Биохимические процессы, происходящие в организме при выполнении работы на 3000м/8мин. в легкой атлетике

1. Зона мощности. Соотношение  аэробных и анаэробных процессов  в организме при выполнении работы на 3000м/8мин в легкой атлетике.

Работа в зоне большей мощности имеет предельную продолжительность до 30 мин. Основной механизм энергообеспечении: лактатный и аэробный энергетических процессов. Для работы в этой зоне характерен примерно одинаковый вклад гликолиза и тканевого дыхания.  Лактатный путь- это путь ресинтеза, также как и криатинфосфатный, относится к анаэробным способам образования АТФ.    Креатинфосфатный путь ресинтеза АТФ функционирует только в самом начале работы, и поэтому его доля в общем энергообеспечении данной работы мала. Примером упражнений в этой зоне мощности является бег на 5000м, лыжные гонки по пересечённой местности, плавание на длинные и средние дистанции и др. В зависимости от преобладания гликолиза или тканевого дыхания в энергообеспечении таких нагрузок их называют анаэробно-аэробные (преобладает гликолиз) или аэробно-анаэробные (преобладает тканевое дыхание). Соотношение аэробных и анаэробных процессов при выполнении данной работы 40/60.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Характеристика основного  пути энергообеспечения АТФ:  энергетические источники, краткое  описание процесса реакции, в которых образуется АТФ, конечные продукты.

При работе на 3000 м/8 мин  в л/а энергетическим источником являются гликоген мышц и частично печени.

АТФ – молекула, которая заключает в себе энергия используемую для мышечного сокращения синтеза различных веществ, деятельности НС и дт.

АТФ является нуклеотидом. В состав  молекулы АТФ входят: азотистое основание – аденин, углевод – рибоза и три остатка фосфорной кислоты. Особенностью молекулы АТФ является то, что второй и третий остатки фосфорной кислоты присоединяются связью, богатой энергией. Такая связь называется высоко энергетической, или макроэнергетической, т.е. в низ заключена энергия, и при разрыве такой связи эта энергия высвобождается.

Аэробный гликолиз.

Аэробный гликолиз – основной путь расщепления глюкозы с участием О2 и с образованием СО2 и Н2О (протекает в цитоплазме, а затем в митохондриях).

Этапы аэробного гликолиза.

1. Распад углеводов в анаэробном режиме до пирувата.

2. Окислительное декарбокселирование ПВК с образованием ацетил КоА – протекает в митохондриях.

3. ЦКТ- в митохондриях.

Схема аэробного гликолиза.

Глюкоза 2 фосфоенолпируват

Глюкоза – 6- фосфат                                                   2 пируват

Фруктоза – 1.6 дифосфат                окислительное декарбоксилирование ПВК

2 глицеролальдегид – 3 фосфат                    2 ацетил КоА             

2  1,3- дифосфоглицерат                                 2 ЦТК                  2 НАДН2

2  3-фосфоглицерат                                        +24 АТФ  + 6 АТФ

2  2- фосфоглицерат                

Количество синтезированной АТФ в ходе аэробного гликолиза.

 Сумарно:

С6Н12О6  О2+6СО2+38 АТФ

                                               8 АТФ- гликолиз 24 АТФ-ЦТК

6АТФ –окислительное                             декарбоксилирование ПВК

Цикл трикарбоновых кислот.

ЦКТ- это 8 последовательных реакций, протекающих в митохондрия и дающие основную массу АТФ.

 

 

В результате  1 ЦТК из АцетилКоА  образуется две молекулы Н2О, две молекулы СО2 , 12 молекул АТФ : 1 АТФ за счет субстратного фосфолирования, и 11 АТФ за счет сопряжения с дыхательной цепью.

Дыхательная цепь- цепь ферментов, встроена во внутреннюю мембрану метахондрий и позволяющая переносить протоны и электроны воды. 

При участии фермента НАД образуется 3 АТФ, т.к. протоны и электроны трижды проходят сквозь мембрану, активируя ферменты АТФ – синтетазу, т.е. молекула АТФ собирается 3 раза. 

Таким образом, биологическая роль АТФ заключается в том, что это вещество является универсальным аккумулятором энергии.

Основным поставщиком АТФ является тканевое дыхание – завершающий этап катаболизма, протекающий в митохондриях всех клеток кроме красных клеток крови (эритроцитов).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Энергетические показатели  основного пути энергообеспечения (мощность, емкость, эффективность) и биомеханические факторы, которые влияют на их величину.

Мощность – это наибольшая скорость образования АТФ в данном процессе, характеризует предельную интенсивность работы, которая может быть достигнута. Показатель измеряется в калориях или джоулях на 1 кг мышечной ткани в минуту.

Емкость – общее количество АТФ, которое может быть получено в данном процессе за счет величины запасов энергетических субстратов. От этого зависит продолжительность и объем выполняемой работы.

Эффективность- показывает какая часть (в%) энергии, освободившейся в процессе, расходуется на выполнение работы, т.е. КПД.

 Максимальная мощность- 0.8 – 1.2 кДж на 1 кг в мин. (350-450 кол/кг мин)

Емкость – практически безгранична, т.к.  в аэробных превращениях может вовлекаться большое количество субстратов, а конечные продукты быстро выводятся из организма.

Эффективность- выше чем аэробные, т.к. энергетические субстраты расщепляются полностью, до СО2, Н2О и составляет 55-60%.  

Энергетически характеристики гликолиза.

Максимальная мощность- у не тренированных 2,5 у тренированных 3,5 кДж/кг в мин (700-800 кал/кг в мин.)

Время развертывания (скорость)- 20-30 сек., через 1 мин. становится основным источником энергии для мышечной работы и может продлжаться с высокой скоростью до 2-3 мин.

Емкость- ~ 6,2-2,5 раза, больше чем емкость креатинфосфатного процесса, но меньше анаэробного процесса.

Эффективность- составляет ~ 35-40%

 

 

Биохимические факторы, влияющие на параметры энергопроцесса.

2. Лактатноанаэробный гликолиз

- запасы лактата

-активность ферментов в гликолизе

- сохранение активности ферментов гликолиза при увеличении плотности  за счет лактата

- способность буферных  систем «обезвреживать» лактат к рови

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Биохимические изменения в мышцах, крови и моче спортсмена при выполнении работы на 3000 м/8мин в л/а.

С увеличением продолжительности работы уменьшается доля анаэробных процессов энергообеспечения и увеличивается доля аэробных процессов.

В основном биохимические изменения зависят от мощности упражнений, причем, чем  больше мощность, тем меньше ее продолжительность.

При физических нагрузках в мышцах значительно тормозится синтез и увеличивается скорость распада белков. Распадаются сократительные белки, входящие в состав миофибрилл мышечных мембран и белки ферменты. При интенсивных нагрузках, повреждаются мышечные волокна, и содержимое клеток выходит в плазму.

  При работе невысокой интенсивности в большей степени используется гликоген мс-волокон. По мере уменьшения содержания гликогена в мышцах основным источником энергии становится гликоген печени, который распадается до глюкозы. Глюкоза с кровью попадает в мышцы и расщепляется до лактата  или углекислого газа и воды. Уровень глюкозы в крови поддерживается за счет мобилизации гликогена печени, которая активизируется катехоломинами. Увеличивается лактат (выше 9-11 ммоль/л) и сдвиги в рН (до 7,2) довольно значительно, но не достигает максимальных значений. В моче обнаруживается белок (до 0,6%).

Глюкоза с кровью поступает в мышцы и расщепляется до лактата или углекислого газа  и воды. Уровень глюкозы в крови поддерживается за счет мобилизации гликогена печени, который активизируется катехоламинами (адреналин и норадреналин)

 

 

 

 

 

 

 

Концентрация гликогена в мышечных волокнах при выполнении длительных умеренных упражнениях.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Качество двигательной  деятельности, которое является  ведущим при выполнении работе  на 3000м 8 мин. легкая атлетика. Методы  развития этого качества.  Метод  контроля за уровнем развития данного качества.

    При выполнении работы на 3000м 8 мин. в легкой атлетике двигательной деятельностью, ведущим является выносливость.

Скоростно-силовые качества.

Скорость- это способность совершать максимальное количество двигательных действий в минимальный отрезок времени, а так же координировать своих условий величины внешнего сопротивления, длительности характера и интенсивности работы.

Скорость мышечного сокращения зависит от:

- от частоты импульсации нейронов

- число активированных  нейронов

- мощность потока иона  кальция в мышечном волокне  и развитие саркоплазматической  сети.

- величина АТФазной активности миозина

- возможности анаэробных  энергетических процессов- криатинфосфатного и гликолитического.

Сила- способность преодолевать внешнее сопротивление либо противодействовать ему посредством мышечных усилий.

Сила зависит от:

- количества структурных  белковых мышц

- АТФ-азной активности миозина

- возможности анаэробного ресинтеза АТФ-азной креатинфосфокиназной и гликолитического.

Большая сила развивается в мышцах с длинным саркомерами, а большая скорость сокращения в мышцах - короткими саркомераими. Так же скорость и сила зависят от соотношения быстрого и медленного сокращения мышечных волокон. Скорость больше генетически обусловлена(ее сложно развить).

Методы развития скорстно-силовых качеств

1. Метод максимальных усилий

Направлен на развитие максимальной силы. Упражнения по структуре близкие и соревновательные. Они выполняются с предельным усилием, небольшим числом повторений(4-6) и нерегламентированными интервалами отдыха ( ~1,5- 2 мин.) креатинфосфат 8-10с. Биохимические изменения в мышцах при использовании этого метода приводит к увеличению АТФ-азной активности миозина. Во время интервалов отдыха происходит восстановление содержания креатин фосфата в мышцах.

2. Метод повторных предельных упражнений

Применяется для усиления синтеза сократительных белков и увеличения мышечной массы. Применяются упражнения с отягощением не более 70% максимальной силы с большим (10-30с) интервалами отдыха.

Лактатная выносливость характеризует выполнение физических нагрузок в зоне субмаксимальной мощности. Основным источником энергии при работе с такой мощностью служит анаэробный распад мышечного гликогена до молочной кислоты, называемый гликолизом. Возможности гликолитического способа получения АТФ в значительной степени зависят от запасов мышечного гликогена. Чем выше дорабочая концентрация гликогена в мышцах, тем дольше он будет использоваться в гликолизе. Отсюда следует, что мышцы с преобладанием белых, богатых креатинфосфатом и гликогеном волокон обладают также и выраженной лактатной выносливостью. Другим фактором, определяющим лактатную выносливость, является резистентность мышечных клеток и всего организма в целом к возрастанию кислотности вследствие накопления лактата в мышцах и в крови.

Исходя из такой зависимости тренировки, направленные на развитие лактатной выносливости, строятся так, чтобы обеспечить выполнение двух задач. Во-первых, за счет выполняемых физических нагрузок в мышцах должно увеличиваться содержание гликогена. Во-вторых, тренировочные занятия должны привести к возникновению резистентности к накоплению лактата и повышению кислотности.

С этой целью применяются упражнения, вызывающие, с одной стороны, значительное исчерпание запасов мышечного гликогена, что является необходимым условием для его последующей суперкомпенсации, а с другой – приводящие к образованию больших количеств молочной кислоты.

6. ПОЛ. Этапы развития ПОЛ. Роль при физических нагрузках.

Перекисное окисление липидов (ПОЛ) — окислительная деградация липидов, происходящая, в основном, под действием свободных радикалов.

Реакции биологического окисления сопровождаются образованием свободных радикалов — частиц, имеющих на внешней валентной орбитали неспаренный электрон. Это обусловливает высокую химическую активность этих радикалов. Например, они вступают в реакцию с ненасыщенными жирными кислотами мембран, нарушая их структуру. Антиоксиданты предотвращают свободнорадикальное окисление.

Через стадию перекисных производных ненасыщенных жирных кислот осуществляется биосинтез простагландинов и лейкотриенов, а тромбоксаны, оказывающие мощное влияние на адгезивно-агрегационные свойства форменных элементов крови и микроциркуляцию, сами являются гидроперекисями. Образование гидроперекисей холестерина — одно из звеньев в синтезе некоторых стероидных гормонов, в частности, прогестерона.

При выполнении физических нагрузок липиды мобилизируются из жировых депо, переходят в кровь и используются тканями  и органами как энергетический субстрат.

Стадии перекисного окисления липидов

1) Инициация: образование  свободного радикала (L•)

Инициирует реакцию чаще всего гидроксильный радикал, отнимающий водород от СН2-групп полиеновой кислоты, что приводит к образованию липидного радикала.

2) Развитие цепи:

L • + О2 → LOO • 
LOO• + LH → LOOM + LR•

Развитие цепи происходит при присоединении О2, в результате чего образуется липопе-роксирадикал LOO• или пероксид липида LOOH.

ПОЛ представляет собой свободнорадикальные цепные реакции, т.е. каждый образовавшийся радикал инициирует образование нескольких других.

3) Разрушение структуры  липидов 

Конечные продукты перекисного окисления полиеновых кислот - малоновый диальдегид и гидропероксид кислоты.

4) Обрыв цепи - взаимодействие  радикалов между собой:

LOO• + L• → LOOH + LH 
L• + vit E → LH + vit E• 
vit E• + L• → LH + vit Еокисл.