БИОХИМИЯ ФИЗИЧЕСКИХ УПРАЖНЕНИЙ
материал по физкультуре

3.  БИОЭНЕРГЕТИКА  МЫШЕЧНОЙ  РАБОТЫ

1. Источники энергии, обеспечивающие мышечную работу

     Главным источником энергии, обеспечивающим мышечную работу (сокращение и расслабление миофибрилл) является аденозинтрифосфорная кислота (АТФ) (3.1). Высвобождение энергии из АТФ происходит в результате ее ферментативного гидролиза под действием АТФ-азной активности миозина (3.1).  При этом концентрация АТФ в мышцах уменьшается, а концентрация АДФ – увеличивается. Высвободившаяся энергия преобразуется в механическую энергию мышечного сокращения.

     В норме в мышцах содержится относительно постоянное количество АТФ – в пределах 5 мМ на кг сырого веса мышцы (≈ 0,25%). Увеличения (выше 5 мМ) и снижения (ниже 2 мМ) обычно не происходит. В первом случае это привело бы к блокированию АТФ-азной активности миозина и, как следствие, к препятствию образования спаек между актиновыми и миозиновыми нитями в миофибриллах, а, следовательно, к утрачиванию сократительной способности мышцы. Во втором случае – это привело бы к блокированию «кальциевого насоса» и, как следствие, могло бы явиться причиной полного расщепления АТФ и привести к ригору (состоянию стойкого не проходящего сокращения).

     Запасов АТФ в мышцах обычно хватает на 3-4 одиночных сокращения максимальной силы. Методом микробиопсии мышц установлено:

• снижение уровня АТФ в мышцах на 55 % приводит к существенному уменьшению силы сокращения;
• при снижении концентрации АТФ на 70 % - мышца отвечает на двигательный импульс слабым и медленным сокращением;
• при снижении концентрации АТФ на 75-80 % - наступает контрактура (окоченение) мышц.

     Однако работа мышц может продолжаться часами. Следовательно, уже в процессе работы происходит восстановление (ресинтез) запасов АТФ. Причем ресинтез АТФ из продуктов его распада (и других промежуточных макроэргических соединений) происходит с такой же скоростью, с какой расщепляется АТФ (3.1).

2. Реакции ресинтеза (восстановления) АТФ

     Ресинтез АТФ в мышечных клетках (волокнах) происходит в результате ферментативных реакций перефосфорилирования – переноса фосфатной группы на АДФ (аденозинфосфорную кислоту) от промежуточных макроэргических соединений (3.1).

     Установлено, что реакции ресинтеза АТФ в работающей мышце могут происходить двумя путями:

1. Аэробно (например, в обычных условиях либо при длительной работе умеренной мощности, когда доставка кислорода к работающим мышцам достаточна).
2. Анаэробно (например, при кратковременной работе высокой интенсивности, когда доставка кислорода к работающим мышцам затруднена).

     Для количественной оценки аэробных и анаэробных реакций ресинтеза АТФ используются следующие критерии: критерий мощности; критерий емкости; критерий эффективности (3.2).

     Аэробные и анаэробные процессы преобразования энергии заметно различаются по мощности, емкости и эффективности. По этим параметрам анаэробные процессы имеют преимущество при выполнении кратковременных упражнений высокой интенсивности, а аэробные – при длительной работе умеренной интенсивности.

     Важнейшими реакциями ресинтеза АТФ в скелетных мышцах человека являются:

1. Креатинфосфокиназная или фосфогенная реакция – алактатная (не образуется молочная кислота).
2. Миокиназная или аденилаткиназная реакция – алактатная.
3. Гликолитического фосфорилирования или гликолиза – лактатная (образуется молочная кислота).
4. Дыхательного фосфорилирования.

     Первые три реакции относятся к анаэробным реакциям ресинтеза АТФ, последняя – к аэробным.

3. Анаэробные реакции ресинтеза АТФ

     В скелетных мышцах человека выявлено три вида анаэробных реакций ресинтеза АТФ.

1) Креатинфосфокиназная или фосфогенная реакция – алактатная.

     В скелетных мышцах человека, наряду с АТФ, содержится и другое важное макроэргическое соединение – креатинфосфат (КФ) (3.3).  КФ адсорбирован на сократительных белках миофибрилл, а также связан с мембранами ритикулума. С сократительным белком актином связан и фермент креатинфосфокиназа (КФК-аза).

     Креатинфосфокиназная реакция (КФКР) является первой реакцией ресинтеза АТФ. В результате этой реакции происходит перенос фосфатной группы от КФ на АДФ (которая накапливается в мышечных клетках в результате расщепления АТФ). При этом АДФ превращается в АТФ, а КФ – в креатин (К) (3.3). Накопление К (при снижении КФ) обуславливает активацию КФКР (3.3).

     КФКР легко обратима. Если во время кратковременной интенсивной работы превалирует прямая реакция, то после работы (и частично – по ходу длительной работы) происходит обратная реакция – восстановление (ресинтез) КФ (3.3).

     В норме в мышцах содержится 15-16 мМ КФ на 1 кг сырой ткани. Этого количества достаточно для поддержания усилий максимальной мощности в течение 10-15 сек.

     Наивысшей скорости КФКР достигает ко 2-ой секунде после начала работы;  к 5-6 сек. скорость снижется (концентрация КФ уменьшается на 1/3);  к 30-й сек. – скорость снижается на 50%, а к 3-й минуте работы – она составляет около 1/5 от начального значения.

     КФКР составляет биохимическую основу локальной мышечной выносливости и играет решающую роль в энергетическом обеспечении кратковременных упражнений максимальной мощности (бег на короткие дистанции, прыжки, метания и др.). Эта реакция обеспечивает возможность быстрого перехода от покоя к работе, внезапных изменений (ускорений) темпа по ходу ее выполнения, а также финишного ускорения.

2. Миокиназная или аденилаткиназная реакция – алактатная.

     Миокиназная реакция (МКР) ресинтеза АТФ является своеобразной «аварийной» реакцией и осуществляется в мышечных клетках, если затруднены другие реакции ресинтеза АТФ (например, при выраженном мышечном утомлении, когда скорость расщепления АТФ выше скорости ее ресинтеза). Она сглаживает резкие перепады в скорости образования и использования АТФ.

     МКР осуществляется путем взаимодействия между собой двух молекул АДФ при участии фермента миокиназы (аденилаткиназы). При этом происходит перенос фосфата от одной на другую молекулу АДФ – восстанавливается молекула АТФ, а вторая молекула АДФ превращается в АМФ (аденозинмонофосфорную кислоту) (3.4).

     МКР менее выгодна, чем КФКР, т.к. образующаяся АМФ может частично необратимо дезаминироваться, и теряться мышечной клеткой. МКР, как и КФКР, легко обратима, т.е. образовавшаяся АМФ ресинтезируется в АДФ, а далее – в АТФ.

3. Гликолитическое фосфорилирование (гликолиз).

     С увеличением длительности интенсивной мышечной работы (более 10-15 сек.), когда КФКР перестает обеспечивать необходимую скорость восстановления АТФ (т.к. снижается концентрация КФ в мышечных клетках), ресинтез АТФ все в большей мере протекает благодаря гликолитическому фосфорилированию (гликолизу) – анаэробному окислению глюкозы (3.5). Известно, что при гликолизе образуется ряд промежуточных макроэргических соединений, важнейшим из которых является фосфопировиноградная кислота (ФПВК).

     ФПВК, взаимодействуя с накопившейся в клетках АДФ, передает ей фосфатную группу. В результате этого АДФ превращается в АТФ, а ФПВК – в пировиноградную кислоту (ПВК), которая в дальнейшем превращается в конечный продукт гликолиза – молочную кислоту (3.5).

     Наибольшей скорости гликолиз достигает уже на 20-30 сек. после начала работы, а к концу 1-ой мин. работы становится основным источником ресинтеза АТФ. Поэтому гликолиз является преобладающим процессом ресинтеза АТФ при спортивных упражнениях максимальной интенсивности (бег на 100, 200, 400, 800 м), когда имеет место резкое несоответствие между сильно возросшей потребностью организма в кислороде и ограниченными возможностями ее удовлетворения.

     Гликолиз имеет и отрицательное значение: низкая энергетическая эффективность и накопление конечного продукта неполного окисления – молочной кислоты, что снижает работоспособность спортсмена.

4. Аэробная реакция ресинтеза АТФ

1. Дыхательное фосфорилирование

     При более длительной (больше 2-3 мин.), но менее интенсивной работе (например, умеренной мощности – бег на длинные и сверхдлинные дистанции) мышечные клетки все в большей степени обеспечиваются достаточным количеством кислорода. Поэтому ресинтез АТФ из АДФ все в большей мере будет осуществляться за счет дыхательного фосфорилирования, т.е. благодаря взаимосвязи (сопряжения) аэробного окисления или дыхания (например, глюкозы, молочной кислоты, жирных кислот) – с процессом фосфорилирования АДФ. В конечном итоге образуется 38 молекул АТФ (чистый выход – 36 молекул АТФ) (3.6).

     Наибольшей скорости дыхательное фосфорилирование достигает к 5-6 минуте работы и мало изменяется при большей ее продолжительности.

     Общий выход энергии при дыхательном фосфорилировании – в 10 раз превышает гликолиз и на его долю приходится около 90% от общего количества АТФ, ресинтезируемого в клетках организма. Мощность аэробных реакций ресинтеза АТФ оценивается по величине максимального потребления кислорода (МПК), доступного для выполнения мышечной работы.

     При работе большой интенсивности содержание АТФ в мышечных клетках резко снижается, в результате чего происходит набухание митохондрий, внутри которых увеличивается расстояние между отдельными гребнеподобными мембранами. В таких случаях наблюдается разобщение между аэробным окислением и фосфорилированием, вследствие чего резко снижается ресинтез АТФ и увеличивается теплообразование, что способствует увеличению температуры тела. По мере улучшения снабжения мышц кислородом – нормальное соотношение между реакциями аэробного окисления и фосфорилирования восстанавливается и частичное разобщение устраняется. Такое явление наблюдается во время энергичной разминки («разогревания»), при выполнении упражнений большой интенсивности, а также при сильном утомлении.

5. Соотношение процессов аэробного и анаэробного ресинтеза АТФ при мышечной работе разной мощности и длительности

     Независимо от характера и длительности мышечной работы, источником энергии всегда является расщепление АТФ. Однако, чтобы работа продолжалась во времени, необходимо восстановление (ресинтез) АТФ. Участие различных реакций ресинтеза АТФ в динамике мышечной деятельности можно представить графически (3.7).

     Из графика следует, что в первые 2-3 сек. работы – работа осуществляется за счет расщепления АТФ. С 3 по 20 секунду – ресинтез АТФ обеспечивается алактатной КФКР. С 30 по 40 сек. – происходит максимальная интенсификация ресинтеза АТФ за счет гликолитического фосфорилирования (гликолиза). В дальнейшем происходит постепенное, все в большей степени, превалирование дыхательного фосфорилирования (например, аэробного окисления глюкозы).

     Таким образом, в начале всякой работы, а при работе максимальной и субмаксимальной интенсивности, на всем ее протяжении, ресинтез АТФ осуществляется анаэробным путем: сначала за счет КФ, а затем за счет гликолиза. По мере продолжения работы – гликолиз постепенно сменяется аэробным окислением.

     В зависимости от интенсивности работы наблюдается то или иное соотношение анаэробного и дыхательного фосфорилирования. Установлено, что если общая доля участия алактатного и гликолитического анаэробных процессов при выполнении упражнений составляет 60 % от энергетического запроса, то такие упражнения называются упражнениями анаэробного характера. Если аэробный процесс составляет 70 % и более – это упражнения аэробного характера. Если аэробные и анаэробные процессы имеют равное значение, то такие упражнения называются упражнениями аэробно-анаэробного (т.е. смешанного) характера.      

4. БИОХИМИЧЕСКИЕ  ИЗМЕНЕНИЯ  В  ОРГАНИЗМЕ  ПРИ  МЫШЕЧНОЙ  ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

1. Факторы, влияющие на биохимические изменения при мышечной деятельности

     Мышечная работа – мощный стимулятор, приводящий к биохимическим изменениям в организме (клетках, тканях, органах) – биохимического состава, особенностей обмена веществ.

     Биохимические изменения в организме при мышечной работе могут быть связаны со следующими факторами:

1. Степенью обеспеченности клеток кислородом.
2. Интенсивностью расходования и ресинтеза АТФ.
3. Преобладающим типом реакций ресинтеза АТФ.
4. Преобладающим процессом, выигравшим конкуренцию за источники энергии и, прежде всего, АТФ.
5. Функциональной активностью нервной и эндокринной систем, активностью органов, тканей, клеток.
6. Характером, мощностью и длительностью мышечной работы и др.

     Перечисленные факторы в неодинаковой степени приводят к биохимическим изменениям в различных тканях и органах организма.

2. Особенности обеспечения мышц кислородом при мышечной деятельности

     Важнейшим фактором, определяющим возможности энергообеспечения работающих мышц (4.7, 4.8), является скорость доставки к ним кислорода. Установлено, что в покое к тканям доставляется 250-300 мл кислорода в минуту, а во время работы – до 5-6 л О2/мин. и более (в зависимости от мощности работы) (4.1, 4.2). Однако, при переходе от состояния покоя к интенсивной мышечной работе, необходимая потребность тканей в кислороде обеспечивается не сразу. Для этого необходимо соответствующее усиление деятельности дыхания и кровообращения, которая происходит благодаря совместной работе нервной и эндокринной систем. Так, уже в предстартовом состоянии, под влиянием нервной импульсации, увеличивается образование гормона адреналина. Адреналин расслабляет гладкие мышцы бронхов (что облегчает газообмен в легких), увеличивает ЧСС и объем циркулирующей крови, расширяет кровеносные капилляры и суживает сосуды внутренних органов. Происходит перераспределение кровотока в организме и улучшается кровоснабжение работающих мышц, а, следовательно, и потребление ими кислорода.

     В зависимости от степени удовлетворения организма в кислороде, по ходу выполнения мышечной работы, различают следующие состояния:

1. Истинное устойчивое состояние (ИУС) – потребность в кислороде полностью удовлетворяется его доставкой в каждый данный момент времени (например, при равномерной работе малой мощности – бег на длинные дистанции, при ЧСС несколько больше 150 уд/мин.) (4.3). В результате мышечная работа выполняется преимущественно за счет аэробных процессов. Уровень потребления кислорода в ИУС зависит от мощности выполняемой работы. Например, при беге в умеренном темпе на уровне 1 л/мин., при более быстром беге – на уровне 2 или 3 л/мин. Уровень ИУС может изменяться в процессе самой работы, если ее интенсивность будет понижаться или повышаться.
2. Неустойчивое состояние (НУС) – потребность в кислороде возрастает по мере выполнения работы (например, при работе средней и субмаксимальной мощности – бег на 400, 800 и 1500 м, при ЧСС 150-180 уд/мин). В результате мышечная работа выполняется частично за счет аэробных и частично – анаэробных (гликолиза) процессов (4.3).
3. Ложное устойчивое состояние (ЛУС) – потребность в кислороде достигает МПК (максимальное потребление кислорода) и далее сохраняется на этом уровне до конца работы (например, при работе максимальной мощности – бег на 100, 200 м, при ЧСС 160-180 уд/мин.) (4.3, 4.4, 4.9). В этом случае постоянно повышенный уровень потребления кислорода связан не с удовлетворенностью организма в кислороде, а с исчерпыванием возможностей сердечно-сосудистой системы по доставке кислорода к тканям. В результате мышечная работа производится в основном за счет анаэробных процессов.

     Количество кислорода, необходимое для полного удовлетворения энергетических потребностей организма за счет аэробных процессов, называется кислородным запросом (О2-запрос) или реальной потребностью в кислороде (4.5, 4.8).

     При интенсивной работе реальное потребление кислорода или кислородный приход (О2-приход) составляет только часть О2-запроса. Недостающая часть кислорода (разность между О2-запросом работы и О2-приходом) называется кислородным дефицитом (О2-дефицит) организма (4.5).

     Величина О2-дефицита возрастает с мощностью выполняемой работы (4.5). Чем выше О2-запрос, тем в большей степени активируются анаэробные реакции ресинтеза АТФ, что приводит к накоплению в организме недоокисленных продуктов анаэробного окисления (молочной кислоты, α-глицерофосфата и др.). Для их устранения (утилизации) протекают реакции либо их окисления (до СО2 и Н2О), либо превращения их в исходные вещества.

     Установлено, что во время работы в условиях УС, часть образовавшихся недоокисленных продуктов утилизируется уже по ходу работы, а другая часть – после работы. Если во время работы УС не устанавливается, либо устанавливается ЛУС, - утилизация накопившихся по ходу работы недоокисленных продуктов происходит после завершения работы. Следовательно, для утилизации недоокисленных продуктов в период отдыха необходимо дополнительное количество кислорода. Поэтому потребность организма в кислороде после мышечной работы остается некоторое время повышенной (по сравнению с уровнем покоя). Это дополнительное количество кислорода называется кислородным долгом (О2-долг) (4.5), который всегда выше О2-дефицита и возрастает с интенсивностью и продолжительностью работы (4.5, 4.8).

     В зависимости от характера мышечной работы, ведущими в образовании О2-долга являются различные факторы. Так, при интенсивной кратковременной работе этим фактором является ресинтез КФ и АТФ. При более длительной мышечной работе – утилизация недоокисленных продуктов (прежде всего молочной кислоты), ресинтез гликогена и другие процессы.

     Установлено, что после мышечной работы, совершаемой в условиях УС (легкая работа), О2-долг восстанавливается на 50 % за 27-30 сек., а полностью – за 2-3 мин. При более интенсивной мышечной работе в восстановлении  О2-долга различают две фазы:

• фаза быстрого восстановления (алактатная фаза) – креатинфосфатная фаза энергообеспечения (на графике – быстрый спад) (4.5);
• фаза медленного восстановления (лактатная фаза) – гликолитическая фаза энергообеспечения (на графике – медленный спад) (4.5).

Причем, после длительной и интенсивной мышечной работы О2-долг за счет гликолитической фазы восстанавливается на 50% за 15-20 мин., а полностью – за 1,5-2 часа.

3. Биохимические изменения в мышцах при мышечной деятельности

     В мышечных клетках постоянно прослеживается конкуренция за источники энергии между процессами, связанными с физической работой и биосинтетическими процессами. При интенсивной работе эту конкуренцию выигрывает мышечное сокращение. В результате в мышцах происходит истощение одних веществ и накопление других:

                       Снижается содержание:                                Увеличивается содержание:

                      1.  Гликогена                                           1.  Молочной и пировиноградной кислот

                      2.  Глюкозы                                             2.  АДФ и нефосфорилированного креатина

                      3.  Резервных жиров и белков               3.  Мочевины и мочевой кислоты

                      4.  АТФ и КФ                                          4.  Недоокисленных продуктов всех видов обмена

     Угнетается биосинтез белка и его расход преобладает над обновлением. Особенно это заметно при длительных силовых упражнениях большой интенсивности. Из-за недостатка АТФ затрудняется синтез ацетилхолина (в синапсах), что отрицательно сказывается на передаче нервного возбуждения мышце.

     Биохимические изменения в мышцах во многом определяются мощностью работы (4.6, 4.7, 4.8).

1. При работе максимальной мощности (бег на 100, 200 м): О2-долг – 94-96%; использование кислорода – 4-6% от О2-запроса (остальное количество кислорода усваивается после финиша); основной процесс окисления – анаэробный. Уменьшается концентрация АТФ и КФ, увеличивается – АДФ и нефосфорилированного креатина. Восстановление использованной энергии – анаэробным путем (за счет КФ и гликолиза) (4.6, 4.7, 4.8). Повышается концентрация молочной кислоты, снижается – глюкозы и, частично, гликогена. Угнетается биосинтез белков, накапливаются продукты расщепления белков (полипептиды, аминокислоты, аммиак).

     При выполнении более кратковременной работы (прыжки, гимнастические упражнения, штанга и др.) ресинтез АТФ осуществляется в основном креатинфосфатным путем (поэтому уровень молочной кислоты не повышается).

2. При работе субмаксимальной мощности  (бег на 400, 800 м и т.п.): О2-долг – 92-51%, использование кислорода – 8-49% от О2-запроса (остальное количество усваивается после финиша); основной процесс окисления – анаэробный (вначале за счет КФ, позже – гликолиза) (4.6, 4.7, 4.8). Повышается концентрация молочной кислоты, продуктов обмена белков, снижается уровень глюкозы и гликогена.

     При выполнении более длительной работы (бег на 1500 м) восстановление энергии осуществляется подключением аэробных процессов ( ≈ на 50%). При этом активируются ферменты окислительного фосфорилирования, и увеличивается содержание промежуточных соединений (цикла Кребса) и конечных продуктов полного окисления углеводов.

     При работе субмаксимальной ( и максимальной) мощности возможно разобщение процессов дыхания и фосфорилирования (из-за набухания митохондрий вследствие распада фосфолипидов митохондриальных мембран).

3. При работе умеренной мощности (бег на длинные дистанции – 3-10 тыс. м, спортивная ходьба – 10 тыс. м):  О2-долг – 70-85%, использование кислорода 30-15% от О2-запроса; основной процесс окисления – аэробно-анаэробный (с преобладанием аэробного) (4.6, 4.7, 4.8). Главными источниками окисления являются глюкоза, кетоновые тела и свободные жирные кислоты. Повышается концентрация молочной кислоты, (ее количество зависит от тактики бег), свободных жирных кислот.

     При спортивной ходьбе (10 тыс. м) – повышается содержание молочной кислоты, жирных кислот, кетоновых тел. Снижается содержание глюкозы, фосфатидов.

4. При работе малой мощности (бег на 15, 20, 30 км и 42 км 195 м): О2-долг – 5-15%; использование кислорода – 95-75% от О2-запроса; основной процесс окисления – аэробный (4.6, 4.7, 4.8). Восстановление энергии – в основном путем окислительного фосфорилирования (анаэробный ресинтез АТФ используется только в начале работы, а также при ускорении бега на дистанции). Повышение молочной кислоты – минимальное. Уменьшается концентрация глюкозы, гликогена, резервного жира. Происходит распад мышечных белков, увеличивается содержание мочевины, мочевой кислоты.

4. Биохимические изменения в других органах и тканях

     В процессе выполнения физических упражнений, биохимические изменения происходят не только в мышцах. Они в равной степени наблюдаются во всех органах и тканях организма.

     1. В головном мозгу.

     Энергообеспечение клеток головного мозга осуществляется благодаря аэробному окислению (дыхательному фосфорилированию) глюкозы. Поэтому возбуждение нервных клеток, связанное с мышечной работой, сопровождается резким увеличением потребления глюкозы (до 70%) и кислорода из крови. Активизируется дыхательное фосфорилирование (скорость ресинтеза АТФ) и концентрация АТФ в клетках практически не изменяется. Также практически не меняется концентрация гликогена и фосфолипидов.

        Однако, при длительной и интенсивной работе, может наблюдаться некоторое снижение АТФ, КФ и гликогена; усиливаться распад белков и накопление в клетках головного мозга аммиака  и  γ -аминомасляной кислоты (из глютаминовой кислоты).  

     Накопление в нервных клетках γ-аминомасляной кислоты может являться одной из причин, вызывающих «охранительное торможение» и развитие чувства усталости.

     2.  В сердце (миокарде).

     Энергообеспечение клеток сердца осуществляется благодаря аэробному окислению (дыхательному фосфорилированию). При мышечной работе происходит усиление и учащение сердечных сокращений. Усиливается потребление миокардом кислорода, глюкозы, жирных кислот и молочной кислоты из крови. Активизируется дыхательное фосфорилирование, что обеспечивает относительно постоянную концентрацию АТФ в клетках миокарда. Запасы гликогена практически не расходуются.

     Однако при длительной, интенсивной многочасовой работе наблюдается некоторое уменьшение концентрации гликогена в сердечной мышце.

     3. В печени.

     Во время мышечной работы усиливается расщепление гликогена до глюкозы, поступающей в кровь (мобилизация углеводов).

     При кратковременной работе максимальной интенсивности этот процесс выражен слабо. При длительной работе – наблюдается значительное уменьшение гликогена в печени. Это приводит к снижению расщепления оставшегося в клетках печени гликогена до глюкозы,  содержание которой в крови снижается. Последнее отражается на снабжении глюкозой работающих мышц, сердца и головного мозга (как следствие – является одной из причин, побуждающих спортсмена потреблять сахар и глюкозу на дистанции). Одновременно возрастает образование мочевины (из аммиака); накопление жира (ожирение печени), которое препятствует накоплению гликогена. Ожирение печени можно предупредить, включая в диету спортсмена липотропные вещества (холин, метионин и др.).

  4. В крови.

     Биохимические изменения в крови являются следствием биохимических процессов, протекающих в работающих мышцах, в клетках органов и тканей. Так, концентрация глюкозы в крови зависит от мощности работы и эмоционального состояния спортсмена, так и от соотношения скорости превращения гликогена печени в глюкозу и скорости окисления глюкозы в работающих мышцах. Если скорость окисления глюкозы выше скорости распада гликогена до глюкозы – содержание глюкозы в крови снижается. Если скорость окисления глюкозы ниже скорости распада гликогена до глюкозы – содержание глюкозы в крови повышается. Если скорости этих реакций одинаковы – содержание глюкозы в крови остается на прежнем уровне.

     Содержание молочной кислоты в крови зависит от интенсивности гликолиза в мышцах, и чем продолжительнее работа, тем ниже ее уровень в крови (4.10).

     С увеличением продолжительности работы возрастает использование щелочных резервов крови, снижается концентрация фосфатидов, увеличивается содержание кетоновых тел, аммиака, мочевины, мочевой кислоты, белка и свободных аминокислот, поступающих из работающих мышц, органов организма.

5. БИОХИМИЧЕСКИЕ  ИЗМЕНЕНИЯ  В  ОРГАНИЗМЕ  ПРИ  УТОМЛЕНИИ  И  В  ПЕРИОД  ОТДЫХА

1. Общая характеристик утомления

     Утомление – состояние организма, которое возникает вследствие длительной напряженной деятельности и характеризуется снижением работоспособности.

     Это состояние имеет временный характер и исчезает через некоторое время после прекращения работы, т.е. во время отдыха.

     Утомление подразделяется на следующие виды: умственное; сенсорное; эмоциональное; физическое (5.1).

     Знание причин, в том числе и биохимических, приводящих к развитию утомления, позволяет на практике отдалить порог утомления и, следовательно, обеспечить повышение работоспособности, улучшить спортивные результаты.

     Утоление является не патологическим, а нормальным состоянием организма и играет защитную роль. Оно сигнализирует о приближении неблагоприятных биохимических и функциональных сдвигов, возникающих в результате напряженной работы и для их предотвращения – автоматически снижает интенсивность работы.

     К внешним проявлениям физического утомления можно отнести: нарушение координации движений; падение производительности работы; одышка; чрезмерная потливость; покраснение кожных покровов и др.

     Так как утомление является нормальным объективным состоянием, оно от психического состояния зависит мало. Субъективно утомление ощущается как чувство усталости. Степень ощущения усталости уже в большей мере связана с психическим состоянием человека. В условиях эмоциональной подавленности или выполнения работы на низком эмоциональном уровне усталость может проявляться раньше, и наоборот.

     В состоянии утомления человек не способен поддерживать требуемый уровень интенсивности и (или) качества (техники выполнения) работы. При возникновении физического утомления снижается сила и скорость сокращения мышц, затягивается фаза расслабления (даже может наблюдаться неполное расслабление – остаточная контрактура), снижается КПД мышечной работы.

     В зависимости от количества мышц, охваченных физическим утомлением, различают следующие виды утомления: локальное (местное), региональное, глобальное (общее) (5.2).

     Так, при локальном утомлении, наступающем в основном после, например, скоростной работы максимальной интенсивности отдельных групп мышц, утомление сопровождается как снижением деятельности нервных центров, так и нарушением биохимического состояния работающих мышц и может быть преодолено волевым усилием (благодаря подключению к работе дополнительных нервных центров и (или) дополнительных (незадействованных) групп мышц).

     При региональном и особенно глобальном утомлении – нарушаются функции органов дыхания, кровообращения; накапливается большое количество недоокисленных продуктов обмена веществ, что в значительной степени снижает работоспособность, нарушает координацию движений, а в некоторых случаях может привести к патологическим изменениям.  

     В зависимости от количества совершаемых повторных упражнений (тренировок) выделяют острое утомление и истощающее утомление (или переутомление) (5.3).

     Непосредственные причины утомления заключаются обычно не в работающих мышцах, а в центральной нервной системе (ЦНС). Длительная посылка двигательных импульсов и переработка информации афферентных сигналов, поступающих из работающих мышц (органов и тканей), приводит к снижению в клетках головного мозга АТФ (расщепление АТФ превалирует над его ресинтезом). Это затрудняет образование нервных медиаторов (в первую очередь – ацетилхолина) и приводит к накоплению в нервных клетках «тормозящего фактора» - γ-аминомасляной кислоты. В результате этого нарушается (падает) функциональная активность нервных клеток, что приводит к развитию в них охранительного торможения.

     Охранительное торможение – комплекс защитных биохимических реакций в нервных клетках в ответ на напряженную длительную работу.

     С развитием охранного торможения блокируется дальнейшее расходование энергетических и пластических веществ. Одновременно стимулируются процессы ресинтеза АТФ. Происходит нейтрализация и выведение из нервных клеток вредных конечных продуктов обмена.

    Дальнейшее продолжение работы, несмотря на возникновение охранительного торможения, может привести к развитию различного рода патологий и даже к смерти. Если охранительное торможение охватывает небольшие участки коры головного мозга, то наступает локальное утомление; если обширные участки – наступает общее утомление.

2. Биохимическая характеристика мышц при утомлении

     Явление утомления мышц может быть связано с биохимическими изменениями, возникающими в самом сократительном аппарате, либо с изменениями в ЦНС, в нервно-мышечных синапсах и проявляться в снижении сократительной способности мышц.

     Снижение или прекращение деятельности скелетных мышц (равно как и сердца, и желез внутренней секреции, и других органов) происходит всегда при наличии некоторого остаточного запаса энергетических и других веществ (в противном случае это привело бы к перерождению и даже гибели определенных клеток организма). Эти резервы частично используются в экстремальных случаях (например, при спуртах, финишном ускорении).

     В общем виде утомление мышц сопровождается следующими биохимическими изменениями:

1. Снижается уровень энергетических источников (АТФ, КФ, гликогена) в мышцах и двигательных центрах (мотонейронах).
2. Накапливаются продукты гликолиза (молочная кислота), недоокисленные продукты всех видов обмена (кетоновые тела, мочевина, мочевая кислота и др.).
3. Снижается активность АТФ-азы миозина, ферментов аэробного окисления, процессов сопряжения (взаимосвязи) дыхания (аэробного окисления) и фосфорилирования (ресинтеза АТФ) из-за угнетающего действия накопившихся продуктов метаболизма тканей.
4. Резко изменяется химическая среда (рН) в мышечных клетках (происходит их закисление).
5. Изменяется нервная и гормональная регуляция функций и др.

     Например, при выполнении анаэробных упражнений решающую роль в развитии мышечного утомления играет истощение внутримышечных фосфогенов (АТФ, КФ), угнетение активности АТФ-азы миозина, активация гликолиза, развитие охранительного торможения в двигательных мотонейронах. В то же время, при выполнении аэробных упражнений эти изменения не играют решающую роль. В большей степени в этом случае, развитие утомления связано:  с недостаточной снабженностью клеток кислородом, со снижением запасов гликогена, с накоплением продуктов неполного окисления, с повышением температуры тела, с обильным потоотделением и, связанным с ним, нарушением водно-солевого обмена (5.4, 5.5).

     Таким образом, в зависимости от мощности работы и индивидуальных особенностей организма, ведущая роль в развитии утомления может быть связана с деятельностью любых органов или функций, деятельность которых в определенный момент работы становится неадекватной требованиям мышечной работы.

     Следовательно, установить в каждом конкретном случае ведущее звено, связанное с развитием утомления можно только на основании точных измерений и количественного анализа результатов выполненной работы.

3. Борьба с утомлением

     Важными факторами в борьбе с утомлением могут являться:

1. Развитие выносливости и совершенствование спортивной техники. Так, рациональная техника способствует экономному сокращению мышц и наиболее полному их расслаблению. При этом снижаются энерготраты, что обеспечивает длительность работы.
2. Использование инерционных сил, позволяющих спортсмену кратковременно «выключиться из борьбы». Так, в беге на средние и длинные дистанции такой способ «выключения» получил название «свободный ход». В отличие от обычного бега, он характеризуется снижением степени напряжения тех мышц, на которые приходится наибольшая нагрузка. При этом спортсмен, не снижая скорости, пробегает несколько метров по инерции, а затем вновь переходит на обычный бег.
3. Использование задержки дыхания непосредственно во время тренировочных нагрузок, либо проведение тренировок в горной местности. Это обеспечивает способность организма работать в условиях изменившейся внутренней среды, когда затруднено снабжение организма кислородом.

4. Рациональное распределение сил в процессе мышечной деятельности, т.к. равномерная работа менее утомительна, чем работа с переменным режимом.
5. Проведение мышечной работы (тренировочной и соревновательной) при высоком эмоциональном уровне (положительные эмоции усиливают деятельность симпато-адреналовой системы), что способствует длительному поддержанию работоспособности.

     Утомление может быть отдалено и при помощи различных веществ – стимуляторов, возбуждающих нервную систему. В спорте они получили название «допинги».

     Допинги – препараты, стимулирующие (возбуждающие) нервную систему, резко повышающие работоспособность и, следовательно, дающие спортсмену преимущество перед соперником. К допингам относятся, например, кофеин, фенамин и другие симпатомиметические амины (5.10), близкие по структуре к адреналину и норадреналину. Они своим действием угнетают, прежде всего, в нервных клетках активность фермента адреналиноксидазы, что препятствует окислению адреналина (сохраняется его концентрация). Адреналин повышает кровяное давление, стимулирует окислительные процессы тканевого дыхания. В результате временно или длительно снимается охранительное торможение. Организм, лишенный защитной реакции, уходит из-под контроля и может работать до изменений, опасных для жизни. Например, крыса может плавать в течении 8-10 часов, после чего полностью восстанавливается в течении 24-48 часов. Если крысе ввести фенамин, то она может плавать в течении 18-20 часов. Однако, как правило, она не восстанавливается и погибает.

     Необходимо помнить и то, что применение допингов может оказать на организм и мощное отрицательное побочное действие, что в свою очередь может привести к развитию различного рода патологий (5.10, 5.11).

     Следовательно, применение допингов для спортсменов, безусловно, вредно. Руководствуясь этическими и физиологическими принципами, международные соглашения категорически запрещают использование допингов в спорте. Нарушители – наказываются отстранением от соревнований, лишаются завоеванных наград, дисквалифицируются.

4. Биохимические изменения в организме в период отдыха (восстановления)

     Изучение процессов, происходящих в организме в период отдыха, позволяет раскрыть и сформулировать следующие биохимические закономерности:

1. Принцип биохимической реституции (восстановление дорабочих биохимических параметров) – заключается в том, что в период отдыха происходит восстановление (реституция) как оптимального биохимического состава, так и особенностей обмена веществ. В мышцах уменьшается содержание молочной и пировиноградной кислот, восстанавливаются запасы гликогена, резервного жира и белка, АТФ и КФ. Удаляются продукты распада (мочевина, мочевая кислота, кетоновые тела и др.).

Период отдыха (особенно активного) характеризуется усилением гормональной активности, высоким уровнем аэробного окисления и дыхательного фосфорилирования. Поэтому в этот период наблюдается повышенное потребление кислорода и энергии АТФ, содержание которой, вследствие этого, некоторое время бывает сниженным.

После кратковременной работы максимальной и субмаксимальной мощности – процессы реституции протекают быстрее, чем после длительной работы средней и умеренной мощности, и особенно медленно – после напряженной работы, приводящей к значительному утомлению (5.6).

В зависимости от общей направленности биохимических сдвигов в организме и времени, необходимого для их возвращения к норме, различают два типа восстановления: срочное восстановление и отставленное восстановление (5.7).

2. Правило Энгельгардта – всякая реакция расщепления (и окисления) вызывает и усиливает реакцию, производящую ресинтез. Иначе - интенсивность процессов восстановления во время отдыха будет тем быстрее и глубже, чем глубже были процессы истощения в мышцах во время работы, чем значительнее накопление в мышцах АДФ, АМФ, нефосфорилированного креатина, молочной кислоты, жирных кислот, кетоновых тел и других веществ (5.8).
3. Закон суперкомпенсации или сверхвосстановления (Вайгерта) – всякая биологическая система, выведенная из состояния динамического равновесия, возвращается к нему, проходя фазу избыточного (превосходящего исходный уровень) восстановления химических и функциональных потенциалов. Иначе, уровень восстановления по многим показателям превосходит в период отдыха уровни, которые наблюдались перед мышечной работой.

Восстановительные процессы по скорости и уровню будут больше после работы максимальной и субмаксимальной мощности и меньше – после работы средней и умеренной мощности (5.8).

Чем быстрее наступает состояние сверхвосстановления, тем скорее происходит возвращение к исходному уровню. Так, после кратковременной интенсивной работы, суперкомпенсация гликоге-

на в мышцах наступает уже после 1 часа отдыха, а через 12 часов – становится дорабочим (исходным). После работы большей длительности, суперкомпенсация гликогена наступает через 12 часов отдыха и остается повышенной более трех суток, а затем возвращается к исходному уровню (5.9).

4. Принцип гетерохронности (разновременности) биохимической реституции (Н.Р.Чаговец, Н.Н.Яковлев) – процессы восстановления различных веществ в разных органах и тканях идут с неодинаковой скоростью. Сначала восстанавливаются мобильные источники энергии (КФ, гликоген), а затем – жиры и белки. Например, после 15-минутной интенсивной работы полное восстановление КФ проходит за 30-40 мин., гликогена – через 1 час, белков – через 6 часов. Учитывая, что на ресинтез этих веществ в период отдыха постоянно затрачивается АТФ, ее восстановление в мышцах происходит в последнюю очередь.  

     В различных органах процессы биохимической реституции протекают не одновременно. Например, восстановление гликогена вначале происходит в клетках головного мозга, а далее – в сердце, в скелетных мышцах и, наконец, в печени. Эта очередность реституции регулируется симпатической нервной системой и играет важную роль в процессах адаптации организма спортсменов к физическим нагрузкам различного характера и мощности (5.9).

5.  Влияние активного отдыха на восстановление

     Характер и длительность восстановительных процессов могут изменяться в зависимости от режима деятельности спортсменов в послерабочий, восстановительный период. Еще И.М.Сеченовым было показано, что в определенных условиях более быстрое и более значительное восстановление работоспособности обеспечивается не пассивным отдыхом, а переключением на другой вид деятельности, т.е. активным отдыхом.  В этом случае афферентные импульсы, поступающие в двигательные центры от других задействованных мышц, стимулируют восстановительные процессы в утомленных мышцах. Кроме того, восстановительные процессы ускоряются и за счет увеличения кровотока утомленных мышц.

Положительный эффект восстановления наблюдается также, если в начальном периоде отдыха осуществляется выполнение той же работы, но с меньшей интенсивностью. В этом случае обеспечивается также более быстрое устранение молочной кислоты из мышц и крови, что отражается на скорости восстановления.

Аналогичным образом восстановление, например, одной утомленной руки, можно ускорить, если в период отдыха осуществлять близкую по характеру работу неутомленной рукой.    

5. БИОХИМИЧЕСКИЕ  ОСНОВЫ  СПОРТИВНОЙ  ТРЕНИРОВКИ

1. Общая биохимическая характеристика спортивной тренировки

      Спортивная тренировка – сложный педагогический процесс, связанный с применением системы мероприятий, обеспечивающей эффективное решение задач физического развития, обучения и воспитания моральных, волевых, интеллектуальных и двигательных качеств.

     С общебиологических позиций – спортивная тренировка является активной адаптацией (приспособлением) организма (прежде всего регуляторных механизмов обмена веществ) к мышечной деятельности, позволяющей развивать большие мышечные усилия и выполнять работу большой интенсивности и длительности.

     В процессе тренировки в организме происходит целый ряд морфологических и биохимических изменений, которые наиболее быстро и четко проявляются в мышечной ткани. В частности, повышается активность ферментных систем, сверхвосстановление энергетических и пластических веществ, возрастает функциональный уровень организма. Эти изменения сохраняются в течение некоторого времени после завершения работы. Поэтому последующая мышечная работа (тренировка) будет совершаться в более благоприятных биохимических условиях и, в свою очередь, приведет к дальнейшему повышению функционального уровня организма.

     Решающая роль в биохимической перестройке мышц принадлежит нервной и эндокринной системам, что способствует выработке высокой предрасположенности мышечной ткани к интенсивному использованию энергетических и пластических веществ и их быстрому восстановлению.

     Однако биохимические изменения, происходящие в организме под влиянием тренировки, не ограничиваются только мышечной системой, а проявляются во всех тканях и органах (в крови, в костной системе, в печени, в сердце, в ЦНС и т.д.).

     Весь комплекс биохимических и функциональных изменений, которые наблюдаются в процессе спортивной тренировки, получил название тренирующего эффекта.

     В зависимости от особенностей спортивной тренировки и времени проявления тренирующего эффекта, - различают следующие виды тренирующего эффекта: срочный, отставленный и кумулятивный (6.1).

2. Биохимические принципы спортивной тренировки

     Для понимания биохимических принципов спортивной тренировки, необходимо помнить следующее: принцип биохимической реституции; правило Энгельгардта; закон суперкомпенсации (Вайгерта); принцип гетерохронности реституции (Н.Р.Чаговца, Н.Н.Яковлева) (см. тему 6).

     Установлено, что однократное выполнение физического упражнения не может оказать сколько-нибудь заметного тренирующего эффекта, т.к. суперкомпенсация энергетических и функциональных потенциалов, имеющих место в период отдыха, сменяется затем возвращением их к исходному, дорабочему, уровню (6.2). Поэтому, важнейшими принципами тренировки являются:

1. Повторность выполнения физических упражнений.
2. Регулярность выполнения физических упражнений и рациональность построения тренировочного цикла.
3. Правильное соотношение работы и отдыха.
4. Постепенное увеличение тренировочных нагрузок.

1. Повторность выполнения физических упражнений.

     Данный принцип состоит в том, что повторяется выполнение физического упражнения либо той же мощности, либо того же объема.

     Необходимость использования данного принципа тренировки состоит в том, что однократное выполнение физического упражнения, хотя и будет сопровождаться сверхвосстановлением, но этот избыток восстановленных веществ вскоре возвратится к исходному уровню. При повторном выполнении этого же упражнения картина повторится (6.3) – не будет обеспечиваться прогрессивной суперкомпенсации, а, следовательно, функциональных потенциалов организма спортсмена и его работоспособности. Следовательно, простая однократная повторность физического упражнения неэффективна. Потому в процессе тренировки нужна многократная повторность выполнения тренировочных нагрузок.

2. Регулярность выполнения физических упражнений и рациональность построения тренировочного цикла.

     Данный принцип состоит в том, что каждая последующая тренировка должна начинаться в наиболее благоприятный для организма период. При соблюдении такой регулярности и рациональности построения тренировочного цикла величина и длительность фазы сверхвосстановления будет возрастать после каждого выполняемого упражнения.

     Рассмотрим некоторые примеры:

2.1. Каждая последующая тренировка начинается в момент возвращения энергетических, пластических и функциональных потенциалов к исходному, дорабочему состоянию.

     В этом случае, несмотря на то, что от тренировки к тренировке будет наблюдаться (благодаря биохимической адаптации) экономизация основных энергетических и пластических веществ, но не будет происходить возрастания величины и длительности фазы суперкомпенсации. Она будет оставаться либо на одном и том же уровне, либо постепенно уменьшаться (6.4). Следовательно, работоспособность организма будет оставаться либо на одном и том же уровне («топтание на месте»), либо будет снижаться («растренировка»).

     Такая ответная реакция организма на подобный тренировочный цикл объясняется тем, что каждая последующая тренировка будет сводиться к однократной физической нагрузке.

2.2. Каждая последующая тренировка начинается в фазе суперкомпенсации энергетических, пластических и функциональных потенциалов.

     В этом случае возможности спортсмена с каждой последующей тренировкой возрастают, т.к. будет происходить «суммирование эффектов» нескольких тренировок (6.5) – величина и длительность фазы сверхвосстановления будет возрастать после каждой последующей тренировки.

     Следовательно, такой принцип тренировки обеспечивает повышение работоспособности организма спортсменов.

2.3. Каждая последующая тренировка начинается в фазе неполного восстановления энергетических, пластических и функциональных потенциалов.

     В этом случае будет наблюдаться прогрессивное истощение энергетических и пластических веществ, а, следовательно, и функциональных потенциалов (6.5) – величина и длительность фазы сверхвосстановления будет снижаться после каждой последующей тренировки.

     Следовательно, такой принцип тренировки приведет в конечном итоге к истощению, утомлению и перетренировке.

     В отличие от растренированности, перетренировка вызывает в организме спортсмена снижение аэробного окисления и гликолиза. Ухудшается ресинтез АТФ и белков, которые усиленно дезаминируются. Патогенез перетренировки может привести к серьезным органическим сдвигам и вызывать длительное нарушение важнейших физиологических функций. Спортсмен теряет в весе, у него ухудшается сон, аппетит, появляется не расположенность к тренировкам.

     При перетренировке больше всего страдают общая и скоростная выносливость спортсмена, и в меньшей  степени – его быстрота и сила.

     Однако, несмотря на это, такая организация тренировки часто применяется в спортивной практике, особенно перед соревнованиями, получившая название интервального метода тренировки.

2.4. Интервальный метод тренировки.

     Интервальным методом стремятся максимально адаптировать организм спортсмена к различным биохимическим и физиологическим сдвигам, протекающим в условиях неполного восстановления, чтобы «приучить» его организм к условиям соревнований в данном виде спорта.

     Данный метод может использоваться в микроциклах в следующих вариантах:

     2.4.1. Каждая последующая тренировка осуществляется с нарастающей мощностью.

В этом случае, через равные промежутки отдыха, обычно в фазе суперкомпенсации, либо в фазе неполного восстановления, даются физические нагрузки нарастающей мощности при сохранении времени на физическую нагрузку. Затем осуществляют основную часть тренировочных занятий, в которой выполнение каждого последующего тренировочного упражнения начинают в фазе суперкомпенсации (6.6).  Такая постановка тренировок обеспечивает повышение работоспособности спортсмена.

     2.4.2. Каждая последующая тренировка осуществляется при сокращении времени отдыха.

В этом случае, при сохранении мощности работы, сокращают время отдыха после каждой последующей физической нагрузке. Затем осуществляют основную часть тренировочных занятий, в которой выполнение каждого последующего тренировочного упражнения начинают в фазе суперкомпенсации (6.6).  И в этом случае будет обеспечиваться повышение работоспособности спортсмена.

     2.4.3. Комбинированный метод тренировки.

Этот метод состоит в том, что последовательно, друг за другом, следуют несколько микроциклов (интервальных тренировок). Причем каждый последующий цикл начинается в фазе полной суперкомпенсации (6.6).

     Комбинированный метод наиболее часто используется в спортивной практике, т.к. он обеспечивает мощное повышение работоспособности спортсменов.

3. Правильное соотношение работы и отдыха.

     Этот принцип состоит в том, что индивидуально для каждого спортсмена, в зависимости от поставленной цели, устанавливается рациональное соотношение времени работы и отдыха. При использовании данного принципа следует учитывать, что выполнение разных по своему характеру и продолжительности физических нагрузок, требует определенного по продолжительности периода отдыха (6.7). Это связано с разным временем наступления фазы суперкомпенсации. Например, выполнение кратковременных физических упражнений интенсивной мощности, при которых на ресинтез АТФ используется в основном КФ, может чередоваться с относительно короткими периодами отдыха. Длительная работа, при которой используется гликоген и белки, требует более продолжительного периода отдыха между физическими упражнениями.

     При использовании этого принципа следует учитывать и гетерохронность биохимической реституции, т.е. иметь ввиду то, что различные вещества в разных органах и тканях достигают уровня восстановления и сверхвосстановления за неодинаковое время. Например, суперкомпенсация мышечных белков наступает позднее, чем гликогена, и намного позднее, чем КФ, и длится на протяжении более продолжительного времени. Суперкомпенсация гликогена в скелетных мышцах наступает раньше, чем в печени.

     Учет этих факторов имеет большое значение для выработки таких качеств двигательной деятельности как быстрота, сила и выносливость.

     При выборе упражнений по характеру и рабочей мощности, следует также помнить, что биохимические основы двигательной общей выносливости развиваются быстрее и сохраняются дольше, чем биохимические основы скоростной выносливости и быстроты. Последние вырабатываются медленнее и с прекращением тренировок исчезают в первую очередь.

4. Постепенное увеличение тренировочных нагрузок.

     Данный принцип состоит в том, что в каждой последующей тренировке увеличивают мощность тренировочных нагрузок (6.8). Необходимость использования данного принципа состоит в том, что простая повторность выполнения физических упражнений не эффективна (см. принципы 1 и 2).  Это объясняется тем, что при выполнении физических упражнений одинаковой мощности организм спортсмена постепенно адаптируется к ним путем выработки определенных биохимических изменений. Со временем степень биохимического приспособления становится настолько высокой, что при выполнении аналогичных нагрузок количество использованных на работу веществ будет минимальным. Это, в свою очередь, оказывает соответствующее влияние на фазу суперкомпенсации, которая становится менее выраженной и более короткой.

    Следовательно, постепенное увеличение тренировочных нагрузок будет, в конечном итоге, способствовать значительному повышению работоспособности.  

7.  БИОХИМИЧЕСКАЯ  ХАРАКТЕРИСТИКА  ТРЕНИРОВАННОГО  ОРГАНИЗМА

1. Общая биохимическая характеристика тренированного организма

     Тренированность – активное приспособление организма спортсмена к конкретной мышечной деятельности или высокий уровень специальной работоспособности.

     Тренированный спортсмен может выполнять работу такого объема и интенсивности, которые недоступны нетренированному человеку. Педагогические принципы построения тренировочных занятий (последовательность, повторность, доступность) создают условия для совершенствования биохимических и физиологических механизмов. Сдвиги, происходящие во внутренней среде организма, быстрее компенсируются. Клетки и ткани становятся менее чувствительными к накоплению продуктов обмена веществ. Благодаря этому величина биохимических изменений и степень напряжения различных систем у тренированного человека существенно ниже, чем у нетренированного. Происходит не только увеличение функциональных резервов, но и более полная их мобилизация. Восстановление же работоспособности и нормализация биохимических соотношений в крови и тканях в период отдыха у тренированных спортсменов происходит быстрее. Однако, такое приспособление организма происходит не к работе вообще, а к ее конкретным видам. Это связано с существенными различиями физических упражнений (например, легкоатлетический бег, гимнастика, бокс, штанга), как по характеру их выполнения, так и по протеканию в организме биохимических процессов.

     В частности установлено, что тренировка в силовых упражнениях (тяжелая атлетика, гимнастика) приводит к наибольшему увеличению мышечной массы (сопровождается усиленным синтезом структурных белков мышц). Тренировка в упражнениях средней и умеренной мощности приводит к наиболее значительному повышению возможностей аэробного энергетического обеспечения работы. Тренировка в упражнениях максимальной мощности приводит к особенно большому увеличению возможностей анаэробного обеспечения работы (как гликолитического, так и креатинфосфатного процессов). Тренировка в упражнениях субмаксимальной мощности примерно в равной степени развивает эти два биохимических механизма.

     Таким образом, понятие «тренированности» связывают с функциональными, биохимическими, физиологическими и морфологическими изменениями, которые происходят в организме под воздействием тренировочных нагрузок и обеспечивают максимальную адаптацию организма к конкретной мышечной деятельности.

     Тренированный организм – это организм, способный развивать большие мышечные усилия и выполнять работу большой интенсивности и длительности.

2. Биохимические изменения в организме при растренировке и перетренировке

     Все биохимические изменения, происходящие в организме в процессе спортивной тренировки и направленные на его быстрое приспособление к условиям повышенной мышечной деятельности, наступают в разное время и в определенной последовательности. Так, наиболее быстро происходит адаптация организма к длительной работе (аэробные процессы сопровождаются накоплением гликогена). Затем происходит увеличение мышечной массы (за счет интенсивного синтеза структурных мышечных белков) и активация анаэробных процессов (гликолиза). В последнюю очередь в мышцах накапливается повышенное содержание креатинфосфата.

     Растренировка – такое состояние тренированного организма, при котором его повышенные биохимические и физиологические возможности возвращаются к исходному уровню. Этот обратный процесс наблюдается при полном прекращении тренировок, либо когда каждая последующая тренировка (того же объема и мощности) осуществляется в момент возвращения энергетических и пластических веществ к исходному, дорабочему, уровню (7.1) (см. также тему 6).

     Биохимические изменения при растренировке по последовательности противоположны тренировочным биохимическим сдвигам: наиболее быстро возвращается к исходному уровню содержание креатинфосфата, затем интенсивность гликолиза, содержание гликогена и структурных белков мышц. В последнюю очередь понижается интенсивность аэробных процессов.

     Следовательно, в тренирующемся организме наиболее быстро развиваются и дольше всего сохраняются биохимические изменения, характерные для выносливости к длительной работе. Наиболее медленно развиваются и сохраняются в течении короткого времени биохимические основы быстроты и скоростной выносливости. Сила, как качество двигательной деятельности, занимает при этом промежуточное положение.

     Перетренировка – такое состояние организма спортсмена, которое сопровождается резким снижением работоспособности.

      Перетренировка является следствием суммирования явлений истощения энергетических, пластических и функциональных потенциалов организма от повторных тренировочных занятий или длительных соревнований (7.2).

     Состояние перетренированности развивается чаще всего у спортсменов с нервной системой слабого типа; при несоблюдении постепенности в повышении объема и интенсивности нагрузок; при отсутствии достаточного отдыха после интенсивной работы, и наблюдается часто перед ответственными соревнованиями (в период форсированной тренировки). Наступлению перетренированности могут способствовать однообразие и монотонность тренировочных занятий, их слабая (или, наоборот, чрезмерная) насыщенность эмоциональными моментами, а также ослабление организма в связи с перенесенным заболеванием (грипп, ангина и т.п.).

     Биохимические изменения при перетренировке отличаются от растренировки. Прежде всего происходит нарушение (снижение) процессов аэробного окисления, ухудшается ресинтез АТФ, КФ, белков, которые усиленно дезаминируются (происходит накопление аммиака, мочевины); значительно снижается содержание аскорбиновой кислоты в крови. При более тяжелых формах перетренировки нарушаются реакции гликолиза, происходит снижение содержания гликогена в мышцах.

     Развитие перетренированности может привести к серьезным органическим сдвигам и вызвать длительное нарушение важнейших физиологических функций: деятельности ЦНС, органов кровообращения, частично – органов дыхания, пищеварения. Признаками перетренировки в большинстве случаев являются:

   - потеря чувства «мышечной радости»,

   - повышение частоты пульса,

   - понижение кровяного давления,

   - нарушение ритма сердечной деятельности,

   - уменьшение жизненной емкости легких,

   - сонливость днем и бессонница ночью,

   - потеря веса,

   - повышенная раздражительность.

     Существенным признаком перетренировки является, раньше или позже наступающее, снижение работоспособности (выносливость), снижение спортивных результатов, иногда – нежелание заниматься данным видом спорта.

     Перетренировка не является неизбежным следствием тренировки. Соответствующая дозировка временных интервалов между тренировками или соревнованиями, обеспечивающих положительный отдых и ликвидацию острого утомления, исключает возможность перетренировки. Для ликвидации легких форм перетренированности снижают объем и интенсивность тренировочных нагрузок. При более тяжелом состоянии перетренировки спортсменов переводят на активный отдых (переключение на другие виды спортивной деятельности) или предоставляют им полный отдых с медикаментозным лечением.

3.  Биохимические особенности тренированной мышцы

     Известно, что у хорошо развитого спортсмена мускулатура достигает 50 % веса тела (у нетренированного – 35-40 %). Мышечная система развивается, в большей или меньшей степени, в зависимости от характера физических упражнений. Наибольшее влияние на развитие мышечной массы оказывают упражнения, связанные с очень большим напряжением мышц при каждом их сокращении (силовые, скоростные). Работа умеренной интенсивности вызывает сравнительно незначительное увеличение мышечной массы (7.3). Прекращение тренировок приводит к ее уменьшению.

     Изменения, происходящие в организме спортсмена под влиянием тренировки, наиболее быстро и четко прослеживаются в скелетных мышцах.

     Важнейшими биохимическими признаками тренированной мышцы являются следующие признаки:

1. В тренированной мышце более интенсивное кровоснабжение, а, следовательно, и ее питание. Это вызывает усиленный синтез структурных белков и приводит к рабочей гипертрофии, т.е. к увеличению ее веса, размера и силы.
2. Наряду с увеличением синтеза механоактивных сократительных белков миозина и актина (7.3), глобулярный актин в большей мере трансформируется в работоспособную фибриллярную форму. Возрастает количество и масса миофибрилл и полей Конгейма. Повышается также содержание белков мышечной стромы, что улучшает условия расслабления мышцы.
3. Увеличивается число митохондрий и их размер. Совершенствуются ферментативные системы и мобильность аэробного и анаэробного окисления и фосфорилирования, с образованием большого количества макроэргических соединений (7.3).
4. Ускоряется ресинтез АТФ и ее расщепление, что создает условия быстрой мобилизации химической энергии для механической работы. Однако следует помнить, что количество АТФ в мышце от степени ее тренированности зависит мало.
5. Увеличиваются запасы источников энергии: гликогена, КФ, липидов и др.; уменьшение запасов гликогена происходит медленнее (благодаря более активному процессу неогликогенеза).
6. Сравнительно меньше накапливается молочная кислота (увеличивается скорость ее устранения).
7. Совершенствуется пластичность нервных процессов, медиаторная  способность ацетилхолина, повышается биоэлектрический потенциал мышечных волокон.
8. Растет содержание миоглобина, а, следовательно, содержание резервного кислорода, что создает более благоприятные условия для работы мышц при гипоксии.
9. Процессы восстановления во время работы и в период отдыха идут быстрее и с более высоким уровнем суперкомпенсации.

     Перечисленные биохимические свойства тренированной мышцы обеспечивают более энергичное сокращение, способность развивать большее напряжение и в течение более длительного времени находиться в длительном состоянии, что обеспечивает, в конечном итоге, повышенную работоспособность.

4.  Биохимические особенности других органов и тканей тренированного организма

     С повышением уровня тренированности биохимические изменения происходят не только в мышцах, но и в других органах и тканях организма.

1. В крови – несколько повышается содержание эритроцитов и гемоглобина (7.4), а, следовательно, и кислородная емкость. Уровень сахара (глюкозы) отличается заметной устойчивостью и не снижается ниже 60 мг% (у нетренированных – до 50 мг%).  Возрастает активность фермента угольной ангидразы эритроцитов, что препятствует накоплению в крови угольной кислоты (Н2СО3). Растут щелочные резервы буферных систем крови, что обеспечивает нейтрализацию больших количеств угольной, молочной кислот и кетоновых тел, и, следовательно, стабилизируется рН крови и устраняется угроза развития некомпенсированного ацидоза.
2. В сердечной мышце (миокарде) – усиливаются белоксинтезирующие процессы, способствующие ее гипертрофии, а, следовательно, и функциональной активности. Возрастает содержание миоглобина, что обеспечивает повышение ее работоспособности в условиях гипоксии. Возрастает потребление глюкозы и молочной кислоты из крови и их ферментативное окисление, что обеспечивает высокий уровень содержания макроэргических соединений.

           Однако при длительных нагрузках (марафон, гребля) возможна чрезмерная гипертрофия мио-

      карда («бычье сердце») и снижение функциональных возможностей сердца.

3. В печени, подкожной клетчатке и легких – повышается активность фермента липазы, что предотвращает накопление в них жира и обеспечивает организм большим количеством энергетических соединений (жирных кислот, глицерина). В печени увеличивается содержание гликогена   (≈ на 70%) и возрастает активность ряда ферментов углеводного, жирового и белкового обменов.
4. В костной системе – увеличивается масса костей скелета (гипертрофия), несущих наибольшую нагрузку (за счет увеличения содержания белка осеина и минеральных веществ). Кости становятся толще и прочнее.
5. В центральной нервной системе (ЦНС) – возрастают буферная емкость нервной ткани, активность ферментных систем (прежде всего - оксидоредуктазы), что приводит к возрастанию содержания макроэргических соединений. Это обеспечивает нормальное функционирование ЦНС и отдаление времени наступления утомления.

     Таким образом, подобная перестройка органов и тканей организма приводит к повышению работоспособности, к изменению реакции тренированного организма на стандартную и максимальную работу. Так, при выполнении стандартной нагрузки в тренированном организме, в отличие от нетренированного, наблюдаются менее выраженные биохимические изменения, что объясняется их большей приспособляемостью, экономизацией источников энергии, более интенсивным ресинтезом АТФ. При максимальной же работе биохимические изменения у тренированных более выражены, так как полнее и энергичнее используются энергетические источники и более активно происходит восстановление АТФ (7.5).

5. Биохимическая адаптация организма в процессе тренировки

     Адаптация – процесс приспособления организма к конкретным условиям жизни, условиям окружающей среды, в том числе и к определенному виду двигательной деятельности. С изменением этих условий, с изменением характера двигательной деятельности в процессе спортивной тренировки, - происходят изменения особенностей обмена веществ. Это обеспечивает, в конечном итоге, приспособление организма к новым, изменившимся условиям, в том числе и к новым особенностям двигательной деятельности.

     Степень воздействия физической нагрузки на организм зависит от избранной дозировки ее основных характеристик: интенсивности и продолжительности выполняемого упражнения, числа повторений упражнений, величины паузы отдыха между ними, характера отдыха, С изменением каждого из перечисленных характеристик происходят строго определенные биохимические сдвиги в организме, а совокупность их воздействий приводит к существенной перестройке обмена веществ.

     Адаптация организма к воздействию физических нагрузок (как и ко всякому другому раздражителю) носит фазовый характер. В зависимости от характера и времени реализации приспособительных изменений в организме, выделяют два этапа адаптации:

1. Этап срочной адаптации – это непосредственный ответ организма на однократное воздействие физической нагрузки. Он реализуется на основе готовых, ранее сформировавшихся, биохимических механизмов и сводится преимущественно к изменениям энергетического обмена.
2. Этап долговременной адаптации – охватывает больший промежуток времени. Он развивается постепенно (на основе многократной реализации срочной адаптации), как результат суммирования следов повторяющихся нагрузок и связан с возникновением в организме структурных и функциональных изменений, заметно увеличивающих его адаптационные возможности.

    Благодаря фазовому характеру адаптации к физическим нагрузкам, различают три разновидности тренировочного эффекта: срочный, отставленный и кумулятивный (7.6) (см. также тему 6).

     В процессе спортивной тренировки в организме происходят целенаправленные изменения особенностей обмена веществ, а, следовательно, и целенаправленная адаптация организма к конкретному виду физической работы.

     Иначе в процессе спортивной тренировки четко выявляется принцип специфичности биохимической адаптации организма к мышечной деятельности, сформулированный Н.Н.Яковлевым – «биохимические изменения, происходящие в организме под влиянием тренировки – специфичны и зависят от характера тренирующих нагрузок».

     Следовательно, величина биохимической адаптации организма определяется главным образом характером нагрузки (7.7).

     Таким образом, совершенствование качеств двигательной деятельности в процессе тренировки связано с характером выполнения физических упражнений, т.е. специфичностью биохимической адаптации. Силовые упражнения развивают, прежде всего, силу, скоростные – быстроту, длительные – выносливость. Однако упражнения, направленные на развитие какого-либо качества, могут создавать биохимические предпосылки и для развития других качеств. Например, тренировки в скоростных упражнениях максимальной и субмаксимальной мощности стимулируют и развитие силы, скоростной выносливости и выносливости к длительным нагрузкам. Тренировки в силовых упражнениях стимулируют и развитие быстроты (но может оказать отрицательное влияние на выносливость). Тренировки на выносливость не создают условий для развития силы и быстроты, т.е. носят односторонний характер.

     Следовательно, подготовка спортсмена должна быть разносторонней, у него должны быть в какой-то степени развиты биохимические основы всех основных двигательных качеств. На этой базе следует развивать те двигательные качества, которые в данном виде спорта имеют ведущее значение.

     Различия в эффекте тренировки зависят не только от характера тренирующих упражнений, но и от методики их применения. Так, интервальный метод тренировки (постепенное сокращение интервалов отдыха между нагрузками, при неизменном интервале отдыха между ними) в большей мере развивает анаэробную работоспособность и скоростную выносливость. Повторный и переменный метод (повторение одинаковых или изменяющихся нагрузок при оптимальных интервалах отдыха) способствуют развитию аэробных, дыхательных механизмов ресинтеза АТФ и выносливости к работе в условиях устойчивого состояния. Выполнение силовых нагрузок в изометрическом режиме приводит к значительному увеличению массы и статической силы мышц. Темповые же силовые упражнения развивают динамическую силу и быстроту.

8.  БИОХИМИЧЕСКАЯ  ХАРАКТЕРИСТИКА  КАЧЕСТВ  ДВИГАТЕЛЬНОЙ  

ДЕЯТЕЛЬНОСТИ  И  МЕТОДЫ  ИХ  РАЗВИТИЯ

1. Общая биохимическая характеристика качеств двигательной деятельности

     Основными качествами двигательной деятельности (ДД) являются: сила, быстрота, выносливость, ловкость, гибкость (8.1). Любой человек в той или иной степени обладает перечисленными двигательными качествами (ДК).

     Известно, что ДД человека представляет собой целостную реакцию организма – все его ДК проявляются в тесном и многообразном единстве. Однако в процессе спортивной тренировки, в зависимости от характера выполняемых упражнений, отдельные ДК могут вырабатываться в большей мере. Например, силовые упражнения развивают, прежде всего, силу, скоростные – быстроту, длительные – выносливость. В то же время, упражнения, направленные на развитие какого-либо одного качества, могут создавать предпосылки для развития других ДК, либо сопровождаться их ухудшением (8.2).

     Поэтому важно знать, не только под влиянием каких физических упражнений развивается (либо ухудшается) то или иное ДК, но и каким образом и за счет чего происходит увеличение (снижение) двигательных возможностей спортсмена.

     Проявление высоких двигательных возможностей организмом требует определенной биохимической адаптации его рабочих органов. Поэтому важнейшими биохимическими адаптационными факторами, влияющими на развитие ДК, являются:

1. Биохимические изменения, происходящие в процессе спортивной тренировки в мышцах (прежде всего), в органах и тканях организма.
2. Степень гипертрофии мышц.
3. Композиция участвующих в работе мышц – соотношение в них быстрых (белых), медленных (красных) и промежуточных мышечных волокон (МВ); соотношение в мышцах двух видов быстрых волокон: быстрых гликолитических (БГ) и быстрых окислительно-гликолитических (БОГ) МВ.
4. Преимущественный характер энергообеспечения (аэробной, анаэробной либо аэробно-анаэробной производительности) (8.3); преимущественный характер ресинтеза АТФ.

     Максимальная степень проявления ДК не является неизменной величиной. Она увеличивается при тренировках и уменьшается после их прекращения. Причем улучшение результата (в микро- либо в макроциклах) происходит по-разному: в одних случаях – сразу после начала тренировок с выходом на так называемое «плато», в других – после некоторого увеличения имеет место длительный период неизменных результатов («плато») с последующим их ростом и т.п. Прекращение тренировок приводит к постепенному угасанию максимально развитых ДК. Однако у тренированных спортсменов развитые ДК сохраняются значительно дольше.

     Установлено также, что развитие ДК при тренировке одной группы мышц (например, одной конечности), проявляется в симметричных мышцах (другой конечности). При этом в симметричных мышцах наблюдаются принципиально одинаковые биохимические изменения (8.4).

     Таким образом, в процессе спортивной тренировки, конкретного характера и направленности, в организме (в мышцах) происходят специфические биохимические и морфологические изменения, обеспечивающие преимущественное развитие конкретного ДК.

2. Биохимические основы силы, быстроты (скорости), скоростно-силовых качеств

и методы их развития

     Исходя из проявляемой силы и быстроты (скорости) мышечного сокращения, физические упражнения подразделяются на собственно силовые, скоростные и скоростно-силовые (С-С) (8.5).

     Качество силы (8.1) характеризует способность спортсмена к максимальному мышечному напряжению, которое могут развивать мышцы при сокращении (например, поднятие штанги).

     Качество быстроты (8.1) характеризует способность спортсмена к совершению сложных ациклических движений в минимальный отрезок времени (например, фехтование, метания, спортивные игры, прыжки и т.п.), так и к прохождению в максимальном темпе дистанции в циклических упражнениях (например, различные виды спринтерских дистанций).

     Биохимические основы силы, быстроты и С-С качеств во многом являются схожими (общими) и сводятся к следующим критериям:

1. Степень гипертрофии МВ.
2. Соотношение в мышцах быстрых и медленных волокон; быстрых гликолитических (БГ) и быстрых окислительно-гликолитических (БОГ) МВ.
3. Уровень АТФ-азной активности миозина; интенсивность анаэробных реакций ресинтеза АТ.
4. Уровень в мышцах креатинфосфата (КФ) и гликогена.
5. Уровень механизмов внутримышечной и межмышечной координации.

     Установлено также, что основными биохимическими факторами, лимитирующими проявление силы, быстроты (скорости) и С-С качеств являются следующие зависимости (хотя и не носящие линейного характера):

1. Зависимость между максимальной мышечной силой и мышечной массой.
2. Зависимость между максимальной скоростью сокращения мышц и АТФ-азной активностью миозина
3. Зависимость между максимальной мощностью (сила х скорость) и АТФ-азной активностью миозина (8.6).

     Биохимические исследования мышц экспериментальных животных и мышц спортсменов показали, что силовые, скоростные и С-С тренировки сопровождаются активной гипертрофией мышц (МВ), благодаря стимуляции биосинтеза сократительных белков (миозина и актина), что приводит к увеличению толщины МВ, к увеличению мышечной массы (8.7, 8.8). Увеличивается доля БГ и уменьшается – БОГ (8.9). При этом степень гипертрофии БО МВ значительно больше, чем МО МВ (8.9). Это приводит не только к увеличению мышечной массы, но и силы и скорости сокращения мышц.

     Такие направленные тренировки стимулируют возрастание АТФ-азной активности миозина, а, следовательно, к способности мышц к быстрой мобилизации химической энергии АТФ и превращении ее в механическую энергию мышечного сокращения. Возрастает эффективность анаэробных реакций ресинтеза АТФ: креатинкиназного (в большей степени в силовых и скоростных тренировках) и гликолитического (в большей степени в С-С тренировках) (8.7, 8.8), т.к. в последнем случае наблюдается возрастание О2-долга (8.10).

     Известно, что проявляемая мышечная сила при динамических упражнениях находится в обратной зависимости от скорости и длительности мышечных сокращений. Чем выше скорость движения, чем длительнее мышечная работа, - тем меньше проявляемая сила, и наоборот (8.11). Поэтому в силовых, скоростных и, особенно, в С-С тренировках добиваются не изолированного увеличения силы либо скорости, но их сочетанного проявления, которое оценивается мощностью (8.1) развиваемого усилия. Максимальное значение этих ДК достигается при предельно высокой концентрации волевого усилия.

     Основными методами развития силы, быстроты (скорости) и С-С качеств является  использование таких тренировочных упражнений, которые обеспечивают соответственно гипертрофию мышц, повышают активность ферментов креатинкиназного (в первую очередь) и гликолитического ресинтеза АТФ в мышцах.

     В частности, основными методами развития силы  являются:

1. Умеренное число повторных силовых упражнений, обеспечивающих максимальное напряжение мышц (например, поднятие штанги) с внешней нагрузкой не менее 70% от максимальной изометрической силы, – стимулирующей гипертрофию быстрых гликолитических МВ, максимальную активность креатинкиназного ресинтеза АТФ.
2. Упражнения с большим числом повторных мышечных сокращений, обеспечивающих скорость сокращения мышц (например, бег, плавание), - стимулирующих гипертрофию быстрых окислительно-гликолитических МВ, максимальную активность креатинкиназного и гликолитического ресинтеза АТФ.

     Основными методами развития быстроты (скорости) являются:

1. Умеренное число повторных скоростных упражнений, обеспечивающих скорость мышечного сокращения (например, спринтерский бег, плавание и т.п.) с мощностью не менее 70% от максимальной, - стимулирующих максимальную активность креатинкиназного (в первую очередь) и гликолитического ресинтеза АТФ; внутримышечную и межмышечную координацию.
2. Небольшое число повторных силовых упражнений, обеспечивающих силу сокращения с   внешней нагрузкой не менее 40 % от максимальной изометрической силы,  -  стимулирующих гипертрофию быстрых гликолитических  МВ,  максимальную активность гликолитического ресинтеза АТФ.

     Основными методами развития С-С качеств являются:

1. Умеренное число повторных С-С упражнений, обеспечивающих большую мощность работы (например, спринтерские дистанции), близкие по своей структуре к соревновательным, или соревновательные (но не ниже 40-70 % от максимальной мощности), - стимулирующие АТФ-азную активность миозина, активность ферментов креатинкиназного (в первую очередь) и гликолитического ресинтеза АТФ, гипертрофию быстрых гликолитических МВ, внутримышечную и межмышечную координацию.
2. Умеренное число повторных силовых упражнений, с внешней нагрузкой не менее 40 % от максимальной изометрической силы, - стимулирующих гипертрофию быстрых гликолитических МВ, максимальную активность гликолитического ресинтеза АТФ.

3.  Биохимические основы выносливости и методы ее развития

     Выносливость (8.1) специфична, т.е. связана с вполне определенным видом мышечной деятельности.

     Важнейшими видами выносливости являются: статическая и динамическая, локальная и глобальная, аэробная и анаэробная (8.11). В спортивной практике эти виды выносливости (или их сочетания), в зависимости от характера и длительности выполняемых нагрузок, подразделяются на скоростную, силовую, скоростно-силовую и выносливость к длительной работе (8.11, 8.12).

     Биохимической основой выносливости являются:

1. Соотношение в мышцах быстрых и медленных МВ; соотношение быстрых окислительных (БО) и быстрых гликолитических (БГ) МВ; степень гипертрофии мышц.
2. Уровень АТФ-азной активности миозина; интенсивность аэробных (прежде всего) и анаэробных реакций ресинтеза АТФ: дыхательного (прежде всего), гликолитического и креатинкиназного; степень обеспеченности мышц кислородом.
3. Уровень в мышцах энергетических источников – гликогена (прежде всего) и КФ; уровень гликогена в печени
4. Уровень механизмов внутримышечной и межмышечной координации.

     Тренировки на выносливость (особенно при длительной работе) приводят к увеличению в мышцах процентной доли медленных окислительных (МО) МВ и к снижению доли быстрых МВ (в результате перехода части промежуточных волокон - в медленные МВ). Так, у стайеров медленные МВ составляют около 80 % всех МВ (8.7, 8.9). Медленные МВ лучше, чем быстрые, приспособлены к длительным, относительно несильным повторным сокращениям с преимущественно аэробным типом энергопродукции. Поэтому люди с исходно высоким процентом медленных МВ имеют более высокие потенциальные возможности к длительной мышечной работе.

     Изменяется и соотношение в мышцах быстрых гликолитических (БГ) и быстрых  окислительных (БО) МВ. Возрастает процентная доля БОГ и уменьшается (иногда до нуля) – процент БГ волокон (8.9). Это приводит к увеличению общего процента волокон, способных в основном к аэробному окислению и наиболее приспособленных к выполнению длительных упражнений на выносливость.

     Происходит гипертрофия мышц, которая связана в большей степени с увеличением объема саркоплазмы мышечных клеток, а не с биосинтезом сократительных мышечных белков.

     Возрастают возможности аэробной (в особенности при длительной работе) и анаэробной (в особенности при С-С работе) производительности (8.3), либо их различные сочетания, а, следовательно, возрастает эффективность дыхательного либо креатинкиназного и гликолитического ресинтеза АТФ (8.7, 8.8).

     Повышается содержание гемоглобина в эритроцитах крови и миоглобина в мышцах (8.7, 8.8), что обеспечивает в большей мере максимальную потребность организма в кислороде (МПК), а, следовательно, повышаются аэробные возможности (выносливость) тренирующегося спортсмена (8,10).

     В мышцах накапливаются источники энергии – КФ и гликоген (8.7, 8.8). Возрастают запасы гликогена и в печени, и, следовательно, возрастает общая величина энергетических запасов организма. С повышением уровня выносливости более экономно расходуются резервные углеводы (гликоген) за счет возрастающего использования липидов в качестве источника энергии (наблюдается так называемый «жировой сдвиг»).

     Совершенствуются механизмы  внутримышечной и межмышечной координации.

     Основные методы развития выносливости.

     Так как выносливость специфична и тесно связана с характером мышечной деятельности, то для развития конкретного вида выносливости используются и соответствующие физические упражнения в процессе спортивной тренировки.

1. Для развития скоростной выносливости используется умеренное количество кратковременных упражнений максимальной и субмаксимальной мощности (спринтерский бег, плавание и др.), обеспечивающее возрастание АТФ-азной активности миозина, потенциальных возможностей алактатного (креатинкиназного) ресинтеза АТФ, адаптацию организма к работе в относительно анаэробных условиях (в условиях гипоксии), стимулирующих накопление запасов гликогена и большую скорость расщепления.
2. Для развития силовой выносливости используются упражнения с большим числом повторных силовых упражнений (не менее 70 % от максимальной), обеспечивающих активацию и гипертрофию медленных МВ, стимулирующих АТФ-азную активность миозина, креатинкиназную и гликолитическую  реакции ресинтеза АТФ.
3. Для развития С-С выносливости используются различные сочетания собственно силовых упражнений (например, поднятие штанги) и собственно скоростных упражнений (например, спринтерский бег, плавание и т.п.), обеспечивающих стимуляцию АТФ-азной активности миозина, гипертрофию быстрых гликолитических МВ, креатинкиназную и гликолитические реакции ресинтеза АТФ, адаптацию организма к работе в условиях гипоксии, стимулирующих накопление запасов гликогена и большую скорость его расщепления.
4. Для развития выносливости к длительной работе используются упражнения умеренной мощности, выполняемые в условиях устойчивого состояния, обеспечивающих возрастание потенциальных возможностей аэробного (дыхательного) ресинтеза АТФ, стимулирующих увеличение общих запасов гликогена в организме (в печени и мышцах); увеличение в мышцах доли быстрых окислительных МВ, стимулирующих увеличение уровня гемоглобина в крови и миоглобина в мышцах, повышающих функциональные возможности органов дыхания и кровообращения.

4. Биохимическая характеристика ловкости и методы ее развития

     Ловкость (8.1) в основном предопределяется природными задатками человека. Однако она может развиваться в значительных пределах.

     Развитие ловкости тесно связано с формированием двигательных навыков. Она рассматривается как вторичное качество развития силы, быстроты и выносливости, и представляет собой результат образования условно-рефлекторных связей. Следовательно, ловкость является проявлением условно-рефлекторной деятельности, высокой пластичности корковых нервных процессов, способствующих быстрому переключению с одних реакций на другие и созданию новых временных связей.

     Биохимическая основа ловкости до сих пор не разработана. Однако, учитывая тесную взаимосвязь ловкости с основными ДК (силой, быстротой и выносливостью), она в той или иной мере зависит от скорости протекания биохимических процессов в нервных клетках; связана с активностью АТФ-азы миозина, скоростью анаэробных реакций ресинтеза АТФ в мышцах, уровнем механизмов внутримышечной и межмышечной координации.

     Основным методом развития ловкости является многократное повторение таких упражнений, которые стимулируют подвижность нервных процессов, обеспечивают быстрое включение различных мышц в работу, быстрый переход от сокращения к расслаблению. Особенно это важно в таких видах спорта, как единоборства, спортивные игры и т.п., в которых непрерывно изменяющаяся обстановка предъявляет высокие требования к обработке поступающей информации от сенсорных систем и к скорости программирования ответных движений. При тренировке специальных упражнений повышается координация деятельности различных отделов ЦНС, что ведет к совершенствованию биохимических механизмов сокращения и расслабления мышц-антагонистов, к совершенствованию внутримышечной и межмышечной координации.

5. Биохимическая характеристика гибкости и методы ее развития

     Гибкость (8.1) имеет большое значение во всех видах спорта, в особенности – в спортивной и художественной гимнастике, фигурном катании и т.п., в которых предъявляются специфические требования к ее проявлению. Например, гребцам в академической гребле необходимо иметь максимальную подвижность позвоночного столба, плечевых и тазобедренных суставов; конькобежцам и бегунам – тазобедренных, коленных, голеностопных суставов; пловцам – плечевых и голеностопных суставов и т.п.

     Уровень гибкости зависит от пола и возраста. У детей и женщин она выше. С возрастом гибкость постепенно уменьшается. Гибкость изменяется в течение дня: наименьшая – утром после сна и вечером, наибольшая – в середине дня.

     Гибкость во многом определяется уровнем спортивного мастерства. При недостаточной гибкости усложняется и замедляется процесс усвоения двигательных навыков. Ограничивается уровень проявления силы, скоростных и координационных способностей. Ухудшается внутримышечная и межмышечная координация. Снижается экономность работы, возрастает вероятность повреждения мышц, сухожилий, суставов.

     Биохимической основой гибкости являются: химическое строение и свойства (эластичность) мышц (прежде всего: оболочки или сарколеммы МВ, связанной со структурными белками – миостроминами), кожи, подкожной основы и соединительной ткани; эффективность нервной регуляции мышечного напряжения; биохимической и морфологической структурой суставов.

     Основным методом развития гибкости является использование в тренировках широкоамплитудных мягких движений, выполняемых с невысокой скоростью. Они понижают напряжение растягиваемой мышечной ткани и сухожилий. В то же время быстрое растяжение может вызвать защитную ответную реакцию нервной системы, приводящую к сокращению мышц, а также защитное напряжение нервно-сухожильного веретена, которое препятствует дальнейшему растяжению мышц.

6. Некоторые факторы, которые необходимо учитывать при развитии двигательных качеств

     При использовании тех или иных физических упражнений, направленных на развитие конкретного двигательного качества и достижения высоких спортивных результатов, необходимо учитывать следующее:

1. Тренировка в любом виде спорта должна иметь в своей основе разностороннюю общефизическую подготовку, т.е. у спортсмена должны быть в определенной степени развиты биохимические основы всех основных двигательных качеств, - на базе которой следует развивать те качества, которые в данном виде спорта имеют решающее значение (8.12).
2. Тренировки с применением скоростных нагрузок приводят к наиболее значительному повышению возможностей анаэробного энергообеспечения (креатинкиназного и гликолитического); длительных нагрузок – аэробного (дыхательного) энергообеспечения; силовых нагрузок – к наибольшему увеличению мышечной массы, т.е. должны сопровождаться усиленным синтезом мышечных белков.
3. Эффективность тренировки зависит не только от направленности выполняемых упражнений, но и от методики их применения. Например, интервальный метод тренировки в большей степени развивает анаэробную работоспособность и скоростную выносливость. Повторный и переменный методы тренировок способствуют развитию аэробных, дыхательных механизмов ресинтеза АТФ и выносливости к работе в условиях устойчивого состояния. Выполнение силовых нагрузок в изометрическом режиме стимулирует увеличение статической силы мышц, а темповые силовые упражнения – развивают динамическую силу и быстроту.
4. Упражнения, направленные на развитие какого-либо качества могут стимулировать либо тормозить другие качества. Например, при использовании скоростных упражнений развивается не только быстрота (прежде всего) и скоростная выносливость, но и создаются предпосылки для развития силы и выносливости к длительной работе. Силовые тренировки (особенно динамические) не только приводят к развитию силы, но и создают предпосылки для развития быстроты, но оказывают отрицательное влияние на выносливость. Силовые тренировки со значительными элементами статичности в очень малой степени влияют на увеличение выносливости, т.к. незначительно повышают возможности дыхательного ресинтеза АТФ. Тренировки с применением длительных нагрузок не только развивают выносливость к длительной работе, но и оказывают отрицательное влияние для развития биохимической основы силы и быстроты.
5. Биохимические основы выносливости к длительной работе развиваются быстро и сохраняются наиболее долго, силы же – в меньшей степени, а быстроты (скорости) и скоростной  выносливости – развиваются медленно и сохраняются в течении небольшого периода времени после прекращения тренировок.

9. ВЫСШАЯ НЕРВНАЯ (КОРТИКАЛЬНАЯ) И ЭНДОКРИННАЯ РЕГУЛЯЦИЯ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ СПОРТИВНЫХ УПРАЖНЕНИЙ

1. Общая характеристика нервной и эндокринной регуляции обмена веществ при мышечной деятельности

        Ведущими системами, регулирующими процессы обмена веществ, при выполнении спортивных упражнений являются: центральная нервная система, ее высший отдел – кора головного мозга (кортикальная регуляция) и эндокринная система (эндокринная регуляция).

        Зависимость обмена веществ в организме от влияния нервной системы обусловлена прежде всего тем, что вся сплошная цепь биохимических реакций, связанных с мышечной деятельностью, запускается двигательными нервными импульсами. Не менее важная роль в регуляции обмена веществ в организме принадлежит эндокринной системе, гормоны которой изменяют (повышают либо снижают) активность ферментов, функциональную активность органов и тканей и, в целом, организма.

        И нервная, и эндокринная регуляция обмена веществ и физиологических функций имеют много общего. И той, и другой принадлежит координирующая и интегрирующая роль “в интересах организма как целостного”. И нервные, и гормональные эффекты реализуются на клеточном уровне путем изменения скоростей ферментативных реакций, в основе чего лежат изменения фермент-субстратных отношений, активация либо ингибирование ферментов и, наконец, угнетение или усиление их синтеза. При этом изменение скорости одной реакции, являющейся ключевой в данном метаболическом цикле (обладающей наименьшей скоростью), может привести у изменению скоростей предыдущих или последующих реакций этого цикла и даже оказать влияние на другие, связанные с ними метаболические циклы.

           Вместе с тем, нервная регуляция и эндокринная регуляция имеют существенные различия. Нервная регуляция является быстродействующей и всегда строго направленной. Эндокринная – оказывает свое действие не столь быстро, но всегда, в той или иной мере, - генерализовано,  так как гормоны разносятся кровотоком по всему организму.

2. Кортикальная регуляция обмена веществ при мышечной деятельности в зависимости от условий выполнения работы и отношения спортсмена к ним

        Кортикальная регуляция у человека (в отличие от  животных) связана с высшей нервной деятельностью – с сознанием и мышлением. В области спорта эта регуляция изучалась в нашей стране Н.Н. Яковлевым, К.С. Смирновым, Л.Г. Ляшкевичем. Ими установлены особенности обмена веществ при мышечной деятельности в зависимости от условий выполнения работы, от влияния эмоций и отношения спортсмена к выполнению конкретной мышечной работы.

        В частности,  было установлено, что, например, при выигрыше у сильного противника в крови игроков (например, баскетболистов), а также у бегунов при кроссе на пересеченной местности, у гребцов на соревнованиях наблюдается либо практически нормальное содержание глюкозы (сахара) в крови, либо легкая гипергликемия и незначительное увеличение молочной и пировиноградной кислот. У тех же спортсменов при той же мышечной работе, но при проигрыше, при высокой степени привычности к конкретному виду мышечной работы, при психической подавленности или при низком эмоциональном уровне работы (например, бег по кругу стадиона, работа на велостанке и др.) - содержание глюкозы в крови бывает сильно сниженным (гипергликемия), а молочной и пировиноградной кислот – значительно выше  нормы (9.1). Аналогичные изменения наблюдаются у школьников в зависимости от эмоциональности уроков физического воспитания (9.1).

        Следует помнить также, что одна и та же работа у разных, даже одинаково тренированных спортсменов сопровождается различными, а иногда и противоположными биохимическими изменениями. Например, индивидуально различные величины снижения содержания глюкозы в крови - при марафонном беге; молочной кислоты – при беге на средние дистанции; глюкозы и молочной кислоты у гимнастов (повышение глюкозы у одних и снижение – у других; непрерывное повышение молочной кислоты у одних, у других – повышение в начале работы и снижение к ее завершению и т.п.). Перечисленные особенности необходимо творчески учитывать в спортивной практике.

        Следовательно, кортикальная регуляция влияет на мобилизацию углеводов в организме, на соотношение процессов аэробного и анаэробного окисления, на мобилизацию и использование липидов и зависит от условий выполнения физических упражнений и отношения к ним спортсмена.

3. Кортикальная регуляция обмена веществ в предстартовом состоянии

        Важным доказательством влияния кортикальной регуляции на обмен веществ является предстартовое состояние, которое носит условно-рефлекторный характер и вырабатывается в течение длительного периода систематических тренировок.

        Всякая физическая нагрузка сопровождается рядом биохимических изменений. Эти изменения являются раздражителями для центральной нервной системы и вызывают в ней ряд ответных безрефлекторных реакций. Постепенно время, место и условия работы становятся причиной условнорефлекторной реакции предстартового состояния. В этом состоянии, уже за несколько часов, а иногда и дней до начала соревнований, у хорошо тренированного спортсмена усиливается газообмен (аэробное окисление), повышается содержание глюкозы и молочной кислоты в крови, происходит активизация многих видов обмена веществ. Происходит как бы предварительная мобилизация ресурсов организма для лучшего выполнения предстоящего спортивного задания и происходит своеобразная “психологическая разминка”.

        Степень этих изменений зависит от вида спорта и тем выше, чем выше физические нагрузки. Так, например, наиболее ярко выражено предстартовое состояние у хоккеистов, баскетболистов и других игроков, менее ярко у легкоатлетов-бегунов и уже совсем слабо у мастеров спортивной стрельбы (9.2).        

        Причем, характер биохимических изменений в предстартовом состоянии тем выше, чем выше они проявляются при выполнении спортивной работы, чем значимее для спортсмена предстоящая работа (например, чем выше повышение глюкозы в крови во время спортивной работы, тем выше это повышение в предстартовом состоянии, чем ответственнее для спортсмена соревнования – тем значительнее предстартовые изменения).              

        Степень предстартовых  изменений зависит от характера реагирования спортсмена на нагрузку. У легковозбудимых спортсменов предстартовые изменения наиболее высоки, у уравновешенных – сдвиги умеренные (но совершенно отчетливые), у легко затормаживающихся – едва уловимы или даже носят отрицательный характер (например, в виде снижения сахара в крови).

        Следует помнить, что при полной растренировке спортсмена разрушается и исчезает неподкрепленная условно-рефлекторная реакция предстартового состояния.

        Предстартовое состояние резко отличается от другого примера кортикального влияния – явления эмоциональной гипергликемии (ЭГ). ЭГ является следствием выброса в кровь повышенного количества гормона адреналина, который усиленно вырабатывается в мозговом слое надпочечников при сильных эмоциях – гневе, испуге, волнении и т.п. Этот эмоциональный стресс чаще наблюдается у начинающих спортсменов и несмотря на повышенное содержание глюкозы в крови может вызвать “стартовую лихорадку” и помешать ему в достижении лучшего результата. После успокоения ЭГ быстро происходит.

4. Влияние кортикальной регуляции  на биохимические механизмы обмена веществ

        Влияние кортикальной регуляции на биохимические механизмы обмена веществ при мышечной работе связано, прежде всего, с изменением (снижением, повышением) активности ведущих ферментов (фосфорилаз, гексокилаз, лактатдегидрогеназы, липаз) и зависит от степени угнетения возбуждения нервной системы. В конечном итоге это приводит, соответственно, к повышению либо к снижению содержания глюкозы (сахара), молочной кислоты, свободных жирных кислот в крови, а, следовательно, к снижению либо усилению использования источников энергии (9.3) при мышечной работе.

        Изменение активности ферментов, вызываемое нервными импульсами, происходит также в результате изменения концентрации (снижения, повышения) ионов (натрия, калия, кальция, фосфора, магния и д.р.) в периферических тканях и органах (ионы являются активаторами либо ингибиторами ферментов), а также изменением (повышением, угнетением) выработки гормонов.

5. Влияние эндокринной регуляции на биохимические механизмы обмена веществ при мышечной деятельности

        Наряду с нервной системой, ведущая роль в регуляции обмена веществ принадлежит и эндокринной системе (эндокринная регуляция).

        Эндокринная система слагается из эндокринных желез или желез внутренней секреции: гипофиз, эпифиз (мозговые придатки), щитовидная железа, паращитовидные (околощитовидные) железы, вилочковая (зобная) железа, надпочечники, островки Лангерганса в поджелудочной железе, половые железы (9.4).

        В эндокринных железах вырабатываются биологически активные вещества (различной химической природы) – гормоны (9.4, 9.5), регулирующие обмен веществ, функциональную активность органов и тканей, и, в целом, организма.

        Координирующая деятельность эндокринных желез осуществляется центральной нервной системой. В свою очередь, гормоны регулируют деятельность нервной системы.

        При мышечной деятельности (тренировкой, соревновательной) возрастает активность эндокринных желез (выработка ими гормонов) и тем в большей степени, чем интенсивнее работа и труднее для организма условия, в которых она осуществляется. Причем, интенсивность и последовательность выработки различных гормонов различными эндокринными железами не одинакова (9.6). Например, при кратковременных упражнениях максимальной и субмаксимальной интенсивности в крови повышается содержание норадреналина и адреналина, инсулина и глюкогона, но не обнаруживается увеличение содержания тропных гормонов гипофиза (соматотропного, адренокортикотропного гормонов), а также альдостерона. При длительных нагрузках содержание адреналина в крови возрастает в меньшей степени, но повышается выделения альдостерона, а по мере наступления утомления – и адренокортикотропного гормона (АКТГ). В условиях соревнований (в отличие от тренировочных занятий) выброс надпочечниками адреналина и глюкокортикоидов особенно велик.

        Влияние различных гормонов на биохимические механизмы обмена веществ при мышечной работе различны (9.7). В целом, они способствуют: мобилизации источников энергии (глюкозы из печени, свободных жирных кислот из жировой ткани) и поддержанию их уровня в крови; сохраняют постоянство электролитного состава крови и тканей; стимулируют деятельность дыхания и кровообращения; интенсифицируют окислительные и биосинтетические процессы: повышают сопротивляемость организма к повреждающему влиянию чрезмерных физических нагрузок. Все это, в конечном итоге, способствует сохранению гомеостаза и обеспечивает высокую работоспособность.

        Причем, действие различных гормонов на обмен веществ происходит не изолированно друг от друга, а строго согласовано, кооперативно – образуются своеобразные «эндокринные ансамбли».  Например, при различных спортивных нагрузках (и в зависимости от условий их выполнения: тренировка, соревнование) гормональный ансамбль “адреналин-инсулин” стабилизируют содержание в крови (дополнительное образование адреналина, приводящее к увеличению сахара в крови, стимулирует образование инсулина, приводящего к снижению сахара в крови и, наоборот). Стабилизирует содержание глюкозы в крови и гормональный ансамбль “соматотропный гормон – инсулин” (при усилении секреции соматотропного гормона и инсулина – резко снижается активность инсулина и, несмотря на повышенное содержание его в крови не происходит снижение сахара в крови).

        В то же время может происходить разрушение “гормональных ансамблей”, что приводит к проявлению действия преимущественно одного из гормонов “ансамбля”. Так, при различных степенях предстартового возбуждения разрушается согласованность действия ансамбля “адреналин-инсулин” и проявляется в основном действие адреналина, приводящего к гипергликемии, гликозурии, снижению эффективности окислительных процессов и как следствие, к снижению работоспособности. При эмоциональной подавленности разрушение гормонального ансамбля обуславливает повышение активности инсулина, приводящего к тяжелой гипогликемии и, возможно, к обморочным состояниям.

10. БИОХИМИЧЕСКАЯ  ХАРАКТЕРИСТИКА  РАЗЛИЧНЫХ  ВИДОВ  СПОРТА

1. Общая биохимическая характеристика различных видов спорта

        Биохимические изменения, происходящие в организме при занятиях различными видами спорта (физическими упражнениями), имеют как определенные сходства, так и отчетливые различия. Прежде всего, это обусловлено:

- характером выполняемых физических упражнений (циклические, ациклические либо смешанные);

- средой, в которой они выполняются (воздушная, водная);

- мощностью работы и степенью обеспеченности организма (мышц) кислородом во время выполнения работы и, как следствие, конкретными механизмами энергетического обеспечения работы: аэробный, анаэробный, алактатный (креатинфосфатный), анаэробный лактатный (гликолитический) либо смешанный (аэробно-анаэробный), с превалированием того или иного процесса.

        Их преимущественное проявление обусловлено влиянием следующих факторов:

1. Степенью вовлечения в работу общего объема активной мышечной массы (локальная, региональная, глобальная работа)

Так, установлено, что чем меньше объем активной мышечной массы вовлечен в работу, тем

в большей степени протекают  анаэробные процессы энергообеспечения (анаэробный сдвиг). Например, анаэробный алактатный (креатинфосфатный) сдвиг в мышцах превалирует при  локальной мышечной работе неинтенсивного характера. В то же время, при интенсивной локальной работе в мышцах превалирует анаэробный лактатный (гликолитический) механизм энергообеспечения (при этом в организме не наблюдается существенных биохимических изменений). При интенсивной мышечной работе глобального характера – в мышцах превалирует анаэробный лактатный (гликолитический) механизм энергообеспечения (сопровождаемый биохимическими изменениями и в организме в целом).

2. Типом мышечной работы (статическая, динамическая, смешанная работа)

При статической работе превалируют анаэробные механизмы энергообеспечения (т.к. затрудняется кровообращение и снабжение мышц кислородом). При динамической работе неинтенсивного характера – превалируют процессы аэробного энергообеспечения, а при интенсивной динамической работе: вначале – анаэробный алактатный (креатинфосфатный), а в дальнейшем – анаэробный лактатный (гликолитический) механизм энергообеспечения.

3. Мощностью и продолжительностью мышечной работы (максимальная, субмаксимальная, большая, умеренная мощность работы)

   Мощность работы – основной показатель для биохимической оценки физических упражнений, т.к. от нее зависит величина кислородного запроса, а, следовательно, интенсивность и характер энергообеспечения мышечной работы.

Установлена обратная зависимость между мощностью и продолжительностью мышечной работы. Наиболее отчетливо эта зависимость проявляется в циклических видах спорта (10.1). Так, по мощности         циклические упражнения подразделяются на 4 зоны мощности: максимальная, субмаксимальная, большая, умеренная (10.2).

        Упражнения, попадающие по своей мощности и продолжительности в одну и ту же зону мощности, характеризуются сходными биохимическими (и физиологическими) изменениями (10.3).

1.3.1. Зона максимальной мощности (например, бег на 100 и 200 м; короткие гиты на велотреке; прыжки в длину с разбега и др.): продолжительность работы не более 30 сек. Кислородный долг (О2-долг) – 95-90 % от кислородного запроса (О2-запрос). Энергообеспечение – анаэробные реакции (10.3).

        Кумулятивный (накопительный) эффект при тренировке в видах спорта данной зоны мощности заключается в увеличении возможностей анаэробного алактатного (прежде всего, креатинфосфатного) энергообеспечения;  в накоплении креатинфосфата (КФ), гликогена; в повышении активности ферментов (особенно АТФ-азы, креатинфосфокиназы, ферментов гликолиза); в повышении содержания сократительных белков и других изменениях.

1.3.2. Зона субмаксимальной мощности (например, бег на 400, 800, 1500 м; гребля на основной дистанции; велогонки на 1000, 5000 м; бег на коньках на 500 и 1000 м; плавание до 400 м и др.): продолжительность работы не более 5 мин. О2-долг – 80-50 % от О2-запроса (10.3). Энергообеспечение – анаэробное лактатное (гликолитическое).

        Кумулятивный (накопительный) эффект при тренировке в видах спорта данной зоны мощности заключается в увеличении возможностей анаэробного (прежде всего, лактатного (гликолитического)), энергообеспечения; в накоплении КФ, гликогена мышц и печени; в повышении активности ферментов энергетического обмена (креатинфосфатного, гликолитического, аэробного); в повышении буферных возможностей организма (крови) и в устойчивости ферментов к изменению (смещению в кислую зону) рН среды (прежде всего, крови).

1.3.3. Зона большой мощности (например, бег на 3000, 10000 м; бег на лыжах до 50 км; бег на коньках на 5000, 10000 м и др.): продолжительность работы до 40 мин. О2-долг – 30-10 % от О2-запроса (10.3). Энергообеспечение – аэробное (при существенном значении анаэробного алактатного гликолитического процесса).

        Кумулятивный (накопительный) эффект при тренировке в видах спорта данной зоны мощности заключается в увеличении возможностей аэробного и анаэробного (гликолитического) механизмов энергообеспечения; в увеличении содержания гемоглобина в крови и его сродства к кислороду, миоглобина в мышцах; в увеличении легко мобилизуемых источников энергии (гликогена мышц и печени, внутримышечных запасов липидов); в увеличении количества митохондрий в мышечных волокнах (клетках). Существенные изменения происходят в сердце (размеры которого увеличиваются), в сосудистой системе (возрастает количество капилляров в мышцах, обеспечивающих специфическую для бегуна работу) и других органах и тканях.

1.3.4. Зона умеренной мощности  (например, легкоатлетические кроссы; лыжные гонки на 50 км и сверхдальние дистанции в легкой атлетике; плавание; велоспорт): продолжительность работы более 40 мин. О2-долг – 10-5 % от О2-запроса (10.3). Энергообеспечение – аэробный процесс.

        Кумулятивный (накопительный) эффект при тренировке в видах спорта данной зоны мощности заключается в повышении возможностей аэробного механизма энергообеспечения; в увеличении содержания гликогена печени, легко мобилизуемых липидов; миоглобина и гемоглобина; количества митохондрий в мышечных волокнах, числа мышечных капилляров. Заметно увеличивается размер сердца, улучшается деятельность сердечно-сосудистой и дыхательной систем.

2. Биохимические изменения в организме при занятиях циклическими видами спорта (физическими упражнениями)

2.1. Биохимические изменения в организме при занятиях легкой атлетикой

2.2.1. Бег на короткие дистанции (100 и 200 м)

        Данные упражнения относятся к упражнениям максимальной мощности (10.3).

        Потребляемое количество кислорода из-за кратковременности работы никогда не достигает максимума. После работы образуются значительные величины кислородного долга (О2-долг) – 96-92 % от кислородного запроса (О2-запрос). С увеличением степени тренированности, при беге с рекордной для спортсмена скоростью, наблюдается не уменьшение, а возрастание величины О2-долга.

        Основной механизм энергообеспечения при беге на 100 м – анаэробный алактатный (креатинфосфатный), а при беге на 200 м – существенную роль играет анаэробный лактатный (гликолитический) механизм (10.3, 10.4).

        В мышцах снижается содержание аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), креатинфосфата (КФ) и гликогена; повышается содержание креатинина, неорганического фосфора, молочной кислоты. Повышается активность ферментов анаэробного обмена.

        Из-за кратковременности работы содержание глюкозы в крови во время работы практически не изменяется, а после ее завершения – возрастает. Причем это связано как с уровнем тренированности спортсмена (10.5), так и со степенью его возбудимости: у уравновешенных – практически не изменяется, у легковозбудимых – увеличивается, у легкозатормаживающихся – снижается (от нормы), а также зависит от  характера  тренировочных занятий (10.6).

        Увеличение содержания молочной кислоты в крови (10.4) происходит после завершения работы – через 30-60 сек. (после бега на 100 м) и на 2-3 мин. (после бега на 200 м) – до 100-150 мг% и более, и зависит от степени тренированности спортсмена (10.5). Уменьшаются щелочные резервы крови (≈ на 40-50 %), используемые для нейтрализации молочной кислоты. После завершения работы наблюдается и некоторое снижение в крови содержания свободных жирных кислот (10.5).

        Биохимические изменения при беге на отрезки коротких дистанций схожи с приведенными выше. Однако они зависят в большей степени от величины интервалов отдыха между забегами. Так, сокращение продолжительности отдыха между забегами приводит к возрастанию анаэробного креатинфосфатного энергообеспечения над гликолитическим, что отражается на незначительном увеличении молочной кислоты в крови (+ 20, + 50 мг%).

        Восстановление после работы протекает сравнительно быстро и завершается к 30-40 мин. восстановительного периода.

2.1.2. Бег на средние дистанции (400 м, 400 м с барьерами, 800 и 1500 м)

        Данные упражнения относятся к зоне субмаксимальной мощности (10.3).

        Потребляемое количество кислорода достигает максимальных величин (обычно к концу дистанции, либо во второй половине более длинных дистанций).

        После бега у спортсменов зарегистрированы близкие к максимальным для них величины О2-долга (90 % - 400 м, 50 % - 1500 м) от О2-запроса.

        Основной механизм энергообеспечения – анаэробный алактатный (гликолитический) (10.3, 10.4), но важную роль играет креатинфосфатный и аэробный процессы (значимость аэробного механизма энергообеспечения повышается с увеличением продолжительности работы). Работа сопровождается повышением активности ферментов энергетического обмена, накоплением в организме (крови) молочной кислоты – от 150 до 250 мг% и более (10.3, 10.5), снижением щелочных резервов крови (≈ на 50-60 %), сдвигом рН крови в кислую зону (до значений 7,0-6,9).

        Накопление молочной кислоты в крови усиливает проницаемость почечных канальцев, вследствие чего в моче появляются молочная кислота и белок. В мышцах и, отчасти, в крови повышается концентрация пировиноградной кислоты, креатина, фосфорной кислоты. Происходит повышение сахара (глюкозы) в крови – от 150 до 240 мг%. У малотренированных, в результате преждевременного развития тормозных процессов, может наблюдаться уменьшение содержания сахара в крови (чаще при беге на 400 и 800 м, чем на 1500 м).

        Выполнение упражнений сопровождается значительным снижением содержания внутриклеточных энергетических субстратов – креатинфосфата и, особенно, гликогена (расход гликогена печени из-за кратковременности работы не столь значителен).

        Характерной особенностью бега на средние дистанции является возникновение «мертвой точки» (при беге на 800 м она наступает на 68-80 сек., а при беге на 1500 м – на 2-3 мин.), переходящей либо не переходящей ко «второму дыханию» (10.7).

        Продолжительность восстановительного периода после бега на средние дистанции составляет 1 – 2 часа.

2.1.3.  Бег на длинные дистанции (3000-10000 м) и спортивная ходьба

        Данные упражнения относятся к зоне большой мощности и характеризуются наличием тех или иных уровней устойчивого состояния. О2-долг составляет 30-15 % от О2-запроса.

        Основной механизм энергообеспечения – аэробный процесс (но роль гликолиза еще достаточно велика) (10.3, 10.4). Субстратами (источниками) окисления являются глюкоза, гликоген печени и мышц, свободные жирные кислоты и кетоновые тела. Возрастает содержание гемоглобина в крови за счет выхода в кровяное русло из депо богатой гемоглобином крови.

        Содержание молочной кислоты в крови находится в пределах 80-120 – 150 мг% и даже выше, и связано оно с особенностями прохождения дистанции (на финише – меньше), с изменениями тактики бега (броски и ускорения приводят к ее возрастанию, а повторные ускорения – сопровождаются меньшим ее повышением), с уровнем тренированности (10.5), характером тренировок (10.6). Щелочные резервы снижаются на 10-12 %. С мочой выделяется вдвое меньше белка (по сравнению со средними дистанциями).

        Содержание сахара в крови чаще бывает повышенным, но зависит от длины дистанции (на более длинных дистанциях – пониженным), уровня тренированности ( у малотренированных – выше) (10.5), тактики бега, степени заторможенности спортсмена (у легкозатормаживающихся – снижение в связи с уменьшением мобилизации сахара, а не с углеводными запасами). Возрастает мобилизация жира и в крови возрастает содержание свободных жирных кислот и кетоновых тел (и в тем большей степени, чем ниже уровень молочной кислоты в крови). Снижается содержание гликогена печени и мышц. Снижается вес тела ( на 1-1,5 кг и более) в связи с повышением температуры тела (до 39о С) и интенсивным потоотделением (у более тренированных – в меньшей степени).

        Изменения, обеспечивающие повышение анаэробных гликолитических возможностей, близки тем, которые наблюдаются у бегунов на средние дистанции, но выражены менее отчетливо.

        Восстановление после работы протекает от 6-12 часов до 1 суток.

        Биохимические изменения в организме, происходящие при спортивной ходьбе, близки бегу на длинные дистанции. Например, близки величины содержания молочной кислоты в крови, но наблюдается чаще снижение сахара в крови, повышение содержания в крови жирных кислот, кетоновых тел, фосфатидов. Увеличиваются потери фосфатов, хлоридов натрия и калия, в моче обнаруживается больше продуктов белкового обмена.

2.1.4.  Бег на сверхдальние дистанции (15, 20, 30 км, марафонский бег – 42 км 195 м)

        Данные упражнения относятся к зоне умеренной мощности.

        О2-долг составляет 10-2 % от О2-запроса.

        Основной механизм энергообеспечения – аэробное окисление (за исключением стартового разбега, рывков на дистанции, финишном ускорении). В основном работа совершается в истинном устойчивом состоянии (т.е. аэробные процессы совершаются за счет кислорода, полностью удовлетворяющего энергетические потребности работы) (10.3).

        Источниками энергии являются глюкоза, гликоген печени и мышц, а в дальнейшем – свободные жирные кислоты, кетоновые тела, аминокислоты белков.

        Содержание сахара (глюкозы) в крови снижается до 40-35 мг% (у более тренированных – в меньшей степени), и зависит от условий работы (10.8), и в тем большей степени, чем выше развитие «охранительного торможения» в ЦНС. Отмечено, что в начале работы концентрация сахара в крови повышается, к 40-50 мин. работы – возвращается к уровню нормы, а при дальнейшем продолжении работы – снижается (в связи с этим в соревнованиях применяют дополнительное «питание» на дистанции). Снижается содержание сахара в крови и в начале восстановительного периода.

        Повышение уровня молочной кислоты сравнительно невелико – от 17 до 70 мг% и зависит от тактики бега, условий работы (10.8) и степени тренированности спортсмена. В начале бега – ее увеличение больше, чем в конце. Увеличивается ее содержание и при ускорениях на дистанции. Сравнительно невелико и ее выделение с мочой.

        Изменения в содержании липидов и их метаболитов – кетоновых тел, жирных кислот аналогичны при беге на длинные дистанции, но более значительно снижение в крови фосфатидов.

        Увеличивается содержание в крови мочевины, мочевой кислоты (продукты азотистого обмена – белков, нуклеиновых кислот) и выделение их с мочой, в результате «изнашивания» тканей. Снижается также содержание структурных белков, белков-ферментов, хромопротеидов (гемоглобина и миоглобина), нуклеопротеидов из-за рассогласования процессов распада (превалируют) и синтеза белков. Снижается продукция гормонов и их содержание в крови.

        Потеря веса тела, например, у марафонцев (от 2 до 4 кг), за счет потерь воды (вследствие повышения температуры тела – 39,5оС, интенсивности потоотделения). Наблюдается некоторое сгущение крови, что отражается на работоспособности сердца. Восстановление после работы завершается на 2-3 сутки.

2.2. Биохимические изменения в организме при занятиях лыжными и конькобежными гонками

        Особенности биохимических изменений при гонках на лыжах и коньках (локомоции со скольжением) обусловлены как большими теплопотерями (в связи с низкой температурой воздуха), так: и условиями скольжения, характером рельефа местности в лыжных гонках (гонки на равнине, по пересеченной местности – подъемы, спуски; часто на высоте 1500-2000 м), длиной преодолеваемой дистанции, а в гонках на коньках – специфической позой конькобежца (длительным статическим напряжением мышц спины, обусловленным горизонтальным положением туловища, приводящим к возникновению застойных явлений в мышцах спины).

        Лыжные гонки на 15, 30, 50 км относятся к зоне большой мощности; более 50 км – к умеренной мощности. Конькобежные гонки на 500, 1500 м – относятся к субмаксимальной мощности, а на 3000, 5000, 10000 м – к большой зоне мощности. Все лыжные и длинные конькобежные дистанции характеризуются тем или иным уровнем устойчивого состояния, которое изменяется с изменением тактики бега, условиями рельефа в лыжных гонках (подъемы, спуски).

        Энергообеспечение в лыжных гонках (на всех дистанциях) – аэробное (переходящее в анаэробное гликолитическое – при преодолении подъемов, ускорениях на дистанции). В конькобежных гонках – анаэробное креатинфосфатное (500 м), гликолитическое (1500 м), аэробное со значительной долей гликолитического энергообеспечения (3000, 10000 м).

        О2-долг в среднем составляет 30-5 % от О2-запроса у лыжников (и изменяется – с изменением рельефа местности), у конькобежцев – 80-50 % (500, 1500 м) и 30-15 % (3000, 10000 м). Источники энергии – креатинфосфат (коньки – 500 м), глюкоза (коньки – 1500 м); глюкоза, гликоген печени и мышц, жиры (жирные кислоты, кетоновые тела), белки (аминокислоты) – коньки (3000, 10000 м), лыжи (на всех дистанциях).

        Уровень молочной кислоты в крови лыжников – 25-40 мг% (у хорошо тренированных); 100 мг% (у недостаточно тренированных), и зависит: от рельефа местности (на пересеченной местности – 70 мг% и более), условий скольжения, тактики бега. На более коротких лыжных дистанциях содержание сахара в крови несколько повышается, а на длинных (30 км и более) – несколько снижается, и во многом зависит от уровня тренированности, возбудимости спортсмена, тактики гонки, условий рельефа. Уровень молочной кислоты в крови конькобежцев изменяется с длиной дистанции – 122 мг% (500 м); 156 мг% (1500 м); 140 мг% (5000 м); 120 мг% (10000 м). Содержание сахара в крови также зависит от преодолеваемой дистанции (на коротких – повышается, на длинных – не изменяется либо несколько снижается), и во многом зависит от уровня тренированности и возбудимости спортсмена.

        На длинных дистанциях (30 км и более) в крови лыжников увеличивается содержание жира, свободных жирных кислот, кетоновых тел, фосфатидов. В частности, при гонке на 15 км – уровень фосфатидов в крови чаще повышается, а на 30 км и более – понижается. В моче увеличивается содержание белковых метаболитов (мочевины, аммиака). С потом и мочой теряется вода, хлориды, вес тела снижается от 1 кг (гонка на 10 км) до 2-4 кг (гонка на 30 км и более).

2.3. Биохимические изменения в организме при занятиях плаванием

        Особенности биохимических изменений при плавании связаны, прежде всего, с водной средой. Вода обладает большой плотностью (по сравнению с воздушной средой), оказывая сопротивление, которое возрастает с повышением скорости движения пловца и вызывает увеличение его усилий. Вода обладает и большой теплопроводимостью (приблизительно в 4 раза превышает теплопроводимость воздуха), вызывая большие теплопотери организма пловца. В то же время, работа в воде значительно облегчается в силу закона Архимеда.  

        Водная среда препятствует потоотделению и потере с потом воды, минеральных веществ, промежуточных и конечных продуктов обмена. Так как вода имеет более низкую температуру по сравнению с температурой тела, простое пребывание в воде, без совершения активных движений и поддержания тела в горизонтальном положении (происходит перераспределение крови в организме), приводит к значительному увеличению обмена веществ. Потребление кислорода возрастает на 35-55%. В крови и в моче накапливаются более значительные количества молочной кислоты, продуктов обмена веществ.

        При плавании на различные дистанции совершается работа различной мощности: на отрезках 25 и 50 м – работа максимальной мощности; на дистанциях 100, 200, 400 м – субмаксимальной мощности; на 800-1500 м – большой мощности; на более длинных дистанциях – умеренной мощности. Следовательно, биохимические характеристики пловцов будут близки нагрузкам конкретной мощности для других видов спорта (10.3). Но во многом будут зависеть от температуры воды, от стиля плавания – кроль, брасс и т.п. Так, при плавании стилем кроль наблюдаются более значительные биохимические изменения, чем при плавании стилем брасс и, тем более, вольным стилем.

        О2-долг зависит от длины дистанции, стиля плавания, температуры воды. Например, на коротких дистанциях О2-долг может достигать 80-50 % от О2-запроса, а с увеличением дистанции – его величина снижается (10.3).

        Изменяется и характер энергообеспечения: анаэробное с превалированием гликолитического (короткие дистанции), переходящие затем (по мере увеличения дистанции) в преимущественно гликолитическое, с той или иной долей аэробного (10.3). Понижение температуры воды увеличивает расход энергии организмом пловца.

        Содержание молочной кислоты в крови может достигать 150 мг% и выше. Щелочные резервы снижаются от 45-50% (короткие дистанции) и 60% (средние дистанции) до 17% (длинные дистанции) (10.3).

        В связи с большими теплопотерями организма возрастает мобилизация жиров и повышается в крови содержание свободных жирных кислот. С мочой выделяются значительные количества молочной кислоты, продукты азотистого обмена (мочевина, аммиак и др.).

        Снижение веса тела пловцов после работы на длинных дистанциях меньше, чем у представителей «наземных» видов спорта аналогичной зоны мощности, т.к. вода теряется пловцами только через выдыхаемый легкими воздух.

2.4. Биохимические изменения в организме при занятиях велосипедным спортом

        Велоспорт включает в себя упражнения различной зоны мощности: короткие гиты (200 м) на велотреке – работа максимальной мощности; дистанции 1000 и 1500 м – субмаксимальной; длинные (50 км) дистанции – большой; гонки на сверхдальние дистанции (более 50 км) – умеренной мощности (10.3).

        Особенности биохимических изменений в организме велогонщиков связаны как с неблагоприятными условиями дыхания (наклоном тела вперед, фиксацией пояса верхних конечностей), так и с условиями выполнения велогонки (10.8) (зависят от рельефа местности, наличия встречного либо попутного ветра), а также с тактикой велогонки и уровнем тренированности спортсмена. Так, преодоление подъемов, гонка против ветра, ускорения по ходу гонки – приводят к увеличению мощности работы и, как следствие, к превалированию в энергообеспечении анаэробных процессов (креатинфосфатного и особенно – гликолитического).

        Перечисленные факторы влияют и на величину кислородного долга (О2-долга). В среднем, на короткой дистанции (200 м), О2-долг составляет 95-90%; на 1000-5000 м – 85-50%; на 50 км – 30-15%; на сверхдлинных дистанциях (более 50 км) – 15-5% от О2-запроса (10.3). Изменяется и характер энергообеспечения: на 200 м – креатинфосфатный с большой долей гликолитического; на 1000-5000 м – гликолитический; на 50 км и более – все в большей степени переходящий в аэробный (10.3).

        Источниками энергии являются глюкоза, гликоген печени и мышц, а на длинных и сверхдлинных дистанциях – жиры (жирные кислоты, кетоновые тела) и белки (аминокислоты).

        В зависимости от преодолеваемой дистанции в крови изменяется содержание глюкозы: на коротких и средних дистанциях повышается до гипергликемических величин – 250 мг% и более. На длинных и сверхдлинных дистанциях – либо не изменяется, либо, что бывает чаще, значительно снижается до гипогликемических величин, особенно у малотренированных и легкозатормаживающихся спортсменов. Изменяется содержание молочной кислоты (в среднем на короткой дистанции – 75-100 мг%, на 1000-5000 м – 150-200 мг%), а величина рН крови может снижаться до 7,2 – 7,1.

        В гонках на длинные дистанции достаточно высок уровень устойчивого состояния, но он может нарушаться в зависимости от тактики гонки. Возможно появление «мертвой точки» (1000 м – на 40-45 сек.) и повторных «мертвых точек» (5000 м) в связи с резкими и длительными увеличениями скорости по ходу гонки (10.7). Длительные дистанции обуславливают и усиливают белковый катаболизм – в крови возрастает уровень низкомолекулярных белков. В моче появляется белок (альбуминурия), мочевина, аммиак. Особенно это проявляется в многодневных велогонках, т.к. не происходит полного восстановления (от одного дня гонки к другому) и, как следствие, нарастают изменения в белковом обмене.

        Снижение веса тела у велогонщиков происходит после коротких дистанций – на 300-500 г, а после длинных (более 50 км) – на 1,5-2,5 кг. Восстановительный период – 2-3 суток.

2.5. Биохимические изменения в организме при занятиях греблей

        Гребля (на байдарках, каноэ) относится к различным зонам мощности: основные дистанции 1000 и 2000 м в академической гребле; на 500 и 1000 м в гребле на байдарках – относятся к субмаксимальной мощности. На 10 км (гребля на байдарках); на 4,5 км, 10 и 25-30 км (академическая гребля) – к средней мощности. И характеризуются наличием значительного силового компонента.

        Биохимические изменения в организме обусловлены как видом гребли, темпом гребков и длительностью дистанции, уровнем тренированности спортсмена, так и состоянием водной и воздушной среды. Например, гребля против течения или встречного ветра, при высокой волне – сопровождается более значительным расходом энергии и более резкими биохимическими изменениями, чем при благоприятных условиях.

        О2-долг на основных дистанциях в среднем составляет 50%, а на длинных – 30% от О2-запроса. С изменением длины дистанции изменяется и характер энергообеспечения работы: на основных дистанциях – анаэробный (гликолитический); на длинных – гликолитический с увеличивающейся долей аэробного процесса (10.3).

        Источниками энергии являются глюкоза, гликоген печени и мышц, жиры (жирные кислоты, кетоновые тела), белки (аминокислоты).

        В зависимости от характера работы, преодолеваемой дистанции – в крови изменяется содержание глюкозы (на основных дистанциях повышается до 160 мг%, на длинных – чаще сохраняется на нормальном уровне (10 км), либо снижается (25-30 км), особенно у малотренированных и легкозатормаживающихся спортсменов). Изменяется содержание молочной кислоты (повышается до 80-150 мг% - на основных дистанциях, а при более длинных – до 30-60 мг%) (10.3, 10.9, 10.10). Снижается рН и резервная щелочность крови.

        Состояние «мертвой точки» (10.7) может возникать на 2-3 мин. гребли (на основных дистанциях). Наиболее возможно ее проявление при резких и длительных увеличениях интенсивности гребли и при слишком рано начатом финишном ускорении.

        Большие силовые усилия приводят к интенсификации метаболизма белков. В крови возрастает уровень низкомолекулярных белков. В моче появляется белок (альбуминурия), мочевина, аммиак. Особенно это проявляется при многократных повторных гонках. Восстановительный период зависит от длины дистанции и повторности их осуществления.

3. Биохимические изменения в организме при занятиях ациклическими видами спорта

(физическими упражнениями)

3.1. Биохимические изменения в организме при занятиях легкой атлетикой

        К ациклическим упражнениям (10.1) относятся: легкоатлетические – прыжки в длину с разбега, прыжки в высоту и с шестом (включают в себя и циклические и ациклические элементы), метания, толкание ядра и др.

        Из-за кратковременности работы, энергообеспечение в основном анаэробное алактатное (креатинфосфатное) с малым участием гликолиза (10.3). Благодаря большому количеству повторений (особенно на тренировках), содержание сахара в крови может достигать 115-125 мг%, молочной кислоты – до 30-40 мг% (10.6); изначально увеличивается и содержание свободных жирных кислот. Однако, эти изменения во многом определяются уровнем тренированности, временем отдыха между повторяемыми упражнениями, степенью возбудимости спортсмена.

3.2. Биохимические изменения в организме при занятиях тяжелоатлетическими упражнениями

        В тяжелой атлетике (штанга – жимы, рывки, толчки) биохимические изменения особенно значительны у представителей среднего и полутяжелого веса (наибольшая мощность работы на 1 кг веса тела), а наименьшая – у спортсменов легчайшего веса.

        Источники энергии – глюкоза, гликоген печени и мышц, жиры (жирные кислоты, кетоновые тела), белки (аминокислоты).

        Энергообеспечение – креатинфосфатный с большой долей гликолитического. Содержание молочной кислоты в крови повышается до 40-60 мг%, сахара – может оставаться постоянным, незначительно снижаться либо возрастать до 150 мг% (это зависит от числа подходов к снаряду и продолжительности интервалов отдыха между ними).

        Благодаря большим силовым напряжениям (с натуживанием) усиливается катаболизм белков и в крови возрастает содержание небелкового азота (мочевина, аммиак) и в тем большей степени, чем с большим весом работает спортсмен (при жимах – больше, чем при рывках и толчках). Обнаруживается белок и продукты его распада и в моче.

3.3.Биохимические изменения в организме при единоборствах (бокс, борьба)

        В единоборствах (борьба, бокс) биохимические изменения в организме обусловлены различными факторами: эмоциональностью схваток; степенью противодействия соперника; весовой категорией; а в борьбе – ее видом (вольная, классическая, дзюдо, самбо и т.п.).

        Источниками энергии являются глюкоза, гликоген печени и мышц, жиры (жирные кислоты), а при многократно повторяющихся раундах (в боксе), схватках (в борьбе) – и белки (аминокислоты).

        Как в борьбе, так и в боксе постоянно изменяется характер энергообеспечения – от креатинфосфатного до гликолитического, с участием в той или иной степени и аэробного.

        Уровень сахара в крови повышается до 150-180 мг% (у борцов), близкие величины у боксеров, молочная кислота возрастает до 40-100 мг% (у борцов) и 120-130 мг% (у боксеров). Существенно возрастает в крови содержание катехоламинов (адреналина, норадреналина) и продуктов их распада – вследствие высокой эмоциональности раундов и схваток. Эти биохимические изменения более выражены у боксеров и борцов легких весовых категорий. Потери веса у единоборцев также находятся в соответствии с их весовой категорией – чем ниже весовая категория, тем потери выше. Мощное влияние на биохимические изменения в организме боксера оказывает состояние нокдауна и нокаута (10.11).

3.4. Биохимические изменения в организме при фехтовании

        В фехтовании биохимические изменения зависят как от его вида (на рапирах, саблях, шпагах), так и от характера боя, количества схваток, их продолжительности и эмоциональности.

        Постоянно изменяется характер энергообеспечения – от креатинфосфатного до гликолитического, с участием в той или иной степени аэробного. Источники энергии – глюкоза, гликоген печени и мышц, а при многократно повторяющихся боях – жирные кислоты, аминокислоты.

        Уровень молочной кислоты в крови возрастает  (от боя к бою) до 100-120 мг%, уровень сахара может достигать гипергликемических значений. Эти изменения зависят и от уровня тренированности спортсмена (у высокотренированных – в меньшей степени, чем у менее тренированных).

3.5. Биохимические изменения в организме при занятиях гимнастикой

        Биохимические изменения в организме при занятиях гимнастикой обусловлены следующими факторами: видом гимнастических упражнений (спортивная гимнастика, художественная); видом используемого снаряда (перекладина, конь, бревно, кольца и т.п.; мяч, булавы, лента – в художественной гимнастике); мощностью выполняемых упражнений; отношением спортсмена к тому или иному спортивному снаряду; количеством подходов, последовательностью используемых спортивных снарядов; продолжительностью отдыха между выполняемыми упражнениями; степенью возбудимости спортсмена; степенью динамичности и статичности работы и их комбинаций; долей силового компонента; длительностью отдельных упражнений и т.д., и т.п.

        В зависимости от перечисленных факторов, постоянно изменяется энергообеспечение работы – с той или иной долей аэробного процесса.

        Источниками энергии являются глюкоза, гликоген печени и мышц, а при силовых упражнениях (на перекладине, брусьях, кольцах; вольных упражнениях) – жирные кислоты, аминокислоты.

        Содержание сахара в крови постоянно изменяется – от нормы до гипергликемических и гипогликемических величин. Постоянно изменяется и содержание молочной кислоты в крови (одни упражнения приводят к ее увеличению, другие – к возвращению к исходному уровню и т.п.). Получение спортсменом на соревнованиях высокого или низкого балла также сказывается на уровне сахара и молочной кислоты в крови. В крови может возрастать и содержание небелкового азота – мочевины (в силовых упражнениях либо после многократно выполненных упражнений).

3.6. Биохимические изменения в организме при занятиях спортивными играми

        В спортивных играх, характеризующихся работой переменной интенсивности (волейбол, баскетбол, гандбол, футбол, хоккей и др.), биохимические изменения в организме обусловлены различными факторами: видом спортивной игры, ее эмоциональностью, ролью игрока в игре (нападающий, полузащитник, защитник, вратарь); степенью слаженности игры и степенью противодействия команды соперника. А также количеством совершаемых прыжков (в волейболе, баскетболе); силой бросков мяча (в гандболе), шайбы (в хоккее), мяча и ударов по мячу (в волейболе, футболе). И также такими факторами, как: количество и степень силовых противодействий (в футболе, гандболе, хоккее); скорость (мощность) и длительность пробегаемых отрезков по полю (в футболе, баскетболе, гандболе, хоккее) и т.д., и т.п. (10.12, 10.13). Наиболее значительные биохимические изменения наблюдаются в хоккее и футболе; в меньшей степени – в гандболе, баскетболе и волейболе.

        В связи с большой эмоциональностью спортивных игр, уже в предстартовом состоянии (особенно у игроков нападения, у полузащитников) происходят значительные биохимические изменения – в крови возрастает содержание глюкозы (до 170-200 мг%), молочной кислоты (до 30-60 мг%). Обнаруживается глюкоза и в моче (глюкозурия).  

        В процессе игры, в связи с постоянно изменяющейся ее интенсивностью, временем отдыха на скамье «запасных», изменяется и характер энергообеспечения работы – от креатинфосфатного до гликолитического с превалированием в той или иной степени аэробного процесса.

        Источниками энергии являются глюкоза, гликоген печени и мышц, а при силовом сопровождении – жирные кислоты, аминокислоты.

        Степень изменения содержания глюкозы и молочной кислоты в крови (10.12, 10.13), в процессе спортивной игры, зависит от многих факторов (см. выше). В крови повышается содержание катехоламинов (адреналина и норадреналина) и в тем большей степени, чем эмоциональнее игра. Увеличивается выделение с потом и мочой молочной кислоты. В моче обнаруживаются продукты белкового катаболизма (мочевина, мочевая кислота, аммиак). Наблюдается потеря воды и веса тела спортсмена – от 205 кг (у хоккеистов, футболистов), до 1,5 кг (у волейболистов).

        Тренировочные игры сопровождаются меньшими биохимическими изменениями, чем соревновательные – меньше содержание молочной кислоты и сахара в крови (вплоть до гипогликемических величин).

11.  БИОХИМИЧЕСКИЙ  КОНТРОЛЬ  В  СПОРТЕ

1.  Общая характеристика биохимического контроля в спорте

        Физические упражнения (физические нагрузки) (11.1), оказывают на организм существенное и разностороннее влияние. Недостаточно длительные и недостаточно интенсивные физические нагрузки не приводят к существенным функциональным (биохимическим, физиологическим) изменениям и не обеспечивают необходимой эффективности тренировки. Чрезмерные по интенсивности и длительности физические нагрузки приводят к глубоким функциональным изменениям, могут оказать на организм повреждающее действие, привести к патологическим изменениям.

        Современный спорт связан с предельными физическими нагрузками, а, следовательно, с предельными нагрузками на ведущие биохимические (метаболические) процессы, оказывающие глубокое влияние на метаболические состояния организма (11.2). Поэтому занятия физическими упражнениями и спортивная тренировка должны проходить в условиях систематического медицинского контроля, существенным компонентом которого является контроль биохимический.

        Основными задачами биохимического контроля являются:

1. Определение состояния здоровья спортсмена.
2. Определение биохимических реакций организма спортсмена на физические нагрузки, в том числе – на тестирующие нагрузки.
3. Оценка направленности тех или иных физических упражнений и их эффективности.
4. Оценка эффективности специальных средств повышения работоспособности и ускорения процессов восстановления.
5. Установление степени тренированности спортсмена биохимическими тестами.
6. Выявление перенапряжения организма спортсмена в процессе интенсивной тренировки, ставящих организм на границу предпатологии и патологии
7. Контроль за ходом восстановительных процессов в организме спортсмена.
8. Сопоставление полученных результатов биохимического контроля с нормами для здоровых людей и для спортсменов высокого класса, с результатами других методов контроля, с условиями проведения исследований (в покое, в процессе или после мышечной работы).
9. Отбор лиц для занятий тем или иным видом спорта.

Биохимический контроль должен дать ответы на следующие вопросы:

1. Достаточны ли и не являются ли чрезмерными применяемые физические нагрузки.
2. Правильными ли являются соотношения работы и отдыха.
3. Как развиваются процессы адаптации организма спортсмена к тренирующим нагрузкам.
4. Как развиваются процессы повышения общей и специальной тренированности спортсмена.

Для решения этих вопросов используются биохимические исследования выдыхаемого воздуха, крови, мочи, в некоторых случаях – слюны, пота и мышц. В процессе биохимических исследований в этих биоматериалах (объектах, пробах) определяют содержание кислорода и углекислого газа )в выдыхаемом воздухе); углеводов, жиров, белков и продуктов их обмена; показатели состояния кислотно-щелочного равновесия. А также определяется содержание в крови и величина выделения с мочой гормонов, витаминов и их метаболитов; активность ферментов и т.д. и т.п.

        Первым обязательным условием контрольно-биохимических исследований является взятие биоматериала (проб) до мышечной нагрузки, по ее окончании и в те или иные сроки восстановительного периода, так как важна не сама по себе величина биохимического показателя, а степень ее изменения под влиянием выполненных физических упражнений или тестирующих нагрузок.

        Вторым обязательным условием является проведение контрольных биохимических исследований в динамике тренировочного процесса: микроцикла и макроцикла.

        Величина выявленного биохимического показателя во многом зависит как от используемого биохимического метода, так и от условий, в которых выполняется мышечная работа (тестирующие нагрузки, тренировочные занятия, соревнования), и от уровня тренированности спортсмена, и его отношения к выполняемой физической нагрузке. Например, определение кислотно-щелочного равновесия крови используется и для отбора лиц для занятий тем или иным видом спорта, и для оценки уровня тренированности, и для оценки направленности и эффективности применяемых физических упражнений. При этом необходимо учитывать, что одна и та же величина биохимического показателя возможна при разных степенях утомления, а быстрота нормализации их в период отдыха – может быть различной. Это дает возможность судить об изменениях уровня тренированности, а, следовательно, об эффективности тренировки.

2.  Объекты (пробы, препараты) биохимических исследований и определяемые в них   биохимические показатели

        Основными объектами (пробами, препаратами) биохимических исследований являются: выдыхаемый воздух, кровь, моча, слюна, пот, микропробы мышечной ткани.

        Выбор объекта для биохимических исследований и методов биохимического контроля (анализируемого вещества) зависит от задач исследования, специализации спортсменов, используемых физических нагрузок, в том числе тестирующих, и других особенностей. При этом необходимо помнить, что не существуют какие-либо биохимические показатели, которые отражали бы уровень тренированности в состоянии покоя. Исключение составляют лишь биохимические показатели мышц, которые могут быть исследованы методом микробиопсии. Однако микробиопсия в спортивной практике используется очень редко. Поэтому, в практике биохимических исследований в спорте, в большинстве случаев, исследуются биохимические показатели, в основном – при выполнении мышечной работы, в особенности – при тестирующих нагрузках.

        Проведение биохимических исследований должно осуществляться подготовленным персоналом в клинико-биохимических лабораториях.

2.1. Выдыхаемый воздух

        Выдыхаемый воздух является одним из важнейших объектов при исследовании энергообмена в организме (исследования газообмена относятся в большей степени к области медицины и физического контроля).

        Забор выдыхаемого воздуха осуществляется с помощью специальной маски, с вмонтированными в нее клапанами, - в газовые мешки. Измеряется объем выдыхаемого за единицу времени воздуха, как в состоянии покоя, так и в процессе выполнения мышечной нагрузки. Выдыхаемый воздух анализируется на специальных приборах – газоанализаторах (химических или электрофизических), с установлением в нем процентного содержания кислорода и углекислого газа. На основании данных о размерах легочной вентиляции, процента О2-потребления и выделения СО2, рассчитывают количество потребляемого в тот или иной момент времени О2 и выделение СО2. Для удобства сравнения, данные о потреблении О2 и выделении СО2 приводят к так называемым стандартным условиям (температуры – 20оС, давлении – 760 мм.рт.ст., сухое состояние – STPD) и пересчитывают на литр в минуту (л/мин).

        По анализу выдыхаемого воздуха рассчитывают дыхательный коэффициент (ДК), величину не метаболической СО2 (Exess СО2 ), кислородный долг (О2-долг), кислородную стоимость (КС) работы (11.3 – 11.6) и другие показатели.

2.2. Кровь

        Пробы крови являются наиболее предпочтительными препаратами, т.к. это связано с удобством работы с ней и большой информативностью полученных результатов.

        В зависимости от того, какое количество крови необходимо для анализа, ее отбирают из вены, из мякоти безымянного пальца либо из мочки уха. Необходимо помнить, что взятие крови из вены при нагрузках исключается. Для получения достаточного количества крови из одного прокола, необходимо палец разогреть (опускаем в теплую воду), а мочку уха, как это практикуется в спортивной медицине, разогреть специальной растиркой. Перед забором крови участок кожи (мякоть пальца, мочка уха) обрабатывается смесью спирта с эфиром (дезинфекция), делают прокол стерильным копьем, удаляя первую каплю крови. Затем насасывают необходимый объем крови в пипетку (чаще – в микропипетку) и переносят в специальную силиконизированную узкую («видалевскую») или полиэтиленовую пробирку, содержащую гепарин в качестве антикоагулянта. Обычно кровь забирают до нагрузки, сразу после ее завершения и на отдельных этапах восстановительного периода.

        В полученных пробах крови определяют содержание гемоглобина, эритроцитов и других форменных элементов, глюкозы, метаболитов энергетического обмена (молочной и пировиноградной кислот, свободных жирных кислот и кетоновых тел). А также продуктов белкового обмена (мочевины, мочевой кислоты, аммиака), показатели кислотно-щелочного равновесия. Определяют активность ферментов, уровень электролитов (Na, K) крови, значения рН, содержание гормонов, витаминов и продуктов их распада, и другие биохимические показатели.

2.3. Моча

        Моча является одним из часто используемых объектов биохимических исследований, т.к. она содержит те же вещества, что и кровь, за исключением форменных элементов. Кроме того, одним из преимуществ биохимического анализа мочи является то, что даже при кратковременных, но интенсивных нагрузках, произошедшие обменные сдвиги в организме «успевают» отразиться на экскреции (выделении) в нее соответствующих метаболитов или их предшественников.

        Обычно мочу собирают либо суточную, либо в виде порций.

        При сборе суточной мочи, в определенное время исследуемому предлагают выпустить порцию мочи и эту мочу отбрасывают. В дальнейшем все порции мочи, в том числе и сразу после мышечной работы, собирают в чистый сосуд (3-х литровый баллон), куда добавляют небольшое количество толуола или тимола для воспрепятствования размножения бактерий. Последнюю порцию отбирают в то же время суток, в какое был начат сбор мочи накануне. Полученную таким образом суточную мочу перемешивают, измеряют объем и анализируют.

        При сборе порций мочи, первую порцию собирают за 1 час до работы, вторую – сразу после завершения работы, третью – спустя 1 час после мышечной работы, и каждую порцию мочи – анализируют.

        Недостатком метода забора порций мочи может являться наличие остаточной мочи в мочевом пузыре после мочеиспускания «до отказа», которая смешивается с порцией, получаемой при последующем взятии материала. Это может привести к ложному выводу о несущественном влиянии нагрузки на изучаемый биохимический показатель или о затянувшемся периоде восстановления. Для уменьшения ошибки, вызванной разведением остаточной мочи (при неполном мочеиспускании), рекомендуется расчет экскреции вести не на объем выделяемой порции мочи, а на 1 мл. С этой же целью рекомендуется величину экскретируемого вещества выражать не в абсолютном количестве, а в отношении к креатину, содержащемуся в той же порции мочи (этот коэффициент не зависит от объема выделяемой мочи и не меняется при реабсорбции (обратному всасыванию) воды в почечных канальцах).

        В моче проводят определение содержания молочной кислоты, мочевины, мочевой кислоты, аммиака, глюкозы, белка, электролитов (Na, K), продуктов обмена витаминов и гормонов, и другие биохимические показатели.

2.4. Слюна

        Слюну собирают порциями до выполнения физической работы, сразу после ее завершения и на отдельных этапах восстановительного периода, в объеме 1 – 2 мл. Перед забором слюны ротовая полость ополаскивается дистиллированной водой.

        В слюне определяют содержание электролитов (Na, K), активность ферментов (α -амилазы), величину рН и другие биохимические показатели.

2.5. Пот

        Сбор пота осуществляют либо с определенного участка кожи тела (специальными салфетками), либо со всей поверхности тела (используется легко впитывающее влагу белье), которые замачивают в определенном объеме дистиллированной воды, отжимают и анализируют образовавшийся объем жидкости.

        В поте определяют содержание солей, прежде всего – хлористого натрия (NaCl).

2.6. Микробиопсия мышц

        В некоторых случаях используют в качестве объекта биохимических исследований пробы мышечной ткани, получаемые методом биопсии. Над исследуемой мышцей делается небольшой разрез кожи и с помощью специальной иглы забирается небольшая (примерно 2-3 мг) проба мышечной ткани, которая сразу же замораживается в жидком азоте и в дальнейшем подвергается структурному и биохимическому анализу. Недостатком метода является его травматический характер, что в широкой спортивной практике неприменимо.

        Микробиопсию нельзя применять часто – это метод эпизодического, а не систематического контроля.

        Кроме того, этот метод может дать и искаженные результаты. Как известно, существуют различные типы мышечных волокон, предназначенные для выполнения разных видов работы: быстрых сокращений, медленных сокращений, длительной работы. И хотя подавляющее большинство мышечных волокон у спортсмена предназначено именно для выполнения характерной для его специализации работы, не исключено, что исследователь попадет на пучок неспецифических волокон.

        В микропробах мышц исследуют сократительный аппарат мышечных волокон - миофибриллы; их расположение в мышечном волокне; длину мышечных саркомеров, актиновых и миозиновых нитей; количество митохондрий и их расположение, и другие особенности. Определяют содержание в мышцах АТФ, КФ, миоглобина, сократительных белков, активность ферментов и другие биохимические показатели.

3.  Тестирующие нагрузки

        Тестирующие нагрузки, используемые с целью определения уровня тренированности, должны быть строго регламентированы. Этим условиям наиболее отвечают применяемые в настоящее время ступенчатые велоэргометрические тесты:

1. «Вита максима» - работа в течение 2 мин. мощностью 50 Вт при частоте педалирования 75 об/мин; далее каждые 2 мин. – увеличение мощности на 50 Вт до индивидуального предела (в зависимости от уровня тренированности предел составляет от 200 до 500 Вт и даже более);
2. «Максимальное устойчивое состояние» - работа при частоте педалирования 75 об/мин. и мощности 50 Вт в течение 6 мин.; далее увеличение мощности – каждые 6 мин. на 50 Вт (при контроле за частотой пульса). Пульс на первых минутах работы должен устанавливаться на определенном повышенном уровне (около 170 уд/мин.), который свидетельствует о наличии устойчивого состояния. Если пульс начинает учащаться более чем на 8 уд/мин. (нарушение устойчивого состояния) – работу прекращают.

Данные тестирующие нагрузки не только являются стандартными, но и выявляют зависящую от уровня тренированности индивидуальную работоспособность в различных условиях.

Взятие крови для исследования производится до работы, через 2 или 3 мин. и через 10 мин. по ее окончании.

3. «Гарвардский степ-тест» - заключается в подъемах на скамейку. Для мужчин высота скамейки – 50 см, темп – 30 подъемов в 1 мин. в течении 5 мин. (если испытуемый не в силах выполнить нагрузку полностью, длительность работы фиксируется по секундам). Для женщин высота скамейки – 45 см, темп – 24 подъема в 1 мин. при общей длительности работы 3 мин.

Тест сопровождается подсчетом пульса с вычислением «индекса физической пригодности» и определением максимального потребления кислорода (непосредственно или по номограмме Астранда Р.О.).

Кровь для исследования берется в те же сроки, что и после велоэргометрии.

4. «Бег на третбане» - это бег со скоростью, составляющей определенный процент от максимальной (чаще всего 85 %).

Бег на третбане на роликовых коньках и с лыжными палками (имитация бега на лыжах), в условиях изменения угла наклона дорожки (имитация пересеченной трассы) и др.

      Все эти нагрузки могут даваться или на строго определенное время, или до индивидуального предела.

        Перечисленные тестирующие нагрузки информативны не для всех видов спорта. Применение их в сочетании с определением тех или иных биохимических параметров рекомендуется в тех видах спорта, где основными  лимитирующими  факторами  служат метаболические изменения (и в меньшей степени – спортивная техника). Т.е. там, где требуется проявление выносливости (легкоатлетический бег на средние и длинные дистанции, спортивная ходьба, лыжные гонки, все виды гребли, бег на коньках, плавание, велогонки). В меньшей степени они применимы для представителей «скоростно-силовых» видов спорта и не пригодны для представителей «технических» видов спорта, где основным лимитирующим фактором является не метаболизм, а техника. Кроме того, все эти функциональные нагрузки помогают получить в большей мере характеристику общей, а не специальной тренированности, т.е. не позволяют учитывать специфику вида спорта.

5. Для определения специальной тренированности наиболее адекватными являются нагрузки типа «прикидок» в своем виде спорта. В этом случае сохраняется специфичность нагрузки, и имеют место соревновательные условия, т.е. то, что требуется для определения специальной тренированности, от уровня которой зависит успех в соревновании.

При этом необходимо помнить, что использование тех или иных тестирующих нагрузок для

определения общей или специальной тренированности будет сопровождаться различными биохимическими изменениями, зависящими от уровня владения техникой данного упражнения (использования только необходимых мышц, без включения дополнительных), а также от отношения спортсмена к нагрузке.

4.  Биохимические изменения при стандартной и максимальной работе в зависимости от уровня тренированности

        Сопоставление биохимических показателей на стандартную работу тренированных и нетренированных спортсменов показало, что у тренированных наблюдаются меньшие биохимические изменения (11.7). В то же время у тренированных в большей степени повышается коэффициент использования кислорода, более полно окисляются источники энергии (и более экономно они расходуются в единицу времени). Энергообеспечение у них происходит в большей степени аэробным путем. В меньшей степени повышается содержание молочной кислоты, более полно используются жирные кислоты и кетоновые тела, менее значительно истощаются буферные системы.  

        Перечисленные биохимические изменения на стандартную нагрузку у более тренированных спортсменов обеспечивает им более экономную работу (происходящую с меньшим напряжением функциональных систем) и более быстрое их восстановление после работы.

        Сопоставление биохимических сдвигов на максимальную по интенсивности мышечную работу тренированных и нетренированных спортсменов показало, что у тренированных наблюдаются более значительные биохимические изменения (11.7). В частности, у тренированных наблюдается большее потребление кислорода и более значительные абсолютные и относительные величины кислородного долга. В крови более значительно увеличивается содержание молочной кислоты. Эти биохимические изменения свидетельствуют, что с увеличением уровня тренированности возрастают возможности не только аэробного, но и анаэробного энергообеспечения.

        При работе максимальной длительности у тренированных спортсменов более полно используются энергетические ресурсы (возрастает мобилизация гликогена печени) и содержание сахара в крови сохраняется более длительно на уровне нормы (11.7). У них более быстро происходит мобилизация жирных кислот и кетоновых тел. Причем интенсивность образования жирных кислот (и кетоновых тел) происходит при более высоком уровне молочной кислоты (и сахара) в крови (11.  ), что в конечном итоге обеспечивает у тренированных лучшее снабжение работающих мышц этими источниками энергии, а, следовательно, обеспечивает выполнение напряженной и длительной работы.

5.  Определение уровня общей тренированности спортсмена

        Важнейшим условием определения общей тренированности и в ряде случаев - специальной тренированности (11.8) – является максимальная стандартизация физических нагрузок.  С этой целью используются: велоэргометрические тесты («Вита максима», «Максимального устойчивого состояния», «Бег на тредбане», «Гарвардский степ-тест» и др.).

        Установлено, что чем выше уровень тренированности, тем в меньшей степени возрастает уровень молочной кислоты, снижается резервная щелочность, тем в большей степени сохраняется на постоянном уровне рН и содержание сахара в крови (11.9). Причем выявлено, что равные биохимические сдвиги (уровень резервной щелочности, величина рН, содержание молочной кислоты в крови) у тренированных спортсменов (по сравнению с нетренированными) наблюдается при значительно большей по мощности и продолжительности работе (11.10).

6.  Определение уровня специальной тренированности

        Следует отметить, что стандартные нагрузки для установления уровня специальной тренированности в большей степени применимы для спортсменов в видах спорта на выносливость (стайерский бег, велоспорт, лыжный спорт, плавание и др.), в меньшей степени применимы для бегунов на средние дистанции, спортсменов игровых видов спорта, тяжелоатлетов. И неприменимы в видах спорта, требующих владения техникой (спринтеров, прыгунов, метателей, гимнастов и т.п.).

        Важнейшим условием определения специальной тренированности является применение специфических нагрузок. Наиболее приемлемыми являются нагрузки типа прикидок в своем виде спорта, т.к. сохраняется привычная структура движения и распределение усилий, имеющих место в соревновательных условиях.

        Под влиянием данных нагрузок наблюдаются не одинаковые биохимические сдвиги, что связано как с уровнем тренированности, так и с характером применяемых упражнений (нагрузок). Например,