Биохимия на енергийните процеси в скелетните мускули по време на работа
Много начинаещи и професионални спортисти силно подценяват значението на теоретичните знания. Смята се, че за да придобиете желаната физика, е достатъчно редовно да посещавате фитнес залата.
Малцина осъзнават, че основата на всичко е теорията. Правилното му прилагане ще ви позволи да напредвате стабилно и то с доста бързи темпове!
Днес ще разгледаме работата на мускулите от гледна точка на биохимията и физиологията. Познаването на такава теория е необходимо за развитието на определени характеристики (сила, издръжливост и др.), както и за изготвянето на тренировъчни програми. Така…
Всички енергийни процеси в живия организъм протичат поради консумацията на АТФ (аденозин трифосфат). АТФ е най-важният нуклеотид, който олицетворява енергийния обмен на всяка клетка, независимо дали става дума за умствена дейност, работа на вътрешните органи на човек или мускулна дейност.
Като такива, резервите на АТФ при хората не се наблюдават. Системата за енергиен обмен на тялото, използвайки атмосферния кислород, синтезира и изразходва огромно количество АТФ всяка секунда.
Свиването и отпускането на мускулите също възниква поради разграждането на АТФ, но при интензивна и продължителна работа простите вдишвания стават недостатъчни. Ето защо тялото има многостепенна система за обмен на мускулна енергия, всяка от които последователно замества другата:
- Система от креатин и креатин фосфат (CrP)- алактатен метод (няма изолиране на страничен продукт на лактат - млечна киселина). Приоритетна дейност - не повече от 10-12 секунди.
- Анаеробна гликолиза- лактатен метод (протича с освобождаване на лактат, т.е. млечна киселина). Приоритетна дейност - 40-45 секунди.
- Аеробна гликолиза- окислителен режим(използва се кислород, т.е. не се образуват странични продукти). Приоритетна дейност - от 50 секунди или повече.
Преди да продължим с описанието на обмена на мускулна енергия, е необходимо да кажем няколко думи за консумацията на АТФ. Ресинтезът на АТФ е възможен поради необичайната структура на този нуклеотид.
Молекулите на АТФ никога не се разграждат напълно. Под действието на ензимаATPaseаденозин трифосфатът претърпява хидролиза и по този начин отделя фосфатната група от себе си -ортофосфорна киселина(H3PO4). Този процес води до освобождаване на енергия и появата на остатъчен продукт -аденозин дифосфат(АДФ).
Грубо казано, АТФ може да се нарече съединение с три фосфатни групи, а АДФ – с две. Поради наличието на ADP е възможен ресинтез на ATP. Реакционната формула изглежда така:
ATP + H2O = ADP + H3PO4 + енергия
Всички методи за поддържане на нормален енергиен метаболизъм, независимо дали става въпрос за гликолиза или окисление, използват ADP като суровина за създаване на нови ATP молекули. Това е основният принцип на биохимията на този процес!
А сега нека да видим как протича ресинтезът на АТФ от АДФ по всеки от начините.
Алактатен методКакто бе споменато по-горе, резервите от АТФ практически не съществуват. Те са достатъчни за първите няколко секунди на работа с висока мощност. За да осигури на мускулната група енергия, тялото буквално от първите секунди стартира креатиновата система.
Човешкото тяло съхранява както обикновен креатин, така и подобно съединение, свързано с фосфатна група -креатин фосфат(CrP). Цялата уникалност на CRF се крие в способността на тези кристали да отделят фосфорната киселина от себе си. Под действието на активния ензимкреатин киназа, фосфатът от CrF преминава към съединението ADP,което води до образуването на нова молекула АТФ. В същото време, оставен без фосфатна група, CRF се превръща в обикновен креатин, към който впоследствие се прикрепя нова молекула фосфорна киселина с помощта на ензими и кислород. Този процес се описва от реакцията на Ломан:
ADP + CrF = ATP + креатин
Максималната алактична мощностзависи от много фактори: от скоростта на креатин киназата, от интензивността на външното натоварване, от количеството консумирана енергия и т.н. Но въпреки това е известно, че максималната продължителност на задържане на максималната мощност на креатиновата система е от порядъка на 6-12 секунди.
Трябва да се помни, че продължителността на максималната алактична работа до голяма степен зависи от запасите на креатин в мускулите. Представете си аналогия с превоза на стоки. В нашия случай товарът е фосфатни групи, а креатинът е носител на камион.
Наличието на само 4-5 камиона във вашата компания няма да ви позволи да извършвате редовен и бърз транспорт. В същото време персонал от 20-30 превозвачи ще позволи да се установи непрекъсната доставка на стоки. Ето защо креатиновите добавки са толкова популярни. Редовният им прием позволява да се увеличи броят на "носителите".
Трябва да се отбележи, че количеството креатин в трениран човек е 1,5-2 пъти по-високо от запасите на това съединение в обикновен човек.
При средно натоварване, KrF резервите са достатъчни за 20-30 секунди. Възстановяването до първоначалното ниво става след 2-5 минути почивка, с помощта на обикновен кислород. Това обяснява появата на задух(кислороден дефицит)веднага след тежко физическо натоварване.
Лактатен методГликолизата е разделянето на една молекула глюкоза на две молекулилактат(млечна киселина), със съответно освобождаване на енергия, която е достатъчна за ресинтеза на две АТФ молекули. Този процес протича с помощта на ензими, директно в саркоплазмата на мускулното влакно (клетка).
Основната характеристика на анаеробната гликолиза е липсата на нужда от кислород!
Енергийният потенциал и общата производителност на този метод са по-високи от KrF системата, но тук също има муха в мехлема. Разгледайте формулата:
Такава бърза ресинтеза на АТФ води до появата на страничен продукт - млечна киселина. Скоростта на излужване на лактат обикновено е по-ниска от скоростта на появата му, в резултат на което става все повече и повече всяка секунда.
Недостатъкът на лактата е да блокира сигналите от моторните неврони. При достатъчно натрупване на млечна киселина губите способността да инервирате работещата мускулна група, т.е. не можете да го съкратите или отпуснете. Всичко това, заедно с повишената киселинност, предизвиква съответното усещане за "парене".
Почивка от 4-5 минути ви позволява да използвате малка част от лактата, в резултат на което мускулната ефективност се връща при вас. Няколко часа след тренировка почти цялата млечна киселина се измива. Следователно всички видове твърдения, че болките след тренировка (стрептура) на следващия ден са причинени от остатъчен лактат, не са нищо повече от стереотип.
Гликолизата се активира на около 15-20 секунди, а пикът й настъпва на 30-40 секунди непрекъсната работа.
Максималната мощност на лактатможе да продължи от 30 до 60 секунди. В същото време има огромен брой фактори, които влияят върху тази характеристика. Така че можете да развиете способността на мускулите да устояват на киселинната среда, причинена от лактат, или да увеличитеколичеството гликоген, натрупан в мускулната група. Струва си да се помни, че чернодробният гликоген не се използва за осигуряване на енергия на мускулите, тъй като няма необходимата подвижност.
Окислителен режимПри по-продължително упражнение реакцията на анаеробна гликолиза намалява и постепенно отстъпва място на аеробно окисление. Този процес е най-ефективен по отношение на енергоснабдяването, тъй като е19пъти по-ефективен от лактатния метод:
Окисляването се извършва в митохондриите, разположени в мускулните клетки (симпласти). Този метод на енергоснабдяване е възможен само при наличие на кислород, което обуславя дълготрайното му активиране. Аеробната гликолиза започва след 80-90 секунди непрекъсната работа, а пикът на реакцията се наблюдава на 2-3 минутно натоварване. Такова късно участие в окисляването се обяснява с необходимостта от стартиране на огромен брой различни процеси, които осигуряват доставката на кислород до митохондриите. След три минути аеробна активност настъпва умора в повечето активно работещи системи на тялото, по-специално централната нервна система и моторните неврони.
Практически заключения Много начинаещи се чудят защо се препоръчват 4-6 повторения за развитие на сила и 8-12 повторения за така наречената „маса“. Внимателният читател трябва да е забелязал, че продължителността на обмена на лактатна енергия е съизмерима с 4-6 повторения. В същото време пикът на анаеробната гликолиза се достига в интервала от 8-12 повторения.
Броят на повторенията отразява начина, по който енергията се попълва и функцията, която се тренира. Наистина, за развитието на якостни характеристики е необходимо да се обърне внимание на 4-6 повторения, тъй като това тренира ставите и връзките, механизма на Голджи и в допълнение увеличава количеството свободен CRF.
Също така диапазон на повторения на мощносттаразвива миофибриларния апарат. Като цяло силата на спортиста се увеличава, но заедно с развитието на тази характеристика работата на кръвоносната система се влошава, новите миофибрили просто изтласкват кръвоносните съдове. Увеличаването на силата засяга мускулния растеж, но не толкова, колкото тренирането на гликолитичните способности на мускулите.
Редовната анаеробна работа с изключителна мощност развива цяла каскада от характеристики. Общоприето е, че именно 8-12 повторения водят до хипертрофия на мускулните влакна (клетки). Обучението от този тип допринася за забележимо увеличаване на мускулите и съответното развитие на кръвоносната система.
Грубо казано, 8-12 повторения във всеки подход карат мускулите ви да се увеличават!
Що се отнася до окислителните способности на мускулите, тогава, като правило, културистите обръщат внимание на такова натоварване само в процеса на „сушене“ - загуба на тегло чрез намаляване на процента мазнини в тялото. Приносът на окислението за развитието на мускулните влакна е минимален. В същото време обаче дългосрочното обучение, използващо окислителния режим на обмен на енергия, води до забележимо увеличаване на издръжливостта, до голяма степен поради появата на нови митохондрии и трансформацията на междинните видове мускулни влакна в окислителни.
РезултатиОт гореизложеното можем да направим доста прости изводи:
- Ако развивате сила, използвайте креатин фосфатната система (подходът в този случай трябва да продължи не повече от 20 секунди);
- Ако искате да увеличите мускулите и да развиете силова издръжливост, тренирайте в анаеробен лактатен режим;
- Ако подобрявате издръжливостта, обърнете внимание на окислителния енергиен метаболизъм. В същото време ще изгаря подкожните мазнини.