Система фосфокреатин-креатин. Система гликоген-молочная кислота

Обновлено: 02.05.2024

Не нужно останавливаться на достигнутом, нет предела совершенству. Человеку склонна постоянная тяга к развитию, ведь у него есть только два пути жизни: либо деградировать, либо заниматься постоянным совершенствованием. Остановимся на физическом уровне развития. Для этого есть такой прекрасный вид деятельности как спорт. Спортом занимаются многие, но мало кто придает ему большое значение, и еще меньше тех, кто добивается в нем успехов. Рано или поздно у людей, начинающих спортсменов, происходит подобная ситуация: что - то не получается, появляется застой в прогрессе, и большинство начинают думать, что «спорт - это не мое» и бросают тренировки. Решением к этому может стать спортивное питание.

Спортивное питание: да или нет

В этом пункте разберем, кому все - таки стоит начинать прием добавок, а кому лучше подождать, или же вообще не тратить деньги.

Как бы странно не звучало, но право на прием спортивных добавок нужно заслужить. Если ваш тренировочный процесс только начинается, то в них не будет почти никакого не смысла. Вы получите намного больше пользы от изучения основ, начиная понимать, как можно построить свое тело и свои тренировки, изучая механику выполнения упражнений, составление индивидуальной программы тренировок и как это все можно сопоставить вместе. Итак, если вы уже посвятили достаточное время улучшению формы и готовы выйти на новый уровень, тогда ваш ответ будет «да».

Следующим критерием будет наличие стресса и занятость в течение дня. Как мы знаем, добавки - это хороший способ наполнить наше тело питательными веществами, чтобы поддержать здоровье и питание мышц в стрессовое время, когда на обычное качественное питание у нас просто не хватает время. Если вы не хотите жертвовать своим питанием, и все еще хотите тренироваться, то вы подвергаете ваш организм стрессу, и в этом случае, добавки будут вашим отличным помощником.

Теперь, если вы приобрели спортивное питание, то это не значит, что оно все сделает за вас и можно расслабляться. Если вы считаете, что закрыли свою дневную норму белка шейкером с протеином и можно наедаться в течение оставшегося дня, чем попало, тогда добавки не для вас. Спортивное питание является отличным помощником в вашем рационе, но никак не заменяет его, поэтому в нем должно быть место, как качественной белковой еде, так и добавкам, и вы должны понимать это.

Далее поговорим о людях, которые считают, что можно получить хорошую спортивную форму без применения спортивных добавок. Да, это так, но вы будете отставать. Научно доказано, что, если вы хотите выйти на новый уровень, иметь более атлетическую форму, тренироваться усерднее и, возможно, принимать участие в соревнованиях, то добавки сделают этот процесс более гибким и позволят добиться результатов в кратчайшие сроки.

Для того чтобы понять пользу и необходимость применения данного вида спортивного питания, разберем его технологию производства. Не сложно догадаться, что основным сырьем для производства протеиновых смесей является - молоко. Молоко находится в жидкой форме, но не потому, что в нем много воды, а потому что вещества в молоке растворены друг в друге. Сухая масса веществ в молоке составляет 12%-13%, от общей массы продукта или от объема. Первым шагом на пути производства высокобелковой смеси является выделение сыворотки из молока. Для того, что бы отделить сыворотку из молока, молоко проходит несколько стадий. Самый простой путь получения сыворотки - выделить творог из молока. Творог - кисломолочный продукт, получается он путем сквашивания молока и отделением от него сыворотки. При сквашивании молока, большая часть молочного белка (или казеина) а так же жиров отсеется в нем, а отделившаяся жидкость и есть - сыворотка. Около 6% сухого вещества остается в сыворотке, то есть примерно половина всех молочных элементов остается в сыворотке. Интересный факт, что количество жиров в сыворотке - незначительное, а вот несмотря на то, что казеин (основной молочный белок) остался в твороге, в сыворотке остаются другие, не менее ценные белки - сывороточные протеины. Теперь мы знаем, что при производстве творога и сыра, остается сыворотка, как побочный продукт. В твороге основную часть белков составляют казеин, а в сыворотке - сывороточный протеин

Для того, что бы получить так называемый сывороточный протеин (высококонцентрированный продукт), сыворотку необходимо разделить на отдельные компоненты и выделить сывороточный концентрат (Whey Protein). Концентрат сывороточного протеина - питательный и крайне полезный продукт. Его уже можно употреблять в пищу. При производстве протеина используется так называемый метод мембранной фильтрации. Суть его заключается в том, что мембрана служит как фильтр и задерживает молекулы. Существую различные по величине сетки мембраны, которые задерживают соответственно различные молекулы. Все выделяют четыре вида мембран: микрофильтрафия, ультрафильтрация, нанофильтрация и обратный осмос. Для того, что бы лучше понять то, как делают протеин, давайте посмотрим на схему его производства:

Рисунок 1 - Схема производства протеина

Итак, что же это получается, что такой популярный и разрекламированный в сфере фитнеса протеин - это всего лишь обычное переработанное молоко?

Отсюда можно сделать вывод, что ничего сверхъестественного от протеина ждать не стоит, поскольку это обычный продукт, только в более удобной форме для употребления. Но все же не зря он занимает такое почетное место в построении тела? Не зря, ведь главная основа для построения мышц - это белок, чем и является протеиновая смесь. Так как норма белка для тренирующихся людей колеблется от 1.5 до 2 грамм на вес тела, то если взять вес среднестатистического человека, то получим 65 * 1.8 = 117 грамм белка в день. То есть, нам нужно сделать около четырех белковых приемов пищи, для того чтобы закрыть этот объем. Учитывая нашу постоянную занятость в течение дня, это будет довольно проблематично, поэтому протеиновый шейк с радостью решает эту проблему. К тому же по соотношению цена на грамм белка с той же самой куриной грудкой протеин приятно удивит вас.

BCAA - незаменимые аминокислоты

Здесь все немного сложнее, нежели с протеином. Спортивные добавки BCAA состоят из лейцина, изолейцина и валина. Они ускоряют рост мышц и предотвращают их разрушение, как нам заявляют производители. Помимо этого, также выделяют следующие полезные свойства:

- Набор сухой мышечную массу.

- Уменьшение жировой прослойки.

- Повышение силовых показателей.

- Повышение действия других спортивных добавок.

- Синтезируют мышечный протеин.

- Стимулируют выделение инсулина.

Казалось бы, покупай, пей и расти, все просто. На самом деле отношение к этой добавке может измениться, если посмотреть на таблицу ниже

Рисунок 2 - Содержание BCAA в обычных продуктах

Для прояснения картины, приведем пример, что для человека с нормой белка 120 грамм в день, дневная норма BCAA составляет:

- изолейцин - 4,8 г;

То есть, получается ситуация схожая с протеином, к тому же, если сделать некоторые подсчеты, то можно заметить, что норму BCAA закрыть даже легче. Получается опять развод? Не совсем. При интенсивных тренировках потребность в аминокислотах намного возрастает, поэтому с пищей их может не хватит, если вы, конечно, не будете пихать в себя яйца и куриные грудки. Как известно, мышцам для восстановления требуется до 48 часов. Поэтому, если ваш тренировочный процесс построен таким образом, что вы, скажем, тренируетесь ежедневно, тогда прием BСAA позволит вам это делать комфортно и без лишней мышечной боли.

К тому же можно выделить еще один волшебный эффект от данной спортивной добавки. После пробуждения, у нас сразу запускаются катаболические процессы, вызванные ночным голоданием. В связи с недостатком питания, мышцы так же подвергаются катаболизму, а поскольку BCAA являются основным питанием для мышечной массы, то это то, что нам нужно. К тому же выпить натощак бокал с водой с растворенным вкусным порошком не составит труда.

Почти любой сайт в интернете скажет вам, что креатин - это, пожалуй, единственная по - настоящему рабочая добавка. Да, действительно, это так. К тому же мы, в принципе, не можем получить дневную норму креатина с едой, как это работает на вышеперечисленном спортивном питании. Чтобы убедиться в этом, возьмем в пример говядину - довольно дешевый и богатый источник креатина. В килограмме этого мяса содержится всего лишь 5 грамм креатина. Не трудно догадаться, что такой объем пищи не под силу нашему организму.

Креатин - хоть и рабочая добавка, но действует она не на всех. Чтобы извлечь максимальную для себя выгоду при приеме креатина, нужно соблюдать несколько правил. Для начала разберем принцип работы креатина, он прозрачно прост:

Основная энергия нашего организма сосредоточена в молекулах АТФ. Однако есть проблема - их запас настолько мал, что его хватит только на 2-3 секунды активности. Из-за этого в мышцах постоянно синтезируются новые молекулы, и происходит это при помощи:

- гликогена и молочной кислоты;

Креатин активно участвует в процессах фосфагенной системы, что дает энергию на короткие интенсивные активности. Уровень кислоты резко падает после первых 10 секунд занятий, из-за чего медленно образуется фосфат креатина - именно он и синтезирует АТФ. Получается, что основная функция креатина - ускоренное образование молекул АТФ, благодаря которым в мышцы поступает больше энергии, а усталость наступает позже.

Итак, первое правило креатина - это, конечно же, повышение уровня тренировочной активности. Креатин дает вашим мышцам больше энергии, поэтому, почему бы не увеличить рабочие веса, интенсивность тренировок, ведь все это, в конечном итоге, скажется на вашем росте.

Второе правило заключается в способе приема креатина. Обычно, это 10 грамм в тренировочный день (5 грамм с утра, 5 грамм после тренировки), и 5 грамм в день отдыха. Людям с весом более 90 килограмм следует увеличивать норму в индивидуальном порядке. Помимо обычного приема, существует, так называемая, фаза загрузки. То есть, в первые дни приема увеличивать норму до 20 грамм в день. Относительно нее бытуют разные мнения, остановимся на том, что 20 грамм слишком тяжело для нашего организма, особенно почек, и мы не слишком торопимся за получением эффекта, так как спустя неделю обычного приема креатина он не заставит себя ждать. Важно отметить, что креатин хорошо сочетается со сладкими продуктами, поскольку главный доставщик креатина к мышцам, это инсулин. Длительность приема креатина обычно длится от одного до двух месяцев, в зависимости от степени тренированности спортсмена. Далее делается пауза - от двух до четырех недель, и по желанию продолжается или не продолжается прием.

Таким образом, изучив необходимую информацию, и купив за небольшие деньги баночку креатина, можно получить следующие положительные эффекты:

1) Увеличение силы. Этот эффект подтвержден опытами, результаты которых гласят - креатин моногидрат может увеличить максимальный вес при повторных подходах в жиме лежа на 10 кг всего за неделю. Помимо этого возрастают и спринтерские способности.

2) Увеличение массы и проявление рельефа мышц. Креатин всасывается в мышечные клетки - благодаря этому мышцы выглядят больше и рельефнее.

3) Увеличение времени тренировки. Креатин сдерживает образование молочной кислоты, что отодвигает эффект мышечного отказа. Помимо этого сокращается время восстановления после тренировки.

4) Влияние на образование анаболических гормонов. Анаболизм - это формирование новых клеток. Креатин повышает выработку соматотропина и тестостерона: первый называют гормоном роста из-за эффективного влияния на рельефность мышц, а второй наращивает мышцы и ускоряет синтез белка. Помимо этого креатин подавляет образование миостатина - гормона, который мешает мышцам расти.

Омега 3 и витаминно - минеральные комплексы

Омега 3, наряду с креатином, является по - настоящему важным элементом не только для спортсменов, но и для не тренирующихся людей. Наш организм сам не способен вырабатывать Омега-3, а воздействие Омега-3 на организм человека по-настоящему ошеломляюще! Попадая в организм с продуктами питания, жирные кислоты Омега-3 встраиваются в структуру клеточных мембран. Это очень улучшает структуру мембран: происходит активизация работы клеток, улучшается их питание и обменные процессы. Особенно это важно для работы клеток сердца и мозга, которые всегда находятся под нагрузкой. Поскольку продукты с богатым содержанием этого жира проблематично употреблять в ежедневной форме, то капсулы будут отлично справляться с этой работой.

Что насчёт различных комплексов мультивитаминов, то здесь ходят разные мнения. Если у человека довольно богатый и сбалансированный рацион, то нужды в их приеме нет. Единственное, что можно выделить, это Цинк, так как продукты, содержащие это вещество, редко встречаются в нашем рационе.

Менее популярное спортивное питание

В этот список отнесем: гейнер, L - карнитин, цитруллин, тестобустеры, глютамин. Теперь немного поговорим про них:

Гейнер - Это смесь протеина (чаще всего используется тот же самый сывороточный) с комплексом углеводов. Данный вид добавки подойдет в основном для эктоморфов, для того, чтобы сдвинуть с места их упрямый метаболизм. Плюс: быстрый рост массы (не мышечной, а именно общей, то есть включая и жир). Минусы: 1) гейнер выгоднее заменить различными крупами и макаронными изделиями, но, если вы не любите готовить, тогда он вам подойдет; 2) вырастут ваши расходы на туалетную бумагу.

L - карнитин - заменимая аминокислота, в организме она содержится преимущественно в печени и мышечной ткани. Карнитин имеет целый ряд полезных свойств, но спортсмены принимают его прежде всего для ускорения сжигания жира (он транспортирует жирные кислоты к клеточным митохондриям) и для получения дополнительной энергии для тренировок в результате этого процесса. Итак, если вы готовы заплатить за более эффективное сжигание жира, тогда эта добавка для вас.

Цитруллин - это заменимая аминокислота, которая не закодирована в ДНК человека, но всё же присутствующая в некоторых видах белка. Цитруллин, по многим наблюдениям, обладает множеством синергетических эффектов с другими популярными добавками, особенно с BCAA (аминокислоты с разветвлёнными боковыми цепями). Многие исследования показали, что цитруллин-малат обладает множеством полезных свойств, повышающих работоспособность спортсменов. Помимо того, что цитруллин играет важную роль в цикле мочевины, он также улучшает здоровье и физическую производительность:

1) Увеличение внутриклеточного производства NO (оксида азота), который оказывает положительный эффект на процесс вазодилатации (релаксации гладкой мускулатуры в стенках кровеносных сосудов) и кровотока в мышцах

2) Повышает эффективность использования незаменимых аминокислот (в первую очередь BCAA) во время тренировки

3) Уменьшение времени восстановления после тренировки за счёт снижения мышечной боли

4) Усиление элиминации (устранения) токсических метаболитов азота

5) Повышение уровня гормона роста после тренировки в более высокой степени, нежели у тех людей, которые не принимают цитруллин-малат (исследование сравнивало группу принимающих цитруллин и группу, принимающих плацебо)

6) Снижение (ингибирование) увеличения уровня инсулина в плазме, которое обычно возникает после интенсивной тренировки

Так нам расписывают волшебные свойства цитруллина производители. К сожалению, действие этой добавки очень сложно отследить, и польза приема определяется в индивидуальном порядке. Но, цитруллин - это одна из самых безопасных спортивных добавок, поэтому, купив и попробовав, вы ничего не потеряете.

Тестобустеры - В эту группу входит довольно большое число добавок с разными составами, такие как Трибулус, ZMA. Принимают их для повышения секреции уровня тестостерона. Данный вид спортивного питания рекомендуется применять мужчинам, старше 30 лет, когда собственная выработка тестостерона замедляется. В остальных случаях, покупка этой добавки - скорее всего выбрасывание денег на ветер.

Глютамин - условно незаменимая аминокислота. Мышечная ткань человека состоит из неё примерно на 60%. Смысла в ее дополнительном приеме нет, особенно, если вы пьете протеин или BCAA, так как в них, как и во многих других источниках белка глютамина содержится в достатке.

Рынок спортивного питания с каждым годом растет с завидным масштабом. Так его прирост составляет около 15% в год в регионах и 10% в Москве. Поэтому, если вы тренируетесь, важно быть компетентным в этой сфере. Данная статья позволит вам полностью разобраться и определить для себя оптимальный набор спортивного питания для вашего тренировочного процесса. Добавки могут стать отличным помощником в построении спортивной формы, но не стоит забывать про три важнейших критерия для роста мышц: тренировки, питание, сон.

Ресинтез АТФ

Дано определение ресинтеза АТФ. Описаны основные пути ресинтеза АТФ в мышечных волокнах: креатинфосфатный, гликолитический, миокиназный и тканевое дыхание. Описаны количественные критерии путей ресинтеза АТФ, соотношение между различными путями ресинтеза АТФ при мышечной работе, а также между путями ресинтеза АТФ и зонами относительной мощности.

Ресинтез АТФ в мышечных волокнах

Определение

Ресинтез АТФ - синтез АТФ из различных энергетических субстратов во время физической работы в мышечных волокнах.

Формула ресинтеза АТФ выглядит следующим образом:

Пути ресинтеза АТФ

Ресинтез АТФ может осуществляться двумя путями:

с участием кислорода (аэробный путь).
без участия кислорода (анаэробный путь);

Аэробный путь (тканевое дыхание, аэробное или окислительное фосфорилирование) - основной способ образования АТФ в мышечных волокнах. Он протекает в митохондриях мышечных волокон. В результате тканевого дыхания выделяется 39 молекул АТФ. Окисляемое вещество распадается до углекислого газа и воды.

Анаэробный ресинтез АТФ

Анаэробные пути ресинтеза АТФ являются дополнительными способами образования АТФ в мышечных волокнах в тех случаях, когда основной путь получения АТФ - тканевое дыхание не может обеспечить мышечную деятельность необходимым количество кислорода. Эти механизмы ресинтеза АТФ активно функционируют в начале выполнения физических упражнений, когда тканевое дыхание не полностью «развернулось», а также при физических нагрузках высокой мощности.

Анаэробный ресинтез АТФ в мышечных волокнах возможен посредством нескольких механизмов:

- ресинтез АТФ из креатинфосфата; - ресинтез АТФ из гликогена мышц;

Миокиназный (аденилаткиназный) ресинтез АТФ - ресинтез АТФ из АДФ при значительном накоплении в мышечных волокнах АДФ. Рассматривается как аварийный механизм, обеспечивающий ресинтез АТФ, когда другие пути ресинтеза АТФ невозможны.

Количественные критерии путей ресинтеза АТФ

Существуют количественные критерии путей ресинтеза АТФ. К ним можно отнести: максимальную мощность, время развертывания, время сохранения или поддержания максимальной мощности, метаболическую ёмкость (табл. 1).

Максимальная мощность - максимальное количество АТФ, которое может образоваться в единицу времени при функционировании данного пути ресинтеза АТФ.
Время развертывания - минимальная длительность, необходимая для выхода ресинтеза АТФ на свою максимальную мощность.
Время сохранения или поддержания максимальной скорости - длительность функционирования данного пути ресинтеза АТФ с максимальной мощностью.
Метаболическая ёмкость - количество АТФ, которое может образоваться во время мышечной работы за счёт данного пути ресинтеза АТФ.

Таблица 1. Количественные критерии основных путей ресинтеза АТФ (С.С. Михайлов, 2009)

Соотношение между различными путями ресинтеза АТФ

При любой мышечной работе функционируют все три основных механизма ресинтеза АТФ, но включаются они последовательно. В первые секунды ресинтез АТФ осуществляется за счет креатинфосфатной реакции, затем включается гликолиз. По мере продолжения работы на смену гликолизу приходит тканевое дыхание (рис.1). Эта смена механизмов ресинтеза АТФ приводит к уменьшению суммарной выработки АТФ.

Рис.1. Включение путей ресинтеза АТФ при выполнении физической работы (С.С. Михайлов, 2009)

Пути ресинтеза АТФ и зоны относительной мощности

В.С. Фарфель приводит следующее соотношение мощности работы и основной системы энергообеспечения (табл.2)

Таблица 2. Зоны мощности работы и основная система энергообеспечения (В.С. Фарфель)

Мощность работы	Основная система энергообеспечения	Типичное время работы
Максимальная	Креатинфосфатная реакция	до 20 с
Субмаксимальная	Гликолиз	до 5 мин.
Большая	Гликолиз+ тканевое дыхание	до 30 мин.
Умеренная	Тканевое дыхание	Более 30 мин.

J.T. Cramer (2008) приводит несколько иное соотношение зон мощности и основных систем энергообеспечения (табл.3)

Таблица 3. — Зоны относительной мощности и основная ситема энергообеспечения (J.T. Cramer, 2008)

Молочная кислота (лактат) и физические нагрузки

Дано определение молочной кислоты, описана история ее открытия и метаболизм ее превращения в организме при физических нагрузках (цикл Кори). Описывается концепция ацидоза, описывающая изменения в скелетных мышцах, которые приводят к их гипертрофии и увеличению силовых показателей.

Молочная кислота (лактат) в скелетных мышцах после физических нагрузок

Молочная кислота (лактат) - конечный продукт анаэробного распада глюкозы и гликогена (гликолиза).

История открытия

1780 году шведский химик Карл Вильгельм Шилле выделил молочную кислоту из молока. А в 1808 году Йенс Якоб Берцелиус открыл, что молочная кислота образуется в скелетных мышцах при выполнении физических упражнений. В 1833 году была установлена формула молочной кислоты.

Формула молочной кислоты (С₃H₆O₃).

Молочная кислота и лактат

Рис.1. Формула молочной кислоты и лактата натрия

Следует отметить, что молочная кислота и лактат — не одно и то же. Лактат — это соль молочной кислоты. Образовавшаяся в результате гликолиза в скелетных мышцах молочная кислота почти полностью диссоциирует на ионы водорода и соединение, которое соединяется с ионами натрия или калия и образует соль (лактат натрия или лактат калия), рис. 1.

Поэтому в литературе часто вместо понятия «молочная кислота» используется термин «лактат». Содержание молочной кислоты и лактата имеет взаимосвязь с кислотностью внутри мышечных волокон (то есть с pH саркоплазмы). При pH в интервале от 6.5 (полное утомление) до 7,1 (норма) в мышечных волокнах накапливается, выводится и перерабатывается именно лактат.

Цикл Кори

Циклический путь метаболизма лактата (молочной кислоты) в скелетных мышцах по одним источникам открыт американским биохимиком, Нобелевским лауреатом Герти Терезой Кори. По другим источникам открытие цикла Кори приписывается Нобелевским лауреатам, супругам Карлу и Герти Кори (рис.2). Он описывает превращения лактата (молочной кислоты) в организме человека (рис.3).

Рис.2. Карл и Герти Кори в своей лаборатории

Большая часть лактата (молочной кислоты), которая образуется в организме во время физических нагрузок включается в метаболические процессы непосредственно в мышцах и под влиянием фермента лактатдегидрогеназы (ЛДГ) превращается в пировиноградную кислоту, которая затем в митохондриях окисляется до углекислого газа и воды. Другая часть молочной кислоты через кровеносные капилляры проникает в кровь и доставляется в печень, где включается в метаболические реакции, приводящие к синтезу гликогена. Незначительное количество молочной кислоты может выводиться из организма с мочой и потом. Гликоген печени используется организмом для восстановления энергетических источников скелетных мышц.

Рис.3. Цикл Кори

Концепция ацидоза

Одной из концепций, объясняющей возникновение острых болезненных ощущений, возникающих как во время, так и после тренировки, является предположение, что накопление молочной кислоты в мышечных волокнах является главной причиной ацидоза («закисления») мышц. Однако исследования, проведенные в начале ХХI века свидетельствуют о том, что основным повреждающим агентом являются ионы водорода (Н + ). Доказано, что основным источником ионов водорода является не анаэробный гликолиз, а гидролиз АТФ. Именно гидролиз АТФ в первую очередь вызывает накопление ионов водорода и смещение pH саркоплазмы в кислую сторону (R. A. Robergs et al., 2004).

Изменение рН саркоплазмы мышечных волокон с 7,1 до 6,5 (то есть повышение кислотности) при сильном утомлении снижает активность ключевых ферментов гликолиза - фосфорилазы и фосфофруктокиназы. При значении рН саркоплазмы равном 6,4 расщепление гликогена прекращается. Это вызывает резкое снижение уровня АТФ и развитие утомления (Н.И. Волков с соавт., 2000).

Молочная кислота и физические нагрузки

Практически при любой физической нагрузке для получения АТФ используется гликоген скелетных мышц. Его концентрация в скелетных мышцах при интенсивных физических нагрузках быстро снижается. Одновременно в скелетных мышцах образуется молочная кислота, которая считается конечным продуктом анаэробного гликолиза.

В скелетных мышцах молочная кислота быстро распадается. В результате образуются ионы водорода и соль (лактат натрия или калия). Повышение концентрации ионов водорода в мышечных волокнах приводит к увеличению проницаемости их мембраны.

Накопление лактата в мышечных волокнах приводит к повышению осмотического давления, в результате чего в мышечные волокна поступает вода. Возникает отёк, мышечные волокна «разбухают» и сдавливают болевые рецепторы мышц. Это ощущается как боль в мышцах. Спортсмены называют это явление «мышцы забиты».

Удаление лактата из мышечных волокон после физической нагрузки

При восстановлении после физической нагрузки, в аэробных условиях лактат удаляется из мышечных волокон в течение от 0,5 до 1,5 часа (Н.И. Волков, 2000). По другим данным лактат удаляется из мышечных волокон в течение нескольких часов. Если после физической нагрузки выполнить 10-15 минутную аэробную работу (например, бег или педалирование на велосипеде), лактат из мышц выведется еще быстрее.

Молочная кислота, гипертрофия и сила скелетных мышц

Предполагается, что накопление лактата в мышечных волокнах лежит в основе развития механического напряжения в мышцах, что в последствии приводит к их гипертрофии по миофибриллярному типу и росту силы. Следовательно, удалять лактат из скелетных мышц после тренировки не следует, так как это основной фактор, повреждающий мышечные волокна.

Это предположение подтверждается опытом тренировок чемпионки мира в беге на 400 м с барьерами Марины Степановой и ее тренера Вячеслава Владимировича Степанова. Стремясь увеличить силовые показатели мышц ног, М. Степанова и В. Степанов в цикле своих статей «Анаэробика» указывают, что «есть смысл ненадолго (на несколько часов) «повариться» в молочнокислой среде, а «разогнать» ее позже (к примеру, вечерними упражнениями)».

Видео про лактат в мышцах

Литература

Волков Н.И. Биохимия мышечной деятельности / Н.и.Волков, Э.Н. Несен, А.А. Осипенко, С.Н.Корзун. — Киев: Олимпийская литература, 2000.- 503 с.
Калинский, М.И. Биохимия мышечной деятельности / М.И. Калинский, В.А. Рогозкин. - Киев: Здоровья, 1989.- 144 с.
Михайлов С.С. Спортивная биохимия. - М.: Советский спорт, 2009.- 348 с.
Самсонова, А.В. Гипертрофия скелетных мышц человека: Учеб. пособие. 5-е изд. /А.В. Самсонова. - СПб: Кинетика, 2018.- 159 с.
Самсонова, А. В. Гормоны и гипертрофия скелетных мышц человека: Учеб. пособие. - СПб: Кинетика, 2019.- 204 c.: ил.
Степанова, М. Анаэробика /М. Степанова, В. Степанов // Легкая атлетика, 2011 № 7-8. С. 24-27.

Гликолиз в мышечных волокнах

Дается определение одного из анаэробных путей ресинтеза АТФ в мышечных волокнах - гликолиза. Описаны количественные критерии гликолиза в мышечных волокнах : максимальная мощность, время развертывания, время работы с максимальной мощностью. Дается характеристика ключевым ферментам гликолиза, протекающего в мышечных волокнах: фосфорилазе и фосфофруктокиназе.

Под гликолизом понимается процесс окисления глюкозы, при котором из одной молекулы глюкозы образуются две молекулы пировиноградной кислоты (Н.И.Волков с соавт. 2000).

Однако, как указывает С.С. Михайлов (2009) основной углевод мышечных волокон — гликоген. Свободная глюкоза в саркоплазме содержится в очень малой концентрации — имеются лишь ее следы. Поэтому в мышечных волокнах гликолиз протекает в виде распада гликогена. А.Дж. Мак-Комас (2001) по этому поводу пишет так: «Хотя мышечные волокна способны окислять глюкозу, поступающую из кровотока через интерстициальную жидкость, во время сокращений основное количество окисляемой глюкозы обеспечивается гидролизом гликогена«. С. 231.

Гликолиз, протекающий в мышечных волокнах (гликолитический ресинтез АТФ, лактатный ресинтез АТФ) - анаэробный распад гликогена мышц до молочной кислоты (лактата).

Источником энергии, необходимой для ресинтеза АТФ является мышечный гликоген, который находится в саркоплазме мышечных волокон. Концентрация гликогена в саркоплазме составляет 0,5-2% от массы мышцы (С.С. Михайлов, 2009). Также может быть использована глюкоза, поступающая из крови (Н.И. Волков с соавт., 2000), рис.1.

Рис. 1. Процесс гликолиза (Дж. Уилмор, Д.Л. Костилл, 1997)

Гликолиз - основной механизм энергообеспечения при работе субмаксимальной мощности длительностью 2-3 мин. Поэтому видами спорта, в которых гликолиз является основным механизмом обеспечения являются: бег на 800 - 1500 м; бег на коньках на 1500 м; плавание на 200 м и др.

Ключевыми ферментами гликолиза являются: фосфорилаза и фосфофруктокиназа. Эти ферменты регулируют скорость протекания гликолиза.

Количественные критерии гликолиза в мышечных волокнах

Максимальная мощность

Максимальная мощность гликолиза составляет 750-850 кал/мин кг. Этот показатель в два раза превышает мощность тканевого дыхания. Высокие значения максимальной мощности объясняются большим количеством гликогена, содержащегося в мышечных волокнах, наличием механизмов активации ключевых ферментов гликолиза, благодаря которым скорость гликолиза возрастает в 2000 раз, отсутствием потребности в кислороде.

Время развертывания гликолиза

Время развертывания гликолиза составляет 20-30 с. Достаточно небольшое время развертывания гликолиза объясняется тем, что все участники этой реакции, а именно гликоген и ключевые ферменты находятся в саркоплазме. Кроме того, ключевой фермент гликолиза - фосфорилаза, активируется стрессовым гормоном адреналином, который выделяется в кровь непосредственно перед началом физической нагрузки. Также фермент фосфорилаза активируется ионами кальция, концентрация которых в саркоплазме повышается более чем в 1000 раз при развитии потенциала действия.

Время работы с максимальной мощностью

Время работы с максимальной мощностью гликолиза составляет всего 2-3 минуты. Это связано с тем, что, во-первых, гликолиз протекает с высокой скоростью, что приводит к быстрому исчерпанию гликогена мышц. Во-вторых, в процессе гликолиза в саркоплазме повышается концентрация молочной кислоты, которая быстро диссоциирует. В результате в мышечных волокнах накапливается лактат и протоны водорода. В-третьих, в настоящее время установлено, что основным поставщиком протонов водорода является гидролиз АТФ , а не гликолиз, как думали раньше. Эта реакция при работе субмаксимальной мощности протекает очень активно. Накопление протонов водорода в результате гидролиза АТФ и гликолиза вызывает сдвиг рН саркоплазмы в кислую сторону и снижает активность ключевых ферментов гликолиза. При значении рН саркоплазмы равном 6,4 расщепление гликогена прекращается. Это вызывает резкое снижение уровня АТФ и развитие утомления (Н.И. Волков с соавт., 2000).

Если физическая активность продолжается более 20 минут, запасы гликогена в мышечных волокнах истощаются. Основным источником АТФ в мышцах становится окисление жирных кислот в митохондриях мышечных волокон. Именно по этой причине считается, что для профилактики борьбы с ожирением нужны длительные циклические нагрузки аэробного характера.

Экономичность гликолиза

Гликолиз характеризуется низкой экономичностью. Распад до молочной кислоты одного остатка глюкозы дает только три молекулы АТФ, в то время как при аэробном окислении гликогена до воды и углекислого газа образуется 39 молекул АТФ в расчете на один остаток глюкозы.

Следует отметить, что гликолиз активно протекает в мышечных волокнах IIА и IIB типа.

БИОЛОГИЯ Том 1 - руководство по общей биологии - 2004

Запас АТФ в клетках весьма невелик. Обычно организм восполняет этот запас по мере того, как он расходуется, однако при резком переходе от покоя к усиленной мышечной работе требуется некоторое время для того, чтобы приспособиться к этому новому состоянию. Существуют механизмы, способные поставлять мышцам необходимое количество энергии до тех пор, пока в достаточной мере не возрастет интенсивность аэробного дыхания. Один из таких механизмов — анаэробное дыхание. Важно понимать, что анаэробное дыхание служит дополнением к аэробному, а не его альтернативой.

График на рис. 9.10 показывает, как изменяется поглощение кислорода во время мышечной нагрузки и сразу же после ее прекращения. Для того чтобы удовлетворить потребность в энергии за счет аэробного дыхания, организму необходимо потреблять 3 л кислорода в минуту. В данном примере (см. график) это может быть достигнуто только к шестой минуте от начала мышечной работы. Кислородная задолженность (количество кислорода, которое требовалось, но не было получено организмом извне, за счет дыхания) представлена на графике зоной А. В эти первые шесть минут действуют различные описанные ниже механизмы, способные обеспечить получение необходимого количества энергии.

Рис. 9.10. Поглощение кислорода во время мышечной нагрузки и в период восстановления.

9.4. Скорость поглощения кислорода возрастает сразу же после начала мышечной работы. Каким образом увеличивается при мышечной нагрузке поступление кислорода из внешней среды к клеткам?

В организме имеются некоторые резервы, из которых можно черпать кислород. Больше, чем обычно, можно извлекать кислорода из легких, из жидкостей тела и из гемоглобина. В мышцах для запасания кислорода служит белок миоглобин. Он очень близок по своей природе к гемоглобину (рис. 3.36) и так же, как гемоглобин, способен обратимо соединяться с кислородом. Однако он высвобождает кислород лишь тогда, когда уровень кислорода оказывается очень низким, т. е. после того, как большую часть кислорода отдаст гемоглобин. Поэтому кислород, запасенный в миоглобине, используется лишь в случае самой крайней необходимости.

Содержащегося в мышцах АТФ может хватить при максимальной мышечной нагрузке не более, чем примерно на три секунды. Фосфокреатин — это еще одно вещество, из которого при отщеплении его фосфатной группы высвобождается энергия. Этой энергии достаточно для синтеза АТФ из АДФ и Ф_н. Запас фосфокреатина в мышцах в 2—4 раза превышает запас АТФ, и при необходимости энергия из фосфокреатина может быть быстро передана АТФ. Общего запаса энергии в АТФ и фосфокреатине достаточно, чтобы поддерживать максимальную мышечную нагрузку в течение 8—10 с.

Анаэробное дыхание. Система гликоген-молочная кислота

Хотя при анаэробном дыхании на каждую молекулу глюкозы образуются всего две молекулы АТФ, а при аэробном — 38 молекул, зато в первом случае синтез АТФ идет в 2,5 раза быстрее (анаэробное дыхание дает пять молекул АТФ за тот же период времени, за который аэробное дает две). Анаэробное дыхание может, следовательно, быстро поставлять энергию. Источником глюкозы служит при этом запасенный в мышцах гликоген. Извлекаемой из него энергии хватает при максимальной мышечной активности на 90 с.

Все эти системы работают более эффективно при регулярной нагрузке.

Итак, мы видим, что системы фосфокреатина и анаэробного дыхания поставляют энергию быстро, но только в течение короткого времени. Аэробная система способна служить источником энергии неограниченно долго при достаточном количестве дыхательного субстрата. В таких видах спорта, которые рассчитаны на короткое и резкое усиление мышечной активности, например в беге на короткую дистанцию или в поднятии штанги, энергию поставляет главным образом система фосфокреатина. При беге на 200 м анаэробное дыхание может служить дополнительным источником энергии. При беге на 400 м оно поставляет уже большую часть энергии, а при таких играх, как теннис, сквош или футбол, практически вся энергия в момент предельного напряжения поступает от этой системы. Те виды спорта, в которых главное — выносливость, например марафон, бег трусцой или бег на лыжах по пересеченной местности, зависят почти целиком от аэробного дыхания.

По окончании мышечной работы (рис. 9.10) потребление кислорода не сразу возвращается к уровню, характерному для состояния покоя (0,25 л/мин). В период восстановления человек продолжает еще некоторое время тяжело дышать. Потребляемое при этом количество кислорода (зона В на рис. 9.10) и есть кислородная задолженность. 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 фосфокреатина — по окончании мышечной работы креатин вновь присоединяет фосфат; энергию для этого поставляет аэробное дыхание.

3. Пополнение запаса кислорода в организме и регенерация фосфокреатина происходят быстро; об этом свидетельствует круто опускающаяся часть кривой, соответствующая первым минутам восстановления (рис. 9.10). Более медленное восстановление (пологая часть кривой) — это тот период, когда происходит удаление из мышц молочной кислоты, накопившейся при анаэробном дыхании. 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 образуется АТФ. Этот АТФ может затем использоваться для превращения остальной части пировиноградной кислоты (около 75%) снова в глюкозу путем процесса, который представляет собой обращенный гликолиз. В сердечной мышце при тяжелой нагрузке молочная кислота тоже может превращаться в пировиноградную, окисляясь за счет НАД, и этот процесс служит здесь дополнительным источником энергии.

9.5. Почему уровень молочной кислоты в крови продолжает расти и по окончании мышечной работы, когда анаэробное дыхание уже прекратилось?

Биологическая библиотека - материалы для студентов, учителей, учеников и их родителей.

Наш сайт не претендует на авторство размещенных материалов. Мы только конвертируем в удобный формат материалы, которые находятся в открытом доступе и присланные нашими посетителями.

Если вы являетесь обладателем авторского права на любой размещенный у нас материал и намерены удалить его или получить ссылки на место коммерческого размещения материалов, обратитесь для согласования к администратору сайта.

Разрешается копировать материалы с обязательной гипертекстовой ссылкой на сайт, будьте благодарными мы затратили много усилий чтобы привести информацию в удобный вид.

Читайте также:

Система фосфокреатин-креатин. Система гликоген-молочная кислота

Ресинтез АТФ