslíkový dlh

Kyslíkový dlh je rozdiel medzi množstvom kyslíka potrebného na vykonanie danej práce a množstvom kyslíka skutočne spotrebovaného počas tejto doby. Maximálny kyslíkový dlh odráža množstvo anaeróbnych procesov, ktoré je možné v organizme nasadiť.

Pre tých, ktorí nešportujú, nepresahuje 5 litrov a pre špičkových športovcov, ktorí sa špecializujú na športy vyžadujúce rýchlostnú vytrvalosť, dosahuje 25 litrov. Kyslíkový dlh sa likviduje po skončení práce.

Všeobecná charakteristika systému zásobovania aeróbnou energiou

Aeróbny systém zásobovania energiou je výrazne horší ako alaktátový a laktátový z hľadiska sily výroby energie, miery zaradenia do zabezpečovania svalovej aktivity, ale je mnohonásobne lepší z hľadiska kapacity a ekonomiky (tabuľka 1).

Tabuľka číslo 1. Energetické zásobenie svalovej práce

Charakteristickým znakom aeróbneho systému je, že k tvorbe ATP v bunkových organelách-mitochondriách umiestnených vo svalovom tkanive dochádza za účasti kyslíka dodávaného systémom transportu kyslíka. To predurčuje vysokú efektivitu aeróbneho systému a dostatočne veľké zásoby glykogénu vo svalovom tkanive a pečeni, ako aj prakticky neobmedzené zásoby lipidov - jeho kapacitu.

V najjednoduchšej forme sa činnosť systému zásobovania aeróbnou energiou uskutočňuje nasledovne. V prvej fáze sa v dôsledku zložitých procesov glykogén aj voľné mastné kyseliny (FFA) premenia na acetyl-koenzým A (acetyl-CoA), aktívnu formu kyseliny octovej, ktorá zaisťuje priebeh všetkých nasledujúcich procesov výroby energie. podľa jedinej schémy. Pred tvorbou acetyl-CoA však prebieha oxidácia glykogénu a FFA nezávisle.

Všetky početné chemické reakcie, ktoré sa vyskytujú v procese aeróbnej resyntézy ATP, možno rozdeliť do troch typov: 1 - aeróbna glykolýza; 2 - Krebsov cyklus, 3 - systém transportu elektrónov (obr. 7).

Ryža. 7. Štádiá reakcií resyntézy ATP v aeróbnom procese

Prvým stupňom reakcií je aeróbna glykolýza, ktorej výsledkom je rozklad glykogénu za vzniku CO2 a H2O. Priebeh aeróbnej glykolýzy prebieha podľa rovnakej schémy ako priebeh anaeróbnej glykolýzy diskutovaný vyššie. V oboch prípadoch sa v dôsledku chemických reakcií glykogén premieňa na glukózu a glukóza na kyselinu pyrohroznovú s resyntézou ATP. Kyslík sa na týchto reakciách nezúčastňuje. Prítomnosť kyslíka sa zistí neskôr, keď sa za jeho účasti kyselina pyrohroznová nepremení na kyselinu mliečnu na kyselinu mliečnu a potom na laktát, ktorý prebieha v procese anaeróbnej glykolýzy, ale je odoslaný do aeróbneho systému, koniec produktmi ktorých sú oxid uhličitý (CO2), vylučovaný z tela pľúcami, a voda (obr. 8)

Ryža. 8. Schematický priebeh anaeróbnej a aeróbnej glykolýzy

K štiepeniu 1 mólu glykogénu na 2 móly kyseliny pyrohroznovej dochádza pri uvoľnení energie postačujúcej na resyntézu 3 mólov ATP: Energia + 3ADP + Fn → 3ATP

Z kyseliny pyrohroznovej vytvorenej v dôsledku rozkladu glykogénu sa CO2 okamžite odstráni, čím sa zmení z trojuhlíkovej zlúčeniny na dvojuhlíkovú zlúčeninu, ktorá v kombinácii s koenzýmom A tvorí acetyl-CoA, ktorý je súčasťou druhý stupeň aeróbnej tvorby ATP – cyklus kyseliny citrónovej alebo Krebsov cyklus.

V Krebsovom cykle dochádza k sérii zložitých chemických reakcií, v dôsledku ktorých sa oxiduje kyselina pyrohroznová - odstránenie vodíkových iónov (H+) a elektrónov (e-), ktoré nakoniec vstupujú do systému transportu kyslíka a podieľajú sa na ATP. resyntéznych reakcií v tretej fáze, pričom vzniká CO2, ktorý difunduje do krvi a transportuje sa do pľúc, z ktorých sa vylučuje z tela. V samotnom Krebsovom cykle sa tvoria len 2 móly ATP (obr. 9).

Ryža. 9. Schematické znázornenie oxidácie uhlíka v Krebsovom cykle

Tretia etapa prebieha v reťazci transportu elektrónov (respiračný reťazec). Reakcie, ktoré sa vyskytujú za účasti koenzýmov, sú vo všeobecnosti redukované na nasledujúce. Vodíkové ióny a elektróny uvoľnené z reakcií v Krebsovom cykle a v menšej miere glykolýza sú transportované do kyslíka za vzniku vody. Súčasne uvoľnená energia v sérii spojených reakcií sa využíva na resyntézu ATP. Celý proces, ktorý prebieha pozdĺž reťazca prenosu elektrónov na kyslík, sa nazýva oxidatívna fosforylácia. Pri procesoch prebiehajúcich v dýchacom reťazci sa spotrebuje asi 90 % kyslíka dodávaného bunkám a vzniká najväčšie množstvo ATP. Celkovo oxidačný elektrónový transportný systém zabezpečuje tvorbu 34 molekúl ATP z jednej molekuly glykogénu.

Trávenie a vstrebávanie sacharidov do krvného obehu prebieha v tenkom čreve. V pečeni sa premieňajú na glukózu, ktorá sa zase môže premieňať na glykogén a ukladať sa vo svaloch a pečeni a je tiež využívaná rôznymi orgánmi a tkanivami ako zdroj energie na udržanie aktivity. V zdravom tele s dostatočnou úrovňou fyzická zdatnosť muži s hmotnosťou 75 kg obsahujú 500 - 550 g sacharidov vo forme svalového glykogénu (asi 80%), pečeňového glykogénu (asi 16 - 17%), glukózy v krvi (3 - 4%), čo zodpovedá energetickým zásobám rádu 2000 - 2200 kcal.

Pečeňový glykogén (90 - 100 g) sa používa na udržanie hladiny glukózy v krvi potrebnej na zabezpečenie normálneho fungovania rôznych tkanív a orgánov. Pri dlhšej práci aeróbneho charakteru, čo vedie k vyčerpaniu zásob svalový glykogén, časť pečeňového glykogénu môže byť využitá svalmi.

Treba mať na pamäti, že zásoby svalového a pečeňového glykogénu sa môžu výrazne zvýšiť pod vplyvom tréningových a nutričných manipulácií zahŕňajúcich vyčerpanie sacharidov a následné nasýtenie sacharidov. Pod vplyvom tréningu a špeciálnej výživy sa koncentrácia glykogénu v pečeni môže zvýšiť 2-krát. Zvýšenie množstva glykogénu zvyšuje jeho dostupnosť a mieru využitia pri následnej svalovej práci.

S predĺženým fyzická aktivita priemernej intenzity sa tvorba glukózy v pečeni zvyšuje 2-3 krát v porovnaní s jej tvorbou v pokoji. Namáhavá dlhodobá práca môže viesť k 7 až 10-násobnému zvýšeniu produkcie glukózy v pečeni v porovnaní s údajmi získanými v pokoji.

Efektívnosť procesu zásobovania energiou vďaka tukovým zásobám je daná rýchlosťou lipolýzy a rýchlosťou prietoku krvi v tukovom tkanive, čo zabezpečuje intenzívny prísun voľných mastných kyselín (FFA) do svalových buniek. Ak sa práca vykonáva s intenzitou 50 - 60 % VO2 max, dochádza k maximálnemu prekrveniu tukového tkaniva, čo prispieva k maximálnemu prietoku FFA do krvi. Intenzívnejšia svalová práca je spojená so zintenzívnením prekrvenia svalov so súčasným znížením prekrvenia tukového tkaniva a následne so zhoršením prísunu FFA do svalového tkaniva.

Hoci sa lipolýza rozvíja v procese svalovej aktivity, už v 30-40 minúte práce s priemernou intenzitou sa jej dodávka energie uskutočňuje rovnako v dôsledku oxidácie uhľohydrátov a lipidov. Ďalšie pokračovanie v práci, vedúce k postupnému vyčerpaniu obmedzených sacharidových zdrojov, je spojené so zvýšením oxidácie FFA; napríklad energetická zásoba druhej polovice maratónskej vzdialenosti pri behu alebo cestnej cyklistike (viac ako 100 km) je spojená najmä s užívaním tukov.

Napriek tomu, že využitie energie z oxidácie lipidov má skutočný význam pre zabezpečenie vytrvalosti len pri dlhšej svalovej aktivite, už od prvých minút práce s intenzitou presahujúcou 60 % VO2max dochádza k uvoľňovaniu VMK z triacylglyceridov, ich príjmu a oxidácii v kontrakcie svalov. Po 30 - 40 minútach od začiatku práce sa rýchlosť spotreby FFA zvýši 3-krát a po 3-4 hodinách práce - 5-6-krát.

Intramuskulárne využitie triglyceridov sa výrazne zvyšuje pod vplyvom aeróbneho tréningu. Táto adaptívna reakcia sa prejavuje jednak v rýchlosti nasadenia procesu tvorby energie oxidáciou voľných mastných kyselín prijatých zo svalových triceridov, ako aj v zvýšení ich využitia zo svalového tkaniva.

Nemenej dôležitým adaptačným efektom trénovaného svalového tkaniva je zvýšenie jeho schopnosti využívať tukové zásoby. Takže po 12-týždňovom aeróbnom tréningu sa schopnosť využiť triglyceridy v pracujúcich svaloch prudko zvýšila a dosiahla 40%.

Úloha proteínov pri resyntéze ATP nie je významná. Uhlíkový skelet mnohých aminokyselín je však možné využiť ako energetické palivo v procese oxidačného metabolizmu, čo sa prejavuje pri dlhotrvajúcej stredne intenzívnej záťaži, pri ktorej môže podiel metabolizmu bielkovín na tvorbe energie dosiahnuť 5–6 % celková energetická potreba.

Vďaka značným zásobám glukózy a tukov v tele a neobmedzenej možnosti spotrebovávať kyslík z atmosférického vzduchu môžu aeróbne procesy, ktoré majú menšiu silu ako anaeróbne, pracovať na dlhú dobu (t.j. ich kapacita je veľmi veľká s veľmi vysoká účinnosť). Výskum ukazuje, že napr. maratónsky beh vďaka využitiu svalového glykogénu pokračuje svalová práca 80 minút. Určité množstvo energie môže byť mobilizované z pečeňového glykogénu. Celkovo to môže poskytnúť 75 % času potrebného na prekonanie maratónskej vzdialenosti. Zvyšok energie pochádza z oxidácie mastných kyselín. Ich rýchlosť difúzie z krvi do svalov je však obmedzená, čo obmedzuje produkciu energie z týchto kyselín. Energia vyprodukovaná v dôsledku oxidácie FFA je dostatočná na udržanie intenzity svalovej práce na úrovni 40 - 50% VO2max, pričom WTO ako najsilnejší maratónski bežci sú schopní prekonať vzdialenosť s intenzitou presahujúcou 80 - 90% VO2max, čo poukazuje na vysokú mieru prispôsobenia systému zásobovania aeróbnou energiou, čo umožňuje nielen zabezpečiť optimálnu kombináciu využitia sacharidov, tukov, jednotlivých aminokyselín a metabolitov na tvorbu energie, ale aj ekonomické využitie glykogén.

Celý súbor reakcií, ktoré zabezpečujú aeróbnu oxidáciu glykogénu, je teda nasledujúci. V prvom štádiu sa ako výsledok aeróbnej glykolýzy tvorí kyselina pyrohroznová a resyntetizuje sa určité množstvo ATP. V druhom, v Krebsovom cykle, vzniká CO2 a do elektrónového transportného systému sa zavádzajú ióny vodíka (H+) a elektróny (e-), tiež s resyntézou určitého množstva ATP. A nakoniec Záverečná fáza spojené s tvorbou H2O z H+, e- a kyslíka s uvoľňovaním energie použitej na resyntézu drvivého množstva ATP. Tuky a bielkoviny používané ako palivo pre resyntézu ATP tiež prechádzajú Krebsovým cyklom a systémom transportu elektrónov (obrázok 10).

Ryža. 10. Schematické znázornenie fungovania systému zásobovania aeróbnou energiou

Systém zásobovania laktátovou energiou.

V systéme zásobovania laktátovou energiou dochádza k resyntéze ATP v dôsledku rozkladu glukózy a glykogénu v neprítomnosti kyslíka. Tento proces sa bežne označuje ako anaeróbna glykolýza. Anaeróbna glykolýza je oveľa zložitejší chemický proces ako mechanizmy rozkladu fosfogénu v alaktickom systéme zásobovania energiou. Zahŕňa sériu komplexných sekvenčných reakcií, v dôsledku ktorých sa glukóza a glykogén štiepia na kyselinu mliečnu, ktorá sa využíva v sérii združených reakcií na resyntézu ATP (obr. 2).

Ryža. 2. Schematické znázornenie procesu anaeróbnej glykolýzy

V dôsledku rozpadu 1 mólu glukózy sa vytvoria 2 móly ATP a pri rozpade 1 mólu glykogénu 3 móly ATP. Súčasne s uvoľňovaním energie vo svaloch a telesných tekutinách vzniká kyselina pyrohroznová, ktorá sa následne mení na kyselinu mliečnu. Kyselina mliečna sa rýchlo rozkladá za vzniku jej soli – laktátu.

Akumulácia kyseliny mliečnej v dôsledku intenzívnej aktivity glykolytického mechanizmu vedie k veľkej tvorbe laktátových a vodíkových iónov (H+) vo svaloch. Výsledkom je, že napriek pôsobeniu pufrovacích systémov sa pH svalov postupne znižuje zo 7,1 na 6,9 a dokonca na 6,5 - 6,4. Intracelulárne pH, počnúc od úrovne 6,9 - 6,8, spomaľuje intenzitu glykolytickej reakcie na obnovenie zásob ATP a pri pH 6,5 - 6,4 sa rozklad glykogénu zastaví. Je to teda zvýšenie koncentrácie kyseliny mliečnej vo svaloch, ktoré obmedzuje odbúravanie glykogénu pri anaeróbnej glykolýze.

Na rozdiel od alaktického systému zásobovania energiou, ktorého sila dosahuje maximálny výkon už v prvej sekunde prevádzky, sa proces aktivácie glykolýzy rozbieha oveľa pomalšie a vysoké hodnoty produkcie energie dosahuje už za 5–10 sekúnd prevádzky. Sila glykolytického procesu je výrazne nižšia ako sila mechanizmu kreatínfosfokinázy, je však niekoľkonásobne vyššia v porovnaní so schopnosťami aeróbneho oxidačného systému. Konkrétne, ak je úroveň produkcie energie ATP v dôsledku rozpadu CF 9–10 mmol/kg d.m./s (hmotnosť vlhkého tkaniva), potom, keď sa pripojí glykolýza, objem vyprodukovaného ATP sa môže zvýšiť na 14 mmol/kg d.m. t./s. Vďaka použitiu oboch zdrojov resyntézy ATP počas 3-minútovej intenzívnej práce svalový systémčlovek je schopný vyprodukovať asi 370 mmol/kg b.w. Glykolýza zároveň predstavuje minimálne 80 % celkovej produkcie. Maximálny výkon laktátového anaeróbneho systému sa prejaví pri 20 - 25 sekundách práce a pri 30 - 60 sekundách je hlavnou v energetickom zásobovaní práce glykolytická dráha resyntézy ATP.

Kapacita laktátového anaeróbneho systému zabezpečuje jeho prevažnú účasť na tvorbe energie pri vykonávaní práce do 30–90 s. Pri dlhšej práci sa úloha glykolýzy postupne znižuje, ale zostáva výrazná aj pri dlhšej práci - do 5-6 minút. Celkové množstvo energie, ktoré vzniká v dôsledku glykolýzy, je možné vizuálne odhadnúť aj pomocou indikátorov krvného laktátu po vykonaní práce, ktorá si vyžaduje maximálnu mobilizáciu systému zásobovania laktátovou energiou. U netrénovaných ľudí je limitná koncentrácia laktátu v krvi 11 - 12 mmol/l. Pod vplyvom tréningu sa kapacita laktátového systému dramaticky zvyšuje a koncentrácia laktátu v krvi môže dosiahnuť 25 - 30 mmol / l a viac.

Maximálne hodnoty tvorby energie a laktátu v krvi u žien sú o 30 - 40% nižšie v porovnaní s mužmi rovnakého športového zamerania. Mladí športovci sa v porovnaní s dospelými vyznačujú nízkou anaeróbnou kapacitou. maximálna koncentrácia laktátu v krvi pri limitných zaťaženiach anaeróbneho charakteru u nich nepresahuje 10 mmol/kg, čo je 2-3 krát menej ako u dospelých športovcov.

Adaptačné reakcie laktátového anaeróbneho systému teda môžu prebiehať rôznymi smermi. Jedným z nich je zvýšenie pohyblivosti glykolytického procesu, čo sa prejavuje oveľa rýchlejším dosiahnutím jeho maximálneho výkonu (z 15–20 na 5–8 s). Druhá reakcia je spojená so zvýšením výkonu anaeróbneho glykolytického systému, ktorý mu umožňuje produkovať oveľa väčšie množstvo energie za jednotku času. Tretia reakcia sa redukuje na zvýšenie kapacity systému a, samozrejme, celkového objemu vyrobenej energie, v dôsledku čoho sa zvyšuje trvanie práce, najmä glykolýzou.

Maximálne hodnoty laktátu a pH v arteriálnej krvi počas súťaží v niektorých športoch sú na obr. 3.

Obr.3. Maximálne hodnoty laktátu a pH v arteriálnej krvi u športovcov špecializujúcich sa na rôzne druhyšporty: a - beh (400, 800 m); b - rýchlokorčuľovanie (500, 1000 m); c - veslovanie (2000 m); g - plávanie 100 m; d - bobová dráha; e - cyklistika (100 km)
(Eindemann & Keul, 1977)

Podávajú pomerne úplný obraz o úlohe laktátových anaeróbnych zdrojov energie pri dosahovaní vysokých športových výsledkov. odlišné typyšportové a adaptačné rezervy systému anaeróbnej glykolýzy.

Pri výbere optimálnej doby trvania práce, ktorá poskytuje maximálnu koncentráciu laktátu vo svaloch, treba brať do úvahy, že maximálny obsah laktátu je dodržaný pri použití extrémnych zaťažení, ktorých trvanie sa pohybuje medzi 1 až 6 minútami. Predĺženie trvania práce je spojené s poklesom koncentrácie laktátu vo svaloch.

Na výber optimálnej metódy na zvýšenie anaeróbnej kapacity je dôležité sledovať vlastnosti akumulácie laktátu počas prerušovanej práce maximálnej intenzity. Napríklad minútové extrémne záťaže so štvorminútovými pauzami vedú k trvalému zvýšeniu hladiny laktátu v krvi (obr. 4) pri znížení acidobázického stavu (obr. 5).

Ryža. 4. Zmena koncentrácie laktátu v krvi počas prerušovaného maximálneho cvičenia (jednominútové cvičenie s 95% intenzitou, oddelené 4-minútovými prestávkami na odpočinok) (Hermansen, Stenswold, 1972)

Ryža. 5. Zmeny pH krvi počas prerušovaných jednominútových záťaží maximálnej intenzity (Hollman, Hettinger, 1980)

Podobný efekt pozorujeme pri vykonávaní 15 - 20-sekundových cvičení maximálneho výkonu s prestávkami cca 3 minúty (obr. 6).

Ryža. 6. Dynamika biochemických zmien u športovcov pri opakovanom vykonávaní krátkodobých cvičení maximálneho výkonu (N. Volkov et al., 2000)

Systém zásobovania energiou Alactate.

Tento systém zásobovania energiou je najmenej zložitý, vyznačuje sa vysokým výkonom uvoľňovania energie a krátkym trvaním účinku. K tvorbe energie v tomto systéme dochádza v dôsledku rozkladu energeticky bohatých fosfátových zlúčenín - adenozíntrifosfátu (ATP) a kreatínfosfátu (CP). Energia vznikajúca v dôsledku rozkladu ATP je plne zahrnutá do procesu dodávky energie pre prácu už v prvej sekunde. Avšak už v druhej sekunde je práca vykonaná vďaka kreatínfosfátu (CP), ktorý sa ukladá vo svalových vláknach a obsahuje energeticky bohaté fosfátové zlúčeniny. Rozklad týchto zlúčenín vedie k intenzívnemu uvoľňovaniu energie. Konečnými produktmi rozkladu CP sú kreatín (Cr) a anorganický fosfát (Pn). Reakcia je stimulovaná enzýmom kreatínkináza a schematicky vyzerá takto:

Energia uvoľnená počas rozpadu CF je k dispozícii pre proces resyntézy ATP, preto stojí za rýchlym rozpadom ATP v tomto procese svalová kontrakcia okamžite nasleduje jeho resyntéza z ADP a Fn so zapojením energie uvoľnenej pri štiepení AP:

Ďalším mechanizmom alaktického systému zásobovania energiou je takzvaná myokinázová reakcia, ktorá sa aktivuje pri výraznej svalovej únave, kedy rýchlosť štiepenia ATP výrazne prevyšuje rýchlosť jeho resyntézy. Myokinázová reakcia je stimulovaná enzýmom myokinázou a spočíva v prenose fosfátovej skupiny z jednej molekuly do druhej a tvorbe ATP a adenozínmonofosfátu (AMP):

Adenozínmonofosfát (AMP), ktorý je vedľajším produktom myokinázovej reakcie, obsahuje poslednú fosfátovú skupinu a na rozdiel od ATP a ADP sa nemôže použiť ako zdroj energie. Myokinázová reakcia sa aktivuje v podmienkach, keď v dôsledku únavy ostatné cesty resyntézy ATP vyčerpali svoje schopnosti.

Zásoby CF nie je možné dopĺňať v procese vykonávania práce. Na jeho resyntézu možno využiť len energiu uvoľnenú v dôsledku rozpadu ATP, čo je možné len v období zotavenia po skončení práce.

Alaktátový systém, ktorý sa vyznačuje veľmi vysokou rýchlosťou uvoľňovania energie, sa súčasne vyznačuje extrémne obmedzenou kapacitou. Úroveň maximálnej alaktickej anaeróbnej sily závisí od množstva fosfátov (ATP a CP) vo svaloch a miery ich využitia. Vplyvom šprintérskeho tréningu sa dá výrazne zvýšiť alaktická anaeróbna sila. Pod vplyvom špeciálneho tréningu môže byť sila alaktického anaeróbneho systému zvýšená o 40-80%. Napríklad 8 týždňov šprintérskeho tréningu u bežcov viedlo k zvýšeniu pokojového ATP a CP kostrového svalstva približne o 10 %.

Vplyvom tréningu vo svaloch sa zvyšuje nielen množstvo ATP a Kf, ale výrazne sa zvyšuje aj schopnosť svalového tkaniva ich štiepiť. Ďalšou adaptívnou reakciou, ktorá určuje silu alaktického anaeróbneho systému, je zrýchlenie resyntézy fosfátov v dôsledku zvýšenia aktivity enzýmov, najmä kreatínfosfokinázy a myokinázy.

Vplyvom tréningu sa výrazne zvyšujú aj ukazovatele maximálnej kapacity alaktického anaeróbneho systému zásobovania energiou. Kapacita alaktického anaeróbneho systému sa vplyvom cieleného dlhodobého tréningu môže zvýšiť 2,5-krát. Potvrdzujú to ukazovatele maximálneho alaktického dlhu O2: pre začínajúcich športovcov je to 21,5 ml/kg, pre športovcov vyššej kategórie môže dosiahnuť 54,5 ml/kg.

Zvýšenie kapacity alaktického energetického systému sa prejavuje aj v trvaní práce maximálnej intenzity. Takže u ľudí, ktorí sa nevenujú športu, maximálna sila alaktátu anaeróbny proces, dosiahnutý za 0,5 - 0,7 s po začatí práce, môže byť držaný najviac 7 - 10 s, potom u špičkových športovcov špecializujúcich sa na šprintérske disciplíny sa môže prejaviť na 15 - 20 s. Dlhé trvanie práce je zároveň sprevádzané jeho výrazne väčšou silou, ktorá je spôsobená vysokou rýchlosťou rozkladu a resyntézy vysokoenergetických fosfátov.

Koncentrácia ATP a CF u mužov a žien je takmer rovnaká – asi 4 mmol/kg ATP a 16 mmol/kg CF. Celkové množstvo fosfogénov využiteľných pri svalovej činnosti je však výrazne väčšie u mužov ako u žien, a to z dôvodu veľkých rozdielov v celkovom objeme kostrových svalov. Prirodzene, muži majú oveľa väčšiu kapacitu alaktického anaeróbneho systému zásobovania energiou.

Na záver treba poznamenať, že ľudia s vysoký stupeň alaktický anaeróbny výkon mávajú nízku aeróbnu kapacitu, vytrvalosť pre dlhodobú prácu. Zároveň u bežcov na dlhé trate nie sú alaktické anaeróbne schopnosti nielen porovnateľné so šprintérskymi schopnosťami, ale sú často horšie ako u nešportovcov.

Všeobecné charakteristiky systémov zásobovania energiou pre svalovú činnosť

Energia, ako viete, je všeobecná kvantitatívna miera, ktorá spája všetky javy prírody, rôzne formy pohybu hmoty. Spomedzi všetkých druhov energie vznikajúcej a využívanej pri rôznych fyzikálnych procesoch (tepelných, mechanických, chemických, atď.) v súvislosti so svalovou činnosťou treba hlavnú pozornosť zamerať na chemickú energiu organizmu, ktorej zdrojom je potrava resp. jeho premena na mechanickú energiu. motorická aktivita osoba.

Energia uvoľnená pri rozklade potravy sa využíva na produkciu adenozíntrifosfátu (ATP), ktorý sa ukladá v svalové bunky a je akýmsi palivom na výrobu mechanickej energie svalovej kontrakcie.

Energia pre svalovú kontrakciu pochádza z rozkladu adenozíntrifosfátu (ATP) na adenozíndifosfát (ADP) a anorganický fosfát (P). Množstvo ATP vo svaloch je malé a na vysokointenzívnu prácu stačí len 1-2 s. Na pokračovanie v práci je potrebná resyntéza ATP, ktorá sa vyrába v dôsledku reakcií uvoľňujúcich energiu troch typov. Doplnenie zásob ATP vo svaloch umožňuje udržiavať konštantnú úroveň jeho koncentrácie, ktorá je potrebná pre plnohodnotnú svalovú kontrakciu.

Resyntéza ATP je zabezpečená v anaeróbnych aj aeróbnych reakciách so zapojením ako energetických zdrojov kreatínfosfátu (CP) a zásob ADP obsiahnutých v svalové tkanivá, ako aj energeticky bohaté substráty (svalový a pečeňový glykogén, zásoby lipozového tkaniva atď.). Chemické reakcie, ktoré vedú k zásobovaniu svalov energiou, prebiehajú v troch energetických systémoch: 1) anaeróbny alaktát, 2) anaeróbny laktát (glykolytický), 3) aeróbny.

Tvorba energie v prvých dvoch systémoch sa uskutočňuje v procese chemických reakcií, ktoré nevyžadujú prítomnosť kyslíka. Tretí systém zabezpečuje zásobovanie svalovej činnosti energiou v dôsledku oxidačných reakcií prebiehajúcich za účasti kyslíka. Najvšeobecnejšie predstavy o postupnosti prepínania a kvantitatívnych pomeroch v zásobovaní energiou svalovej aktivity každého z týchto systémov sú znázornené na obr. jeden.

Schopnosti každého z týchto energetických systémov sú určené výkonom, t.j. rýchlosťou uvoľňovania energie v metabolických procesoch a kapacitou, ktorá je určená veľkosťou a efektívnosťou využitia substrátových prostriedkov.

Ryža. 1. Postupnosť a kvantitatívne pomery procesov energetického zásobovania svalovej činnosti u kvalifikovaných športovcov v rôznych energetických systémoch (schéma): 1 - alaktický; 2 - laktát; 3 - aeróbne

(podľa E.S. Grigoroviča, V.A. Pereverzeva, 2008)

3.1. Mechanizmy zásobovania ľudského tela energiou pri svalovej práci

Akákoľvek svalová aktivita je spojená s využívaním energie, ktorej priamym zdrojom je ATP (kyselina adenozíntrifosforečná). ATP sa nazýva univerzálny zdroj energie. Všetky ostatné energetické procesy sú zamerané na reprodukciu a udržanie jej úrovne.

ATP sa počas svalovej práce obnovuje rovnakou rýchlosťou, akou sa štiepi. Obnova ATP sa môže uskutočniť dvoma spôsobmi - anaeróbne(počas reakcie bez kyslíka) a aeróbne(s rôznou úrovňou spotreby kyslíka) za účasti špeciálnej energetickej látky kreatínfosfát. Kreatínfosfát pripravený na resyntézu ATP vystačí len na 10-15 sekúnd výkonnej práce. Za takýchto podmienok dochádza k resyntéze ATP s akútnym nedostatkom kyslíka (napríklad preto nie je možné bežať 800 m tempom šprintu). Svalová práca veľmi vysokej intenzity sa vykonáva v anaeróbnom režime, keď dochádza k resyntéze ATP počas akútneho nedostatku kyslíka. V tomto prípade telo produkuje ATP pre prácu pomocou procesu glykolýza- premena uhľovodíkov, v dôsledku ktorej opäť nastáva resyntéza ATP a vznikajú konečné kyslé produkty - kyselina mliečna (laktát) a kyselina pyrohroznová.

Glykolýza zabezpečuje účinnosť organizmu do 2-4 minút, t.j. mechanizmus kreatinofátu a glykolýza poskytujú veľmi málo energie.

Pri vysokom funkčnom napätí vo svaloch klesá obsah energeticky nasýtených sacharidov (glykogén a fosfát – kreatínfosfát), v krvi klesá hladina glukózy, v pečeni glykogén. Ak je záťaž predĺžená, potom sa zdroj energie dopĺňa zvýšením intenzity uvoľňovania mastné kyseliny z tukového tkaniva a ich oxidácia vo svaloch.

Aeróbny mechanizmus(keď sú požiadavky tela na kyslík plne uspokojené) oxidácia živín s tvorbou kreatínfosfátu a resyntéza ATP je najefektívnejší a dokáže poskytnúť ľudský výkon niekoľko hodín. Za týchto podmienok telo produkuje energiu ATP mnohonásobne viac ako pri glykolýze.

Treba si uvedomiť, že v bunkách všetky premeny sacharidov, tukov, organických kyselín a v neposlednom rade aj bielkovín na ceste k resyntéze ATP prebiehajú v mitochondrie. Za normálnych podmienok časť mitochondrií funguje, ale so zvyšujúcou sa energetickou náročnosťou svalov sa v procese resyntézy makroenergetických zlúčenín zapína stále viac „základní“.

Schopnosť človeka resyntetizovať ATP, sila a kapacita každej úrovne je individuálna, ale rozsah všetkých úrovní možno rozšíriť tréningom. Ak pribúdajú požiadavky, zvyšuje sa počet mitochondrií v bunkách a s ešte väčším dopytom sa zrýchľuje rýchlosť ich obnovy. Tento proces zvyšuje možnosť využitia kyslíka pri oxidačných procesoch a oxidácii tukov vo veľkých množstvách.

Proteín hrá dôležitú úlohu pri udržiavaní hladiny kyslíka vo svalových vláknach (najmä v červených - pomalých). myoglobínu, ktorý obsahuje železo a svojou štruktúrou a funkciou je podobný hemoglobínu.

Príklad:

U tuleňov s hmotnosťou 70 kg je na myoglobín viazaných 2530 ml kyslíka, čo im umožňuje zostať pod vodou až 14 minút. U človeka s rovnakou hmotnosťou je na myoglobín viazaných 335 ml kyslíka.

Pri vykonávaní fyzickej aktivity potrebuje telo zabezpečiť pracujúcim svalom dostatok kyslíka na udržanie vysokej úrovne oxidačných procesov, ktoré dodávajú energiu. Inými slovami, je potrebné reorganizovať prácu kardiorespiračného systému, aby sa zvýšila ventilácia pľúc a zvýšila sa objemová rýchlosť prietoku krvi, predovšetkým v pracovných orgánoch ( kostrové svaly, srdce atď.), aby optimálne pokryli ich energetické potreby. Takže u trénovaných jedincov dochádza k adaptácii srdca na záťaž vo väčšej miere v dôsledku zvýšenia zdvihového objemu a v menšej miere v dôsledku zvýšenia srdcovej frekvencie (HR).

Akákoľvek svalová práca si vyžaduje energiu. Mechanickú energiu vynaloženú pri napätí si sval berie z vlastných zásob chemickej energie. Energia, ktorá sa uvoľňuje v dôsledku zložitých biochemických reakcií, sa dodáva do tenkých proteínových vlákien ( svalové vlákna), spôsobí ich zmenu polohy, vzájomného spojenia a skrátenia. Sval, skrátenie, teda vytvára pohyb v kĺbe.

Energia potrebná na svalovú prácu, ktorá vzniká ako výsledok biochemických reakcií, je založená na využití tri typy tvorba energie: 1) aeróbna, 2) anaeróbno-glykolytická, 3) anaeróbno-alaktátová. Bioenergetické látky (palivo) pri výkone svalovej práce sú sacharidy, tuky a kreatínfosfát. Proteíny sú pre telo nevyhnutné predovšetkým ako stavebný materiál pre nové bunky.

Živiny prechádzajúce gastrointestinálnym traktom sú absorbované krvou a posielané ďalej do "skladov". Tuky, ktoré môžeme považovať za „nízkooktánové palivo“, sa ukladajú najmä v podkožných tkanivách, Sacharidy (glykogén) – vysokooktánové palivo, sa hromadia vo svaloch a pečeni.

Ak je výkon vykonávanej práce malý (stredný), tak energia pre pracujúce svaly vzniká spaľovaním (oxidáciou) sacharidov a tukov za pomoci vdychovaného kyslíka. V dôsledku spaľovania sa uvoľňuje energia potrebná pre pracujúce svaly a vznikajú vedľajšie produkty – oxid uhličitý a voda.

Ak je sila práce oveľa vyššia (veľká alebo submaximálna), potom energia uvoľnená pri spaľovaní sacharidov (glykogénu) nebude stačiť a preto sa energia potrebná na takúto prácu tvorí štiepením glykogénu (bez účasti kyslíka) . Môžeme povedať, že vo svale existujú dva mechanizmy biochemických reakcií – spaľovanie a štiepenie.

Spaľovací (oxidačný) mechanizmus

Mechanizmus spaľovania uhľohydrátov a tukov možno nazvať ako aeróbny proces výroby energie (aeróbny - za účasti kyslíka). K nasadeniu aeróbnych procesov dochádza postupne, tento proces dosahuje maximum za 1-2 minúty po začatí práce. Dochádza k úplnému spaľovaniu sacharidov a tukov, čím vzniká energia, oxid uhličitý CO2 a voda H2O, ktoré sú transportované krvou.

Sacharidy a tuky + kyslík → spaľovanie = energia + oxid uhličitý + voda.

Aby mohlo dôjsť k spaľovaniu (oxidácii), okrem „paliva“ (sacharidy a tuky) musia byť svaly a tkanivá neustále zásobované kyslíkom a musia byť zbavené produktov „hnitia“ (voda a oxid uhličitý). Tieto látky sú transportované krvou. Čím viac kyslíka svaly prijmú, tým viac energie sa dá generovať a tým intenzívnejšia práca. Preto je aeróbna kapacita obmedzená dýchacími a kardiovaskulárnych systémov. Únava prichádza, keď sa minie palivo. Za týchto podmienok zostáva svalové prostredie konštantné a môžete pracovať 2-3 hodiny alebo viac. Mechanizmus horenia (oxidácie) je dominantným zdrojom energie pri dlhodobej práci nízkej a strednej intenzity (aj v pokoji).

Tabuľka číslo 2. Vzťah medzi trvaním súťažnej vzdialenosti a funkčnou aktivitou rôznych telesných systémov, ktoré charakterizujú aeróbne schopnosti.

Mechanizmus štiepenia (anaeróbne - bez účasti kyslíka).

Mechanizmus rozkladu bioenergetických látok v ľudskom tele prebieha dvoma spôsobmi: 1) rozklad glykogénu vo svaloch - anaeróbno-glykolytický mechanizmus; 2) rozklad kreatínfosfátu (CrF), ktorý sa nachádza aj vo svale – anaeróbno-alaktátový mechanizmus.

Anaeróbno-glykolytický mechanizmus. K uvoľneniu energie dochádza v dôsledku okamžitého rozkladu glykogénu obsiahnutého vo svale (komplexnejšia forma sacharidov).

Glykogén→ rozklad = Energia + kyselina mliečna (laktát).

Tento mechanizmus poskytuje oveľa viac energie za jednotku času ako aeróbny mechanizmus a používa sa pri vykonávaní submaximálnej výkonovej práce s trvaním individuálne cvičenie od 30 sekúnd do 2-3 minút. Výhodou tohto mechanizmu, ktorý sa dá prirovnať k vybíjaniu elektrickej batérie, je, že sa nachádza v samotnom svale a je okamžite využitý. Nevýhodou je, že sa v pracujúcich svaloch hromadí veľké množstvo kyselina mliečna a stáva sa pre nich ťažké vyrovnať sa s vplyvom kyslého prostredia.

Tabuľka číslo 3. Vzťah medzi trvaním súťažnej vzdialenosti a funkčnou aktivitou rôznych systémov tela, charakterizujúci anaeróbno-glykolytické schopnosti.

Anaeróbno-alaktátový mechanizmus.

Robiť cvičenia s maximálna rýchlosť(výkon) je potrebný mechanizmus, ktorý uvoľní najväčšie množstvo energie za jednotku času, ale pôsobí krátkodobo (nie viac ako 15-20 sekúnd). Takýmto mechanizmom je anaeróbno-alaktát (kreatínfosfát).

Kreatínfosfát (CrF)→ rozklad = Energia + Kreatín (Cr.).

Tabuľka číslo 4. Vzťah medzi trvaním súťažnej vzdialenosti a funkčnou aktivitou rôznych systémov tela, ktoré charakterizujú anaeróbno-alaktátové schopnosti.