Правильное понимание принципов работы мышечной системы — ключ к повышению спортивных результатов.

Мышечная деятельность может вызывать в организме значительные изменения, а может весьма слабо влиять на протекающие в нем процессы.

Это зависит от интенсивности и длительности мышечной работы. Чем более интенсивна и длительна мышечная нагрузка, тем, соответственно, большие изменения она вызывает в организме.

Длительность нагрузки измеряется в единицах времени (минутах, например). Интенсивность нагрузки измеряется в единицах, оценивающих работу — ваттах, джоулях, калориях и других, сугубо физиологических единицах.

Понять, что такое интенсивность работы, удобно на следующем примере: в течение одной минуты можно идти спокойным шагом или бежать. Во втором случае интенсивность нагрузки будет выше, а длительность в обоих случаях одинакова.

Интенсивность нагрузки зависит и от того, какое количество мышечной массы включается в работу. Чем больше это количество, тем интенсивнее работа.

Если нагрузка предельно интенсивна или длительна, то все структуры организма начинают работать на обеспечение такого высокого уровня жизнедеятельности. В этих условиях не остается ни одной системы, ни одного органа (!), которые были бы индифферентны по отношению к физической нагрузке. Одни системы увеличивают свою деятельность, обеспечивая мышечное сокращение, а другие — затормаживают, освобождая резервы организма.

Системы обеспечения мышечной деятельности

Даже малоинтенсивная мышечная работа никогда не является работой только одних мышц, это деятельность всего организма.

Физиологические системы, увеличивающие свою деятельность во время мышечной работы и помогающие ее осуществлению, называют системами обеспечения мышечной деятельности.

Следующие физиологические системы можно назвать системами обеспечения мышечной деятельности:

Нервная система. Она посылает исполнительные команды к мышцам и внутренним органам, получает и анализирует информацию от них и от окружающей обстановки, обеспечивает согласованное взаимодействие мышц с другими органами. На деятельность нервной системы оказывает влияние система желез внутренней секреции.

Вообще-то в физиологии нервную систему не относят к системам обеспечения мышечной деятельности. Ее справедливо считают системой управления мышечной деятельностью, но в нашем случае главное — знать, что нервная система принимает непосредственное участие в мышечной работе.

Система крови, которая осуществляет перенос кислорода, гормонов и химических веществ, необходимых для обеспечения сокращающихся мышц энергией, а также вывод продуктов повышенной жизнедеятельности мышечных клеток.

Система сосудов, с помощью которой организм регулирует приток крови к работающим мышцам. Сосуды работающих мышц, а также органов, обеспечивающих мышечное сокращение, расширяются, поэтому к ним поступает больше крови. Сосуды неработающих мышц и неработающих органов сужаются, и к ним поступает существенно меньше крови. Эти изменения происходят под управляющим влиянием нервной системы и системы желез внутренней секреции. На сужение и расширение сосудов влияют также продукты обмена, образующиеся в результате мышечного сокращения.

Система сердца, которая увеличивает скорость тока крови по сосудам. Благодаря этому кровь успевает доставить работающим мышцам больше кислорода и питательных веществ в единицу времени. Изменения в деятельности сердца регулируются нервной системой, собственными механизмами и гормонами желез внутренней секреции.

Системы сердца и сосудов настолько связаны между собой, что их часто объединяют в одну – сердечно — сосудистую систему.

Система дыхания, которая обеспечивает большее насыщение крови кислородом в единицу времени. Деятельность системы дыхания регулируется нервной системой, собственными механизмами и системой желез внутренней секреции.

Система желез внутренней секреции, которые обеспечивают гормональную поддержку выполняемой работы. Работа желез внутренней секреции регулируется собственными механизмами и нервной системой. Гормоны — это высокоактивные биологические вещества. Без большинства из них организм человека и млекопитающего не может существовать более нескольких часов, после чего наступает смерть. Высокое содержание определенных гормонов в крови позволяет увеличить работоспособность организма в несколько раз. Механизм действия гормонов довольно сложен, поэтому здесь не приводится.

Система выделения, к которой можно отнести почки, кожу и легкие. Система выделения осуществляет удаление огромного количества продуктов распада, образующихся в результате мышечной деятельности. Работа системы выделения регулируется собственными механизмами, гормонами желез внутренней секреции и нервной системой.

Система терморегуляции, к которой можно отнести кожу и легкие. Система терморегуляции обеспечивает отдачу во внешнюю среду большого количества тепла, образующегося в результате сокращения мышц. Таким образом, организм предохраняется от перегревания. Деятельность системы терморегуляции управляется собственными механизмами, гормонами желез внутренней секреции и нервной системой.

Деятельность других систем организма, не принимающих участия в обеспечении мышечной работы, на время ее выполнения существенно тормозится вплоть до полного прекращения. Торможению подвергается, например, деятельность пищеварительной системы, высших психических функций нервной системы, большинства органов чувств, половой системы. Во время длительной интенсивной мышечной деятельности тормозятся процессы регенерации (образования) тканей, процессы синтеза в клетках, процессы роста в клетках и тканях и множество других процессов, не имеющих значения для мышечного сокращения.

Режимы энергообеспечения атлета

Деятельность мышц, как любой процесс, происходящий в организме, требует энергии. Энергия нужна даже на работу мельчайших мышц глаза, дыхательных мышц и мышц сосудов или внутренних органов. Живой организм расходует энергию даже в состоянии глубокого наркоза или комы.

Энергия, необходимая для мышечного сокращения, освобождается в результате распада химических веществ. Мышечная клетка устроена природой так, что может использовать для своего сокращения энергию распада только одного-единственного химического вещества — аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). Энергия распада других веществ для сокращения мышцы не подходит. Соответственно, во время мышечного сокращения происходит распад АТФ в работающей мышечной клетке. Запасы АТФ в клетке ограничены и должны постоянно пополняться. Для восстановления (синтеза) АТФ подходит энергия распада практически любого вещества. Обычно это углеводы, реже — жиры, еще реже — белки или другие вещества. Запасы этих веществ поступают в организм вместе с пищей.

Разделение мышечной работы по преобладающему источнику энергии

Распад веществ в мышечной клетке может происходить двумя основными путями: при участии кислорода (аэробно) и без участия кислорода (анаэробно). У каждого способа есть свои преимущества и недостатки.

Преимущество распада веществ с участием кислорода (аэробного) в том, что такой распад не сопровождается накоплением в организме промежуточных недоокисленных продуктов обмена. Вещества расщепляются до конечных продуктов — углекислого газа и воды. Полный распад дает, соответственно, много энергии, поэтому является более экономичным, чем неполный распад (однако требует большого количества времени). Кроме того, с помощью кислорода можно расщепить практически любые вещества, имеющиеся в организме — углеводы, жиры, белки. Недостатком же является чрезвычайная длительность такого способа распада, поэтому он не может использоваться в начале работы или в случаях, когда деятельность достаточно интенсивна и требует высокой скорости освобождения энергии.

1) Кислород + углевод = углекислый газ + вода + энергия

Наиболее распространенная и быстрая из кислородных реакций.

Пример работы, выполняемой за счет этого способа восстановления АТФ — любой вид деятельности, который может выполняться более 30 минут с одинаковой интенсивностью, например, небыстрый бег.

2) Кислород + жир = углекислый газ + вода + энергия

Мечта желающих похудеть.

Пример работы, выполняемой за счет этого способа восстановления АТФ — длительный бег трусцой, длительная ходьба на лыжах и другая работа, которую можно выполнять долго. Расщепление жиров начнется примерно после 30-40-ой минуты работы (у тренированных к этому виду работы людей значительно раньше — на 15-20 минуте).

Расщепление жиров дает примерно в два раза больше энергии, чем расщепление углеводов, но этот процесс намного сложнее и длительнее.

3) Кислород + белок = углекислый газ + вода + энергия

Белки слишком ценные для организма вещества, чтобы использовать их для освобождения энергии. Эта реакция наблюдается при чрезмерно выраженном утомлении или переутомлении.

Пример работы, выполняемой за счет этого способа восстановления АТФ — любой более или менее интенсивный и длительный вид деятельности, выполняемый на фоне чрезмерного утомления, переутомления, болезни.

Преимуществом бескислородного (анаэробного) распада является высокая скорость освобождения энергии, необходимой для синтеза АТФ, что позволяет выполнять чрезвычайно интенсивную работу. Но существует и ряд недостатков такого способа расщепления.

Во-первых, без участия кислорода в мышечных клетках способны расщепляться не все вещества, а только определенные виды углеводов (глюкоза и ее производное — гликоген, причем обычно используется гликоген) и химическое вещество под названием креатинфосфат. Запасы этих веществ в клетке не безграничны. Креатинфосфат или гликоген должны либо восстанавливаться, либо поступать из крови. На оба процесса требуется определенное время, в течение которого интенсивную работу выполнять уже невозможно.

1) Креатинфосфат => креатин + фосфат + энергия

Чрезвычайно быстрый способ, при котором освобождается много энергии.

Пример работы, выполняемой за счет этого способа восстановления АТФ — максимально быстрый бег в течение 5-6 секунд, прыжок с места, однократный подъем штанги и так далее. Этот же способ запускается в начале любой физической деятельности.

Креатин в этой реакции — недоокисленный продукт распада.

2) Гликоген => недоокисленные продукты (например, молочная кислота) + энергия

Достаточно быстрый способ. За счет запасов гликогена можно выполнять работу в течение нескольких минут (3-4 минуты), но это будет уже менее интенсивная деятельность. Во-вторых, без участия кислорода вещества расщепляются неполностью, поэтому в мышцах накапливаются недоокисленные продукты распада (наиболее известным является молочная кислота — один из возможных продуктов неполного распада гликогена). Эти недоокисленные вещества, изменяют внутреннюю среду клеток так, что клетки становятся неспособны выполнять свои функции. То есть мышца становится неспособной более сокращаться, и человек прекращает работу.

Пример работы, выполняемой за счет этого способа восстановления АТФ — бег с интенсивностью, которую можно выдержать от 20-30 секунд до 4-5 минут. Например — бег на дистанции 400 м, 800 м, 1000 м, плавание на дистанции 100 м и 200 м, скоростной бег на коньках на дистанции 500 м, 1000 м, 1500 м, велогонки — гиты на 1000 м, гребля на дистанции 500 м и 1000 м и др.

Промежуточные виды деятельности, которые могут продолжаться более 5, но менее 30 минут непрерывной деятельности, являются примером работы со смешанным (бескислородно — кислородным) типом энергообеспечения.

Разделение мышечной работы по зонам мощности

Еще одной из распространенных классификаций физических упражнений является разделение мышечной работы по зонам мощности. В основу положено максимальное время, которое может длиться работа определенной интенсивности.

Удобно объяснять различия между зонами мощности на примере бега.

Например, бег с максимальной скоростью не может длиться более нескольких секунд. Такую работу называют работой максимальной мощности. При этой работе происходит преимущественно бескислородный распад веществ (анаэробная работа). Условную максимальную границу такой работы определили в 20 секунд.

Если бежать не максимально интенсивно, но все же очень быстро, такой бег не может продолжаться более нескольких минут. Это — пример работы субмаксимальной мощности. При данном виде деятельности также происходит преимущественно бескислородное расщепление веществ (анаэробная работа), границы такой работы определили от 20 секунд до 5 минут.

Бег с интенсивностью, которую можно поддерживать более 5, но менее 40 минут, является примером работы большой мощности. При таком виде деятельности расщепление веществ происходит как при участии кислорода, так и бескислородным путем (смешанная работа).

И, наконец, длительный, более 40 минут, бег, является примером работы умеренной мощности. При этом виде деятельности расщепление веществ происходит преимущественно с участием кислорода (аэробная работа). Верхняя граница этой работы индивидуальна и в большой степени зависит от тренированности человека. Именно эта работа дает наилучший оздоровительный эффект и даже подходит для людей с ослабленным здоровьем. Она же показана желающим похудеть.

Можно также бежать не равномерно, а ускоряясь и замедляясь на отдельных участках. Такая работа называется работой переменной мощности.

В связи с тем, что данном виде деятельности происходит перестройка с одного способа энергообеспечения на другой, такая работа для организма чрезвычайно утомительна. Поэтому же она обеспечивает хороший тренировочный эффект.

Заключение

  • Для мышечного сокращения необходима энергия распада АТФ.
  • Запасы АТФ в мышце должны пополняться, для чего необходима энергия распада других веществ.
  • Существует два основных способа расщепления веществ: кислородный и бескислородный.
  • С помощью кислорода можно расщепить углеводы, жиры или белки. Вещества расщепляются до углекислого газа и воды, и освобождается большое количество энергии, но этот процесс продолжается чрезвычайно долго.
  • Без кислорода можно расщепить только креатинфосфат и гликоген (реже — глюкозу), при этом вещества расщепляются частично, и образуются недоокисленные продукты распада, однако процесс расщепления протекает быстро.
  • За счет кислородного расщепления веществ энергией обеспечивается малоинтенсивная работа, но такая деятельность может продолжаться долго (до нескольких часов).
  • За счет расщепления гликогена энергией обеспечивается интенсивная работа, которая может продолжаться от 20 секунд до 4-5 минут, а также начало любой деятельности.
  • За счет расщепления креатинфосфата энергией обеспечивается максимально интенсивная работа, длительность которой не более 5-6 секунд. Этот способ энергообеспечения используется в начале любой деятельности.

—
Автор: Евгений Хведченя (BloodAxe)

Источники:

http://lib.sportedu.ru/press/tpfk/2006N2/p28-31.htm
http://revolution.allbest.ru/medicine/00044423_0.html
http://student.km.ru/ref_show_frame.asp?id=F49210FA826B45AC91E371ABA0C9D3AD
http://iski.nm.ru/publish/Lib0109.htm
http://lib.sportedu.ru/Press/tpfk/2004n2/p22-26,39-40.htm
http://www.karina-kazak.narod.ru/phisiol/