Энергообеспечение мышечной деятельности. Совокупность пластического и энергетического процессов превращения питательных веществ в организме.

Учебная дисциплина: Биохимия (1ч)

Тема Энергообеспечение мышечной деятельности. Совокупность пластического и энергетического процессов превращения питательных веществ в организме.

Тип занятия: УФНЗ

Цель занятия: изучить виды энергетических систем в организме; развить представление о сложности и разнообразии энергетических процессов в организме, пластическом обмене; формировать целостное представление об обмене веществ.

Ход занятия

1. Организационный момент

2. Формулирование целей и задач урока

3. Актуализация знаний

4. Объяснение нового материала с элементами закрепления.

5.Закрепление материала

6.Задание на дом. Составить таблицу энергозатрат в разл. видах спорта

3. Актуализация знаний

? Источник энергии в организме

? Аэробные и анаэробные процессы

? До каких продуктов расщепляется глюкоза в процессе гликолиза.

? Конечные продукты аэробного расщепления жиров и углеводов.

4. Объяснение нового материала с элементами закрепления.

4.1 Энергетические системы организма

4.2 Фосфатная система

4.3 Кислородная система

4.4 Значение тренировок.

4.5. Лактатная система

4.6. Энергетические запасы организма

6. Закрепление материала

? Что является источником энергии для сокращения мышц

? За счет каких веществ и какого вида окисления мышца может покрывать свои энергозатраты

? На накопление каких веществ влияют регулярные тренировки

? Типы энергетических систем организма

? Интенсивность энергетического обмена

Рефлексия.

Материалы к учебному занятию

Работающим мышцам необходима энергия. Составление оптимальной тренировочной программы возможно только при хорошем знании принципов энергообеспечения.

Установить оптимальную тренировочную интенсивность можно двумя способами: при помощи замеров уровня лактата (молочной кислоты) в крови или при помощи регистрации частоты сердечных сокращений (ЧСС).

Энергетические системы

В организме аденозинтрифосфат (АТФ) является универсальным источником энергии. Во время мышечной деятельности АТФ распадается до аденозинфосфата (АДФ). В ходе этой реакции высвобождается энергия, которая непосредственно используется мышцами для энергии. АТФ — АДФ + энергия

Содержание АТФ в мышцах незначительное. При интенсивной мышечной деятельности запасы АТФ расходуются в течение 2 с. Однако внутри мышц существует несколько вспомогательных систем, которые непрерывно восстанавливают АТФ из продукта ее распада АДФ. Благодаря непрерывному восстановлению (ресинтезу) АТФ в организме поддерживается относительное постоянство этого вещества, что позволяет мышцам работать без остановки.

Выделяют три основных системы ресинтеза АТФ: фосфатную, лактатную и кислородную.

Фосфатная система

Фосфатный механизм ресинтеза АТФ включает использование имеющихся запасов АТФ в мышцах и быстрый ее ресинтез за счет высокоэнергетического вещества креатинфосфата (КрФ), запасы которого в мышцах ограничиваются 6-8 с интенсивной работы. Реакция ресинтеза АТФ с участием КрФ выглядит следующим образом: КрФ + АДФ → АТФ + креатин

Фосфатная система эффективна только в течение очень короткого времени. При максимальной нагрузке фосфатная система истощается в течение 10 с. Вначале в течение 2 с расходуется АТФ, а затем в течение 6-8 с - КрФ. Фосфатная система важна для спринтеров, футболистов, прыгунов в высоту и длину, метателей диска, боксеров и теннисистов, то есть для всех взрывных, кратковременных, стремительных и энергичных видов физической деятельности.

Скорость ресинтеза КрФ после прекращения физической нагрузки также очень высока. З Уже через 30 с запасы АТФ и КрФ восстанавливаются на 70%, а через 3-5 мин восстанавливаются полностью.

Для тренировки фосфатной системы используются резкие, непродолжительные, мощные упражнения, чередующиеся с отрезками отдыха. Содержание АТФ и КрФ в организме увеличивается на 25-50% после 7 месяцев тренировок на выносливость в виде бега три раза в неделю. Тренировка не только повышает запасы АТФ и КрФ, но и ускоряет процесс распада и восстановления АТФ. Такая адаптация организма (увеличение запасов АТФ/КрФ и повышение ферментативной активности) достигается путем сбалансированной тренировочной программы, включающей как аэробные, так и спринтерские тренировки.

Фосфатная система называется анаэробной, потому что в ресинтезе АТФ не учавствует кислород, и алактатной, поскольку не образуется молочная кислота.

Кислородная система

Кислородная, или аэробная, система является наиболее важной для спортсменов на выносливость, поскольку она может поддерживать физическую работу в течение длительного времени.

Кислородная система обеспечивает организм, и в частности мышечную деятельность, энергией посредством химического взаимодействия пищевых веществ (главным образом, углеводов и жиров) с кислородом. Запасы гликогена могут сильно варьироваться, но в большинстве случаев их хватает как минимум на 60-90 мин работы субмаксимальной интенсивности. В то же время запасы жиров в организме практически неисчерпаемы.

Углеводы являются более эффективным "топливом" по сравнению с жирами, так как при одинаковом потреблении энергии на их окисление требуется на 12% меньше кислорода. Поэтому в условиях нехватки кислорода при физических нагрузках энергообразование происходит в первую очередь за счет окисления углеводов. После исчерпания запасов углеводов к энергообеспечению работы подключаются жиры, запасы которых энергообразование. Но позволяют выполнять очень длительную работу.

Тренированный спортсмен будет использовать больше жиров и меньше углеводов по сравнению с неподготовленным человеком.

Производительность кислородной системы зависит от количества кислорода, которое Под воздействием тренировок аэробные способности человека могут вырасти на 50%.

Окисление жиров для энергии происходит по следующему принципу:

Жиры + кислород + АДФ → углекислый газ + АТФ + вода

Распад углеводов (гликолиз) протекает по более сложной схеме, в которой задействуются две последовательные реакции:

Первая фаза: глюкоза + АДФ → молочная кислота + АТФ

Вторая фаза: молочная кислота + О2 +АДФ → СО2 +АТФ + вода

При легкой физической нагрузке побочный продукт распада углеводов молочная кислота используется непосредственно во второй фазе, поэтому окончательное уравнение выглядит так:

Глюкоза + кислород + АДФ → углекислый газ + АТФ + вода

Пока потребляемого кислорода достаточно для окисления жиров и углеводов, молочная кислота не будет накапливаться в организме.

Лактатная система

При увеличении нагрузки мышечная работа уже не может поддерживаться за счет одной только аэробной системы из-за нехватки кислорода. С этого моментавключается лактатный механизм ресинтеза АТФ, побочным продуктом которого является молочная кислота. При недостатке кислорода молочная кислота, образовавшаяся в первой фазе аэробной реакции, не происходит ее накопление в работающих мышцах, что приводит к ацидозу, или закислению, мышц. Реакция лактатного механизма проста, и выглядит так:

Глюкоза + АДФ → С3Н6О3 + АТФ

Болезненность мышц - характерная черта нарастающего ацидоза (боль в ногах у велосипедиста или бегуна, боль в руках у гребца). Чаще всего ацидоз происходит в тех случаях, когда спортсмен -велосипедист, бегун или лыжник - предпринимает ускорение.

При беге на 100, 200, 400 и 800 м, а также во время любой другой интенсивной работы, длящейся 2-3 мин, энергообеспечение нагрузки осуществляется в основном анаэробным путем. В беге на 1500 м вклад аэробного и анаэробного энергообеспечения примерно одинаков - 50/50. В самом начале любого упражнения, в независимости от интенсивности нагрузки, энергообеспечение происходит только анаэробным путем.

Лактатная система также поставляет энергию при кратковременном увеличении интенсивности во время обычной аэробной нагрузки - при рывках, преодолении подъемов, попытке отрыва от преследователей. Лактатная система участвует в энергообеспечении финишного броска после продолжительной нагрузки (например, на финише марафона или велогонки)

Ацидоз может серьезно нарушить функционирование различных механизмов внутри мышечных клеток.

Для того чтобы показатели крови снова пришли в норму, организму может потребоваться от 24 до 96 ч.

При наличии высоких показателей лактата замедляется образование КрФ. По этой причине лучше не допускать высоких показателей лактата во время спринтерских тренировок.

В условиях покоя на нейтрализацию половины молочной кислоты, накопившейся в результате усилия максимальной мощности, организму требуется около 25 мин; за 1 ч 15 мин нейтрализуется 95% молочной кислоты. После интенсивной нагрузки максимальной мощности молочная кислота выводится из крови и мышц намного быстрее, если во время восстановительной фазы вместо пассивного отдыха выполняется легкая работа. Это так называемое активное восстановление, по сути, ни что иное как «заминка», которую делают многие спортсмены. Как показано на графике 3, активное восстановление - например, легкая пробежка трусцой - очень быстро снижает концентрацию лактата. Из графика также видно, что во время восстановительной фазы лучше выполнять непрерывную работу, а не интервальную.

Энергетические запасы

Запасы АТФ истощаются через 2-3 с работы максимальной мощности. КрФ полностью расходуется через 8-10 с максимальной работы, а глико-геновые запасы истощаются через 60-90 мин субмаксимальной работы. Запасы жира практически неисчерпаемы (см. график 4).

В 1 г жира содержится 9 ккал, а в 1 г углеводов - 4 ккал. Жир - идеальный источник энергии для продолжительных нагрузок при ограниченном поступлении пищи.

Общие запасы углеводов в организме составляют от 2000 до 3000 ккал. Организм человека обладает огромной способностью откладывать жиры. Несмотря на это их запасы могут сильно варьироваться. Доля жировой массы у мужчин составляет от 10 до 20%; у женщин - от 20 до 30%.

Таблица 1.1 Подключение различных механизмов энергообеспечения в зависимости от продолжительности нагрузки максимальной мощности

У хорошо тренированных спортсменов на выносливость показатель жира составляет в среднем 10%. Идеальный процент жира может различаться от спортсмена к спортсмену и находиться в диапазоне от максимально низкого (4-5%) до относительно высокого (12-13%). Однако у каждого спортсмена существует свой идеальный процент жира, который неизменен, и этот процент жира является важным показателем физического состояния спортсмена. Слишком высокий или слишком низкий процент жира будет мешать спортсмену в достижении максимальной формы.