Біохімічні основи стомлення

Біохімічні фактори стомлення (при виконанні короткочасних вправ максимальної і субмаксимальної потужності. концентрація основних метаболітів енергетичного обміну в працюючих м`язах, зміну АТФ, АДФ, КФ та водневих іонів)

Будь-яка м'язова діяльність людини потребує певних витрат енергії АТФ, відновлення якої в організмі здійснюється різними шляхами, що залежать від характеру і тривалості виконуваної роботи. Відповідно до класифікації В.С. Фарфеля фізичні вправи можна розділити на чотири типи: максимальної, субмаксимальної, великої і помірної потужності. Граничний час вправ максимальної потужності складає 15–20 с, субмаксимальної – від 20 с до 2–3 хв., великої – до ЗО хв. і помірної – до 4–5 годин. При цьому з неоднаковою інтенсивністю використовуються різні сполуки (в основному джерела енергії), що призводить до певних змін біохімічного складу організму.

Як відомо, виконання будь-якої фізичної роботи починається в умовах недостатньої забезпеченості організму киснем.

При виконанні вправ максимальної потужності (біг на 100–200 м) кисневий запит може складати 7–14 л, а кисневий борг -6–12 л, що складає 90–95 % кисневого запиту. Це свідчить про те, що організм спортсменів, виконуючи подібні навантаження, засвоює за час роботи кількість кисню, яка дорівнює 5–10 % загальної його потреби. Решта кисню, якого не вистачає, засвоюється після роботи. Цілком зрозуміло, що відновлення використаної енергії при цьому буде здійснюватися тільки анаеробним шляхом (за рахунок креатинфосфату і частково реакцій гліколізу). Тому при інтенсивному м'язовому навантаженні в м'язах, крім аміни співвідношення АТФ/АДФ на користь АДФ, спостерігається різке підвищення вмісту креатину, креатиніну (продукту розпаду креатину). При виконанні таких вправ швидкість гліколізу ще не досягає своїх найвищих значень, тому вміст молочної кислоти в м'язах незначний, а отже, мало змінюється і кількість глюкози, не відбувається мобілізація глікогену.

Інтенсивне використання АТФ у процесі виконання вправ призводить до пригнічення пластичних процесів.При виконанні більш короткочасних фізичних вправ (стрибки, штанга, гімнастичні вправи й ін.) ресинтез енергії здійснюється в основному креатинфосфатним шляхом, тому помітного підвищення рівня молочної кислоти в м'язах не спостерігається.

При виконанні вправ субмаксимальної потужності (біг на 400, 800 м і т. п.) енергетичне забезпечення відбувається в основному за рахунок гліколізу. Кисневий борг у цьому разі найбільший і складає біля 90 % кисневого запиту, який за такої роботи може досягати від 20 до 40 л. У м'язах у результаті високої інтенсивності гліколізу у великій кількості накопичується молочна кислота, збільшується вміст продуктів обміну білків, значно знижується рівень глюкози і глікогену. Більш тривале виконання фізичних вправ субмаксимальної потужності (біг на 1500 м) характеризується активним підключенням аеробного шляху відновлення енергії. При цьому організм спортсменів задовольняє свою потребу в кисні майже наполовину. З включенням аеробного ресинтезу АТФ у м'язовій тканині підвищується активність ферментів окиснювального фосфорилювання, збільшується вміст проміжних сполук циклу Кребса і кінцевих продуктів повного окиснення вуглеводів. При виконанні фізичних вправ максимальної і субмаксимальної потужності внаслідок нестачі АТФ може спостерігатися переважний розпад фосфоліпідів мітохондріальних мембран, набрякання мітохондрій, яке призводить до роз'єднання процесів окиснювального фосфорилювання, що різко знижує його продуктивність.

Вправи великої потужності (біг 3000, 5000 мит. п.) забезпечуються енергією в основному за рахунок реакцій аеробного процесу, але ще при достатньо високому рівні розвитку гліколізу. Частка анаеробних процесів у енергозабезпеченні роботи швидко знижується в міру її тривалості. При такій роботі кисневий запит може досягати 90–150 л, а кисневий борг – 8–12 л, що складає біля 7–13 %. Вміст молочної кислоти в м'язах у цьому разі буде незначним.

Найбільш інтенсивні вправи помірної потужності (біг на наддовгі дистанції) відбуваються практично повністю в аеробних умовах. При цьому встановлюється відповідність між потребою організму в кисні і його надходженням. Кисневий запит може досягати 500–1500 л, а кисневий борг не перевищує 3–5 л (1 % кисневого запиту). Анаеробний ресинтез АТФ використовується організмом тільки на початку роботи, а також при підвищенні її потужності на дистанції (біг на підйом, прискорення, фініш). Тому при тривалих помірних навантаженнях вміст молочної кислоти в м'язах буде мінімальним. У працюючих м'язах використовуються всі запаси вуглеводів, різко зменшується кількість резервного жиру, відбувається розпад м'язових білків.

При фізичній діяльності особливо великі навантаження припадають на серце, яке здатне збільшувати свою працездатність до крайніх меж – 230–240 скорочень за хвилину. Серцевий м'яз пронизаний густою сіткою кровоносних капілярів, через які надходить кров, збагачена киснем, тому окиснення речовин у міокарді відбувається тільки аеробним шляхом.

У стані спокою основними джерелами енергії для серцевого м'яза є жирні кислоти, кетонові тіла і глюкоза, які переносяться кров'ю. При фізичному навантаженні міокард починає посилено поглинати з крові й окиснювати молочну кислоту.

При використанні для роботи міокарду його енергетичних джерел (АТФ, креатинфосфату, глікогену) їх вміст у серці майже не змінюється, що свідчить про миттєве відновлен