Повышение запасов энергетических веществ выше до рабочего состояния происходящее в период отдыха

Обновлено: 19.04.2025

Биохимические изменения в организме человека, вызванные выполнением избранного упражнения, не ограничиваются только временем работы, а распространяются также на значительный период времени отдыха после завершения работы. Такое биохимическое последействие упражнения обычно обозначается термином «восстановление». В этот период осуществляется переход метаболизма от катаболических процессов, происходящих в работающих мышцах во время упражнения, к процессам анаболической направленности, способствующим восстановлению разрушенных при работе клеточных структур, восполнению растраченных энергетических ресурсов и возобновлению нарушенного эндокринного и водно-электролитного равновесия организма.

В ходе процессов восстановления после мышечной работы выделяются три фазы — срочное, отставленное и замедленное восстановление.

Фаза срочного восстановления охватывает первые 30 мин после окончания упражнения и связана с восполнением внутримышечных ресурсов АТФ и креатинфосфата, а также с оплатой алактатного компонента кислородного долга.

В фазе отставленного восстановления, продолжающейся от 0,5 до 6—12 ч после окончания упражнения, происходит восполнение растраченных углеводных и жировых резервов, возвращение к исходному состоянию водно-электролитного равновесия организма.

В фазе замедленного восстановления, которая может продолжаться до 2— 3 сут, усиливаются процессы протеиносинтеза и происходят формирование и закрепление в организме адаптационных сдвигов, вызванных выполнением упражнения.

Каждая фаза восстановления имеет свои особенности в динамике происходящих метаболических процессов.

Динамика биохимических процессов восстановления после мышечной работы

В период отдыха после работы биохимические изменения, произошедшие в мышцах и других органах во время выполнения упражнения, постепенно ликвидируются. Наиболее выраженные изменения обнаруживаются в сфере энергетического обмена. В процессе работы в мышцах и других тканях снижается содержание энергетических субстратов (КрФ, гликогена, а при длительной работе — и липидов) и повышается содержание продуктов внутриклеточного метаболизма (АДФ, АМФ, Н₃РО₄, молочной кислоты, кетоновых тел и т. п.). Накопление продуктов "рабочего" метаболизма и усиление гормональной активности стимулируют окислительные процессы в тканях в период отдыха после работы, что способствует восстановлению внутримышечных запасов энергетических веществ, приводит в норму водно-электролитный баланс организма и обеспечивает индуктивный синтез белков в органах, подвергнутых воздействию нагрузки.

Как следует из табл. 31, процессы восстановления в период отдыха после мышечной работы протекают с различной скоростью и завершаются в разное время (явление гетерохронизма). Быстрее всего восстанавливаются резервы О₂ и КрФ в работавших мышцах, затем — внутримышечные запасы гликогена и гликогена печени и в последнюю очередь — резервы жиров и разрушенные при работе белковые структуры.

Интенсивность протекания восстановительных процессов и сроки восполнения энергетических запасов организма зависят от интенсивности их расходования во время выполнения упражнения (правило Энгельгардта). Интенсификация процессов восстановления ^приводит к тому, что в определённыи момент отдыха после работы запасы энергетических веществ превышают их дорабочий уровень. Это явление получило название суперкомпенсация, или сверхвосстановление.

Данное явление преходяще: после фазы значительного превышения исходного уровня содержание энергетических веществ постепенно возвращается к норме. Чем больше расход энергии при работе, тем быстрее происходит ресинтез энергетических веществ и тем значительнее превышение исходного уровня в фазе суперкомпенсации. Следует, однако, отметить, что это правило применимо лишь в ограниченных пределах. При чрезмерно напряженной работе, связанной с очень большим расходом энергии и накоплением продуктов распада, скорость восстановительных процессов может снизиться, а фаза суперкомпенсации будет достигнута в более поздние сроки и выражена в меньшей степени.

Длительность фазы суперкомпенсации во времени зависит от общей продолжительности выполнения работы и глубины вызываемых ею биохимических сдвигов в организме. После мощной кратковременной работы эта фаза наступает быстро и столь же быстро завершается. Например, при восстановлении внутримышечных запасов КрФ она обнаруживается уже на 3—4-й минуте отдыха и завершается через 1,5—2ч после завершения упражнения; восстановление АТФ происходит еще быстрее, поскольку осуществляется за счет энергии аэробного метаболизма.

При выполнении длительных упражнений, когда имеет место выраженный ацидоз из-за усиления гликолиза в работающих мышцах, суперкомпенсация содержания КрФ наступает только через 12 мин после окончания упражнения и продолжается в течение нескольких часов. Причины явления суперкомпенсации связаны с повышением концентрации гормонов анаболического действия в период отдыха после работы и индукцией ими синтеза белков-ферментов, контролирующих процессы восстановления энергетических ресурсов в скелетных мышцах.

Последовательность восстановления энергетических запасов после мышечной работы

Общие закономерности динамики биохимических процессов в период отдыха после мышечной работы наиболее полно проявляют свое действие в ходе восстановления затраченных при работе энергетических субстратов, в частности при восстановлении внутримышечных запасов фосфагенов (АТФ + КрФ) и гликогена.

Скорость восстановления запасов фосфагенов в мышцах обнаруживает тесную связь со скоростью оплаты быстрой фракции кислородного долга. Это означает, что чем большее количество имеющихся запасов КрФ будет использовано при работе, тем больше кислорода необходимо доставить в работающие мышцы в период отдыха после работы, чтобы обеспечить восстановление запасов креатинфосфата. Большая часть АТФ, необходимой для обеспечения процесса восстановления запасов КрФ в работающих мышцах, образуется за счет аэробного окислительного распада углеводов и жиров в цикле Кребса и в дыхательной цепи митохондрий. Некоторое ее количество может быть получено от анаэробного гликолиза, еще протекающего параллельно с окислительными превращениями в работающих мышцах в первые минуты восстановления.

В отличие от процесса восполнения запасов фосфагенов в период отдыха после работы, реставрация внутримышечных резервов гликогена, использованных во время упражнения, происходит в течение многих часов и даже дней. На процессы восстановления внутримышечных запасов углеводов заметное влияние оказывают тип выполняемого упражнения, его интенсивность и продолжительность, а также характер и объем углеводного питания в период отдыха после работы. В фазе срочного восстановления (в течение первого часа отдыха после окончания упражнения) степень восполнения внутримышечных углеводных ресурсов даже в условиях диеты с высоким содержанием углеводов относительно невелика.

Достижение выраженной суперкомпенсации по содержанию гликогена в мышцах требует не менее 2—3 сут. Для ресинтеза гликогена в мышцах после работы могут использоваться как внутренние субстраты, в частности молочная кислота и глюкоза, образовавшаяся из веществ неуглеводной природы, так и дополнительные количества углеводов, которые вводятся с пищей.

Устранение продуктов распада

Биохимические процессы в период отдыха после мышечной работы

Во время отдыха после мышечной работы происходит восстановление нормальных (дорабочих) соотношений биологических соединений как в мышцах, так и в организме в целом. Если во время мышечной работы доминируют катаболические процессы, необходимые для энергообеспечения, то во время отдыха преобладают процессы анаболизма.

Анаболические процессы нуждаются в затратах энергии в форме АТФ, поэтому наиболее выраженные изменения обнаруживаются в сфере энергетического обмена, так как в период отдыха АТФ постоянно тратится, и, следовательно, запасы АТФ должны восстанавливаться. Анаболические процессы в период отдыха обусловлены катаболическими процессами, которые совершались во время работы.

Во время отдыха ресинтезируются АТФ, креатинфосфат, гликоген, фосфолипиды, мышечные белки, приходит в норму водно-электролитный баланс организма, происходит восстановление разрушенных клеточных структур. В зависимости от общей направленности биохимических сдвигов в организме и времени, необходимого для репаративных процессов, выделяют два типа восстановительных процессов - срочное и отставленное восстановление.

Срочное восстановлениедлится от 30 до 90 мин после работы. В период срочного восстановления происходит устранение

накопившихся за время работы продуктов анаэробного распада, прежде всего молочной кислоты и кислородного долга.

После окончания работы потребление кислорода продолжает оставаться повышенным по сравнению с состоянием покоя. Этот излишек кислородного потребления и получил название кислородного долга. Кислородный долг всегда больше кислородного дефицита, и чем выше интенсивность и продолжительность работы, тем значительнее это различие (рис. 41).

Рис. 41. Соотношение кислородного запроса, кислородного потребления, кислородного дефицита и кислородного долга при интенсивной мышечной деятельности

Во время отдыха расходование АТФ на мышечные сокращения прекращается и содержание АТФ в митохондриях в первые же секунды возрастает, что говорит о переходе митохондрий в активное состояние. Концентрация АТФ увеличивается, превышает дорабочий уровень. Возрастает и активность окислительных ферментов. А вот активность гликогенфосфорилазы резко снижается.

Так как содержание АТФ в мышечных волокнах с самого начала отдыха резко возрастает, появляется возможность ресинтеза креатинфосфата. Креатинкиназная реакция, как было показано выше, обратима; в период отдыха идет обратная реакция - образование креатинфосфата.

потребление кислорода, снабжение кислородом окислительных систем мышц возрастает. В таких условиях молочная кислота окисляется лактатдегидрогеназой, коферментом которой является НАД, до пировиноградной.

Молочная кислота + НАД + Пировиноградная кислота + НАДН + Н +

Восстановленная форма НАД является источником атомов водорода для электронотранспортной цепи, а образовавшаяся пировиноградная кислота в аэробных условиях окисляется до СО₂ и Н₂О.

Отставленное восстановлениедлится долгое время после окончания работы. Прежде всего, оно затрагивает процессы синтеза израсходованных во время мышечной работы структур, а также восстановления ионного и гормонального равновесия в организме.

В период отставленного восстановления происходит накопление запасов гликогена в мышцах и печени; эти восстановительные процессы происходят в течение 12 - 48 ч. Что является источником синтеза гликогена? Прежде всего, попавшая в кровь молочная кислота. Она поступает в клетки печени, где происходит сначала синтез глюкозы, а глюкоза является непосредственным строительным материалом для гликогенсинтетазы, катализирующей синтез гликогена.

Если расход гликогена в мышцах был очень высок и синтезировать его надо в больших количествах, содержание гликогена в печени в начале отдыха может даже несколько снижаться из-за усиленной поставки глюкозы в мышцы. Для ресинтеза гликогена в мышцах недостаточно только внутренних субстратных фондов, необходимо поступление добавочного количества углеводов с пищей.

Процесс ресинтеза гликогена носит фазный характер, в основе которого лежит явление суперкомпенсации. Суперкомпенсация(сверхвосстановление) - это превышение запасов энергетических веществ в период отдыха их дорабочего уровня (рис. 42).

рис.42). Затем происходит понижение до начального (дорабочего) уровня и даже немного ниже, а далее следует волнообразное возвращение к исходному уровню. Чем больше расход энергии при работе, тем быстрее происходит ресинтез гликогена и тем значительнее превышение его исходного уровня в фазе суперкомпенсации. Однако из этого правила есть исключения. При чрезмерной напряженной работе, связанной с очень большим расходом энергии и накоплением продуктов распада, скорость восстановительных процессов может снизиться, а фаза суперкомпенсации будет достигнута в более поздние сроки и выражена в меньшей степени.

Рис.42. Процесс расходования (I) гликогена при мышечной деятельности и восстановления (II) во время отдыха: 1 - расходование; 2 - восстановление; 3 - сверхвосстановление; 4 - возвращение к исходному уровню

Длительность фазы суперкомпенсации зависит от продолжительности выполнения работы и глубины вызываемых ею биохимических сдвигов в организме. Мощная кратковременная работа вызывает быстрое наступление и быстрое завершение фазы суперкомпенсации: при восстановлении внутримышечных запасов гликогена фаза суперкомпенсации обнаруживается через 3 - 4 ч, а завершается через 12 ч. После длительной работы умеренной мощности суперкомпенсация гликогена наступает через 12 ч и заканчивается в период от 48 до 72 ч после окончания работы.

Причина суперкомпенсации гликогена связана прежде всего с повышенной концентрацией инсулина после работы; в зависимости от характера работы наибольшая концентрация инсулина наблюдается через 30 - 120 мин после ее окончания. Содержание инсулина влияет на активность гликогенсинтетазы. Увеличение ее активности наблюдается в начальной фазе ресинтеза - в течение первых 10 ч. Когда уровень гликогена достигает максимальных величин, активность гликогенсинтетазы может не отличаться от исходного уровня.

После ресинтеза энергетических запасов организма значительно усиливаются процессы ресинтеза фосфолипидов и белков, особенно после тяжелой силовой работы, которая сопровождается значительным их распадом. Восстановление уровня структурных и ферментных белков происходит в течение 12 - 72 ч.

При выполнении работы, связанной с потерей воды, в восстановительный период следует восполнить запасы воды и минеральных солей. Основным источником минеральных солей служат продукты питания.

Явление суперкомпенсации

Процесс ресинтеза гликогена носит фазный характер (рис. 15), в основе которого лежит явление суперкомпенсации. Суперкомпенсация (сверхвосстановление) – это происходящее в период отдыха повышение запасов энергетических веществ выше дорабочего состояния. Суперкомпенсация – временное явление. Снизившееся после работы содержание гликогена во время отдыха возрастает не только до исходного уровня, но и до более высоких значений (фаза 3 на рис. 15). Затем происходит понижение до начального (дорабочего) уровня и даже немного ниже, а далее следует волнообразное возвращение к исходному уровню. Чем больше расход энергии при работе, тем быстрее происходит ресинтез гликогена и тем значительнее превышение его исходного уровня в фазе суперкомпенсации. Однако из этого правила есть исключения. При чрезмерно напряженной работе, сопровождаемой очень большими энергетическими затратами и значительным накоплением продуктов распада, скорость восстановительных процессов может снизиться, а фаза суперкомпенсации будет достигнута в более поздние сроки и выражена в меньшей степени.

Рис. 15. Процесс расходования (I) гликогена при мышечной деятельности и восстановления (II) во время отдыха после нее: 1 – расходование, 2 – восстановление, 3 - сверхвосстановление,

4 – возвращение к исходному уровню

Длительность фазы суперкомпенсации зависит от продолжительности выполнения работы и глубины вызываемых ею биохимических сдвигов в организме. Мощная кратковременная работа вызывает быстрое наступление и быстрое завершение фазы суперкомпенсации: при восстановлении внутримышечных запасов гликогена фаза суперкомпенсации обнаруживается через 3-4 ч, а завершается через 12 ч. После длительной работы умеренной мощности суперкомпенсация содержания гликогена наступает через 12 ч и заканчивается в период от 48 до 72 ч после окончания работы.

Основной причиной суперкомпенсации гликогена является повышение концентрации инсулина в крови после работы. (Напомним, что инсулин способствует поступлению глюкозы из крови в клетки). В зависимости от характера мышечной работы наибольшая концентрация инсулина наблюдается через 30-120 мин после ее окончания. Содержание инсулина влияет на активность фермента гликогенсинтетазы. Увеличение активности этого фермента наблюдается в начальной фазе ресинтеза – в течение первых 10 ч. Когда уровень гликогена достигает максимальных величин, активность гликогенсинтетазы падает до исходного уровня.

После того, как энергетические запасы организма восстановлены после мышечной работы, значительно усиливаются процессы ресинтеза фосфолипидов и белков, обычно это проявляется после тяжелой физической работы, которая сопровождается значительным распадом упомянутых соединений. Восстановление их уровня происходит в течении 12-72 часов.

При выполнении работы, связанной с потерей воды, в восстановительный период следует восполнить ее запасы, а также запасы минеральных солей. Основным источником минеральных солей служат продукты питания.

15.Биохимические изменения в организме в период отдыха. Явление суперкомпенсации

Срочное восстановление длится от 30 до 90 мин после работы. В период срочного восстановления происходит устранение накопившихся за время работы продуктов анаэробного распада, прежде всего молочной кислоты и кислородного долга.

После окончания работы потребление кислорода продолжает оставаться повышенным по сравнению с состоянием покоя. Этот излишек кислородного потребления и получил название кислородного долга. Кислородный долг всегда больше кислородного дефицита, и чем выше интенсивность и продолжительность работы, тем значительнее это различие

Соотношение кислородного запроса, кислородного потребления, кислородного дефицита и кислородного долга при интенсивной мышечной деятельности Во время отдыха расходование АТФ на мышечные сокращения прекращается и содержание АТФ в митохондриях в первые же секунды возрастает, что говорит о переходе митохондрий в активное состояние. Концентрация АТФ увеличивается, превышает дорабочий уровень. Возрастает и активность окислительных ферментов. А вот активность гликогенфосфорилазы резко снижается.

Рассмотрим судьбу молочной кислоты, накопившейся в мышцах во время работы. Молочная кислота, как мы уже знаем, является конечным продуктом распада глюкозы в анаэробных условиях. В начальный момент отдыха, когда сохраняется повышенное потребление кислорода, снабжение кислородом окислительных систем мышц возрастает. В таких условиях молочная кислота окисляется лактатдегидрогеназой, коферментом которой является НАД, до пировиноградной.

Молочная кислота + НАД+ Пировиноградная кислота + НАДН + Н+

Кроме молочной кислоты окислению подвергаются и другие накопившиеся во время работы метаболиты: янтарная кислота, α-глицерофосфат, глюкоза; а на более поздних этапах восстановления и жирные кислоты.

Отставленное восстановление длится долгое время после окончания работы. Прежде всего, оно затрагивает процессы синтеза израсходованных во время мышечной работы структур, а также восстановления ионного и гормонального равновесия в организме.

Процесс ресинтеза гликогена носит фазный характер, в основе которого лежит явление суперкомпенсации. Суперкомпенсация (сверхвосстановление) - это превышение запасов энергетических веществ в период отдыха их дорабочего уровня

Суперкомпенсация - явление проходящее. Снизившееся после работы содержание гликогена во время отдыха возрастает не только до исходного, но и до более высокого уровня (фаза 3,)Затем происходит понижение до начального (дорабочего) уровня и даже немного ниже, а далее следует волнообразное возвращение к исходному уровню. Чем больше расход энергии при работе, тем быстрее происходит ресинтез гликогена и тем значительнее превышение его исходного уровня в фазе суперкомпенсации. Однако из этого правила есть исключения. При чрезмерной напряженной работе, связанной с очень большим расходом энергии и накоплением продуктов распада, скорость восстановительных процессов может снизиться, а фаза суперкомпенсации будет достигнута в более поздние сроки и выражена в меньшей степени.

Процесс расходования (I) гликогена при мышечной деятельности и восстановления (II) во время отдыха: 1 - расходование; 2 - восстановление; 3 - сверхвосстановление; 4 - возвращение к исходному уровню

Закон суперкомпенсации справедлив для всех биологических соединений и структур, которые в той или иной мере расходуются или нарушаются при мышечной деятельности и ресинтезируются во время отдыха. К ним относятся: креатинфосфат, структурные и ферментные белки, фосфолипиды, клеточные органеллы (митохондрии, лизосомы). После ресинтеза энергетических запасов организма значительно усиливаются процессы ресинтеза фосфолипидов и белков, особенно после тяжелой силовой работы, которая сопровождается значительным их распадом. Восстановление уровня структурных и ферментных белков происходит в течение 12 - 72 ч. При выполнении работы, связанной с потерей воды, в восстановительный период следует восполнить запасы воды и минеральных солей. Основным источником минеральных солей служат продукты питания.

16-17. биохимические основы изменения организма под влиянием спортивной тренировки. Понятие о « срочном», «отставленном», «кумулятивном» тренировочном эффектах и их биологической обусловленности.

Теория физического воспитания рассматривает спортивную тренировку как сложный педагогический процесс, связанный с применением системы мероприятий, обеспечивающий эффективное решение задач физического развития, обучения и воспитания моральных, волевых, интеллектуальных и двигательных качеств спортсмена. С точки зрения биохимии тренировочный процесс рассматривается как адаптация организма к интенсивной мышечной деятельности.

Поскольку все адаптационные процессы носят фазный характер, в теории и практике спорта принято выделять три разновидности тренировочного эффекта: срочный, отставленный и кумулятивный.

Срочный тренировочный эффект определяется величиной и характером биохимических изменений в организме, происходящих непосредственно во время действия физической нагрузки и в период срочного восстановления (30 - 90 мин после окончания работы), когда идет ликвидация кислородного долга.

Отставленный тренировочный эффект наблюдается на поздних фазах восстановления после физической нагрузки. Сущность его составляют процессы, направленные на восполнение энергетических ресурсов и ускоренное воспроизводство разрушенных при работе и вновь синтезируемых клеточных структур.

Кумулятивный тренировочный эффект возникает как результат последовательного суммирования следов многих нагрузок или большого числа срочных и отставленных эффектов. В кумулятивном тренировочном эффекте воплощаются биохимические изменения, связанные с усилением синтеза нуклеиновых кислот и белков и наблюдаемые на протяжении длительного периода тренировки. Кумулятивный тренировочный эффект выражается в приросте показателей работоспособности и улучшении спортивных достижений.

Выше были рассмотрены общие закономерности адаптации организма к мышечной деятельности. Знание этих закономерностей может служить основой для развития теории и практики тренировочного процесса. Однако нужно помнить, что развитие адаптированности к физическим нагрузкам у разных людей может происходить по-разному, поэтому и тренировочный процесс должен строиться с учетом индивидуальных качеств спортсмена.

Основные принципы спортивной тренировки:

-правильное соотношение работы и отдыха,

-постепенное увеличение нагрузок.

Чтобы лучше понять принципы спортивной тренировки, обратимся к рисунку. Первый принцип спортивной тренировки - повторность выполнения упражнений - имеет своей задачей повышение работоспособности. Для решения этой задачи последующие упражнения нужно начинать не в любое время, а во время фазы суперкомпенсации после предыдущей тренировки, поскольку во время фазы сверхвосстановления работоспособность на некоторое время возрастает. Если повторную тренировку начинать после завершения фазы суперкомпенсации, когда следы предшествующей работы уже сгладились, положение останется стационарным, т.е. тренировка не принесет ожидаемого результата - повышения работоспособности (рис.). Повторные тренировки, начатые в фазе неполного восстановления, приведут к истощению

Рис. Взаимоотношение работы (1) и отдыха (2) в процессе тренировки. Повторная нагрузка применена в фазе: а - полного восстановления; б - неполного восстановления; в - суперкомпенсации

(рис. б). Повторные нагрузки, примененные в фазе суперкомпенсации, приведут к повышению функционального уровня организма спортсмена (рис. в).

Вторым принципом тренировочного процесса является его регулярность, основой которого является повторение работы в наиболее выгодном для организма состоянии после предыдущей работы. Однако следует заметить, что в пределах одного занятия упражнения повторяются чаще всего в фазе неполного восстановления. Задача интервального метода тренировки состоит в том, чтобы в результате повторных нагрузок в фазе неполного восстановления выработать приспособляемость организма к биохимическим и функциональным сдвигам, которые наблюдаются при выполнении данного упражнения в условиях соревнований. Но при проведении основных тренировочных занятий следует предусматривать такой период отдыха, который обеспечивал бы начало последующей тренировки в фазе суперкомпенсации после предыдущего занятия. Ранее мы уже говорили о том, что длительность фазы суперкомпенсации зависит от продолжительности работы и глубины вызываемых ею биохимических сдвигов в организме. Поэтому вопросы соотношения работы и отдыха - третий принцип спортивной тренировки - имеют исключительно важное значение. После одной и той же работы суперкомпенсация различных биохимических компонентов мышц наступает в разное время: креатин-фосфат ресинтезируется раньше гликогена, а синтез мышечных белков и фосфолипидов происходит в последнюю очередь. Поэтому в ходе тренировки в зависимости от характера и объема упражнений, а также от задач, стоящих перед спортсменом (увеличение содержания креатинфосфата и гликогена или наращивание массы мышц за счет синтеза белков, повышение дыхательной энергопродукции и т.д.), должно соблюдаться оптимальное соотношение работы и отдыха. Каждое физическое упражнение (или группа упражнений) требуют определенного периода отдыха, обусловленного характером и величиной работы.

В процессе тренировки работоспособность постепенно повышается и выполнение каждой последующей мышечной нагрузки, если она остается такой же, что и предыдущие, для организма облегчается. При таких условиях работа будет сопровождаться все меньшими биохимическими сдвигами в организме. Следовательно, и фаза суперкомпенсации укоротится и будет выражена слабее, что приведет к прекращению роста работоспособности. Чтобы этого не произошло, необходимо увеличивать нагрузки постепенно. Без соблюдения четвертого принципа тренировки будут малоэффективны.

Под влиянием тренировки существенно улучшаются показатели физической работоспособности. Так, аэробная мощность начинающих спортсменов составляет 45 мл/кг·мин, а спортсменов международного класса - 90 мл/кг·мин; алактатная мощность - 60 мМ/кг·мин для начинающих и 102 мМ/кг·мин для мастеров международного класса; гликолитическая мощность - 20 мМ/кг·мин и 35 мМ/кг·мин лактата соответственно.

Анализ принципов спортивной тренировки дает основание заключить, что все они взаимосвязаны и вытекают один из другого.

4. Биохимические изменения в организме в период отдыха (восстановления)

Изучение процессов, происходящих в организме в период отдыха, позволяет раскрыть и сформулировать следующие биохимические закономерности:

Принцип биохимической реституции (восстановление дорабочих биохимических параметров)– заключается в том, что в период отдыха происходит восстановление (реституция) как оптимального биохимического состава, так и особенностей обмена веществ. В мышцах уменьшается содержание молочной и пировиноградной кислот, восстанавливаются запасы гликогена, резервного жира и белка, АТФ и КФ. Удаляются продукты распада (мочевина, мочевая кислота, кетоновые тела и др.).

Период отдыха (особенно активного) характеризуется усилением гормональной активности, высоким уровнем аэробного окисления и дыхательного фосфорилирования. Поэтому в этот период наблюдается повышенное потребление кислорода и энергии АТФ, содержание которой, вследствие этого, некоторое время бывает сниженным.

После кратковременной работы максимальной и субмаксимальной мощности – процессы реституции протекают быстрее, чем после длительной работы средней и умеренной мощности, и особенно медленно – после напряженной работы, приводящей к значительному утомлению (5.6).

В зависимости от общей направленности биохимических сдвигов в организме и времени, необходимого для их возвращения к норме, различают два типа восстановления: срочное восстановление и отставленное восстановление (5.7).

Правило Энгельгардта– всякая реакция расщепления (и окисления) вызывает и усиливает реакцию, производящую ресинтез. Иначе - интенсивность процессов восстановления во время отдыха будет тем быстрее и глубже, чем глубже были процессы истощения в мышцах во время работы, чем значительнее накопление в мышцах АДФ, АМФ, нефосфорилированного креатина, молочной кислоты, жирных кислот, кетоновых тел и других веществ (5.8).

Закон суперкомпенсации или сверхвосстановления (Вайгерта)– всякая биологическая система, выведенная из состояния динамического равновесия, возвращается к нему, проходя фазу избыточного (превосходящего исходный уровень) восстановления химических и функциональных потенциалов. Иначе, уровень восстановления по многим показателям превосходит в период отдыха уровни, которые наблюдались перед мышечной работой.

Восстановительные процессы по скорости и уровню будут больше после работы максимальной и субмаксимальной мощности и меньше – после работы средней и умеренной мощности (5.8).

Чем быстрее наступает состояние сверхвосстановления, тем скорее происходит возвращение к исходному уровню. Так, после кратковременной интенсивной работы, суперкомпенсация гликоге-

на в мышцах наступает уже после 1 часа отдыха, а через 12 часов – становится дорабочим (исходным). После работы большей длительности, суперкомпенсация гликогена наступает через 12 часов отдыха и остается повышенной более трех суток, а затем возвращается к исходному уровню (5.9).

Принцип гетерохронности (разновременности) биохимической реституции (Н.Р.Чаговец, Н.Н.Яковлев)– процессы восстановления различных веществ в разных органах и тканях идут с неодинаковой скоростью. Сначала восстанавливаются мобильные источники энергии (КФ, гликоген), а затем – жиры и белки. Например, после 15-минутной интенсивной работы полное восстановление КФ проходит за 30-40 мин., гликогена – через 1 час, белков – через 6 часов. Учитывая, что на ресинтез этих веществ в период отдыха постоянно затрачивается АТФ, ее восстановление в мышцах происходит в последнюю очередь.

В различных органах процессы биохимической реституции протекают не одновременно. Например, восстановление гликогена вначале происходит в клетках головного мозга, а далее – в сердце, в скелетных мышцах и, наконец, в печени. Эта очередность реституции регулируется симпатической нервной системой и играет важную роль в процессах адаптации организма спортсменов к физическим нагрузкам различного характера и мощности (5.9).

ДИНАМИКА БИОХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ПЕРИОД ОТДЫХА ПОСЛЕ МЫШЕЧНОЙ РАБОТЫ

В период отдыха после работы биохимические изменения, произошедшие в мышцах и других органах во время выполнения упражнения, постепенно ликвидируются. Наиболее выраженные изменения обнаруживаются в сфере энергетического обмена. Как уже говорилось, они состоят в том, что в процессе работы в мышцах снижается содержание субстратов энергетических превращений (КрФ, гликогена, а при длительной работе и липидов) и повышается содержание продуктов внутриклеточного метаболизма (АДФ, АМФ, Н₃РО₄, молочной кислоты, кетоновых тел и т. п.).

Накопление продуктов «рабочего» метаболизма и усиление гормональной активности стимулируют окислительные процессы в тканях в период отдыха после работы, что способствует восстановлению внутримышечных запасов энергетических веществ, приводит к норме водно-электролитный баланс организма и обеспечивает индуктивный синтез белков в органах, подвергнутых действию нагрузки. В зависимости от общей направленности биохимических сдвигов в организме и времени, необходимого для их возвращения к норме, выделяются два типа восстановительных процессов - срочное и отставленное восстановление.

Срочное восстановление распространяется на первые 0,5— 1,5 часа отдыха после работы; оно сводится к устранению накопившихся за время упражнения продуктов анаэробного распада и к оплате образовавшегося О₂-долга.

Отставленное восстановление распространяется на многие часы отдыха после работы. Оно заключается в усиливающихся процессах пластического обмена и в реставрации нарушенного во время упражнения ионного и эндокринного равновесия в организме. В период отставленного восстановления завершается возвращение к норме энергетических запасов организма, усиливается синтез разрушенных при работе структурных и ферментных белков.

Как свидетельствуют данные табл., процессы восстановления, развертывающиеся в период отдыха после мышечной работы, протекают с различной скоростью и завершаются в разное время (явление гетерохронизма).

Табл. Время, необходимое для завершения восстановления различных биохимических процессов в период отдыха после напряженной

Мышечной работы

Процесс	Время восстановления
Восстановление О₂ запасов в организме	От 10 до 15 с
Восстановление алактатных анаэробных резервов в мышцах	От 2 до 5 мин
Оплата алактатного О₂ долга	От 3 до 5 мин
Устранение молочной кислоты	От 0,5 до 1,5 ч
Оплата лактатного О₂ долга	От 0,5 до 1,5 ч
Ресинтез внутиримышечных запасов гликогена	От 12 до 48 ч
Восстановление запасов гликогена в печени	От 12 до 48 ч
Усиление индуктивного синтеза ферментных и структурных белков	От 12 до 72 ч

Быстрее всего восстанавливаются резервы О₂ и КрФ в работавших мышцах, затем — внутримышечные запасы гликогена и гликогена печени, и лишь в последнюю очередь — резервы жиров и разрушенные при работе белковые структуры.

Интенсификация процессов восстановления приводит к тому, что в определенный момент отдыха после работы запасы энергетических веществ превышают их дорабочий уровень. Это явление получило название суперкомпенсации или сверхвосстановления.

Это явление проходящее: после фазы значительного превышения исходного уровня содержание энергетических веществ постепенно возвращается к норме.

Чем больше расход энергии при работе, тем быстрее происходит ресинтез энергетических веществ и тем значительнее превышение исходного уровня в фазе суперкомпенсации. Следует, однако, отметить, что это правило применимо лишь в ограниченных пределах. При чрезмерно напряженной работе, связанной с очень большим расходом энергии и накоплением продуктов распада, скорость восстановительных процессов может снизиться, а фаза суперкомпенсации будет достигнута в более поздние сроки и выражена в меньшей степени.

Протяженность фазы суперкомпенсации во времени зависит от общей продолжительности выполнения работы и глубины вызываемых ею биохимических сдвигов в организме. После мощной кратковременной работы эта фаза наступает быстро и быстро завершается. Например, при восстановлении внутримышечных запасов гликогена она обнаруживается через 3—4 часа отдыха и завершается через 12 часов после работы. После длительной работы умеренной мощности суперкомпенсация гликогена наступает только через 12 часов и наблюдается в течение 48—72 часов после окончания работы.

Причины суперкомпенсации связаны с повышенной концентрацией гормонов в периоде отдыха после работы и индукцией ими синтеза белков-ферментов, контролирующих процессы восстановления энергетических веществ.

Для ресинтеза энергетических веществ, распавшихся во время работы, нужна не только энергия в доступной для использования форме АТФ, но и вещества, которые служат исходными субстратами в процессах восстановления. Для ресинтеза гликогена в мышцах используются внутренние субстратные фонды, в частности молочная кислота и глюкоза, образовавшаяся из веществ неуглеводной природы. Для выраженной суперкомпенсации гликогена этих источников недостаточно, необходимо поступление добавочного количества углеводов с пищей.

В восстановительном периоде значительно усиливаются процессы синтеза белков, особенно после тяжелой силовой работы, сопровождающейся их глубоким распадом. Но активация белкового синтеза развивается очень медленно и продолжается долго. Так, если запасы гликогена восстанавливаются после работы через б— 8 часов, то процессы анаболического обмена возвращаются к норме после той же работы в течение 24—48 часов.

Если работа сопровождалась значительным потоотделением, то в восстановительном периоде восполняются запасы воды и минеральных солей. Основным источником минеральных веществ служат продукты питания.

Читайте также: