27. Энергетика мышечной работы.

Основной двигательный механизм организма - мышцы. В работающей мышце по сравнению с мышцей, находящейся в состоянии покоя, окислительные процессы возрастают в 50 раз и более. Одновременно большая нагрузка падает на систему транспорта продуктов обмена - тканевую жидкость и кровь. Для сохранения химического и физического равновесия к клеткам необходимо доставлять нужное количество питательных веществ и кислорода, а также удалять тепло и конечные продукты обмена веществ - воду, углекислый газ и др. Поэтому при интенсивной нагрузке способность противостоять утомлению во многом зависит от органов, снабжающих мышцы кровью - системы кровообращения и дыхания.

Главным источником энергии при мышечном сокращении являются поступающие в организм с пищей углеводы и жиры.

В самой мышечной клетке превращение энергии обеспечивается аденозинтрифосфорной кислотой (АТФ) и креатинфосфатом (КФ). Накопление и освобождение энергии происходит путем присоединения или отщепления фосфатных групп. После отщепления фосфорной кислоты от молекулы АТФ с помощью фермента аденозинтрифосфатазы образуется аденозиндифосфорная кислота (АДФ) и освобождается энергия:

АТФ  АДФ +Н3Р04+8 ккал.

Часть освобожденной энергии трансформируется в мышечное сокращение. Таким образом, мышцы превращают химическую энергию в механическую работу.

Запас АТФ в мышцах небольшой. Для поддержания активности тканей на определенном уровне необходим быстрый ресинтез АТФ (то есть обратный процесс «сборки» молекулы АТФ из АДФ и неорганического фосфата). Последний происходит в процессе рефосфорилирования при соединении АДФ и фосфатов. Наиболее доступным веществом, используемым для ресинтеза АТФ, в первую очередь следует назвать креатин-фосфат, легко передающий свою фосфатную группу на АДФ:

КФ+АДФ  Креатин +АТФ

Концентрация КФ в мышцах в 3-4 раза больше по сравнению с АТФ. Умеренное (на 20-40%) снижение содержания АТФ сразу компенсируется за счет КФ. Истощение запасов самого КФ зависит от величины нагрузки.

Процесс гликолиза (буквально - расщепление сахара) более инертен и достигает максимума не ранее чем на 1-2-й минуте работы.

Гликоген и глюкоза расщепляются до пировиноградной кислоты. Этот процесс может проходить в анаэробных условиях. В реакции образуются богатые энергией фосфаты.

Следует отметить, что при полном аэробном окислении глюкозы и гликогена энергии для ресинтеза освобождается намного больше, чем в анаэробном процессе. Так, по сравнению с последним глюкоза в аэробных условиях на одну грамм-молекулу может образовать в 19 раз больше АТФ.

28. Роль движений в сохранении здоровья.

В основе укрепления и сохранения здоровья лежит повышение энергопотенциала организма. Если количество энергии, мобилизуемое на те или иные нужды, повышается, то эффективность функционирования систем повышается, увеличивая тем самым степень адаптированности организма к тем или иным факторам среды. Такие постоянно действующие на организм человека раздражители, как физические нагрузки, холод и гипоксия (кислородное голодание) вызывают, на клеточном уровне, один и тот же ответ:

сначала дефицит энергии в клетках, затем стимулирование образования новых рабочих элементов в них (белковых структур, митохондрий), от которых зависит количество мобилизуемой энергии (Ф.З. Меерсон, 1988). Если нагрузка меньше оптимальной (оптимальной считают нагрузку, равную примерно 50% от максимума, определенную, например, по частоте сердечных сокращений), то синтез структур отстает от их распада, что ведет к уменьшению энергетической мощности клеток, тканей и всего организма, то есть проявляется атрофия от бездеятельности.

При действии чрезмерного раздражителя (нагрузки) происходит перегрузка систем образования структуры в клетках, что ведет к патологии, заболеваниям. Для того, чтобы нарастала тренированность (то есть происходило увеличение резервных возможностей), нужно некоторое превышение оптимума нагрузки, вместе с тем необходимо помнить, что значительное превышение опасно для здоровья. В частности известно, что при реализации программ тренировки с большими нагрузками у спортсменов в значительной мере снижается иммунитет. Отсюда правило: для тренировки резервов организма необходимо периодическое увеличение оптимума нагрузки в строгом соответствии с уже достигнутой мощностью энергетических систем мышечных клеток (принцип постепенности).

Необходимо заметить, что применение равномерных нагрузок может создавать адаптацию, то есть приспособление только к какому-либо конкретному стимулу, величина которого задается, а не тренированность (например, к воде определенной температуры, длительному бегу или ходьбе с определенной, чаще всего невысокой скоростью). В этих условиях наоборот, наступает детренированность регуляторных механизмов функциональных систем, что снижает уровень динамического здоровья и резервов гомеостаза. Последние измеряются диапазоном изменений внешней среды, при которых константы крови (рН, уровень глюкозы, насыщение кислородом и.т.п.) еще поддерживаются в пределах физиологической нормы.

Таким образом, любая тренировка осуществляется через напряжение и неравномерность работы функций разных систем организма.

Главным условием укрепления и сохранения потенциала здоровья является большой резерв энергетических мощностей, достигаемый тренировкой физическими нагрузками, как пиковыми, так и равномерными, продолжительными. Они тренируют почти все рабочие системы, обеспечивающие жизнедеятельность организма: сердце, сосуды, легкие, эндокринную и нервную системы.