🗊Презентация Биохимические основы физических качеств

Биохимические основы физических качеств лекция

В практике спорта к анаэробным нагрузкам относят физические упражнения, при выполнении которых более 60-70% энергии организм получает за счет анаэробных энергетических процессов. В анаэробных условиях работы из всех, имеющихся в мышце, основных источников энергии могут использоваться лишь креатинфосфат (КТФ) и углеводы.

Для окисления липидов и белков необходим кислород. Содержание КФ в мышцах невелико и обеспечивает лишь несколько десятков секунд работы; Обеспечение энергией происходит за счет анаэробного гликолиза и гликогенолиза;

Лимитирующим фактором является снижение работоспособности организма из-за накопления большого количества молочной кислоты, являющейся конечным продуктом окислительного распада гликогена в анаэробных условиях (гликогенолиза). Лимитирующим фактором является снижение работоспособности организма из-за накопления большого количества молочной кислоты, являющейся конечным продуктом окислительного распада гликогена в анаэробных условиях (гликогенолиза). Накопление лактата вызывает значительное снижение pH крови и биологических жидкостей, что приводит к снижению активности ферментов энергетического обмена.

Энергетическая эффективность анаэробного окисления гликогена на 50% (в 1,5 раза) выше, чем энергетическая эффективность анаэробного окисления свободной глюкозы; Увеличение содержания гликогена в мышцах под влиянием длительной тренировки способствует проявлению более высокой анаэробной работоспособности организма.

К аэробным нагрузкам в практике спорта относят физические упражнения, при выполнении которых более 60-70% энергии организм получает за счет аэробных энергетических процессов. К аэробным нагрузкам в практике спорта относят физические упражнения, при выполнении которых более 60-70% энергии организм получает за счет аэробных энергетических процессов. В аэробных условиях работы могут использоваться все имеющиеся энергетические резервы организма — КФ, углеводы, липиды, а при необходимости и белки.

Использование жиров при мышечной работе для энергообеспечения наиболее эффективно при ее длительности более 10 минут и хорошем обеспечении кислородом; Использование жиров при мышечной работе для энергообеспечения наиболее эффективно при ее длительности более 10 минут и хорошем обеспечении кислородом; ПРИ БОЛЕЕ КРАТКОВРЕМЕННОЙ РАБОТЕ ОРГАНИЗМ ЛУЧШЕ ИСПОЛЬЗУЕТ УГЛЕВОДНЫЕ ИСТОЧНИКИ, т.к. окисление 1 молекулы углеводов требует в 4 раза меньше кислорода, чем окисление одной молекулы ВЖК; Окисление липидов происходит при длительной многочасовой работе, когда снижаются запасы гликогена в скелетных мышцах и печени.

Под влиянием тренировок количество АТФ в мышцах практически не увеличивается. Под влиянием тренировок количество АТФ в мышцах практически не увеличивается. Но энергообеспечение высококвалифицированных спортсменов намного более эффективно, чем у неквалифицированных, за счет: - совершенствования биохимических систем аэробного и анаэробного ресинтеза АТФ.

Классификация физических упражнений (видов спорта) по зонам относительной мощности Тренированный организм спортсмена затрачивает огромную энергию и развивает значительные сдвиги в моторных и вегетативных функциях, недоступные для неподготовленного человека. Энергетические затраты зависят от длительности работы, которая подразделяется на 4 зоны по относительной мощности – максимальную, субмаксимальную, большую и умеренную.

ОСНОВНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ качества - МЫШЕЧНАЯ СИЛА; - БЫСТРОТА; - ВЫНОСЛИВОСТЬ; - ЛОВКОСТЬ; - ГИБКОСТЬ. Их развитие зависит: - от врожденных особенностей; - от тренировки; Они меньше зависят от сознания, а больше – от биохимических, морфологических и вегетативных изменений в организме.

Формы проявления быстроты, силы и выносливости разнообразны. Различается и биохимическое обеспечение этих спортивных качеств. Формы проявления быстроты, силы и выносливости разнообразны. Различается и биохимическое обеспечение этих спортивных качеств. В УТП должны использоваться такие нагрузки, чтобы биохимические процессы использовались наиболее целесообразно; Важная роль в процессе адаптации к нагрузкам принадлежит мышечной ткани. Эта способность зависит от состава мышц, их скоростно-силовых возможностей и др. факторов.

«Красные» и «белые» мышцы. Энергетическое обеспечение разных видов мышечной работы различно. Поэтому существует специализация мышц: обеспечение энергией у разных мышечных клеток принципиально отличается, есть: - "красные" мышцы; - "белые" мышцы.

Красные мышцы Красные мышечные волокна – «медленные», сильные, окислительные, первого типа. Они имеют: - хорошее кровоснабжение; - много митохондрий; - много миоглобина (поэтому выглядят более красными); - в них высока активность ферментов окислительного фосфорилирования. Предназначены для работы в аэробном режиме.

Красные мышцы (мышечные волокна) Могут проявлять довольно большую силу при небольшом напряжении – поэтому выносливы; Такие мышцы служат для поддержания тела в определенном положении (позы, осанка). В мышцах волокон такого типа – 50%;

Белые мышцы (мышечные волокна) Белые мышцы - "быстрые", ловкие, гликолитические, II типа; В них: - мало митохондрий; - меньше миоглобина –поэтому их называют белыми; - много гликогена; - высока активность ферментов гликолиза, креатинфосфокиназы, миокиназы (для синтеза АТФ без кислорода); Они обеспечивают работу максимальной мощности: обеспечивают быстрые и мощные сокращения, но быстро утомляются; В структуре мышц таких волокон около 30%;

Есть промежуточные волокна – их около 20%; В мышечной ткани волокна обоих типов расположены мозаично; У разных людей состав одних и тех же мышц может значительно отличаться – он обусловлен генетически; У женщин есть волокна обоих типов, но их диаметр меньше.

У спринтеров, штангистов, хоккеистов, метателей в составе мышц преобладают быстрые волокна. У спринтеров, штангистов, хоккеистов, метателей в составе мышц преобладают быстрые волокна. У лыжников, стайеров, марафонцев – до 70-80% волокон в составе мышц – медленные.

Биохимические основы развития силы мышц Соревнования на силу – это очень кратковременные нагрузки в зоне максимальной мощности; У штангистов и толкателей ядра нагрузка выполняется за 3-5 секунд; у метателей диска – до 6-7 секунд; Выполняемая работа носит ярко выраженный анаэробный характер; Используется анаэробно-алактатный механизм энергообеспечения: ресинтез АТФ за счет КТФ; Гликолиз не успевает достичь высокой активности.

ОСОБЕННОСТИ УТП Для развития максимальной мышечной силы используют кратковременные физические нагрузки с весом от 75-80% до околопредельного и предельного; После тренировки наблюдаются большие сдвиги в белковом и азотистом обмене: в крови повышается содержание мочевины, свободных аминокислот и аммиака; Содержание лактата повышается умеренно, но под влиянием адреналина повышается уровень глюкозы в крови (из-за распада гликогена); В восстановительном периоде эти продукты обмена стимулируют повышенный синтез белка ( выше донагрузочного) и КТФ;

Биохимические основы силы мышц Увеличение содержания сократительных белков в мышцах: - увеличивается кол-во миофибрилл в мышцах; - происходит гипертрофия мышц; Количество КТФ в мышцах возрастает в 1,5-2 раза. Увеличивается активность ферментных систем, обеспечивающих ресинтез АТФ (ферментов гликолиза и креатинфосфокиназы);

Очень важно на всех этапах подготовки полноценное белковое питание спортсмена; Кол-во белка составляет 2,3-2,5 г/кг веса.

БИОХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ БЫСТРОТЫ Это упражнения максимальной и субмаксимальной зон мощности; Продолжительность работы от 6-20 сек – бег 60-200 м; До 25-50 сек – плавание 50-100м; бег 400м; коньки – 500 м.

Высокая интенсивность работы предъявляет повышенные требования к мобилизации энергии АТФ-азными системами мышц и процессам ее ресинтеза: Высокая интенсивность работы предъявляет повышенные требования к мобилизации энергии АТФ-азными системами мышц и процессам ее ресинтеза: - при кратковременных нагрузках — за счет использования КТФ; - при более длительных — за счет анаэробного гликолиза; Гликолитический ресинтез АТФ может достигать предельной интенсивности к 30-50 сек работы; уровень лактата в крови сильно возрастает. Однако при очень кратковременных нагрузках содержание лактата не увеличивается из-за преобладающего использования КФ во время работы (бег на 30 м).

ОСОБЕННОСТИ УТП Для развития качества быстроты в тренировке применя­ются упражнения, относящиеся к зоне максимальной мощности с продолжительностью работы от 3-5 до 10-20 сек. Более длительные нагрузки используются для развития гликолитических возможно­стей организма. Это касается плавания, конько­б-го спорта и длинного спринта в л/а. В связи с большой мощностью работы все спринтеры уделяют значитель­ное внимание силовой подготовке на тренировках. Это способствует усилению син­теза сократительных и структурных белков мышц и накоплению в них КТФ.

Считают, что упражнения на силу и быстроту по сути являются упражнениями скоростно-силового характера с различ­ным проявлением скоростных и силовых возможностей организ­ма спортсмена: Считают, что упражнения на силу и быстроту по сути являются упражнениями скоростно-силового характера с различ­ным проявлением скоростных и силовых возможностей организ­ма спортсмена: - в упражнениях на силу атлет использует около 70-90% своих силовых и 10-30% — скоростных возможностей; - в упражнениях на быстроту — соотношение обратное.

Поэтому механизмы энергообеспечения качества быстроты очень похожи на те, которые обеспечивают развитие силовых качеств. Различия характеризуются в основном по глубине происходящих изменений в органах и тканях, характер же адаптации почти не меняется.

Механизмы энергообеспечения быстроты - увеличение содержания сократительных белков в мышцах; - совершенствование КФ ресинтеза АТФ; - значительное повышение АТФ-азной активности мышц; - максимальное развитие ферментных систем анаэробного обеспечения;

Сходство процессов адаптации обусловлено аналогич­ными режимами выполнения тренировочных и соревновательных нагрузок в зоне максимальной мощности и явлениями суперком­пенсации веществ в восстановительном периоде; Поэтому в трени­ровочном процессе при развитии качества быстроты одновременно создаются биохимические основы для формирования качества силы и наоборот.

БИОХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВЫНОСЛИВОСТИ Соревнования на выносливость относятся в основном к нагрузкам в зонах большой и умеренной мощности. В зоне большой мощности интенсивность работы несколько выше, а ее продолжительность — от 7 до 40 мин (бег на 3-10 км, спортивная ходьба 5-10 км, плавание 800-1500 м, коньки 10000 м и др.). Для работы такой продолжительности в основном хватает внутримышечных источников энергии. Вместе с аэробными процессами несколько активнее используется и гликолиз.

Сочетание гликолиза с аэробным ресинте­зом АТФ требует надежного устранения из крови образующегося лактата. Это является одной из особенностей проявления аэробной выносливости для данной зоны мощности. Умеренное повышение лактата в крови может способствовать диссоциации оксигемоглобина и лучшей отдаче кислорода работающим мышцам.

При нагрузках на выносливость в зоне умеренной мощности работы ее продолжительность может достигать 2-5 часов (спортивная ходьба на 20 и 50 км, марафон, лыжные гонки на 30 и 50 км, биатлон, велогонки на шоссе и др.). При нагрузках на выносливость в зоне умеренной мощности работы ее продолжительность может достигать 2-5 часов (спортивная ходьба на 20 и 50 км, марафон, лыжные гонки на 30 и 50 км, биатлон, велогонки на шоссе и др.). Такая продолжительность работы не может обеспечиваться только внутримышечными источниками энергии. Начинают активно использоваться гликоген печени, резервы липидов из жировых депо, жирные кислоты.

ГЛИКОГЕН Резерв глюкозы в организме (содержит до 30 000 ее остатков). Содержится (в основном): - в печени: 5-6% массы органа – около 100 гр. (15 г/кг ткани); - в скелетных мышцах: 1-2% общей массы – 300-400 гр.; Т.е. общий запас его в организме – около 400 (500) гр. _________________________________________________________ Есть гликоген также: - в мышце сердца – до 0,5% массы миокарда; - небольшое количество обнаружено в почках; - ещё меньшее — в глиальных клетках мозга и белых кровяных тельцах.

ГЛИКОГЕН Гликоген печени используется для поддержания уровня глюкозы в крови между приемами пищи или при ее интенсивном окислении (быстро превращается в глюкозу); Гликоген скелетных мышц – для их энергообеспечения, он расщепляется до глюкозы медленнее.

гликоген Снижение содержания мышечного гликогена на 50-70% может происходить за 30-40 мин.; Исчерпание общих запасов углеводов в организме на 80-90% — за 1-1,5 ч интенсивной аэробной работы. Под влиянием длительной тренировки содержания гликогена в мышцах увеличивается и способствует проявлению более высокой работоспособности.

Длительная работа приводит к увеличению в крови продуктов липидного обмена (жирных кислот, кетоновых тел). При значительном истощении организма может наблюдаться гипогликемия, а иногда и альбуминурия. Потери воды и минеральных веществ очень велики: спортсмены за одно соревнование могут потерять до 3-5 кг веса. В восстановительном периоде после работы на выносливость происходит усиленное накопление гликогена в мышцах и, особенно, в печени.

Об увеличении аэробных возможностей организма под влиянием тренировки свидетельствует понижение уровня лактата в крови при выполнении стандартных нагрузок на велоэргометре (тест PWC-170);

ОСОБЕННОСТИ УТП Для развития выносливости к длительной работе в качестве основных тренировочных средств используются продолжительные нагрузки, относящиеся к зонам большой и умеренной мощности работы. Систематически необходимо выполнять очень большой объем непрерывной аэробной работы продолжительностью 2-4 часа, а иногда и более длительной. Причина – в следующем:

Значительного прироста мышечной массы нет, но: Увеличивается капиллярная сеть в скелетных мышцах и емкость капилляров. Увеличивается количество митохондрий, их величина и плотность расположения в миоцитах. Значительно повышается активность окислительных ферментов аэробного энергообеспечения (в т.ч. участвующих в активации транспорта и катаболизма жирных кислот);

Повышается способность мышц синтезировать триглицериды для повышения их запасов; Повышается содержание гемоглобина в крови и в 1,5 раза «С» миоглобина в мышцах;

Поэтому мышцы: Поэтому мышцы: - лучше утилизируют кислород и проводят аэробный ресинтез АТФ; - повышается их способность активнее окислять жиры.

Биохимические основы выносливости На 50-70% увеличиваются запасы гликогена в печени и мышцах. Но даже такого количества хватает на 1,5-2 ч выполнения тренировочной нагрузки (расход на 90%). Поэтому происходит перестройка энергетического обмена с углеводных источников на липиды (и раньше, чем у нетренированного человека).

Через 30-40 минут работы умеренной мощности доля жиров в энергообеспечении возрастает в 3 раза (от первоначального уровня); Через 30-40 минут работы умеренной мощности доля жиров в энергообеспечении возрастает в 3 раза (от первоначального уровня); Через 3 часа такой работы – в 5-6 раз!! Скелетные мышцы в этих условиях используют: - собственные триглицериды (65% энергии от окисления липидов); - триглицериды, свободные ВЖК и кетоновые тела плазмы крови. Второе дыхание связывают с переходом на использование жиров как источника энергии в работе на выносливость.

Для организма более полезны тренировки "на выносливость". При этом мышечная масса не увеличивается, но увеличивается количество миоглобина, митохондрий и активность ферментов окислительного фосфорилирования. Для организма более полезны тренировки "на выносливость". При этом мышечная масса не увеличивается, но увеличивается количество миоглобина, митохондрий и активность ферментов окислительного фосфорилирования. В результате скоростно-силовых тренировок утолщаются миофибриллы, кровоснабжение мышц возрастает, но непропорционально увеличению их массы, количество актина и миозина возрастает, увеличивается активность ферментов гликолиза и креатинфосфокиназы.

Методика тренировки должна строиться с учетом особенностей энергетического обмена. Методика тренировки должна строиться с учетом особенностей энергетического обмена. Благодаря общности биохимических основ качеств силы, быстроты и выносливости между ними существует определенная взаимосвязь, и спортивный результат зависит от уровня развития каждого из них.

Метаболизм МОЛОЧНОЙ КИСЛОТЫ

лактат 1. Аэробный гликолиз: С6Н12О6 + 6 О2 + АДФ = 6 СО2 + 6 Н2О + 38 АТФ 2. Анаэробный гликолиз: 1-я фаза (при недостатке кислорода): С6Н12О6 = 2 С3Н6О3 + 2-3 АТФ; 2-я фаза (при наличии кислорода): С3Н6О3 + О2 +АДФ = СО2 + Н2О + АТФ

ЛАКТАТ

В начале цикла трикарбоновых кислот ацетил-СоА отдаёт свою ацетильную группу четырёхуглеродному соединению — оксалоацетату (щавелевоуксусной кислоте), при этом образуется лимонная кислота. Ацетил-СоА является продуктом окисления таких соединений, как глюкоза, аминокислоты и жирные кислоты Оксалоацетат является промежуточным соединением в  цикле Кребса и глюконеогенезе.

Метаболизм ЛАКТАТА Когда доставка кислорода возобновляется, происходит быстрая обратная реакция перехода лактата в пируват с использованием в качестве кофактора НАД+, а в роли фермента – лактатдегидрогеназы. Следовательно, лактат в последующем подвергается обратной конверсии в пируват и также служит в качестве источника клеточного «топлива».

Метаболизм ЛАКТАТА Считается, что после прекращения мышечной работы: - 50-70% молочной кислоты используют ткани (в т.ч. МЫШЦЫ) как источник энергии (через конверсию в пируват); - 5-7% - выводится с мочой; - остальная часть в печени преобразуется в ГЛЮКОЗУ (ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗ) и затем в гликоген.

Метаболизм ЛАКТАТА Основными продуцентами лактата (кроме мышц) являются эритроциты. Они не имеют митохондрий и поэтому не участвуют в дальнейшем метаболизма лактата.

Метаболизм ЛАКТАТА Подавляющее большинство лактата метаболизируется в печени и лишь небольшое его количество утилизируется в других тканях. Сердечная мышца может эффективно использовать лактат в качестве дополнительного источника энергии (посредством превращения его в пируват и дальнейшего его метаболизма до ацетил-КоА).

Метаболизм ЛАКТАТА Выведение молочной кислоты из мышц; Ее последующее окисление (после окончания работы) ускоряет АКТИВНЫЙ ОТДЫХ.