Материал: Пособие для персональных тренеров

ГЛАВА 4. СИСТЕМЫ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________

Молочная кислота. Аэробный и анаэробный механизм выработки энергии

Максимальное количество молочной кислоты вырабатывается при максимальных нагрузках. Если вы работаете не очень интенсивно, задействуется аэробный механизм выработки энергии, при котором в мышцах или печени происходит окисление кислородом молочной кислоты.

Здесь следует подчеркнуть, что аэробный и анаэробный механизм действуют одновременно даже в периоды отдыха или очень небольших нагрузок. Так, эритроциты не имеют митохондрий, «аэробных станций энергии», поэтому вся энергия в этих клетках образуется только за счет реакции с молочной кислотой. В организме есть и такие клетки, которые в силу своей природы не могут вырабатывать энергию по механизму гликолиза (анаэробно) и в которых действует только аэробная схема. Отметим также, что при небольших нагрузках молочная кислота образуется неинтенсивно, так что коэффициент образовавшихся молекул равен коэффициенту распавшихся молекул. С увеличением нагрузок возрастает и количество молочной кислоты.

При достижении здоровым, но не тренированным человеком аэробного уровня (VO2) в 5055% максимального значения или при достижении пульса, равного 60-65%максимального уровня, количество молочной кислоты в организме резко увеличивается. Если человек в хорошей физической форме, то активная выработка молочной кислоты начинается, когда аэробный уровень достигает 80-85%. Количество молочной кислоты в организме возрастает пропорционально росту нагрузок. Это своеобразный сигнал того, что аэробная энергетическая система исчерпала лимит своих возможностей и не может больше удовлетворять потребности мышц в дополнительной энергии.

При достижении аэробного уровня в 50%, 85% или иного значения максимального потребления кислорода участник преодолевает определенный барьер, так называемый анаэробный порог, или точнее – точку аккумуляции молочной кислоты в крови. При переходе через эту точку возможностей аэробной энергетической системы уже не хватает, чтобы обеспечить необходимый уровень активности мышц, и тогда начинается интенсивная выработка молочной кислоты, т.е. организм переходит на систему гликолиза. Концентрация молочной кислоты в крови возрастает до очень больших значений (по сравнению с периодом отдыха) и, в конце концов, вы вынуждены остановиться.

Если нагрузки соответствуют физическому уровню человека, молочная кислота не образуется в больших количествах вследствие адаптации мышц к нагрузкам.

ЭНЕРГИЯ ДЛЯ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ: АЭРОБНАЯ СИСТЕМА

Это наиболее сложный механизм выработки энергии из всех остальных, однако этот процесс, который еще называют клеточным дыханием, мы не будем рассматривать детально.

Кислород расщепляет углеводы и жиры. (Из белков вырабатывается лишь 5-10% всей энергии здорового организма – их аминокислоты окисляются кислородом до глюкозы, которая затем принимает участие в синтезе АТФ. Белки обычно не учитывают, когда говорят о затратах энергии при отдыхе или двигательной активности). Аэробный процесс (клеточное дыхание) выработки АТФ происходит в особых органеллах клетки - митохондриях. Механизмы АТФ-ФК и гликолиза не позволяют вырабатывать АТФ в больших количествах вследствие того, что процесс распада углеводов при отсутствии кислорода идет не до конца. По этой же причине аэробный механизм образования АТФ очень эффективен.

При полном окислении углеводов происходят процессы аэробного гликолиза и аэробного окисления (цикл Кребса), связанного с переносом электронов. Конечным продуктом анаэробного и аэробного гликолиза является пировиноградная кислота (ПВК). В случае анаэробного гликолиза ПВК превращается в молочную кислоту. В присутствии кислорода ПВК переходит в ацетил-кофермент А, из которого затем в процессе цикла Кребса образуется лимонная кислота. Цикл Кребса – это сложный комплекс химических реакций, в результате которых ацетил-кофермент А полностью окисляется. Свободный углерод (образовавшийся в результате разложения первоначального углевода) соединяется с кислородом, образуя углекислый газ (СО2), который кровью переносится к легким и выводится из организма.

В процессе гликолиза, когда углевод (глюкоза) превращается в ПВК, и во время цикла Кребса образуются ионы водорода. Чтобы среда клетки оставалась нейтральной, ионы водорода необходимо выводить (избыток ионов Н+ создает кислотную среду). Цикл Кребса тесно связан с серией химических реакций, в результате которых происходит передача электрона. Ионы водорода,

31

Ч А С Т Ь 2. НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ФИТНЕС-ПРОГРАММЫ

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

образовавшиеся в результате гликолиза и цикла Кребса, соединяются с двумя коферментами (НАД и ФАД), которые перемещают водород по многоступенчатой цепи переноса электрона. В ходе цепи реакций водород соединяется с кислородом с образованием воды. Таким образом, среда в клетке остается нейтральной. Выигрыш энергии, достигаемый в процессе аэробных реакций, колоссальный: при полном окислении одной молекулы гликогена мы получаем 38-39 молекул АТФ, тогда как при анаэробном окислении образуются лишь три молекулы АТФ.

Процессы окисления жиров очень важны, так как гликоген, содержащийся в мышцах и печени, может обеспечить только 1200-2000 ккал. Энергия, высвобождаемая при окислении жиров, безгранична, если имеется доступ кислорода. Триглицериды – самые большие источники «топлива». Их запасы сосредоточены в жировых клетках и волокнах скелетных мышц. В процессе образования АТФ молекула триглицерида разлагается на одну молекулу глицерина и три молекулы жирных кислот. Этот процесс называется липолизом. Жирные кислоты легко захватываются кровью и переносятся к скелетным мышцам. Далее они проникают в клетки мышц и внутри митохондрий разлагаются. Подобный процесс разложения жиров в митохондриях называется бета-окислением. В результате образуются уксусная кислота и ацетил-кофермент А.

Далее ацетил-кофермент А, как и в случае с углеводом, проходит цикл Кребса. В результате образуются молекулы АТФ, вода и углекислый газ.

При окислении жиров происходит больший выигрыш в энергии, чем при окислении углеводов, но на этот процесс требуется больше кислорода. Вот почему при значительных нагрузках в первую очередь идет разложение углеводов, однако при регулярных тренировках развивается кардиореспираторная система, кислорода начинает поступать больше и организм начинает сжигать жиры.

В основе окислительного процесса выработки энергии лежит способность организма поглощать и использовать кислород. Без подключения данного механизма невозможны продолжительные нагрузки, а также восстановление организма после анаэробной деятельности

(табл. 3).

Таблица 3. Некоторые важные характеристики энергетических систем

КАКУЮ ИЗ ТРЕХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ НАДО РАЗВИВАТЬ?

Многие ваши клиенты не захотят работать над всеми тремя энергетическими системами. Так, тренировка механизма АТФ-ФК требует больших, но коротких нагрузок. Если человек в плохой

32

ГЛАВА 4. СИСТЕМЫ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________

физической форме, ему трудно будет заниматься по программе, составленной с целью развития этой энергетической системы. Кроме того, большинству клиентов вообще это не нужно.

Когда вы будете решать вопрос, на какой энергетической системе остановиться, спросите себя: «Мой клиент сможет выдержать нагрузки, требуемые для тренировки этой системы?». Далее ориентируйтесь по ситуации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Механизм выработки энергии определяется интенсивностью нагрузок. При разработке программы обязательно учитывайте, на какую систему следует обратить внимание, чтобы достичь целей клиента. Если вы поняли, что такое аэробный и анаэробный механизмы получения энергии, вам легко будет составлять «интервальные» программы, а также готовиться к занятиям на развитие мышц. Не ошибитесь на этом моменте, иначе цели клиента никогда не будут достигнуты!

33

ГЛАВА 5. ФИЗИОЛОГИЯ И РАЗВИТИЕ КАРДИОРЕСПИРАТОРНОЙ СИСТЕМЫ

______________________________________________________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________

напрягается, энергия не образуется за счет распада АТФ. Но так как количество АТФ в клетках мышц невелико, организм начинает немедленно синтезировать АТФ дополнительно, разлагая углеводы и жиры. Если бы это было не так, мы могли бы работать весьма ограниченное время. АТФ – единственный источник энергии, доступный нашему организму.

Чтобы понять, как в мышечных клетках рождается энергия, необходимая для функционирования кардиореспираторной системы, попытаемся связать воедино два основных механизма синтеза энергии – аэробный и анаэробный. Термин «аэробный» означает «с кислородом». АТФ синтезируется аэробно, пока кардиореспираторная система способна удовлетворить потребности клеток в кислороде. Когда кардиореспираторная система больше не в состоянии снабжать клетки кислородом, включается анаэробный механзим. В этом случае клетки синтезируют АТФ «без кислорода», точнее, при недостатке кислорода. Аэробному механизму соответствуют две энергетические системы: система АТФ-ФК и система гликолиза (распад молочной кислоты).

При коротких интенсивных нагрузках используются небольшие запасы АТФ и ФК, имеющиеся в организме; при необходимости подключается механизм анаэробного гликолиза. Однако если нагрузки продолжаются, организму необходим кислород, иначе не может включиться в действие аэробный механизм синтеза АТФ, рассчитанный на выработку энергии при длительных нагрузках.

Чтобы хорошо развить кардиореспираторную систему, необходимо работать над аэробным и анаэробным механизмами образования энергии. Если цель программы – уменьшить массу тела, такая постановка вопроса особенно актуальна. Почему? При анаэробном механизме разлагаются АТФ, ФК, глюкоза-сахар, образуемые при реакции разложения углеводов. Аэробный механизм также работает на глюкозе, однако попутно сжигаются еще и жиры. Жиры, накопленные в организме, переносятся кровью к мышцам, где в присутствии кислорода и глюкозы они разлагаются с выделением энергии. Процесс сжигания жиров идет только в присутствии кислорода. Побочными продуктами этого процесса являются углекислый газ и вода; они никак не влияют на работоспособность (усталость) мышц.

Аэробные или анаэробные упражнения не являются ни плохими, ни хорошими. Включайте в программу те или иные упражнения в зависимости от целей клиента.

Слова «аэробный» и «анаэробный», употребленные в сочетании со словом «упражнение», в сущности, относятся к мышцам, задействованным при выполнении упражнений, так как энергия, необходимая для сокращения мышц, производится в клетках мышечных тканей. Термин «аэробные упражнения» означает, что мышцы, задействованные в упражнении, получают достаточно кислорода, чтобы их клетки могли вырабатывать энергию по аэробному механизму. Термин «анаэробные упражнения» означает, что к клеткам мышц поступает недостаточно кислорода, чтобы энергия вырабатывалась анаэробно, поэтому включается анаэробная система синтеза энергии.

Чем более тренирован человек, тем больше развита его кардиореспираторная система, тем при больших нагрузках она способна удовлетворять потребности клеток в кислороде.

Энергетический спектр

Когда вы отдыхаете, работает аэробная энергетическая система. Помните о том, что эта система не может отключиться ни на минуту, так как для жизнедеятельности клеток сердца, мозга, нервных клеток необходим кислород. Когда мы отдыхаем, организм продолжает работать. Мы вдыхаем, чтобы удовлетворить потребности клеток в кислороде.

Интенсивность нагрузок увеличивается при переходе из состояния покоя к ходьбе, а затем к бегу, потребность организма в кислороде возрастает. Кардиореспираторная система начинает работать более интенсивно, чтобы обеспечить кислородом активные мышцы. У нетренированного человека мышечные клетки не могут извлекать кислород из крови при возрастании нагрузок. При достижении 50-85% максимального аэробного уровня (процент зависит от физической формы участника и генетических особенностей организма), клетки начинают испытывать кислородное голодание. В этот момент включается анаэробная система. Например, это происходит, когда одно и то же силовое упражнение вы выполняете 8-12 раз, когда приходится напрягать мышцы в течение 30с

– 2-3 минуты.

Уровень нагрузок, при котором мышечные клетки начинают испытывать кислородное голодание и уже не способны синтезировать АТФ аэробно, называется анаэробным порогом. Когда человек пересекает эту критическую точку, он начинает тяжело дышать, в мышцах появляется ощущение жжения (создаваемое за счет скопления в клетках молочной кислоты), у него появляется

35