тел:21-56-77, 21-55-80 г.Тула, ул. Кауля, дом 47, корпус 3

Специальные предложения для начинающих! К вашим услугам суперсовременный тренажерный зал, зал групповых программ, кардио-зал, а так же солярий и спортбар ! Ждем вас!

ФИЗИОЛОГИЯ АНАЭРОБНЫХ И АЭРОБНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ НАГРУЗОК

Энергия, обеспечивающая физические нагрузки и активность, образуется за счет химических связей пищи. Пути накопления энергии и ее распределения в организме многочисленны и разнообразны. Энергия обеспечивает деятельность клеток и сокращение мышечных волокон. Выполнение физических упражнений, основанное на таких факторах, как быстрота сокращения мышечных волокон, зависит от наличия энергии в мышечных волокнах, поэтому сохранение и передача энергии являются определяющими факторами в выполнении физических упражнений. Эти процессы зависят от потребления питательных веществ, а также от тренированности, генетических данных и вида выполняемой физической деятельности. Знание этих процессов и факторов, влияющих на них, очень важно для разработки индивидуальных диет и программ тренировок, направленных на оптимизацию выполнения упражнений и общего здоровья.

НАКОПЛЕНИЕ ЭНЕРГИИ

Энергия накапливается в химических связях углеводов, жиров или белков. Однако химическая энергия белков как источник обеспечения физической деятельности используется не сразу. Первичными поставщиками энергии химических связей являются жиры и углеводы. Жиры пищи превращаются в жирные кислоты и используются организмом. Они могут быть использованы в различных процессах синтеза или непосредственно в качестве источника энергии. Избыток жирных кислот конвертируется в триглицериды и накапливается в основном в жировой и, частично, в мышечной ткани. Пределов в накоплении жира не существует, поэтому уровень накопленного жира у людей весьма различный. Запасы жира в 100 раз и более превышают энергетические резервы углеводов.

Углеводы пищи превращаются в глюкозу и другие простые сахара и используются организмом. Простые сахара превращаются в глюкозу, которая может быть использована в процессах синтеза и как источник энергии. Избыточные молекулы глюкозы затем включаются в длинные цепи гликогена и накапливаются в печени и мышечной ткани. Количество гликогена, которое может быть накоплено, составляет примерно 100 г в печени и 375 г в мышцах взрослых людей. Аэробные тренировочные нагрузки могут увеличить уровень накопления мышечного гликогена в 5 раз. Избыток потребленных пищевых углеводов, превышающий их уровень, необходимый для максимального заполнения потенциальных депо гликогена, превращается в жирные кислоты и накапливается в жировой ткани.

В сравнении с любым углеводом или белком, жиры увеличивают более чем в 2 раза количество энергии, измеренное в килокалориях, поэтому они являются эффективным средством накопления энергии при минимизации массы тела. Энергия в накопленном жире или гликогене хранится в химических связях этих веществ. Еще одной формой накопления энергии, поступающей непосредственно от химических связей пищевых продуктов, используемой для поддержания двигательной активности, явля ется креатинфосфат (КрФ), или фосфокреатин. Организм синтезирует фосфокреатин и накапливает небольшие количества его в мышцах. Креатиновые добавки значительно повышают внутримышечный уровень креатина и фосфокреатина.

РОЛЬ АТФ В ЭНЕРГЕТИЧЕСКОМ ОБМЕНЕ

Аденозинтрифосфат (АТФ) является источником энергии в клетке, посредником между всеми формами накопления энергии и работой клетки, единственной формой питания клетки, которую она может использовать для сокращения мышечных волокон, построения новых тканей и транспорта минеральных веществ. Энергия химических связей, накопленная в различных формах, передается в первую очередь АТФ. Затем АТФ передает энергию непосредственно структуре или соединению в клетке, которая нуждается в ней для выполнения своей функции. Во время этого процесса АТФ теряет энергию, а затем снова восстанавливает ее высокий уровень, используя энергию химических связей пищевых жиров или углеводов, используемых в виде жирных кислот или гликогена соответственно. АТФ постоянно образуется, расходуется и восстанавливается. Организм сохраняет только небольшое количество АТФ (до 80—100 г), — это энергия, достаточная для того, чтобы выдержать максимальную физическую нагрузку в течение нескольких секунд .

Когда уровень метаболизма энергии повышается, что ведет к увеличению потребности в энергии и АТФ, запасы энергии в организме немедленно расходуются. Различные формы накопленной энергии могут быть использованы одновременно. Объединение используемых форм накопленной энергии и метода передачи энергии к АТФ зависит от наличия накопленного запаса, особенности вида энергии и интенсивности физической нагрузки, состояния клетки и характера тренировочных занятий.

ПЕРЕДАЧА ЭНЕРГИИ

Существует три системы ресинтеза АТФ:

• фосфагенная;

• анаэробного гликолиза (иногда называемая системой молочной кислоты);

• аэробная.

Фосфагенная система

Фосфагенная система является первой системой для передачи энергии к АТФ, когда повышается потребность в энергии. Система не требует наличия кислорода. Это прямой и быстрый процесс. Энергия химических связей в молекуле КрФ передается молекуле АТФ посредством реакции ферментативного катализа. Количество КрФ, накопленного в организме, примерно в 4—6 раз выше количества накопленного АТФ . Комбинированное на копление энергии АТФ и КрФ способно обеспечить только кратковременное сокращение мышц в зависимости от интенсивности нагрузки. Для человека массой 70 кг этого достаточно для быстрой ходьбы в течение 1 мин или максимального спринта в течение 5—6 с . Эта система также важна для выполнения кратковременных рывков и бросков во многих видах спорта, например тяжелой и легкой атлетике, бросков мяча в корзину в баскетболе и подачах его в теннисе. Когда потребность в энергии сохраняется, а запасы АТФ и КрФ истощены, накопление побочных продуктов распада АТФ инициирует систему анаэробного гликолиза. Эта система обеспечивает более низкий уровень энергии, поэтому интенсивность переносимых нагрузок немного снижается.

Система анаэробного гликолиза

Система анаэробного гликолиза обеспечивает непрерывный синтез АТФ в течение нескольких минут (60—180 с), когда кислород, необходимый для аэробного метаболизма, отсутствует в активных мышцах . Ниже приведены три возможных варианта.

1. На старте необходимо некоторое время, чтобы сердечно-сосудистая система включилась в работу на полную мощность и доставила насыщенную кислородом кровь к работающим клеткам. Это происходит, например, в начале гонки на 10 км или марафона.

2. Во время кратковременных нагрузок с большими энерготратами у сердечно-сосудистой системы может не быть достаточно времени для повышения своей способности по обеспечению клеток необходимым кислородом и включению аэробного метаболизма.

3. Другой причиной неадекватного снабжения кислородом может быть временное усиление физической нагрузки, которое превышает способность аэробной системы генерировать энергию. В таких случаях система анаэробного гликолиза может иметь большое значение в кратковременном увеличении продукции АТФ. Примером может служить баскетболист, овладевший мячом и ведущий его, чтобы забросить в корзину, а также спортсмен, совершающий рывок перед линией финиша в конце гонки на 10 км.

Система анаэробного гликолиза использует для окисления только глюкозу, которую можно извлечь из накопленного гликогена или из глюкозы крови. Во время этого процесса глюкоза распадается на две молекулы пирувата. Это 10-ступенчатый быстрый процесс, который продуцирует две или три молекулы АТФ. Если глюкоза извлекается из крови, то в начале процесса требуется дополнительное количество АТФ. Поэтому выигрыш составляет только две молекулы АТФ. В добавление к этим молекулам АТФ, две молекулы никотинамидадениндинуклеотида (НАД+) восстанавливаются до НАДН2. Далее эти молекулы подвергаются окислению в аэробной системе, если имеется кислород, для получения трех дополнительных молекул АТФ. Пируват может превращаться в молочную кислоту, и этот процесс обеспечивает продолжение анаэробно-гликолитического пути, поставляя необходимые промежуточные соединения. Однако накопление молочной кислоты приводит к уменьшению рН клетки, препятствует выработке анаэробной энергии, мешает аэробной системе использовать жирные кислоты для получения энергии и ассоциируется с утомлением. На рис. 1.1 представлена сокращенная схема.

 11

Большое количество молочной кислоты, образующейся во время выполнения нагрузки, высвобождается в кровоток, устраняется и подвергается быстрому метаболизму клетками с высокой окислительной способностью, например клетками сердца. Выработка молочной кислоты возрастает с увеличением интенсивности нагрузки. Если молочная кислота вырабатывается быстрее, чем может быть устранена, она быстро накапливается в крови. Этот прирост молочной кислоты называется лактатым порогом крови. У тренированных спортсменов этот прирост отсутствует, пока интенсивность нагрузки не достигнет 70—80 % максимальной аэробной мощности. У нетренированных лиц этот прирост происходит примерно при 50—60 % этой способности. Во время тренировок спортсмены более быстро используют свою аэробную метаболическую систему, замедляя таким образом выработку молочной кислоты. У них молочная кислота устраняется более эффективно.

В покое все потребности организма в энергии удовлетворяются аэробной системой. С началом физической деятельности потребность в энергии быстро возрастает и снабжение работающих мышц кислородом неадекватно для удовлетворения возросшего спроса на энергию аэробным путем. Поэтому, пока скорость доставки кислорода не возросла, анаэробный гликолиз в работающих мышцах дает больше энергии, чем аэробный метаболизм. С увеличением длительности нагрузки вклад энергии аэробного метаболизма возрастает. Кратковременные рывки примерно в 1—2 мин, например в плавании на 50 и 100 м, обеспечиваются главным образом выработкой АТФ анаэробным путем. Кроме того, эта система играет важную роль в обеспечении интенсивных прерывистых нагрузок (рывков), существенных в таких видах спорта, как футбол, баскетбол и др. Аэробная система ресинтеза АТФ намного эффективнее анаэробной, однако скорость выработки АТФ меньше, поэтому уровень переносимости нагрузок также несколько ниже.

Аэробная система

В качестве источников энергии аэробная система может использовать накопленную энергию в форме углеводов (глюкоза), жиров (жирные кислоты) или белков (аминокислоты). Эта система требует наличия адекватного количества кислорода в клетке для участия в заключительной реакции системы. Система состоит из двух частей — цикла Кребса и цепи транспорта электронов. АТФ образуется непосредственно в цикле Кребса.

Кроме того, происходит генерация электронов, которые переносятся в цепь транспорта переносчиками электронов путем восстановления никотинамидадениндинуклеотида (НАД+в НАДН2) или флавинадениндинуклеотида (ФАД в ФАДН2). Цепь транспорта электронов состоит из ряда координированных окислительно-восстановительных реакций, в процессе которых энергия высвобождается и включается в образование молекулы АТФ.

В результате кислород присоединяет электроны и восстанавливается с образованием молекулы воды. Каждая молекула НАДН2 участвует в образовании трех молекул АТФ. Поскольку ФАДН2 включается в транспортную цепь электронов в середине пути, он связан с образованием только двух молекул АТФ. Используя углевод как источник энергии, эта система является продолжением системы анаэробного гликолиза.

1. Две молекулы пирувата, образовавшиеся в конце гликолитического пути, преобразуются в ацетил-КоА и включаются в цикл Кребса. В процессе этого преобразования одна молекула НАД восстанавливается до НАДН2 и перемещает электроны по всей транспортной цепи, чтобы получить молекулы АТФ.

2. В пределах цикла Кребса образуются следующие высокоэнергетические соединения: еще три молекулы НАДН2, одна молекула ФАДН2 и одна АТФ. Три молекулы НАДН2 дают девять молекул АТФ в транспортной цепи электронов, а одна молекула ФАДН2 образует две молекулы АТФ.

3. При полном распаде пирувата образуется 15 молекул АТФ.

4. Поскольку две молекулы пирувата получаются из одной молекулы глюкозы, то количество молекул АТФ удваивается.

5. Кроме того, анаэробный распад глюкозы дает две молекулы АТФ непосредственно и шесть дополнительных молекул АТФ в результате полного аэробного окисления двух молекул НАДН2, продуцируемых гликолитическим путем.

6. Полное аэробное окисление молекулы глюкозы дает 38 молекул АТФ.

Эти стадии показаны на рис. 1.2.

22

Жирные кислоты также могут быть использованы в аэробной системе окисления, а накопленные жиры представляют почти неограниченный источник энергии — не менее 90—120 тыс. ккал. Энергия, накопленная углеводами, составляет примерно 1000—2000 ккал, что соответствует приблизительно 1—2 % энергии, накопленной жирами . Большая часть жирных кислот накапливается в жировых клетках, хотя жир накапливается также непосредственно в мышцах и циркулирует в кровотоке.

При использовании жира в качестве источника энергии для аэробного окисления накопленные триглицериды сначала расщепляются на три молекулы жирных кислот и молекулу глицерина. Если эти жирные кислоты находятся в жировых клетках, они диффундируют в кровоток и присоединяются к молекулам альбумина. Затем кровоток доносит их к активным мышцам.

Физическая нагрузка ведет к освобождению таких гормонов, как эпинефрин и глюкагон. Гормоны активируют распад триглицеридов и облегчают доставку жирных кислот к активным мышцам. Использование жирных кислот в аэробной системе энергообеспечения сберегает гликоген, что имеет большое значение, так как запасы энергии, накопленной в гликогене, меньше, чем накопленной в жирных кислотах. Поэтому использование жиров позволяет клеткам сохранять запасы гликогена на периоды нагрузки, когда поступление кислорода неадекватно и клетка должна переключиться на анаэробное энергообеспечение (только глюкоза может быть использована для анаэробного окисления).

Жирные кислоты состоят из длинных цепей молекул углерода (обычно 16—18 атомов), хотя в цепи может быть и 24 атома углерода. Эти цепи сначала распадаются на 2-углеродные фрагменты путем бета-окисления.

1. Молекула жирной кислоты сначала активируется, чтобы начался процесс бета-окисления, требующий одной молекулы АТФ.

2. Из каждого 2-углеродного фрагмента, отделившегося от молекулы жирной кислоты, образуется одна молекула НАДН2 и одна ФАДН2, которые попадают в транспортную цепь электронов, чтобы образовать три молекулы АТФ и две молекулы АТФ соответственно.

3. 2-Углеродный фрагмент преобразуется в ацетил-КоА и вступает в цикл Кребса, чтобы дать следующие высокоэнергетические соединения: одну молекулу АТФ, три НАДН2 и одну ФАДН2. Три молекулы НАДН2 ведут к образованию девяти молекул АТФ в транспортной цепи электронов, а одна молекула ФАДН2 —двух молекул АТФ.

4. В наличии имеется 17 молекул АТФ, образованных из 2-углеродного фрагмента, отделившегося от молекулы жирной кислоты с длинной цепью.

5. Расщепление последней 4-углеродной единицы дает два 2-углеродных фрагмента, поэтому количество молекул АТФ, полученных от последнего 2-углеродного фрагмента, меньше на пять, поскольку он не отделился от цепи.

6. Таким образом, количество молекул АТФ, образованных жирной кислотой, может быть рассчитано по следующей формуле: [(общее число 2-углеродных фрагментов /2— 1) 17+ 12]— 1. Например, 18-углеродная жирная кислота даст 147 молекул АТФ — [(18/2 — 1) 17 + 2] — 1 = 147.

Молекула глицерина, получаемая при распаде триглицерида, тоже выделяет энергию. Это 3-углеродная единица, которая вовлекается в анаэробный гликолитический путь примерно посредине и дает одну молекулу ацетил-КоА, вступающую в цикл Кребса. Она связана с образованием следующих высокоэнергетических соединений: три молекулы АТФ, пять молекул НАДН2 и одна ФАДН2. Пять молекул НАДН2 ведут к образованию 15 молекул АТФ в цепи транспорта электронов, а одна молекула ФАДН2 связывается с двумя молекулами АТФ. Поэтому одна молекула глицерина дает 20 молекул АТФ, а одна молекула триглицерида с тремя 18-углеводными жирными кислотами и одной мюлекулой глицерина дают 461 молекулу АТФ (см. рис. 1.2). Жиры, безусловно, являются богатым источником энергии при физической нагрузке, но важно знать, что их окисление происходит только в аэробной системе. Если же не имеется необходимого количества кислорода, клетки возвращаются к окислению углеводов для производства энергии.

Белки обычно не вовлекаются в процесс выработки энергии и сохраняются для поддержания, восстановления и роста тканей. Однако они могут быть использованы для образования глюкозы или энергии, когда запасы гликогена истощены. Это происходит при дефиците углеводов или при длительной нагрузке. Спортсмены могут полностью не восполнить запасы гликогена после периода тренировочных занятий, в результате чего его запасы постепенно истощаются. В этих случаях белок, накопленный в мышцах, может быть использован для синтеза глюкозы и как источник энергии. Такой процесс нежелателен, поскольку он ведет к уменьшению мышечной массы и интенсификации работы печени и почек, которые должны переработать побочные продукты распада белка.

Белки состоят из аминокислот. Некоторые аминокислоты с разветвленными цепями могут быть источниками энергии. К ним относятся в основном лейцин, изолейцин и валин. Еще две аминокислоты — глутамин и аспартат — включаются в обмен энергии. Прежде чем аминокислоты включаются в обмен, их группы, содержащие азот, удаляют. В результате избыточный азот удаляется из организма с мочой. Поскольку для образования мочи необходима вода, чрезмерный распад белков увеличивает риск обезвоживания. Различные аминокислоты включаются в метаболизм в разных точках. Высшая точка, когда они могут включиться, — это уровень пирувата, поэтому наибольшее число молекул АТФ, которое может быть продуцировано, равно 15 (см. рис. 1.2). Однако выделение азота сопровождается метаболическими издержками и физиологическими потерями белка в мышцах.

МЕТАБОЛИЗМ ЭНЕРГИИ

УГЛЕВОДОВ, ЖИРОВ И БЕЛКОВ

Накопление питательных веществ, содержащих энергию, — углеводов (глюкоза), белков (аминокислоты) и жиров (жирные кислоты) — представляет единый процесс.

Излишки этих веществ накапливаются в виде жиров. Глюкоза может быть использована для синтеза аминокислот, а некоторые аминокислоты — для синтеза глюкозы. Однако эти процессы ведут к затратам энергии, например, 5 % энергии теряется при накоплении глюкозы в мышцах в виде гликогена вместо ее непосредственного использования для продуцирования АТФ. Эта цифра увеличивается до 28 % при превращении глюкозы в жирные кислоты для депонирования .

Энергетические системы, использующие эти питательные вещества, работают не одна за другой (сначала система АТф—КрФ, затем система анаэробного гликолиза и, наконец, аэробный метаболизм), а включаются одновременно, и их вклады изменяются в зависимости от уровня накопления, наличия кислорода и уровня двигательной активности. Например, наличие кислорода влияет на то, какой субстрат используется для получения энергии. На один атом углерода жирной кислоты продуцируется 8,2 молекулы АТф, и на один атом углерода молекулы глюкозы продуцируется только 6,2 молекулы АТФ. При ограниченном количестве кислорода глюкоза является более предпочти тельным источником для аэробного метаболизма и единственным — для анаэробного окисления. Гормональные изменения, как следствие диеты и нагрузок, значительно влияют на энергетические потоки. Жирные кислоты вырабатывают энергию при помощи аэробной системы.

Однако использование жирных кислот зависит от одновременного потока углеводов в энергетических путях для регенерации промежуточных соединений в цикле Кребса. Без адекватного количества углеводов пищи жирные кислоты переходят на другой путь метаболизма. Поэтому вместо того, чтобы вести к продукции АТФ, жирные кислоты продуцируют кетоны. Только некоторые ткани, например мозг, могут использовать кетоны для производства энергии. Если запасы углеводов малы, то содержание кетонов может увеличиваться и вызывать утомление и несбалансированность метаболизма.

Новости фитнес-клуба

мы повышаем цены на их услуги персонального тренинга с 1 ноября 2015 года

Отзывы

Андрей
хочу выразить огромную благодарность вашему замечательному клубу за помощь в достижении цели,и отдельное спасибо Денису! очень чуткий инструктор!
// 11.02.2016
Ксения
очень понравился зал! долго искала хороший зал с демократичными ценами и хорошими тренажерами!! отзывчивый персонал, всегда могут помочь, особенно мне - новичку в этом нелегком деле!
// 08.02.2016
Маша
клуб замечательный,тренажёры как новенькие,всегда чисто и приятно!
// 25.01.2016
21-56-77, 21-55-80.
Техника выполнения упражнения, нюансы и т.д.