Шпаргалка по «Биохимия физической культуры и спорта»

При развитии утомления работающая мышца также теряет свои источники энергии: АТФ, креатинфосфат, гликоген. Состояние утомления характеризуется угнетением деятельности желез внутренней секреции, что влечет за собой уменьшение синтеза гормонов, приводя к снижению активности ряда ферментов. В первую очередь страдает АТФ-аза миозина. Это приводит к снижению скорости расщепления АТФ в миофибриллах, что вызывает снижение мощности выполняемой работы.

В состоянии утомления снижается активность ферментов дыхательной цепи, что приводит к нарушению реакций синтеза АТФ в процессе аэробного окисления субстратов. Для поддержания необходимого уровня АТФ в организме происходит увеличение интенсивности реакций гликолиза. Это приводит к накоплению молочной кислоты. При этом происходит закисление внутренней среды организма, в том числе снижение рН крови.

При выполнении спортсменами интенсивных физических нагрузок наблюдается снижение рН крови до 7,25-7,15 при норме 7,4. В период соревнований, когда нагрузки достигают максимальной величины, в ряде случаев зарегистрировано снижение рН крови до 7,0-6,9. Такое закисление крови приводит к нарушению гомеостаза; субъективно это проявляется в том, что у спортсменов появляются боли в мышцах, тошнота, головокружение.

В этих условиях происходит закисление и мышечной ткани, вызванное внутриклеточным метаболическим ацидозом, что приводит к быстрому развитию последовательной цепи событий, приводящих к утомлению мышц. Чем более интенсивная работа выполняется, тем значительнее биохимические изменения, происходящие в мышечной ткани. Снижение рН в мышечных волокнах отражается на скорости сократительных процессов, снижается активность миозиновой АТФ-азы, уменьшается скорость сокращения актиномиозинового комплекса, увеличивается связывание катионов кальция с белками саркоплазматического ретикулума, изменяется активность ключевых ферментов гликолиза. Кроме того, внутриклеточный ацидоз вызывает усиление катаболизма мышечных белков, что сопровождается накоплением мочевины в мышечной ткани.

Утомление может развиваться медленно, в результате длительной работы, и быстро, в результате кратковременной и напряженной работы. Эти две формы утомления различаются по ряду биохимических показателей. Как правило, при интенсивной кратковременной работе основной причиной утомления является развитие охранительного торможения в центральной нервной системе, возникающее из-за нарушения баланса АТФ/АДФ, связанного с образованием g-аминомасляной кислоты. При продолжительной работе основными причинами утомления являются процессы, приводящие к нарушению энергообеспечения мышцы.

13. Биохимические изменения в организме в период отдыха после мышечной работы.

Во время отдыха после мышечной работы происходит восстановление нормальных (дорабочих) концентраций различных молекул как в мышечной ткани, так и в организме в целом. Во время мышечной работы преобладают реакции катаболизма, а во время отдыха происходит восстановление истраченных молекул в ходе анаболических процессов.

Анаболические процессы нуждаются в затратах энергии в форме АТФ, поэтому наиболее выраженные изменения происходят в энергетическом обмене организма.

Во время отдыха происходит ресинтез АТФ, креатинфосфата, гликогена, фосфолипидов, мышечных белков; нормализуется водно-электролитный баланс организма, происходит восстановление разрушенных клеточных структур.

В зависимости от общей направленности биохимических сдвигов в организме и времени, необходимого для восстановления, выделяют два типа восстановительных процессов – срочное и отставленное восстановление.

Срочное восстановление – начальный этап восстановительных процессов, во время которого происходит устранение накопившихся за время работы продуктов анаэробного обмена, прежде всего молочной кислоты, а также кислородной задолженности.

По окончании мышечной работы потребление кислорода не сразу возвращается к уровню, характерному для состояния покоя (0,25 л/мин). В период восстановления человек еще продолжает тяжело дышать. Потребляемое при этом количество кислорода необходимо для ликвидации кислородной задолженности. Этот кислород используется:

1. Для пополнения запаса  кислорода в организме, т.е. для восстановления его нормального уровня в легких, в тканевых жидкостях, миоглобине и гемоглобине.

2. Для регенерации креатинфосфата, т.е. образования его из креатина  и фосфата, энергию для этого  процесса поставляет аэробное  дыхание.

3. Пополнение запаса  кислорода в организме и регенерация  креатинфосфата происходят быстро.

Молочная кислота поступает в кровь и переносится из мышц в печень, где она окисляется с образованием пировиноградной кислоты и восстановленного НАД. Часть этой пировиноградной кислоты направляется на обычный аэробный путь через цикл Кребса и подвергается окислению, в результате чего происходит синтез АТФ. Энергия этих молекул АТФ может использоваться для превращения остальной части пировиноградной кислоты снова в глюкозу путем обращенного гликолиза. В сердечной мышце при тяжелых физических нагрузках молочная кислота тоже может превращаться в пировиноградную, окисляясь за счет НАД, и этот процесс служит здесь дополнительным источником энергии.

Кроме молочной кислоты во время отдыха окислению подвергаются и другие накопившиеся во время работы метаболиты: янтарная кислота, глицерофосфат, глюкоза, а на более поздних этапах восстановления и жирные кислоты.

Во время отдыха расходование АТФ на мышечное сокращение прекращается, и содержание АТФ в митохондриях возрастает в первые же секунды. В результате концентрация АТФ превышает дорабочий уровень. Возрастает и активность окислительных ферментов, а активность гликогенфосфорилазы резко снижается. Именно благодаря повышению концентрации АТФ становится возможной реакция синтеза креатинфосфата.

Отставленное восстановление длится долгое время после окончания работы. Прежде всего, оно затрагивает процессы синтеза израсходованных во время мышечной работы структур, а также восстановления ионного и гормонального равновесия в организме.

В период отставленного восстановления происходит накопление запасов гликогена в мышцах и печени; эти восстановительные процессы происходят в течение 12-48 ч. Молочная кислота, накопившаяся в крови, поступает в клетки печени, где сначала происходит синтез глюкозы, а затем под действием гликогенсинтезазы – синтез гликогена из глюкозы.

Если расход гликогена в мышцах был очень высок и синтезировать его надо в больших количествах, содержание гликогена в печени в начале отдыха может даже несколько снижаться из-за усиленной поставки глюкозы в мышцы. Для ресинтеза гликогена в мышцах недостаточно только внутренних субстратных фондов, необходимо поступление добавочного количества углеводов с пищей.

14. Закономерности биохимической адаптации в процессе спортивной тренировки.

С биологической точки зрения спортивную тренировку следует рассматривать как процесс направленной адаптации (приспособления) организма к воздействию физических нагрузок. Физические нагрузки, используемые в процессе тренировки выполняют роль основного стимула (раздражителя), возбуждающего адаптационные изменения в организме. Направленность и величина биохимических изменений, происходящих в ответ на применяемые физические нагрузки, определяют тренировочный эффект. Степень воздействия физической нагрузки на организм зависит от избранной дозировки ее основных характеристик: интенсивности и продолжительности выполняемого процесса упражнения, числа повторений упражнений, величины пауз отдыха между ними, характера отдыха и типа используемых упражнений. Изменение каждой из перечисленных характеристик физической нагрузки вызывает строго определенные биохимические сдвиги в организме, а совокупное воздействие приводит к существенным перестройкам обмена веществ, что выражается в смене так называемых метаболических состояний организма.

В соответствии с фазовым характером протекания процессов адаптации к физическим нагрузкам в теории и практике спорта принято выделять три разновидности тренировочного эффекта: срочный, отставленный (пролонгированный) и кумулятивный (накопительный). Срочный тренировочный эффект определяется величиной и характером биохимических изменений в организме, происходящих непосредственно во время действия физической нагрузки и в период срочного восстановления ( ближайшие 0,5-1 час после окончания нагрузки), когда происходит ликвидация кислородного долга, образовавшегося во время работы.

Отставленный тренировочный эффект наблюдается на поздних фазах восстановления после физической нагрузки. Его сущность составляет стимулированные работой пластические процессы, направленные на восполнение энергетических ресурсов организма и ускоренное воспроизводство разрушенных при работе и вновь синтезируемых клеточных структур.

Кумулятивный тренировочный эффект возникает как результат последовательного суммирования следов многих нагрузок или большого числа срочных и отставленных эффектов. В кумулятивном тренировочном эффекте воплощаются биохимические изменения, связанные с условием синтеза нуклеиновых кислот и белков и наблюдаемые на протяжении длительного периода тренировки. Кумулятивный тренировочный эффект выражается в приросте показателей работоспособности и улучшении спортивных достижений.

Совершенство адаптации, достигаемой в процессе тренировки может быть оценено с помощью различных количественных критериев. В состоянии полной адаптации отличается наибольшая мощность и экономичность функционирования. Поэтому для оценки степени тренированности могут быть использованы как показатели, отражающие абсолютный уровень развития мощности ведущей функции, так и показатели экономичности энергозатрат на выполнение специфического вида работы. 
Степень совершенства адаптации в отношении тренировки с использованием определенного вида нагрузок может быть оценена и по скорости изменения показателей ведущей функции в процессе тренировки (кинетическое совершенство).

Кинетическое совершенство адаптации к физическим нагрузкам, т.е. скорость развития адаптационных приспособлений в ответ на тренировку определенного вида, по-видимому, является генетически обусловленным свойством. На это, в частности, указывает тот факт, что выдающиеся спортсмены отличаются от обычных лиц, занимающихся спортом, по темпам прироста результатов уже на начальных этапах подготовки

При достижении наивысшего уровня спортивных результатов спортсмены высокой квалификации отличаются высокой стабильностью показателей работоспособности в отношении воздействия различных видов тренировочных нагрузок. Иными словами, с ростом спортивного мастерства эффективность адаптации, развивающейся в процессе тренировки, заметно снижается. Происходящие под влиянием тренировки в избранном виде упражнений структурные и функциональные перестройки в организме, которые обусловливают совершенство его приспособления к физическим нагрузкам, одновременно являются тормозом дальнейшего развития адаптации в данном направлении. Поэтому, как уже указывалось, при подготовке высококвалифицированных спортсменов особое значение приобретают поиск новых, нетрадиционных средств и оптимизация построения тренировки, за счет которых еще возможно добиться дальнейшего роста спортивных результатов. Оптимальное соотношение нагрузок разной направленности, может обеспечить наибольший прирост спортивных достижений у конькобежцев высокой квалификации. Только путем строгой количественной оценки эффективности адаптации, достигаемой за счет применения различных тренировочных средств, можно добиться наибольшего прироста спортивных достижений и установить оптимальную стратегию подготовки в избранном виде спорта.

15. Биохимическая характеристика двигательных качеств спортсмена и методы их развития.

К двигательным качествам обычно относят силу, быстроту, выносливость, координацию, гибкость, прыгучесть и т.п. Высокое развитие двигательных возможностей является непременным условием успешной технической и тактической подготовки, наличия морально-волевых качеств у спортсменов.

Рассмотрим те качества двигательной деятельности, в развитии которых существенная роль принадлежит биохимическим механизмам. К таким двигательным качествам в первую очередь относятся сила, быстрота и выносливость. Поскольку в структурно-морфологических и биоэнергетических основах силы и быстроты много общего, их обычно объединяют в скоростно-силовые качества.

Биохимические основы скоростно-силовых качеств.

Быстроту можно определить как комплекс функциональных свойств организма, непосредственно и преимущественно определяющих время двигательного действия. При оценке проявления быстроты учитывается скрытое время двигательной реакции, скорость одиночного мышечного сокращения, частота мышечных сокращений.

Под силой мышц обычно понимается способность преодолевать внешнее сопротивление, либо противодействовать ему посредством мышечных напряжений.

Скоростно-силовые качества главным образом зависят от энергообеспечения работающих мышц и от их структурно-морфологических особенностей, в значительной мере предопределенных генетически.

Проявление силы и быстроты характерно для физических нагрузок, выполняемых в зоне максимальной и субмаксимальной мощности. Следовательно, в энергообеспечении скоростно-силовых качеств преимущественно участвуют анаэробные пути ресинтеза АТФ - креатин-фосфатный и гликолитический.

Быстрее всего развертывается ресинтез АТФ за счет креатинфосфатной реакции. Она достигает своего максимума уже через 1-2 с после начала работы. Максимальная мощность этого способа образования АТФ превышает скорость гликолитического и аэробного путей синтеза АТФ в 1,5 и 3 раза соответственно. Именно за счет креатинфосфатного пути ресинтеза АТФ мышечные нагрузки выполняются с самой большой силой и скоростью. В свою очередь, величина максимальной скорости креатинфосфатной реакции зависит от содержания в мышечных клетках креатинфосфата и активности фермента креатинкиназы.

Увеличить запасы креатинфосфата и активность креатинкиназы возможно за счет использования физических упражнений, приводящих к быстрому исчерпанию в мышцах креатинфосфата.