Особенности протекания адаптации организма к аэробным нагрузкам

Суть биохимических преобразований при потреблении кислорода достаточно проста - кислород взаимодействует с ионами водорода с образованием воды и большого количества энергии. В наиболее общем виде аэробная система энергообеспечения функционирует в три этапа. 11а первом этапе происходит преобразование гликогена мышц и свободных жирных кислот по единой схеме в активную форму уксусной кислоты - ацетил-кофермент А (ацетил-КоА). При этом гликоген преобразуется в глюкозу, а глюкоза - в пировиноградную кислоту с ресинтезом 3 молей АТФ. В присутствии кислорода пировиноградная кислота преобразустоя не в молочную кислоту, а в ацетил-КоА. Па втором этапе, в цикле лимонной кислоты (или цикле Кребса), происходит окисление пировиноградной кислоты до выведения ионов водорода и электронов. При этом в самом цикле Кребса образуется всего лишь 2 моля АТФ. Па третьем этапе, при участии коферментов, образуется больше всего АТФ (34 из 39 молей всего процесса в целом) в результате взаимодействия вдыхаемого кислорода, ионов водорода, электронов с образованием воды. Па этой стадии потребляется около 90% всего поступившего кислорода (рис. 9).

Схема аэробной системы энергообеспечения

Рис. 9. Схема аэробной системы энергообеспечения

Если в качестве исходного субстрата аэробного гликолиза используется не гликоген, а глюкоза, 1 моль АТФ используется для превращения ее в глюкозо-1-фосфат, доступный для последующих реакций, и, соответственно, в итоге может быть получено не 39 молей АТФ, а только 38.

Гликоген печени (90-100 г) используется для поддержания уровня глюкозы в крови, которая для нормальной работы мозга необходима в количестве 5 г/ч. В результате тренировки количество гликогена в печени может быть удвоено. Однако емкость гликогенных ресурсов мышц позволяет обеспечить выделение

1200-2000 ккал энергии, что недостаточно для полноценного обеспечения тренировочной и продолжительной соревновательной деятельности в марафоне, шоссейных гонках, триатлоне и т.п. В то же время ресурсы жиров позволяют обеспечить 70- 75 тыс. ккал, что многократно превышает запросы упомянутых выше видов спорта. Однако окисление жиров (прежде всего триглицеридов, в меньшей степени холестерина и фосфолипидов) требует на 15% больше кислорода, что подразумевает меньшую интенсивность работы. Под влиянием интенсивной тренировки аэробной направленности увеличивается скорость окисления жирных кислот и возрастает их роль в обеспечении работы. При этом на саму работу идет не более 40% всей энергии, остальная выделяется в виде тепла. Мобилизация жирных кислот стимулируется снижением запасов глюкозы в крови.

Человек будет развивать и поддерживать тем большую мощность работы, чем больше молекул АТФ будет гидролизировано и ресинтезировано за данный промежуток времени. Поэтому оценка интенсивности аэробных процессов во время работы представляет большой прогностический интерес для определения работоспособности организма. Ограничение аэробной работоспособности связывают с низкой скоростью доставки кислорода к мышцам (Saltin et al., 2006), недостаточными диффузионной способностью (Wagner et al., 2006) и окислительным потенциалом мышц (Hoppeler et al., 1998) или чрезмерным накоплением метаболитов анаэробного гликолиза (Renaud et al., 1986). Система доставки и утилизации кислорода достаточно сложна и включает несколько этапов. Неудивительно, что не удается выделить единственную, «главную» причину, ограничивающую аэробную работоспособность людей разного уровня функциональной подготовленности.

При систематическом выполнении аэробных нагрузок в организме происходят следующие изменения:

  • - капилляризация мышечных волокон. В покое функционирует 5-7% капилляров. Двухмесячная тренировка нетренированных людей приводит к росту числа капилляров в скелетной мышце на 50%;
  • - гипертрофия миокарда. Прирост сократительной способности сердечной мышцы и рост систолического объема;

увеличение общей массы крови. Для мужчин с 5-6 до 7-8 л. Растет содержание гемоглобина. Возрастает объем плазмы (на 15-20%), эритроцитов (на 12-15%);

- перераспределение кровотока к работающим мышцам.

При нагрузке объем крови в работающих мышцах может превысить 80% всего кровотока против 20% в условиях покоя;

  • - снижение вязкости крови и улучшение деформируемости эритроцитов. Текучесть крови определяется в основном вязкостью плазмы, деформируемостью и агрегацией эритроцитов. При прохождении через капилляры диаметром 3-4 мкм эритроциты размером 8 мкм должны изменять форму, приспосабливаясь к размерам и геометрии сосудов;
  • - мышечная гипертрофия (20-30%);
  • - растет число митохондрий и их размер;
  • - увеличение внутримышечного содержания и окисления гликогена и жиров;
  • - растет содержание гемоглобина и миоглобина;
  • - повышается активность оксидативных ферментов;
  • - повышается порог анаэробного обмена за счет совершенствования системы утилизации лактата, увеличивается переработка пирувата в митохондриях (на 45% за один месяц занятий);
  • - увеличивается скорость окисления жирных кислот, что экономит гликогенные запасы мышц и печени.

Следует выделить проблему накопления лактата в крови. Поскольку возможности анаэробной лактатной системы исчерпываются к 5-6-й минуте работы, минимальный объем бега нс может быть меньше этого времени. В то же время аэробный гликолиз приводит к образованию пировиноградной кислоты, которая в присутствии кислорода может быть окислена. Однако на начальной стадии бега, при определенной инерционности процесса, в организме неизбежно будет накапливаться лактат. При низких нагрузках (<50% индивидуального МПК) концентрация лактата в крови не меняется или даже падает. При более интенсивных нагрузках (50-80% МПК) концентрация лактата в крови за счет аэробного гликолиза быстро нарастает на протяжении 5-10 минут. После 10 минут нагрузки содержание лактата в крови при аэробных нагрузках либо нс меняется, либо падает.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >