Систематизация упражнений по характеру биохимических изменений при физической работе

Изменения скорости метаболических процессов при мышечной деятельности зависят от общего количества мышц, участвующих в работе, режима работы мышц (статического или динамического), ее интенсивности, длительности, числа повторений упражнений и пауз отдыха между ними.

В зависимости от количества мышц, участвующих в работе, ее делят на локальную (менее ¼ всех мышц тела), региональную и глобальную (более ¾ всех мышц тела). Глобальная работа (ходьба, бег, плавание, лыжные гонки и др.) вызывает большие биохимические сдвиги во всех органах и тканях организма. Локальная работа (спуск курка при стрельбе, передвигание шахматных фигур и др.) в организме не вызывает биохимических изменений. Чем локальнее мышечная работа при одинаковом объеме внешней работы, тем больше доля анаэробных реакций в ее энергетическом обеспечении. Глобальная работа вызывает наибольшее усиление деятельности дыхательной и сердечно-сосудистой систем, в ее энергетическом обеспечении больше доля аэробных реакций ресинтеза АТФ.

Статический (изометрический) режим работы приводит к пережиманию капилляров (если сила сокращения достаточно велика и превышает давление крови в артериолах) и к ухудшению снабжения мышц кислородом и питательными веществами. В такой работе велика доля участия анаэробных реакций. Динамический (изотонический) режим работы обеспечивает гораздо лучшее кровоснабжение тканей кислородом, так как прерывисто сокращающиеся мышцы действуют как своеобразный насос, проталкивающий кровь через капилляры. Для отдыха после статической работы нужен не покой, а динамическая работа.

Зависимость биохимических процессов от мощности выполняемой мышечной работы и ее продолжительности выражается в следующем: чем выше мощность, а, следовательно, больше скорость расщепления АТФ, тем меньше возможность удовлетворить энергетический запрос за счет дыхательных процессов и тем в большей мере выражены процессы анаэробного ресинтеза АТФ. С увеличением мощности выполняемой работы уровень потребления кислорода и скорость аэробного энергообмена возрастает до максимальных значений, а с дальнейшим ростом мощности остается неизменной. С приближением мощности к максимальной доля аэробного процесса в энергообеспечении работы снижается потому, что такая работа кратковременна и аэробные процессы не успевают развиться полностью. Мощность, при которой достигается максимальное потребление кислорода, называется критической. Мощность упражнения, при которой наблюдается усилении анаэробных реакций, называется порогом анаэробного обмена. У людей, не занимающихся спортом, он составляет 40-45% от критической мощности, у спортсменов – 60-75%. После повышения порога анаэробного обмена доля анаэробных реакций в энергетическом обеспечении работы резко возрастает. Значительно увеличивается энергопродукция гликолиза. Наибольшую роль гликолиз как энергетический источник играет при мощности, составляющей 60-85% от максимальной. Мощность, при которой достигается наивысшее развитие гликолиза, называется мощностью истощения. Максимально возможная для человека мощность обозначается как максимальная анаэробная мощность. При ней предельных значений достигает скорость образования энергии в креатинфосфокиназной реакции.

Мощность работы связана обратно-пропорционально с ее предельной продолжительностью: чем больше мощность, тем быстрее происходят биохимические изменений, ведущие к утомлению, и тем меньше время работы. По классификации В.С. Фарфеля имеется 4 зоны относительной мощности – максимальна, субмаксимальная, большая и умеренная. Предельная длительность работы в зоне максимальной мощности составляет 15-20 с, в зоне субмаксимальной – от 20 с до 2-3 мин, в зоне большой мощности – до 30 мин, в зоне умеренной – до 4-5 часов.

Работ в зоне максимальной мощности обеспечивается энергией за счет АТФ и креатинфосфата, частично – за счет гликолиза. Однако скорость гликолиза в этой зоне не достигает своих максимальных значений, поэтому содержание лактата в крови 1-1,5 г/л, мобилизация в печени почти не происходит, и содержание глюкозы в крови почти не изменяется по сравнению с уровнем покоя. Кислородный долг составляет 6-12 л, т.е. 90-95% от кислородного запроса.

Энергетическое обеспечение работы в зоне субмаксимальной мощности идет в основном за счет анаэробного гликолиза. В крови в большом количестве появляется лактат (концентрация выше 2,5 г/л). Кислородный запрос может достигать 20-40 л, а кислородный долг составляет до 20 л (50-90%). Уровень энергетических затрат в 4-5 раз превышает максимум аэробного производства энергии. К концу работы доля аэробных процессов возрастает. Усиливает мобилизация гликогена печени, уровень глюкозы в крови может достигать 2 г/л. Под влиянием продуктов анаэробного распада меняется проницаемость клеточных мембран для белков, увеличивается их содержание в крови, они могут выходить в мочу.

В зоне большой мощности основное значение имеют аэробные источники энергии при достаточно высоком уровне развития гликолиза. Доля анаэробных процессов в энергообеспечении работы быстро снижается по мере увеличения ее продолжительности. При такой работе кислородный запрос увеличивается до 50-150 л. Содержание лактата в крови – 1,8-1,5 г/л, содержание белка в моче меньше, чем при работе в зоне субмаксимальной мощности.

В зоне умеренной мощности энергообеспечение обеспечивается в основном аэробными механизмами. Кислородный запрос может достигать 500-1500 л, кислородный долг не превышает 5 л. Содержание лактата в крови составляет 0,6-0,8 г/л, по ходу работы он может устраняться. Вследствие усиленного расхода запасов гликогена в печени содержание глюкозы в крови падает ниже 0,8 г/л. В моче в значительном количестве появляются продукты распада белков. Отмечается большая потеря организмом воды и солей.