Биохимические основы жизнедеятельности организма человека - Волков Н.И., Несен Э.Н. 2000
Биохимия спорта
Биохимический контроль в спорте
Биохимический контроль развития систем энергообеспечения организма при мышечной деятельности
Спортивный результат в определенной степени лимитируется уровнем развития механизмов энергообеспечения организма. Поэтому в практике спорта проводится контроль мощности, емкости и эффективности анаэробных и аэробных механизмов энергообразования в процессе тренировки, что можно осуществлять и по биохимическим показателям.
Для оценки мощности и емкости креатинфосфокиназного механизма энергообразования используются показатели общего алактатного кислородного долга, количество креатинфосфата и активность креатинфосфо- киназы в мышцах. В тренированном организме эти показатели значительно выше, что свидетельствует о повышении возможностей креатинфосфо- киназного (алактатного) механизма энергообразования (табл. 52).
Рис. 218 Прирост неорганического фосфата в крови гребцов низкой (1) и высокой (2) квалификации после выполнения анаэробной физической работы
Степень подключения креатинфосфокиназного механизма при выполнении физических нагрузок можно оценить также по увеличению в крови содержания продуктов обмена КрФ в мышцах (креатина, креатинина и неорганического фосфата) или изменению их содержания в моче.
Для характеристики гликолитического механизма энергообразования часто используют величину максимального накопления лактата в артериальной крови при максимальных физических нагрузках, а также величину общего и лактатного кислородного долга, значение pH крови и показатели КОС, содержание глюкозы в крови и гликогена в мышцах, активность ферментов лактатдегидрогеназы, фосфорилазы и др.
О повышении возможностей гликолитического (лактатного) энергообразования у спортсменов свидетельствует более поздний выход на максимальное количество лактата в крови при предельных физических нагрузках, а также более высокий его уровень (см. табл. 52). У высококвалифицированных спортсменов, специализирующихся в скоростных видах спорта, количество лактата в крови при интенсивных физических нагрузках может возрастать до 26 ммоль ⋅ л-1 и более, тогда как у нетренированных людей максимально переносимое количество лактата составляет 5—6 ммоль л-1, а 10 ммоль ⋅ л-1 может привести к летальному исходу при функциональной норме 1—1,5 ммоль л-1. Увеличение емкости гликолиза сопровождается увеличением запасов гликогена в скелетных мышцах, особенно в быстрых волокнах, а также повышением активности гликолитических ферментов.
Для оценки мощности аэробного механизма энергообразования чаще всего используются уровень максимального потребления кислорода (МПК или VO2mах), время наступления ПАНО, а также показатель кислородтранспортной системы крови — концентрация гемоглобина. Повышение уровня VO2mах свидетельствует об увеличении мощности аэробного механизма энергообразования. Максимальное потребление кислорода у взрослых людей, не занимающихся спортом, у мужчин составляет 3,5 л ⋅ мин-1, у женщин — 2,0 л ⋅ мин-1 и зависит от массы тела. У высококвалифицированных спортсменов абсолютная величина VO2max у мужчин может достигать 6—7 л ⋅ мин-1, у женщин — 4—5 л ⋅ мин-1.
ТАБЛИЦА 52. Изменение показателей анаэробных механизмов энергообразования в процессе тренировки
Показатели |
Нетренированный организм |
Тренированный организм |
О2-долг общий: алактатный лактатный |
5—6 л (мужчины) 3—4 л (женщины) 15—18 % от общего 82—85 % от общего |
13—15 л (мужчины) 8—10 л (женщины) |
Креатинфосфат в четырехглавой мышце бедра |
25 ммоль ⋅ кг-1 сырой ткани |
В 2—3 раза больше |
Креатинфосфокиназа: в покое при анаэробной нагрузке |
20 усл. ед. ⋅ мг-1 200—250 усл. ед. ⋅ мг-1 |
500—600 уел. ед. ⋅ мг-1 |
Лактат крови: в покое после физической нагрузки |
1—1,5 ммоль ⋅ л-1 5—6 ммоль ⋅ л-1 |
1—1,5 ммоль ⋅ л-1 10—15 ммоль ⋅ л-1 (до 26 и более) |
pH крови: в покое при анаэробной физической нагрузке |
7,35—7,45 7,20 |
7,35-7,45 6,90 |
Гликоген мышц |
130 ммоль ⋅ кг-1 |
50 % и больше |
По длительности работы на уровне ПАНО судят о повышении емкости механизма энергообразования. Нетренированные люди не могут выполнять физическую работу на уровне ПАНО более 5—6 мин. У спортсменов, специализирующихся на выносливость, длительность работы на уровне ПАНО может достигать 1—2 ч.
Эффективность аэробного механизма энергообразования зависит от скорости утилизации кислорода митохондриями, что связано прежде всего с активностью и количеством ферментов окислительного фосфорилирования, количеством митохондрий, а также от доли жиров при энергообразовании. Под влиянием интенсивной тренировки аэробной направленности увеличивается эффективность аэробного механизма за счет увеличения скорости окисления жиров и увеличения их роли в энергообеспечении работы (рис. 219).