Метаболический фактор

Метаболический фактор определяется:

- мощностью,

- ёмкостью,

- эффективностью процессов энергообеспечения организма спортсмена.

Энергия, необходимая для мышечной работы, образуется за счёт расщепления АТФ.

Содержание АТФ в мышце составляет около 5 ммоль на 1кг веса мышцы. Запасов АТФ в мышце обычно хватает на 3-4 сокращения максимальной силы, и для того, чтобы мышечные волокна могли поддерживать сколько-нибудь длительное сокращение, необходимо постоянное восстановление (ресинтез) АТФ с такой же скоростью, с какой она расщепляется.

Как известно, ресинтез АТФ при мышечной деятельности может происходить как за счёт окислительных превращений в клетках, связанных с потреблением кислорода (аэробный путь), так и в ходе реакций, идущих без кислорода (анаэробный путь).

Аэробные и анаэробные процессы преобразования энергии заметно различаются по мощности, емкости и эффективности.

По этим параметрам аэробные процессы имеют преимущество при длительной работе умеренной интенсивности, а анаэробные – при выполнении кратковременных упражнений высокой интенсивности.

Поскольку показатели выносливости зависят от аэробных и анаэробных энергетических способностей спортсменов, то тренировка выносливости должна быть ориентирована прежде всего на повышение этих биоэнергетических свойств организма.

Аэробная способность спортсмена характеризуется поддержанием мышечной активности длительное время за счёт усиления окислительных процессов в тканях. Она зависит от сложности действий широкого круга функциональных систем организма, связанных с поступлением кислорода через систему внешнего дыхания, транспортировкой его кровью и утилизацией кислорода в митохондриях работающих мышц.

К числу важных аэробных свойств организма относят:

- Циркуляторную производительность, от которой зависит количество крови, поступающей к работающим мышцам;

- Кислородную емкость крови, определяемую содержанием гемоглобина;

- Кровоснабжение работающих мышц, зависящее от эффективного перераспределения крови между работающими мышцами и неработающими органами;

- Содержание в мышцах миоглобина, выполняющего функцию переносчика кислорода в тканях;

- Активность ферментов тканевого дыхания;

- Общее количество и размеры митохондрий в мышечных волокнах;

- Общие запасы энергетических субстратов (жиров, углеводов, продуктов гликолиза), используемых при аэробных превращениях в тканях.

Наиболее интегральным и информативным показателем, суммирующим изменения важнейших функций кислородного обмена, является максимальное потребление кислорода (далее по тексту – МПК), то есть количество кислорода, которое может потребить человек в единицу времени.

Величина максимального потребления кислорода у человека зависит от возраста, пола, морфофункциональных признаков, условий выполнения работы и типа выполняемых упражнений. На 70-75% МПК детерминируется наследственностью.

Во время тренировок аэробной направленности совершенствуется работа аппарата внешнего дыхания: увеличиваются ЖЕЛ, глубина дыхания, максимальная вентиляция легких[4].

Уровень легочной вентиляции в современной литературе не считают лимитирующим фактором для достижения МПК[5].

Наряду с определением МПК – показателя аэробной мощности организма – важную информацию о состоянии функций аэробного обмена даёт определение показателей аэробной емкости и эффективности. Аэробная ёмкость более полно оценивается по величине О₂ – прихода за время выполнения упражнения. Аэробная эффективность – по величине анаэробного порога, то есть величине нагрузки, с которой начинается резкое усиление анаэробного метаболизма.

Уровень анаэробного порога индивидуален и во многом определяется специализацией спортсмена и его квалификацией[6].

Анаэробная способность спортсмена определяется способностью организма совершать напряженную мышечную работу в условиях неадекватного обеспечения кислородом, за счёт анаэробных источников энергии. Эффективное использование анаэробных процессов в качестве источника энергии при выполнении тренировочных и соревновательных нагрузок зависит от:

- мощности внутриклеточных анаэробных метаболических систем;

- общих запасов энергетических веществ в мыщцах, служащих субстратами анаэробных превращений;

- степени совершенства компенсаторных механизмов, ответственных за поддержание внутреннего гомеостаза при напряженной работе;

- уровня развития тканевых адаптаций, позволяющих выполнять напряженную работу, несмотря на возникающие резкие сдвиги во внутренней среде организма. При выполнении напряженной мышечной деятельности основную роль играют два анаэробных «поставщика» энергии – это алактатный анаэробный процесс, связанный с расщеплением в мышцах макроэргических фосфорных соединений АТФ и КрФ, и гликолиз, связанный с ферментативным распадом углеводов до молочной кислоты.

Алактатная анаэробная способность определяется общими запасами в мышцах богатых энергией фосфорных соединений (АТФ и КрФ), свойствами сократительных мышечных белков, а также особенностями нервной регуляции мышечного сокращения. В связи с тем, что запасы макроэргических соединений незначительны (средние концентрации АТФ и КрФ в скелетной мышце человека составляют соответственно около 5 и 16 ммоль/1 кг веса мышцы), а алактатная анаэробная производительность играет ведущую роль при кратковременных упражнениях максимальной интенсивности. В результате кратковременной работы «до отказа» в скелетной мышце человека концентрация КрФ падает почти до нуля, в то время как уменьшение АТФ не превышает 30-40% начального общего содержания в мышце (Л.Хермансен, 1973).

При выполнении 4-минутных серий с кислородным запасом от 19 до 95% предельной аэробной мощности испытуемого Кнутген и Салтин (1972) установили, что при интенсивностях нагрузки, не превышающих 60% предельных величин МПК, содержание АТФ и КрФ уменьшалось незначительно. Небольшой дополнительный спад содержания АТФ происходил при интенсивностях нагрузки, составляющих от 75 до 95% от МПК. В то же время было отмечено 80% снижение КрФ после работы, требующей 75% аэробной мощности, с легким добавочным спадом при предельных нагрузках.

В связи с тем, что прямые измерения содержания АТФ и КрФ имеют определенные трудности, в качестве критериев алактатной анаэробной производительности используются максимальная скорость локомоций, которую спортсмен может развить в кратковременных упражнениях максимальной интенсивности, а также время или длина дистанции, на которой он может удерживать эту максимальную скорость исполнения техники. С использованием этих критериев можно косвенно оценить мощность и ёмкость алактатного анаэробного процесса, который, с одной стороны, зависит от активности ферментов, регулирующих скорость алактатного метаболизма, и с другой – от общих размеров АТФ и КрФ в работающих мышцах. Алактатная ёмкость может быть также оценена по величине алактатного кислородного долга, который гасится после работы в первые минуты восстановления и может достигать 4-5л у спортсменов высокого класса.

Гликолитическая анаэробная способность зависит от ряда внутренних свойств органов и тканей, которые определяют возможность образования энергии за счёт ферментативного распада углеводов до молочной кислоты. Гликолитическая производительность определяется прежде всего внутримышечными запасами гликогена, активностью анаэробных ферментативных систем и особенностями внутриклеточной регуляции энергетических превращений в работающих мышцах, степенью совершенства компенсаторных механизмов, связанных с нейтрализацией молочной кислоты, уровнем развития тканевых адаптаций, позволяющих выполнять напряженную мышечную работу при резких нарушениях гомеостаза[7].

Применение нагрузок гликолитической направленности в тренировочном процессе способствует увеличение количества гликогена, депонированного в печени и мышцах, повышению активности ферментов анаэробного ресинтеза АТФ, повышению секреторных возможностей надпочечников, буферной емкости крови и устойчивости центральной нервной системы.

Основными критериями анаэробных гликолитических возможностей организма являются показатели анаэробной гликолитической мощности – неметаболический «излишек» выделения СО₂ (ЕхсСО₂)) и анаэробной гликолитической емкости – величина образования лактатного кислородного долга, величина максимального накопления молочной кислоты, сдвиг показателей кислотно-щелочного равновесия крови[8].