Kas liek cilvēkam kustēties? Kas ir enerģijas apmaiņa? No kurienes nāk ķermeņa enerģija? Cik ilgi tas turpināsies? Pie kādas fiziskas slodzes, kāda enerģija tiek patērēta? Kā redzat, ir daudz jautājumu. Bet visvairāk tie parādās, kad sākat pētīt šo tēmu. Centīšos atvieglot dzīvi zinātkārākajiem un ietaupīt laiku. Iet…

Enerģijas vielmaiņa - organisko vielu sadalīšanās reakciju kopums, ko pavada enerģijas izdalīšanās.

Lai nodrošinātu kustību (aktīna un miozīna pavedieni muskuļos), muskuļiem ir nepieciešams adenozīna trifosfāts (ATP). Pārtraucot ķīmiskās saites starp fosfātiem, tiek atbrīvota enerģija, ko izmanto šūna. Šajā gadījumā ATP nonāk stāvoklī ar zemāku enerģiju adenozīna difosfātā (ADP) un neorganiskajā fosforā (P).

Ja muskuļi strādā, tad ATP tiek pastāvīgi sadalīts ADP un neorganiskajā fosforā, vienlaikus atbrīvojot enerģiju (apmēram 40-60 kJ / mol). Ilgstošam darbam ir nepieciešams atjaunot ATP ar ātrumu, kādā šo vielu izmanto šūna.

Īstermiņa, īstermiņa un ilgtermiņa darbam izmantotie enerģijas avoti ir atšķirīgi. Enerģiju var ģenerēt gan anaerobā veidā (bez skābekļa), gan aerobā veidā (oksidatīvi). Kādas īpašības attīsta sportists, trenējoties aerobajā vai anaerobajā zonā, rakstīju rakstā “”.

Ir trīs enerģijas sistēmas, kas nodrošina cilvēka fizisko darbu:

1. Alaktāts vai fosfagēns (anaerobs). Tas ir saistīts ar ATP resintēzes procesiem, galvenokārt pateicoties augstas enerģijas fosfātu savienojumam - kreatīna fosfātam (CrP).
2. Glikolītisks (anaerobs). Nodrošina ATP un CRF resintēzi glikogēna un/vai glikozes anaerobās sadalīšanās reakcijās uz pienskābi (laktātu).
3. Aeroba (oksidatīva). Spēja veikt darbu, pateicoties ogļhidrātu, tauku, olbaltumvielu oksidēšanai, vienlaikus palielinot skābekļa piegādi un izmantošanu strādājošajos muskuļos.

Enerģijas avoti īslaicīgam darbam.

Ātri pieejamo enerģiju muskuļiem nodrošina ATP molekula (adenozīna trifosfāts). Ar šo enerģiju pietiek 1-3 sekundēm. Šis avots tiek izmantots tūlītējam darbam, maksimālai piepūlei.

ATP + H2O ⇒ ADP + F + enerģija

Organismā ATP ir viena no visbiežāk atjauninātajām vielām; Tādējādi cilvēkiem vienas ATP molekulas dzīves ilgums ir mazāks par 1 minūti. Dienas laikā viena ATP molekula iziet vidēji 2000-3000 resintēzes ciklus (dienā cilvēka organisms sintezē ap 40 kg ATP, bet katrā brīdī satur ap 250 g), tas ir, ATP rezerves praktiski nav. organismā, un normālai dzīvei ir nepieciešams pastāvīgi sintezēt jaunas ATP molekulas.

Tas tiek papildināts ar ATP, pateicoties CRP (kreatīna fosfāts), šī ir otrā fosfāta molekula, kurai ir augsta enerģija muskuļos. CrF ziedo Fosfāta molekulu ADP molekulai ATP veidošanai, tādējādi nodrošinot muskuļiem spēju strādāt noteiktu laiku.

Tas izskatās šādi:

ADP+ CrF ⇒ ATP + Cr

KrF krājums ilgst līdz 9 sek. strādāt. Šajā gadījumā maksimālā jauda nokrītas uz 5-6 sekundēm. Profesionālie sprinteri cenšas vēl vairāk palielināt šo tanku (CrF rezervi), trenējoties līdz 15 sekundēm.

Gan pirmajā, gan otrajā gadījumā ATP veidošanās process notiek anaerobā režīmā, bez skābekļa līdzdalības. ATP resintēze CRF dēļ tiek veikta gandrīz uzreiz. Šai sistēmai ir vislielākā jauda salīdzinājumā ar glikolītisko un aerobo un nodrošina "sprādzienbīstamu" darbu ar maksimālu muskuļu kontrakciju spēka un ātruma ziņā. Tā izskatās enerģijas vielmaiņa īslaicīga darba laikā, citiem vārdiem sakot, tā darbojas organisma alaktiskā enerģijas apgādes sistēma.

Enerģijas avoti īsiem darba periodiem.

No kurienes īsa darba laikā rodas enerģija ķermenim? Šajā gadījumā avots ir dzīvnieku ogļhidrāti, kas atrodas muskuļos un cilvēka aknās – glikogēns. Tiek saukts process, kurā glikogēns veicina ATP resintēzi un enerģijas izdalīšanos Anaerobā glikolīze(Glikolītiskā enerģijas padeves sistēma).

glikolīze- Tas ir glikozes oksidācijas process, kurā no vienas glikozes molekulas veidojas divas pirovīnskābes (Piruvate) molekulas. Turpmāka pirovīnskābes metabolisms iespējama divos veidos – aerobos un anaerobos.

Aerobā darba laikā pirovīnskābe (Pirūvāts) ir iesaistīta vielmaiņā un daudzās bioķīmiskās reakcijās organismā. Tas tiek pārveidots par acetilkoenzīmu A, kas ir iesaistīts Krebsa ciklā, nodrošinot elpošanu šūnā. Eikariotos (dzīvo organismu šūnās, kas satur kodolu, tas ir, cilvēka un dzīvnieku šūnās) Krebsa cikls notiek mitohondrijās (MX, šī ir šūnas enerģijas stacija).

Krebsa cikls(trikarbonskābes cikls) - galvenais solis visu šūnu elpošanā, izmantojot skābekli, tas ir daudzu vielmaiņas ceļu krustošanās centrs organismā. Papildus enerģijas lomai Krebsa ciklam ir nozīmīga plastiskā funkcija. Piedaloties bioķīmiskos procesos, palīdz sintezēt tādus svarīgus šūnu savienojumus kā aminoskābes, ogļhidrāti, taukskābes u.c.

Ja skābekļa nepietiek, tas ir, darbs tiek veikts anaerobā režīmā, pēc tam pirovīnskābe organismā tiek anaerobā šķelšanās, veidojoties pienskābei (laktātam)

Glikolītisko anaerobo sistēmu raksturo liela jauda. Šis process sākas gandrīz no paša darba sākuma un sasniedz jaudu 15-20 sekundēs. maksimālas intensitātes darbs, un šo jaudu nevar uzturēt ilgāk par 3 - 6 minūtēm. Iesācējiem, kas tikko sāk sportot, jaudas diez vai pietiek 1 minūtei.

Enerģijas substrāti muskuļu nodrošināšanai ar enerģiju ir ogļhidrāti – glikogēns un glikoze. Kopējais glikogēna daudzums cilvēka organismā 1-1,5 darba stundām.

Kā minēts iepriekš, glikolītiskā anaerobā darba lielās jaudas un ilguma rezultātā muskuļos veidojas ievērojams daudzums laktāta (pienskābes).

Glikogēns ⇒ ATP + pienskābe

Laktāts no muskuļiem iekļūst asinīs un saistās ar asins bufersistēmām, lai saglabātu ķermeņa iekšējo vidi. Ja laktāta līmenis asinīs paaugstinās, tad bufersistēmas kādā brīdī var netikt galā, kas izraisīs skābju-bāzes līdzsvara nobīdi uz skābju pusi. Paskābinoties, asinis kļūst biezas, un ķermeņa šūnas nevar saņemt nepieciešamo skābekli un uzturu. Rezultātā tas izraisa galveno anaerobās glikolīzes enzīmu inhibīciju līdz pat pilnīgai to aktivitātes kavēšanai. Samazinās pašas glikolīzes ātrums, laktiskais anaerobais process un darba jauda.

Darba ilgums anaerobā režīmā ir atkarīgs no laktāta koncentrācijas līmeņa asinīs un muskuļu un asiņu pretestības pakāpes pret skābes maiņu.

Asins buferspēja ir asins spēja neitralizēt laktātu. Jo vairāk apmācīts cilvēks, jo lielāka bufera kapacitāte viņam ir.

Enerģijas avoti nepārtrauktai darbībai.

Cilvēka organisma enerģijas avoti ilgstoša aerobā darba laikā, kas nepieciešami ATP veidošanai, ir muskuļu glikogēns, glikozes līmenis asinīs, taukskābes, intramuskulārie tauki. Šo procesu izraisa ilgstošs aerobs darbs. Piemēram, tauku dedzināšana (tauku oksidēšanās) iesācējiem skrējējiem sākas pēc 40 minūšu skriešanas 2. pulsa zonā (ZZ). Sportistiem oksidēšanās process sākas jau 15-20 minūšu skriešanā. Tauku cilvēka organismā pietiek 10-12 stundām nepārtrauktam aerobam darbam.

Saskaroties ar skābekli, glikogēna, glikozes, tauku molekulas tiek sadalītas, sintezējot ATP ar oglekļa dioksīda un ūdens izdalīšanos. Lielākā daļa reakciju notiek šūnas mitohondrijās.

Glikogēns + skābeklis ⇒ ATP + oglekļa dioksīds + ūdens

ATP veidošanās, izmantojot šo mehānismu, notiek lēnāk nekā ar īslaicīgā un īslaicīgā darbā izmantoto enerģijas avotu palīdzību. Paiet 2 līdz 4 minūtes, līdz šūnas nepieciešamība pēc ATP tiek pilnībā apmierināta ar apspriesto aerobo procesu. Šī kavēšanās ir tāpēc, ka ir nepieciešams laiks, lai sirds sāktu palielināt ar skābekli bagātu asiņu piegādi muskuļiem tādā ātrumā, kāds nepieciešams, lai apmierinātu muskuļu ATP vajadzības.

Tauki + skābeklis ⇒ ATP + oglekļa dioksīds + ūdens

Organisma tauku oksidācijas rūpnīca ir energoietilpīgākā. Kopš ogļhidrātu oksidēšanas no 1 glikozes molekulas tiek ražotas 38 ATP molekulas. Un ar 1 molekulas tauku oksidēšanu - 130 molekulas ATP. Bet tas notiek daudz lēnāk. Turklāt ATP ražošanai, oksidējot taukus, ir nepieciešams vairāk skābekļa nekā ogļhidrātu oksidēšanai. Vēl viena oksidatīvās, aerobās rūpnīcas iezīme ir tā, ka tā uzņem apgriezienus pakāpeniski, palielinoties skābekļa piegādei un palielinoties no taukaudiem izdalīto taukskābju koncentrācijai asinīs.

Jūs varat atrast vairāk noderīgas informācijas un rakstus.

Ja mēs iedomājamies visas enerģiju ražojošās sistēmas (enerģijas vielmaiņu) organismā degvielas tvertņu veidā, tad tās izskatīsies šādi:

1. Mazākā tvertne ir kreatīna fosfāts (tas ir kā benzīns 98). Tas it kā atrodas tuvāk muskulim un sāk darboties ātri. Ar šo "benzīnu" pietiek 9 sekundēm. strādāt.
2. Vidēja tvertne - Glikogēns (92 benzīns). Šī tvertne atrodas nedaudz tālāk korpusā un degviela no tās nāk no 15-30 sekundēm fiziska darba. Ar šo degvielu pietiek 1-1,5 darba stundām.
3. Liela tvertne - Tauki (dīzeļdegviela). Šī tvertne atrodas tālu, un paies 3–6 minūtes, līdz no tās sāks plūst degviela. Tauku krājumi cilvēka organismā 10-12 stundu intensīvam, aerobam darbam.

Es to visu neizdomāju pati, bet ņēmu izvilkumus no grāmatām, literatūras, interneta resursiem un centos jums to kodolīgi nodot. Ja ir kādi jautājumi - rakstiet.

Apsveriet ķermeņa enerģijas sistēmu sīkāk.

Amerikāņu zinātnieks Alberts Szent-Györgyi rakstīja, ka dzīvība ir nepārtraukts dažāda veida un dažādu vērtību enerģijas absorbcijas, transformācijas un kustības process.

Šis process vistiešāk ir saistīts ar dzīvās vielas elektriskajām īpašībām un, konkrētāk, ar tās elektrisko vadītspēju.

Elektriskā strāva ir lādētu daļiņu sakārtota kustība. Elektrisko lādiņu nesēji var būt elektroni, joni un caurumi (pusvadītājos). Pusvadītājus raksturo arī piemaisījumu vadītspēja. Ja pusvadītāju kristālam pievieno cita elementa atomu, tā vadītspēja palielinās. Pusvadītāju īpašības ir ļoti interesantas. Tie ir ļoti jutīgi pret gaismas, siltuma, starojuma un tā tālāk darbību. Ja, piemēram, gaisma krīt uz pusvadītāja, tad tā vadītspēja strauji palielinās, jo. Valences joslas elektroni “atdalās” no atoma kodola un nodrošina elektronisko vadītspēju. Dzīvā viela ir ļoti līdzīga pusvadītājam. Tomēr ir ļoti būtiska atšķirība. Dzīvās makromolekulās saistīšanas enerģija ir tikai daži elektronvolti, savukārt šķīdumos vai šķidrajos kristālos saistīšanas enerģija ir aptuveni 20-30 eV. Šis īpašums ir ļoti svarīgs, jo tas nodrošina augstu jutību. Vadīšanu veic elektroni, kas tuneļa efekta dēļ pāriet no vienas molekulas uz otru. Olbaltumvielās un citos bioloģiskos objektos lādiņu nesēju mobilitāte ir ļoti augsta. Oglekļa-skābekļa un ūdeņraža-slāpekļa saišu sistēmā cauri visai proteīna molekulas sistēmai tuneļa efekta dēļ pārvietojas elektrons (satraukts). Tā kā šādu elektronu mobilitāte ir ļoti augsta, proteīnu sistēmas vadītspēja ir augsta.

Dzīvā organismā notiek arī jonu vadīšana. Jonu veidošanos un atdalīšanos dzīvās vielās veicina ūdens klātbūtne olbaltumvielu sistēmā. No tā ir atkarīga olbaltumvielu sistēmas dielektriskā konstante. Lādiņu nesēji šajā gadījumā ir ūdeņraža joni – protoni. Tikai dzīvā organismā visi vadīšanas veidi tiek realizēti vienlaicīgi. Attiecība starp dažādām vadītspējām mainās atkarībā no ūdens daudzuma olbaltumvielu sistēmā. Jo mazāk ūdens, jo mazāka jonu vadītspēja. Ja olbaltumvielas tiek žāvētas, vadīšanu veic elektroni.

Kopumā ūdens ietekmē ne tikai to, ka tas ir ūdeņraža jonu avots un tādējādi nodrošina jonu vadīšanas iespēju. Ūdenim ir sarežģītāka loma vispārējās vadītspējas mainīšanā. Fakts ir tāds, ka ūdens ir piemaisījumu donors. Tas piegādā elektronus (katra ūdens molekula sadalās protonā (kodolā) un elektronā). Rezultātā elektroni aizpilda caurumus, tāpēc caurumu vadītspēja samazinās. Tas samazinās miljons reižu. Pēc tam šie elektroni tiek pārnesti uz olbaltumvielām, un pozīcija tiek atjaunota, bet ne pilnībā. Kopējā vadītspēja pēc tam joprojām ir 10 reizes mazāka nekā pirms ūdens pievienošanas.

Olbaltumvielu sistēmām var pievienot ne tikai donoru, bet arī akceptoru, kas novestu pie caurumu skaita palielināšanās. Ir konstatēts, ka šāds akceptors jo īpaši ir hloranils, viela, kas satur hloru.

Rezultātā cauruma vadītspēja palielinās tik daudz, ka kopējā olbaltumvielu sistēmas vadītspēja palielinās par miljonu.

Nukleīnskābēm ir arī svarīga loma dzīvajā organismā. Neskatoties uz to, ka to struktūra, ūdeņraža saites un tā tālāk atšķiras no bioloģisko sistēmu struktūrām, ir vielas (nebioloģiskas) ar būtībā līdzīgām elektrofizikālajām īpašībām. Jo īpaši šāda viela ir grafīts. To saistīšanās enerģija, tāpat kā olbaltumvielām, ir zema, un īpatnējā vadītspēja ir augsta, lai gan par vairākām kārtām zemāka nekā olbaltumvielām. Bet aminoskābju elektrofizikālās īpašības būtībā ir tādas pašas kā proteīnu īpašības.

Bet dzīvā organisma sastāvā esošajām aminoskābēm ir arī īpašības, kuru olbaltumvielām nepiemīt. Šīs ir ļoti svarīgas īpašības. Pateicoties tiem, mehāniskās ietekmes tajos pārvēršas elektrībā. Šo matērijas īpašību fizikā sauc par pjezoelektrisko. Dzīvā organisma nukleīnskābēs termiskā darbība izraisa arī elektrības veidošanos (termoelektrību). Abas īpašības nosaka ūdens klātbūtne. Ir skaidrs, ka šīs īpašības mainās atkarībā no ūdens daudzuma. Šo īpašību izmantošana dzīvā organisma organizācijā un funkcionēšanā ir acīmredzama. Tātad redzes tīklenes stieņu darbība balstās uz vadītspējas atkarību no apgaismojuma. Bet dzīvo organismu molekulām ir arī elektroniska vadītspēja, piemēram, metāliem.

Olbaltumvielu sistēmu un nukleīnu molekulu elektrofizikālās īpašības izpaužas tikai dinamikā, tikai dzīvā organismā. Iestājoties nāvei, elektrofiziskā aktivitāte pazūd ļoti ātri. Tas ir tāpēc, ka lādiņnesēju kustība ir apstājusies.

Salīdzinot olbaltumvielu sistēmu un aminoskābju elektriskās īpašības ar pusvadītājiem, var rasties iespaids, ka viena un otra elektriskās īpašības ir vienādas. Tā nav gluži taisnība. Lai gan dzīva organisma olbaltumvielu sistēmās ir gan elektroniskā, gan cauruma, gan jonu vadītspēja, tās ir savstarpēji saistītas sarežģītāk nekā neorganiskajos un organiskajos pusvadītājos. Tur šīs vadītspējas vienkārši saskaita un iegūst kopējo galīgo vadītspēju. Dzīvos organismos šāda vadītspējas aritmētiska saskaitīšana ir nepieņemama. Šeit 1+1#2. Tur nav nekā dīvaina. Tas liecina, ka šīs vadītspējas nav viena no otras neatkarīgas. To savstarpējās izmaiņas pavada procesi, kas maina kopējo vadītspēju saskaņā ar sarežģītāku likumu. Tāpēc, runājot par olbaltumvielu sistēmu elektronisko (vai citu) vadītspēju, tiek pievienots vārds “specifisks”. Procesi, kas nosaka dzīvo būtņu elektrofizikālās īpašības, ir ļoti sarežģīti. Vienlaikus ar elektrisko lādiņu kustību, kas nosaka elektrovadītspēju, viens uz otru iedarbojas arī elektromagnētiskie lauki. Elementārdaļiņām ir magnētiskie momenti, tas ir, tie ir magnēti. Tā kā šie magnēti mijiedarbojas viens ar otru, šīs darbības rezultātā tiek noteikta šo daļiņu orientācija. Molekulas un atomi nepārtraukti maina savu stāvokli - tie veic nepārtrauktas un pēkšņas (diskrētas) pārejas no viena elektriskā stāvokļa uz otru. Saņemot papildu enerģiju, viņi ir sajūsmā. Šīs pārejas ietekmē lādiņu nesēju kustīgumu dzīvā organismā. Tādējādi elektromagnētisko lauku darbība maina uzlādēto daļiņu kustību. Ar šo lādiņnesēju palīdzību informācija tiek pārraidīta centrālajā nervu sistēmā (CNS). Signāli centrālajā nervu sistēmā, kas nodrošina visa organisma darbību kopumā, ir elektriskie impulsi. Bet tie izplatās daudz lēnāk nekā tehniskajās sistēmās. Tas ir saistīts ar procesa sarežģītību. Organisms ar darbību reaģē uz noteiktu ārēju ietekmi tikai pēc tam, kad ir saņēmis informāciju par šo ietekmi. Organisma reakcija ir ļoti lēna, jo signāli par ārējām ietekmēm izplatās lēni. Tādējādi dzīvā organisma aizsargreakciju ātrums ir atkarīgs no dzīvās vielas elektrofizikālajām īpašībām. Ja elektriskie un elektromagnētiskie lauki darbojas no ārpuses, tad šī reakcija vēl vairāk palēninās. Tas konstatēts gan laboratorijas eksperimentos, gan pētot elektromagnētisko lauku ietekmi uz dzīvajām sistēmām magnētisko vētru laikā. Starp citu, ja dzīva organisma reakcija uz ārējām ietekmēm būtu daudzkārt ātrāka, tad cilvēks spētu pasargāt sevi no daudzām ietekmēm, no kurām tagad mirst.

Mūsdienās cilvēki joprojām nezina visas dzīvās vielas sarežģītās elektrovadītspējas īpašības. Bet ir skaidrs, ka no tām ir atkarīgas tās principiāli atšķirīgās īpašības, kas raksturīgas tikai dzīvajām būtnēm.

Lai atklātu elektrisko parādību būtību dzīvā organismā, ir jāsaprot bioloģiskās sistēmas potenciāla, biopotenciāla nozīme.

Potenciāls ir enerģijas iespēja. Lai atdalītu elektronu no ūdeņraža atoma, ir jāpārvar spēki, kas to notur atomā, tas ir, šī darba veikšanai ir nepieciešama enerģija. Elementārdaļiņu enerģiju mēra elektronvoltos. Enerģiju, kas iztērēta elektrona atdalīšanai no atoma kodola, sauc par jonizācijas potenciālu. Ūdeņradim tas ir vienāds ar 13 eV. Dažādu elementu atomiem tam ir sava nozīme.

Dzīvās vielās saistīšanās enerģija molekulās ir 0,01-1 eV. Nedzīvās molekulās 30-50 eV. Ir ļoti grūti izmērīt jonizācijas potenciālu bioloģiskajās molekulās, jo elektronu enerģijas minimālās vērtības ir mazas. Tāpēc labāk tos raksturot nevis pēc absolūtajām vērtībām (elektronvolti), bet gan ar relatīvajām vērtībām. Ūdens jonizācijas potenciālu var uzskatīt par vienību (runa ir par ūdeni, kas atrodas bioloģiskajās sistēmās). Tagad var noteikt visu pārējo bioloģisko savienojumu jonizācijas potenciālu. Šeit ir vēl viens smalkums. Ūdeņraža atomam ir tikai viens valences elektrons. Tāpēc tā jonizācijas potenciāls ir vienāds ar vienotību. Ja atoms un molekula ir sarežģītāki, tad to elektroniem ir dažādas enerģijas atdalīšanās iespējas. Šādos gadījumos jonizācijas potenciāls tiek attiecināts uz valences elektroniem, tas ir, elektroniem ar zemāko saistīšanas enerģiju.

Bioloģiskās sistēmās noteikta elektrisko lādiņu sadalījuma rezultātā rodas elektriskie lauki, tāpēc Kulona spēku ietekmē iespējama elektrisko lādiņu pievilkšanās un atgrūšanās. Elektriskā lauka enerģijas raksturlielums ir potenciālu starpība (Δj). Bioloģisko sistēmu (biopotenciālu) potenciālu atšķirība ir ļoti maza, līdz 10 -6 eV. Biopotenciālu vērtība ir nepārprotams biosistēmas vai tās daļu stāvokļa rādītājs. Tas mainās, ja ķermenis atrodas patoloģiskā stāvoklī. Šajā gadījumā mainās dzīvā organisma reakcijas uz vides faktoriem. Bioloģisko savienojumu elektrofizikālās īpašības nosaka arī dzīvā organisma, gan vienota veseluma, gan tā atsevišķu analizatoru reakcijas ātrumu uz ārējo faktoru iedarbību. No šīm īpašībām ir atkarīgs arī informācijas apstrādes ātrums organismā. To nosaka pēc elektriskās aktivitātes lieluma.

Bioenerģijas parādības elementārdaļiņu līmenī ir dzīva organisma galveno funkciju pamatā, bez šīm funkcijām dzīve nav iespējama. Enerģijas procesi šūnās (enerģijas pārveide un vissarežģītākie bioķīmiskie vielmaiņas procesi) ir iespējami tikai pateicoties elektronu līdzdalībai tajos.

Biopotenciāli ir cieši saistīti ar noteiktā orgāna elektrisko aktivitāti. Tādējādi smadzeņu elektrisko aktivitāti raksturo biopotenciālu spektrālais blīvums un dažādu frekvenču sprieguma impulsi. Konstatēts, ka cilvēkam raksturīgi šādi smadzeņu bioritmi (Hz): Deltas ritms - 0,5-3 Hz; Teta ritms - 4-7 Hz; Alfa ritms - 8-13 Hz; Beta ritms - 14-35 Hz; Gamma ritms - 36-55 Hz.

Ir, kaut arī neregulāri, daži ritmi ar lielāku frekvenci. Cilvēka smadzeņu elektrisko impulsu amplitūda sasniedz ievērojamu vērtību - līdz 500 μV.

Ikviens, kurš pārzina elektroniku, zina, ka, pārraidot informāciju un to apstrādājot, svarīgs ir ne tikai impulsu atkārtošanās ātrums un to amplitūda, bet arī impulsu forma.

Kā veidojas šie impulsi? To raksturlielumi liecina, ka tos nevar radīt jonu vadītspējas izmaiņas. Šajā gadījumā procesi attīstās lēnāk, tas ir, tie ir inerciālāki. Šos impulsus var veidot tikai elektronu kustība, kuru masa ir daudz mazāka par jonu masu.

Elektrisko impulsu formas lomu var saprast ar sirds defibrilācijas efektivitātes piemēru. Izrādījās, ka sirds darba atjaunošanas efektivitāte ir atkarīga no pieliktā elektriskā sprieguma impulsa formas. Svarīgs ir arī tā spektrālais blīvums. Tikai ar noteiktu impulsu formu tiek atjaunota normāla lādiņnesēju kustība dzīvā organismā, tas ir, tiek atjaunota ierastā elektrovadītspēja, pie kuras ir iespējama normāla organisma funkcionēšana.

Izmantojot šo metodi, elektrodi tiek uzlikti cilvēka ķermenim krūškurvja zonā. Bet elektriskie impulsi šajā gadījumā iedarbojas ne tikai tieši uz sirds muskuli, bet arī uz centrālo nervu sistēmu. Acīmredzot visefektīvākais ir otrs veids, jo centrālās nervu sistēmas iespējas ietekmēt visus orgānus ir visplašākās. Komandas visiem orgāniem visātrāk nonāk caur centrālo nervu sistēmu, jo tās elektrovadītspēja ir daudz augstāka nekā muskuļu audu un asinsrites sistēmas elektrovadītspēja. Tādējādi organisma atgriešanās dzīvē notiek, ja ir iespējams atjaunot dzīvās vielas elektrofizikālās īpašības vai, pareizāk sakot, specifiskās elektrisko lādiņu kustības ar tām iezīmēm, kas raksturīgas dzīvām sistēmām.

Dzīva organisma dzīvībai un funkcionēšanai izšķiroša nozīme ir tieši dzīvā organisma elektrofizikālajām īpašībām. Par to liecina šādi fakti.

Konstatēts, ja uz cilvēku pēkšņi iedarbojas kairinoši faktori, tad cilvēka organisma pretestība elektriskajai strāvai krasi mainās. Ir būtiski svarīgi, lai negaidītām ārējām ietekmēm var būt atšķirīgs fiziskais raksturs. Tā var būt gan spilgta gaisma, gan karsta priekšmeta pieskāriens, gan ziņa cilvēkam par negaidītu, viņam svarīgu informāciju. Visos gadījumos rezultāts ir vienāds – cilvēka ķermeņa elektrovadītspēja palielinās. Šīs izmaiņas ir atkarīgas arī no ārējā faktora stipruma. Bet visos gadījumos elektriskās vadītspējas pieaugums notiek ļoti ātri, un tā atgūšana līdz normālajām vērtībām ir daudz lēnāka. Straujas elektriskās vadītspējas izmaiņas var notikt tikai elektroniskas.

Ņemsim ārēja faktora (elektriskās strāvas) ietekmi uz cilvēku. Šīs ietekmes sekas ir atkarīgas ne tikai no tā apjoma, bet arī no cilvēka nervu sistēmas stāvokļa tajā brīdī. Nāve ārēja faktora ietekmē iestājas, ja tiek traucēta centrālās nervu sistēmas elektrovadītspēja. Ja ārējo faktoru ietekmē tiek traucēta lādiņnesēju kustība smadzeņu šūnās, tad notiek pilnīga vai daļēja šūnu skābekļa piegādes pārtraukšana.

Protams, šis jautājums ir ļoti grūts. Jau ir noskaidrots, ka dažādu dzīvo organismu un dažādu sistēmu elektrovadītspēja vienā dzīvā organismā ir atšķirīga. Orgāniem, kuriem visātrāk jāreaģē uz ārējiem stimuliem, ir vismazākā inerciālā vadītspēja - elektroniskā un elektronu caurums.

Tagad apsveriet ķermeņa enerģijas sistēmu.

Ir dažādu zinātnieku viedokļi, ka organismā nonāk enerģija, kas nodrošina tā funkcionēšanu kopumā, kā arī visu to veidojošo daļu. Enerģijas lādiņiem var būt gan pozitīvas, gan negatīvas pazīmes. Veselā organismā pastāv pozitīvo un negatīvo enerģijas elementu līdzsvars. Tas nozīmē līdzsvaru starp ierosmes un kavēšanas procesiem. Ja tiek izjaukts līdzsvars starp pozitīvās un negatīvās enerģijas plūsmām, ķermenis nonāk slimības stāvoklī, jo tiek izjaukts ierosmes un kavēšanas procesa līdzsvars.

Datums: 2010-03-28

Nevienu kustību nevar veikt, netērējot enerģiju. Vienīgais universālais un tiešais enerģijas avots muskuļu kontrakcijai ir adenozīna trifosfāts -ATP; bez tā šķērsvirziena "tiltiem trūkst enerģijas un aktīna pavedieni nevar slīdēt pa miozīna pavedieniem, muskuļu šķiedras kontrakcija nenotiek. ATP ir augstas enerģijas (makroerģisks) fosfātu savienojums, sadalīšanās (hidrolīze) kas atbrīvo apmēram 10 kcal/kg brīvās enerģijas.Kad muskulis tiek aktivizēts, notiek pastiprināta ATP hidrolīze, līdz ar to enerģijas metabolisma intensitāte palielinās 100-1000 reizes, salīdzinot ar atpūtas līmeni.Tomēr ATP rezerves, kas atrodas cilvēka ķermenī. muskuļi ir salīdzinoši niecīgi un var pietikt tikai ar 2-3 sekundēm intensīvam darbam. Reālos apstākļos, lai muskuļi spētu ilgstoši saglabāt savu kontraktilitāti, ir jānotiek pastāvīgai ATP atveseļošanai (resintēzei). tādā pašā ātrumā kā tiek patērēts.Ogļhidrāti, tauki un olbaltumvielas tiek izmantoti kā enerģijas avoti.Pilnīgi vai daļēji sadaloties šīm vielām, daļa no uzkrātās enerģijas tiek atbrīvota to ķīmiskajās saitēs.Šī atbrīvotā enerģija I un nodrošina ATP resintēzi (sk. tabula).

Cilvēka (ar ķermeņa svaru 75 kg) enerģijas rezerves

Ķermeņa bioenerģijas iespējas ir vissvarīgākais faktors, kas ierobežo tā fizisko veiktspēju. Enerģijas veidošanos muskuļu darba nodrošināšanai var veikt pa anaerobiem (bez skābekļa) un aerobiem (oksidatīviem) ceļiem. Atkarībā no šajā gadījumā notiekošo procesu bioķīmiskajām īpašībām ir ierasts izšķirt trīs vispārinātas enerģijas sistēmas, kas nodrošina cilvēka fizisko veiktspēju:

Alaktiskā anaeroba, vai fosfagēns, kas saistīts ar ATP resintēzes procesiem galvenokārt cita augstas enerģijas fosfātu savienojuma - kreatīna fosfāta (CrF) enerģijas dēļ;

glikolītisks (laktacīds) anaerobs, ATP un CRF sintēzes nodrošināšana glikogēna vai glikozes anaerobās sadalīšanās reakcijās uz pienskābi (LA);

aerobikas(oksidatīvs), kas saistīts ar spēju veikt darbu, pateicoties enerģētisko substrātu oksidēšanai, kurus var izmantot kā ogļhidrātus, taukus, olbaltumvielas, vienlaikus palielinot skābekļa piegādi un izmantošanu strādājošajos muskuļos.

Katru no uzskaitītajām fiziskās veiktspējas bioenerģijas sastāvdaļām raksturo kritēriji jauda, ​​jauda un efektivitāte(skat. 1. att.).

Rīsi. 1. Enerģijas padeves procesu ātruma dinamika strādājošos muskuļos atkarībā no vingrinājuma ilguma (pēc N.I. Volkovova, 1986)

Jaudas kritērijs novērtē maksimālo enerģijas daudzumu laika vienībā, ko var nodrošināt katra no vielmaiņas sistēmām.

Jaudas kritērijs novērtē kopējās lietošanai organismā pieejamās enerģētisko vielu rezerves jeb kopējo veiktā darba apjomu šīs sastāvdaļas dēļ.

Efektivitātes kritērijs parāda, cik lielu ārējo (mehānisko) darbu var veikt uz katru iztērētās enerģijas vienību.

Fosfagēna sistēma ir visātrāk mobilizētais enerģijas avots. ATP resintēze, ko izraisa kreatīna fosfāts muskuļu darba laikā, tiek veikta gandrīz uzreiz. Kad fosfātu grupa tiek atdalīta no CRF, tiek atbrīvots liels enerģijas daudzums, kas tiek tieši izmantots ATP atjaunošanai. Tāpēc CRF ir pati pirmā muskuļu enerģijas rezerve, ko izmanto kā tūlītēju ATP reģenerācijas avotu. ATP un CrF darbojas kā vienota enerģijas piegādes sistēma muskuļu darbībai. Šai sistēmai ir vislielākā jauda salīdzinājumā ar glikolītiskajām un aerobajām sistēmām, un tai ir galvenā loma īslaicīga maksimālās jaudas darba nodrošināšanā, kas tiek veikta ar maksimālu muskuļu kontrakciju spēka un ātruma ziņā: veicot īslaicīgas pūles. "sprādzienbīstams" raksturs, sprādzieni, raustīšanās, piemēram, sprints, lēciens, mešana vai sitieni ar dūri un spērieni roku cīņā u.c. Lielāko alaktiskā anaerobā procesa jaudu sasniedz vingrinājumos, kas ilgst 5-6 sekundēs un augsti trenētiem sportistiem tas sasniedz līmeni 3700 kJ/kg minūtē. Taču šīs sistēmas kapacitāte ir maza, jo muskuļos ir ierobežotas ATP un CrF rezerves. Tajā pašā laikā maksimālās anaerobās jaudas saglabāšanas laiks ir atkarīgs ne tik daudz no fosfagēnās sistēmas kapacitātes, bet gan no tās daļas, kuru var mobilizēt, strādājot ar maksimālo jaudu. Maksimālās jaudas vingrinājumu laikā patērētais CRF daudzums ir tikai aptuveni viena trešdaļa no kopējām intramuskulārajām rezervēm. Tāpēc maksimālās jaudas ilgums parasti nepārsniedz 15-20 sekundes pat augstas kvalifikācijas sportistiem.

Anaerobā glikolīze sākas praktiski no paša darba sākuma, bet savu maksimālo jaudu sasniedz tikai pēc 15-20 sekunžu maksimālās intensitātes darba, un šo jaudu nevar noturēt ilgāk par 2,5 - 3,0 minūtēm.

Glikolītisks anaerobs sistēmai ir raksturīga pietiekami liela jauda, ​​sasniedzot līmeni aptuveni 2500 kJ / kg minūtē augsti apmācītiem cilvēkiem. Enerģijas substrāti ir ogļhidrāti – glikogēns un glikoze. Muskuļu šūnās un aknās uzkrātais glikogēns ir glikozes molekulu (glikozes vienību) ķēde. Kad glikogēns tiek sadalīts, tā glikozes vienības tiek secīgi atdalītas. Katra glikozes vienība no glikogēna atjauno 3 ATP molekulas, bet glikozes molekula - tikai 2 ATP molekulas. No katras glikozes molekulas veidojas 2 pienskābes (LA) molekulas. Tāpēc ar lielu glikolītiskā anaerobā darba jaudu un ilgumu muskuļos veidojas ievērojams daudzums UA. Uzkrājoties strādājošās muskuļu šūnās, UA viegli izkliedējas asinīs un līdz noteiktai koncentrācijas pakāpei ir saistīta ar asins bufersistēmām, lai saglabātu ķermeņa iekšējo vidi (homeostāzi). Ja glikolītiskās anaerobās orientācijas darba procesā izveidotā UA daudzums pārsniedz asins bufersistēmu iespējas, tas izraisa to strauju izsīkumu un izraisa asins skābju-bāzes līdzsvara nobīdi uz skābes pusi. Galu galā tas izraisa galveno anaerobās glikolīzes enzīmu inhibīciju līdz pilnīgai to aktivitātes kavēšanai. Tajā pašā laikā samazinās arī pašas glikolīzes ātrums. Ievērojama paskābināšanās izraisa arī alaktiskā anaerobā procesa ātruma samazināšanos un vispārēju darba jaudas samazināšanos.

Darba ilgumu glikolītiskā anaerobā režīmā galvenokārt ierobežo nevis tā enerģijas substrātu daudzums (ietilpība), bet gan UA koncentrācijas līmenis un audu pielāgošanās pakāpe skābes maiņām muskuļos un asinīs. Veicot muskuļu darbu, ko galvenokārt nodrošina anaerobā glikolīze, asinīs un aknās nenotiek strauja muskuļu glikogēna un glikozes samazināšanās. Fiziskās sagatavotības procesā hipoglikēmija (glikozes koncentrācijas samazināšanās asinīs) var rasties citu iemeslu dēļ. Augstam glikolītiskās anaerobās spējas izpausmes līmenim (īpaša izturība) mainās audu pielāgošanās pakāpe no tā izrietošajām nobīdēm. Skābju-bāzes līdzsvara uzturēšanai ir būtiska nozīme. Šeit īpaši tiek izcelts garīgās stabilitātes faktors, kas ļauj ar intensīvu muskuļu darbību ar gribas piepūli pārvarēt sāpīgās sajūtas strādājošajos muskuļos, kas rodas, attīstoties nogurumam, un turpināt darbu, neskatoties uz pieaugošo vēlmi apstāties. to.

Pārejot no miera stāvokļa uz muskuļu darbību, nepieciešamība pēc skābekļa (tā pieprasījums) palielinās daudzkārt. Tomēr ir nepieciešamas vismaz 1-2 minūtes, lai palielinātu sirds un elpošanas sistēmas darbību, lai ar skābekli bagātinātas asinis varētu piegādāt strādājošajiem muskuļiem. Skābekļa patēriņš strādājošiem muskuļiem pakāpeniski palielinās, pastiprinoties veģetatīvās atbalsta sistēmu darbībai. Palielinoties vingrinājuma ilgumam līdz 5-6 minūtēm, ātri palielinās aerobās enerģijas ģenerēšanas procesu ātrums, un, palielinoties darba ilgumam vairāk nekā 10 minūtes, enerģijas padeve gandrīz pilnībā ir saistīta ar aerobiem procesiem. Tomēr aerobās energoapgādes sistēmas jauda ir aptuveni 3 reizes mazāka par fosfagēnās sistēmas jaudu un 2 reizes mazāka par anaerobās glikolītiskās sistēmas jaudu (skatīt tabulu)

Galvenās vielmaiņas procesu bioenerģētiskās īpašības - enerģijas avoti muskuļu darbības laikā

Tajā pašā laikā ATP resintēzes aerobo mehānismu raksturo visaugstākā produktivitāte un efektivitāte. Ikdienas dzīves apstākļos tas dažkārt veido vairāk nekā 90% no kopējās ķermeņa enerģijas ražošanas. Šajā gadījumā visas galvenās uzturvielas tiek izmantotas kā substrāti oksidēšanai: ogļhidrāti, tauki aminoskābju veidā. Olbaltumvielu ieguldījums kopējā aerobās enerģijas ražošanas apjomā ir ļoti mazs. Bet ogļhidrāti un tauki tiek izmantoti kā aerobās oksidācijas substrāti, ja vien tie ir pieejami muskuļiem.

Ogļhidrātu aerobā sadalīšana līdz noteiktam posmam (pirms pirovīnskābes veidošanās) tiek veikta tāpat kā anaerobajā glikolīzē. Bet aerobos apstākļos pirovīnskābe nepārvēršas pienskābē, bet tālāk oksidējas līdz oglekļa dioksīdam un ūdenim, kas viegli izdalās no organisma. Tajā pašā laikā no vienas glikozes glikogēna vienības galu galā veidojas 39 ATP molekulas. Tādējādi aerobā glikogēna oksidēšana ir efektīvāka nekā anaerobā. Tauku oksidēšanās laikā atbrīvojas vēl vairāk enerģijas. Vidēji 1 mols dažādu cilvēka organismam raksturīgu taukskābju maisījuma nodrošina 138 molu ATP resintēzi. Ar tādu pašu glikogēna un taukskābju patēriņu, pēdējās nodrošina gandrīz trīs reizes vairāk enerģijas nekā ogļhidrāti. Tāpēc taukiem ir visaugstākā enerģijas intensitāte no visiem bioenerģētiskajiem substrātiem (skatīt tabulu)

Aerobās energoapgādes sistēmas vispārīgie raksturojumi

Aerobā energoapgādes sistēma ir ievērojami zemāka par laktāta un laktāta sistēmu pēc enerģijas ražošanas jaudas, iekļaušanas ātruma muskuļu aktivitātes nodrošināšanā, taču daudzkārt pārsniedz kapacitāti un ekonomiju (1. tabula).

Tabulas numurs 1. Energoapgāde muskuļu darbam

Aerobās sistēmas iezīme ir tāda, ka ATP veidošanās šūnu organellās-mitohondrijās, kas atrodas muskuļu audos, notiek, piedaloties skābekļa transportēšanas sistēmas piegādātajam skābeklim. Tas nosaka aerobās sistēmas augsto efektivitāti un diezgan lielas glikogēna rezerves muskuļu audos un aknās, kā arī praktiski neierobežotas lipīdu rezerves - tās kapacitāti.

Visvienkāršākajā veidā aerobās energoapgādes sistēmas darbība tiek veikta šādi. Pirmajā posmā sarežģītu procesu rezultātā gan glikogēns, gan brīvās taukskābes (FFA) tiek pārveidotas par acetilkoenzīmu A (acetil-CoA), etiķskābes aktīvo formu, kas nodrošina visu turpmāko enerģijas ražošanas procesu norisi. saskaņā ar vienotu shēmu. Tomēr pirms acetil-CoA veidošanās glikogēna un FFA oksidēšanās notiek neatkarīgi.

Visas daudzās ķīmiskās reakcijas, kas notiek aerobās ATP resintēzes procesā, var iedalīt trīs veidos: 1 - aerobā glikolīze; 2 - Krebsa cikls, 3 - elektronu transporta sistēma (7. att.).

Rīsi. 7. ATP resintēzes reakciju stadijas aerobā procesā

Pirmais reakciju posms ir aerobā glikolīze, kuras rezultātā notiek glikogēna sadalīšanās, veidojoties CO2 un H2O. Aerobās glikolīzes gaita notiek saskaņā ar to pašu shēmu kā iepriekš aplūkotā anaerobās glikolīzes gaita. Abos gadījumos ķīmisko reakciju rezultātā glikogēns tiek pārveidots par glikozi, bet glikoze - pirovīnskābe ar ATP resintēzi. Skābeklis šajās reakcijās nepiedalās. Skābekļa klātbūtne tiek konstatēta vēlāk, kad ar tās līdzdalību pirovīnskābe nepārvēršas pienskābē pienskābē, bet pēc tam laktātā, kas notiek anaerobās glikolīzes procesā, bet tiek nosūtīta uz aerobo sistēmu, beigas kuru produkti ir oglekļa dioksīds (CO2), ko no organisma izvada ar plaušām, un ūdens (8. att.)

Rīsi. 8. Anaerobās un aerobās glikolīzes shematiskā norise

1 mols glikogēna sadalīšanās 2 molos pirovīnskābes notiek, atbrīvojoties enerģijai, kas ir pietiekama 3 molu ATP atkārtotai sintēzei: Enerģija + 3ADP + Fn → 3ATP

No pirovīnskābes, kas veidojas glikogēna sadalīšanās rezultātā, nekavējoties tiek noņemts CO2, pārvēršot to no trīs oglekļa savienojuma par divu oglekļa savienojumu, kas kopā ar koenzīmu A veido acetil-CoA, kas ir iekļauts otrais aerobā ATP veidošanās posms – citronskābes cikls jeb Krebsa cikls.

Krebsa ciklā notiek virkne sarežģītu ķīmisku reakciju, kuru rezultātā tiek oksidēta pirovīnskābe - tiek noņemti ūdeņraža joni (H +) un elektroni (e-), kas galu galā nonāk skābekļa transportēšanas sistēmā un piedalās ATP. trešajā posmā notiek resintēzes reakcijas, veidojot CO2, kas izkliedējas asinīs un tiek transportēts uz plaušām, no kurām tiek izvadīts no organisma. Pašā Krebsa ciklā veidojas tikai 2 moli ATP (9. att.).

Rīsi. 9. Oglekļa oksidācijas shematisks attēlojums Krebsa ciklā

Trešais posms notiek elektronu transportēšanas ķēdē (elpošanas ķēdē). Reakcijas, kas notiek, piedaloties koenzīmiem, parasti tiek samazinātas līdz sekojošām. Ūdeņraža joni un elektroni, kas atbrīvoti no reakcijām Krebsa ciklā un mazākā mērā glikolīzē, tiek transportēti uz skābekli, veidojot ūdeni. Vienlaicīgi atbrīvota enerģija virknē saistīto reakciju tiek izmantota ATP atkārtotai sintēzei. Visu procesu, kas notiek elektronu pārneses ķēdē uz skābekli, sauc par oksidatīvo fosforilāciju. Elpošanas ķēdē notiekošajos procesos tiek patērēti aptuveni 90% no šūnām piegādātā skābekļa un veidojas lielākais ATP daudzums. Kopumā oksidatīvā elektronu transporta sistēma nodrošina 34 ATP molekulu veidošanos no vienas glikogēna molekulas.

Ogļhidrātu gremošana un uzsūkšanās asinsritē notiek tievajās zarnās. Aknās tie tiek pārvērsti glikozē, kas savukārt var pārvērsties glikogēnā un nogulsnēties muskuļos un aknās, kā arī to izmanto dažādi orgāni un audi kā enerģijas avotu aktivitātes uzturēšanai. Vesela vīrieša ķermenis ar pietiekamu fiziskās sagatavotības līmeni ar ķermeņa masu 75 kg satur 500-550 g ogļhidrātu muskuļu glikogēna (apmēram 80%), aknu glikogēna (apmēram 16-17%), asiņu veidā. glikoze (3-4%), kas atbilst enerģijas rezervēm 2000 - 2200 kcal.

Aknu glikogēns (90 - 100 g) tiek izmantots, lai uzturētu glikozes līmeni asinīs, kas nepieciešams dažādu audu un orgānu normālai darbībai. Ar ilgstošu aerobo darbu, kas izraisa muskuļu glikogēna krājumu izsīkšanu, muskuļi var izmantot daļu aknu glikogēna.

Jāpatur prātā, ka muskuļu un aknu glikogēna krājumi var ievērojami palielināties treniņu un uztura manipulāciju ietekmē, kas ietver ogļhidrātu samazināšanos un sekojošu ogļhidrātu piesātinājumu. Treniņu un īpaša uztura ietekmē glikogēna koncentrācija aknās var palielināties 2 reizes. Glikogēna daudzuma palielināšanās palielina tā pieejamību un izmantošanas līmeni turpmākā muskuļu darba laikā.

Ar ilgstošu vidējas intensitātes fizisko aktivitāti glikozes veidošanās aknās palielinās 2-3 reizes, salīdzinot ar tās veidošanos miera stāvoklī. Smags un ilgstošs darbs var izraisīt 7 līdz 10 reizes palielinātu glikozes veidošanos aknās, salīdzinot ar datiem, kas iegūti miera stāvoklī.

Enerģijas piegādes procesa efektivitāti tauku rezervju dēļ nosaka lipolīzes ātrums un asins plūsmas ātrums taukaudos, kas nodrošina intensīvu brīvo taukskābju (FFA) piegādi muskuļu šūnām. Ja darbs tiek veikts ar 50 - 60% VO2 max intensitāti, taukaudos ir maksimāla asins plūsma, kas veicina maksimālo FFA uzņemšanu asinīs. Intensīvāks muskuļu darbs ir saistīts ar muskuļu asinsrites pastiprināšanos ar vienlaicīgu asins piegādes samazināšanos taukaudiem un līdz ar to ar FFA piegādes pasliktināšanos muskuļu audos.

Lai gan lipolīze izvēršas muskuļu aktivitātes gaitā, tomēr jau 30-40.minūtē vidējas intensitātes darba laikā tās enerģijas padeve notiek līdzvērtīgi, oksidējoties gan ogļhidrātiem, gan lipīdiem. Turpmāka darba turpināšana, kas noved pie pakāpeniskas ierobežoto ogļhidrātu resursu izsmelšanas, ir saistīta ar FFA oksidēšanās palielināšanos; piemēram, maratona distances otrās puses enerģijas padeve skriešanā vai šosejas riteņbraukšanā (vairāk nekā 100 km) galvenokārt saistīta ar tauku izmantošanu.

Neskatoties uz to, ka lipīdu oksidācijas rezultātā iegūtās enerģijas izmantošanai ir reāla nozīme izturības nodrošināšanai tikai ilgstošas ​​muskuļu darbības laikā, sākot ar pirmajām darba minūtēm ar intensitāti, kas pārsniedz 60% VO2max, notiek FFA izdalīšanās no triacilglicerīdiem, to iekļūšana un oksidēšanās saraušanās muskuļos. Pēc 30-40 minūtēm pēc darba sākuma FFA patēriņa ātrums palielinās 3 reizes, bet pēc 3-4 stundu darba - 5-6 reizes.

Aerobā treniņa ietekmē ievērojami palielinās triglicerīdu intramuskulāra izmantošana. Šī adaptīvā reakcija izpaužas gan enerģijas ģenerēšanas procesa izvietošanas ātrumā, ko izraisa FFA oksidēšana no muskuļu tricerīdiem, gan to izmantošanas palielināšanās no muskuļu audiem.

Tikpat svarīga trenētu muskuļu audu adaptīvā iedarbība ir palielināt to spēju izmantot tauku rezerves. Tātad pēc 12 nedēļu aerobikas treniņa spēja izmantot triglicerīdus strādājošajos muskuļos strauji pieauga un sasniedza 40%.

Olbaltumvielu loma ATP resintēzē nav nozīmīga. Taču daudzu aminoskābju oglekļa karkass var tikt izmantots kā enerģētiskā degviela oksidatīvā vielmaiņas procesā, kas izpaužas ilgstošu vidējas intensitātes slodžu laikā, pie kurām olbaltumvielu metabolisma devums enerģijas ražošanā var sasniegt 5–6% kopējā enerģijas nepieciešamība.

Pateicoties ievērojamajām glikozes un tauku rezervēm organismā un neierobežotajai iespējai patērēt skābekli no atmosfēras gaisa, aerobos procesus, kuriem ir mazāka jauda nekā anaerobajiem, var nodrošināt darbu uz ilgu laiku (t.i., to kapacitāte ir ļoti liela ar ļoti augsta efektivitāte). Pētījumi liecina, ka, piemēram, maratona skriešanā muskuļu glikogēna izmantošanas dēļ muskuļu darbs turpinās 80 minūtes. No aknu glikogēna var mobilizēt noteiktu enerģijas daudzumu. Kopumā tas var nodrošināt 75% no laika, kas nepieciešams maratona distances pārvarēšanai. Pārējo enerģiju iegūst taukskābju oksidēšanās rezultātā. Tomēr to difūzijas ātrums no asinīm muskuļos ir ierobežots, kas ierobežo enerģijas ražošanu no šīm skābēm. FFA oksidēšanās rezultātā saražotā enerģija ir pietiekama, lai uzturētu muskuļu darba intensitāti 40–50% VO2max līmenī, savukārt PTO kā spēcīgākie maratona skrējēji spēj pārvarēt distanci ar intensitāti, kas pārsniedz 80– 90% VO2max, kas liecina par augstu aerobās energoapgādes sistēmas pielāgošanas līmeni, kas ļauj ne tikai nodrošināt optimālu ogļhidrātu, tauku, atsevišķu aminoskābju un metabolītu izmantošanas kombināciju enerģijas ražošanai, bet arī ekonomisku izmantošanu. glikogēns.

Tādējādi viss reakciju kopums, kas nodrošina glikogēna aerobo oksidēšanu, ir šāds. Pirmajā posmā aerobās glikolīzes rezultātā veidojas pirovīnskābe un tiek resintezēts noteikts daudzums ATP. Otrajā, Krebsa ciklā, rodas CO2, un ūdeņraža joni (H+) un elektroni (e-) tiek ievadīti elektronu transporta sistēmā, arī ar noteikta daudzuma ATP sintēzi. Un visbeidzot, pēdējais posms ir saistīts ar H2O veidošanos no H+, e- un skābekļa, atbrīvojot enerģiju, kas tiek izmantota lielākā ATP daudzuma atkārtotai sintēzei. Tauki un olbaltumvielas, ko izmanto kā degvielu ATP resintēzei, arī iziet cauri Krebsa ciklam un elektronu transporta sistēmai (10. attēls).

Rīsi. 10. Aerobās energoapgādes sistēmas funkcionēšanas shematisks attēlojums

Laktāta energoapgādes sistēma.

Laktāta enerģijas apgādes sistēmā ATP resintēze notiek glikozes un glikogēna sadalīšanās dēļ skābekļa trūkuma apstākļos. Šo procesu parasti sauc par anaerobo glikolīzi. Anaerobā glikolīze ir daudz sarežģītāks ķīmiskais process nekā fosfogēna sadalīšanās mehānismi alaktiskās enerģijas apgādes sistēmā. Tas ietver virkni sarežģītu secīgu reakciju, kuru rezultātā glikoze un glikogēns tiek sadalīti pienskābē, ko izmanto virknē saistīto reakciju ATP resintēzei (2. att.).

Rīsi. 2. Anaerobās glikolīzes procesa shematisks attēlojums

1 mola glikozes sadalīšanās rezultātā veidojas 2 moli ATP un, sadaloties 1 molam glikogēna, 3 moli ATP. Vienlaikus ar enerģijas izdalīšanos muskuļos un ķermeņa šķidrumos veidojas pirovīnskābe, kas pēc tam tiek pārvērsta pienskābē. Pienskābe ātri sadalās, veidojot tās sāli, laktātu.

Pienskābes uzkrāšanās glikolītiskā mehānisma intensīvas darbības rezultātā izraisa lielu laktāta un ūdeņraža jonu (H +) veidošanos muskuļos. Rezultātā, neskatoties uz bufersistēmu darbību, muskuļu pH pakāpeniski samazinās no 7,1 līdz 6,9 un pat līdz 6,5 - 6,4. Intracelulārais pH, sākot no līmeņa 6,9 - 6,8, palēnina ATP papildināšanas glikolītiskās reakcijas intensitāti, un pie pH 6,5 - 6,4 glikogēna sadalīšanās apstājas. Tādējādi tieši pienskābes koncentrācijas palielināšanās muskuļos ierobežo glikogēna sadalīšanos anaerobajā glikolīzē.

Atšķirībā no alaktiskās energoapgādes sistēmas, kuras jauda sasniedz maksimālo veiktspēju jau pirmajā darbības sekundē, glikolīzes aktivācijas process norisinās daudz lēnāk un augstas enerģijas ražošanas vērtības sasniedz tikai 5-10 sekundēs. darbība. Glikolītiskā procesa jauda ir ievērojami zemāka par kreatīna fosfokināzes mehānisma jaudu, tomēr tā ir vairākas reizes lielāka salīdzinājumā ar aerobās oksidācijas sistēmas iespējām. Jo īpaši, ja ATP enerģijas ražošanas līmenis CF sadalīšanās dēļ ir 9–10 mmol/kg f.w./s (svaigu audu masa), tad, pieslēdzot glikolīzi, saražotā ATP apjoms var palielināties līdz 14 mmol/kg. f.m. t./s. Pateicoties abu ATP resintēzes avotu izmantošanai 3 minūšu intensīva darba laikā, cilvēka muskuļu sistēma spēj saražot aptuveni 370 mmol/kg ķermeņa masas. Tajā pašā laikā glikolīze veido vismaz 80% no kopējās produkcijas. Laktāta anaerobās sistēmas maksimālā jauda izpaužas 20–25 darba sekundēs, un 30–60 sekundēs darba energoapgādē galvenais ir ATP resintēzes glikolītiskais ceļš.

Pienskābes anaerobās sistēmas kapacitāte nodrošina tās dominējošo līdzdalību enerģijas ražošanā, veicot darbus līdz 30–90 s. Ilgāk strādājot, glikolīzes loma pamazām samazinās, bet saglabājas nozīmīga arī pie ilgāka darba – līdz 5-6 minūtēm. Kopējo enerģijas daudzumu, kas veidojas glikolīzes rezultātā, var vizuāli novērtēt arī pēc asins laktāta rādītājiem pēc darbu veikšanas, kas prasa maksimālu laktāta energoapgādes sistēmas mobilizāciju. Neapmācītiem cilvēkiem laktāta ierobežojošā koncentrācija asinīs ir 11 - 12 mmol / l. Treniņu ietekmē krasi palielinās laktāta sistēmas kapacitāte un laktāta koncentrācija asinīs var sasniegt 25 – 30 mmol/l un vairāk.

Enerģijas veidošanās un laktāta maksimālās vērtības asinīs sievietēm ir par 30-40% zemākas, salīdzinot ar tās pašas sporta specializācijas vīriešiem. Jaunie sportisti salīdzinājumā ar pieaugušajiem izceļas ar zemu anaerobo kapacitāti. maksimālā laktāta koncentrācija asinīs pie anaeroba rakstura ierobežojošām slodzēm tajos nepārsniedz 10 mmol/kg, kas ir 2-3 reizes mazāka nekā pieaugušiem sportistiem.

Tādējādi laktāta anaerobās sistēmas adaptīvās reakcijas var noritēt dažādos virzienos. Viens no tiem ir glikolītiskā procesa mobilitātes palielināšanās, kas izpaužas daudz ātrākā maksimālā veiktspējas sasniegšanā (no 15–20 līdz 5–8 s). Otrā reakcija ir saistīta ar anaerobās glikolītiskās sistēmas jaudas palielināšanos, kas ļauj tai laika vienībā saražot daudz lielāku enerģijas daudzumu. Trešā reakcija tiek samazināta līdz sistēmas kapacitātes un, protams, kopējā saražotās enerģijas apjoma palielināšanai, kā rezultātā palielinās darba ilgums, ko galvenokārt nodrošina glikolīze.

Laktāta un pH maksimālā vērtība arteriālajās asinīs dažu sporta veidu sacensību laikā ir parādīta attēlā. 3.

3. att. Maksimālās laktāta un pH vērtības arteriālajās asinīs sportistiem, kas specializējas dažādos sporta veidos: a - skriešana (400, 800 m); b - ātrslidošana (500, 1000m); c - airēšana (2000 m); d - peldēšana 100 m; e - bobslejs; e - riteņbraukšana (100 km)
(Eindemann & Keul, 1977)

Tie sniedz diezgan pilnīgu priekšstatu par laktāta anaerobās enerģijas avotu lomu augstu sporta rezultātu sasniegšanā dažādos sporta veidos un par anaerobās glikolīzes sistēmas adaptīvajām rezervēm.

Izvēloties optimālo darba ilgumu, kas nodrošina maksimālu laktāta koncentrāciju muskuļos, jāņem vērā, ka maksimālais laktāta saturs tiek ievērots, izmantojot ekstrēmas slodzes, kuru ilgums svārstās no 1 - 6 minūtēm. Darba ilguma palielināšanās ir saistīta ar laktāta koncentrācijas samazināšanos muskuļos.

Lai izvēlētos optimālo metodi anaerobās kapacitātes palielināšanai, ir svarīgi izsekot laktāta uzkrāšanās iezīmēm intermitējoša maksimālās intensitātes darba laikā. Piemēram, vienas minūtes ārkārtējas slodzes ar četru minūšu pauzēm izraisa pastāvīgu laktāta līmeņa paaugstināšanos asinīs (4. att.), vienlaikus samazinot skābju-bāzes stāvokli (5. att.).

Rīsi. 4. Asins laktāta koncentrācijas izmaiņas intermitējošas maksimālās slodzes laikā (vienas minūtes vingrinājums ar 95% intensitāti, atdalīts ar 4 minūšu atpūtas periodiem) (Hermansen, Stenswold, 1972)

Rīsi. 5. Asins pH izmaiņas periodiskas vienas minūtes maksimālās intensitātes slodzes laikā (Hollman, Hettinger, 1980)

Līdzīgs efekts vērojams, veicot 15 - 20 sekunžu maksimālās jaudas vingrinājumus ar apmēram 3 minūšu pauzēm (6. att.).

Rīsi. 6. Bioķīmisko izmaiņu dinamika sportistiem, veicot atkārtotus īslaicīgus maksimālās jaudas vingrinājumus (N. Volkov et al., 2000)

Alaktāta energoapgādes sistēma.

Šī energoapgādes sistēma ir vismazāk sarežģīta, tai raksturīga augsta enerģijas izdalīšanas jauda un īss darbības ilgums. Enerģijas veidošanās šajā sistēmā notiek, sadaloties ar enerģiju bagātiem fosfātu savienojumiem – adenozīna trifosfātam (ATP) un kreatīna fosfātam (CP). Enerģija, kas rodas ATP sadalīšanās rezultātā, tiek pilnībā iekļauta enerģijas piegādes procesā darbam jau pirmajā sekundē. Taču jau otrajā sekundē darbs tiek veikts, pateicoties kreatīna fosfātam (CP), kas nogulsnējas muskuļu šķiedrās un satur enerģētiski bagātus fosfātu savienojumus. Šo savienojumu sadalīšanās izraisa intensīvu enerģijas izdalīšanos. CP sadalīšanās galaprodukti ir kreatīns (Cr) un neorganiskais fosfāts (Pn). Reakciju stimulē enzīms kreatīnkināze, un tā shematiski izskatās šādi:

CP sadalīšanās laikā izdalītā enerģija ir pieejama ATP resintēzes procesam, tāpēc ātrai ATP sadalīšanai muskuļu kontrakcijas laikā uzreiz seko tā resintēze no ADP un Fn, iesaistot CP sadalīšanās laikā atbrīvoto enerģiju:

Vēl viens alaktiskās energoapgādes sistēmas mehānisms ir tā sauktā miokināzes reakcija, kas tiek aktivizēta ievērojama muskuļu noguruma laikā, kad ATP sadalīšanās ātrums ievērojami pārsniedz tā resintēzes ātrumu. Miokināzes reakciju stimulē enzīms miokināze, un tā sastāv no fosfātu grupas pārnešanas no vienas molekulas uz otru un ATP un adenozīna monofosfāta (AMP) veidošanās:

Adenozīna monofosfāts (AMP), kas ir miokināzes reakcijas blakusprodukts, satur pēdējo fosfātu grupu, un atšķirībā no ATP un ADP to nevar izmantot kā enerģijas avotu. Miokināzes reakcija tiek aktivizēta apstākļos, kad noguruma dēļ citi ATP resintēzes ceļi ir izsmēluši savas iespējas.

KF krājumus nevar papildināt darbu veikšanas procesā. Tās resintēzei var izmantot tikai ATP sadalīšanās rezultātā izdalīto enerģiju, kas iespējama tikai atveseļošanās periodā pēc darba beigām.

Alaktāta sistēmai, kas izceļas ar ļoti augstu enerģijas izdalīšanās ātrumu, vienlaikus ir raksturīga ārkārtīgi ierobežota jauda. Maksimālās alaktiskās anaerobās jaudas līmenis ir atkarīgs no fosfātu (ATP un CP) daudzuma muskuļos un to izmantošanas ātruma. Sprinta treniņu ietekmē var ievērojami palielināties anaerobā alaktiskā jauda. Speciālas apmācības ietekmē alaktiskās anaerobās sistēmas jaudu var palielināt par 40-80%. Piemēram, 8 nedēļu sprinta treniņi skrējējiem izraisīja skeleta muskuļu ATP un CP pieaugumu miera stāvoklī par aptuveni 10%.

Treniņu ietekmē muskuļos ne tikai palielinās ATP un Kf daudzums, bet arī ievērojami palielinās muskuļu audu spēja tos šķelt. Vēl viena adaptīva reakcija, kas nosaka alaktiskās anaerobās sistēmas jaudu, ir fosfātu resintēzes paātrināšanās, ko izraisa enzīmu, jo īpaši kreatīnfosfokināzes un miokināzes, aktivitātes palielināšanās.

Treniņu ietekmē būtiski palielinās arī energoapgādes alaktiskās anaerobās sistēmas maksimālās kapacitātes rādītāji. Alaktiskās anaerobās sistēmas kapacitāte mērķtiecīgu ilgtermiņa treniņu ietekmē var palielināties 2,5 reizes. To apliecina maksimālā alaktiskā O2 parāda rādītāji: iesācējiem sportistiem tas ir 21,5 ml/kg, augstas klases sportistiem var sasniegt 54,5 ml/kg.

Alaktiskās enerģijas sistēmas kapacitātes pieaugums izpaužas arī maksimālās intensitātes darba ilgumā. Tātad cilvēkiem, kuri nenodarbojas ar sportu, alaktiskā anaerobā procesa maksimālo jaudu, kas sasniegta pēc 0,5 - 0,7 s pēc darba uzsākšanas, var uzturēt ne vairāk kā 7 - 10 s, tad augstākās klases. sportistiem, kas specializējas sprinta disciplīnās, tas var parādīties 15 - 20 s laikā. Tajā pašā laikā ilgu darba laiku pavada tā ievērojami lielāka jauda, ​​kas ir saistīts ar augstu augstas enerģijas fosfātu sadalīšanās un resintēzes ātrumu.

ATP un CF koncentrācija vīriešiem un sievietēm ir gandrīz vienāda – aptuveni 4 mmol/kg ATP un 16 mmol/kg CF. Tomēr kopējais fosfogēnu daudzums, ko var izmantot muskuļu aktivitātē, vīriešiem ir ievērojami lielāks nekā sievietēm, jo ​​ir lielas atšķirības kopējā skeleta muskuļu tilpumā. Protams, vīriešiem ir daudz lielāka alaktiskās anaerobās enerģijas apgādes sistēmas jauda.

Noslēgumā jāatzīmē, ka indivīdiem ar augstu alaktiskās anaerobās produktivitātes līmeni, kā likums, ir zema aerobā kapacitāte, izturība ilgstošam darbam. Tajā pašā laikā garo distanču skrējējiem alaktiskās anaerobās spējas ne tikai nav salīdzināmas ar sprinteru spējām, bet bieži vien ir zemākas par tām, kas reģistrētas nesportistiem.

Muskuļu aktivitātes energoapgādes sistēmu vispārīgie raksturojumi

Enerģija, kā jūs zināt, ir vispārējs kvantitatīvs mērs, kas saista kopā visas dabas parādības, dažādas matērijas kustības formas. No visiem enerģijas veidiem, kas rodas un tiek izmantoti dažādos fizikālos procesos (termiskajos, mehāniskajos, ķīmiskajos u.c.) saistībā ar muskuļu darbību, galvenā uzmanība būtu jākoncentrē uz ķermeņa ķīmisko enerģiju, kuras avots ir pārtika un tā pārvēršanās motora darbības mehāniskajā enerģijā.cilvēks.

Enerģija, kas izdalās pārtikas sadalīšanās laikā, tiek izmantota adenozīna trifosfāta (ATP) ražošanai, kas tiek nogulsnēts muskuļu šūnās un ir sava veida degviela muskuļu kontrakcijas mehāniskās enerģijas ražošanai.

Enerģija muskuļu kontrakcijai nāk no adenozīna trifosfāta (ATP) sadalīšanās līdz adenozīna difosfātam (ADP) un neorganiskajam fosfātam (P). ATP daudzums muskuļos ir neliels un pietiek, lai nodrošinātu augstas intensitātes darbu tikai 1-2 s. Lai turpinātu darbu, nepieciešama ATP resintēze, kas rodas trīs veidu enerģijas izdalīšanas reakciju rezultātā. ATP rezervju papildināšana muskuļos ļauj uzturēt nemainīgu tā koncentrācijas līmeni, kas nepieciešams pilnvērtīgai muskuļu kontrakcijai.

ATP resintēze tiek nodrošināta gan anaerobās, gan aerobās reakcijās, kā enerģijas avotus iesaistot kreatīna fosfātu (CP) un muskuļu audos esošās ADP rezerves, kā arī ar enerģiju bagātus substrātus (muskuļu un aknu glikogēnu, lipozes audu rezerves u.c.) . Ķīmiskās reakcijas, kuru rezultātā muskuļi tiek apgādāti ar enerģiju, notiek trīs enerģijas sistēmās: 1) anaerobā laktāta, 2) anaerobā laktāta (glikolītiskā), 3) aerobā.

Enerģijas veidošanās pirmajās divās sistēmās tiek veikta ķīmisko reakciju procesā, kam nav nepieciešama skābekļa klātbūtne. Trešā sistēma nodrošina muskuļu darbības enerģijas piegādi oksidācijas reakciju rezultātā, kas notiek ar skābekļa piedalīšanos. Vispārīgākās idejas par ieslēgšanās secību un kvantitatīvajām attiecībām katras šīs sistēmas muskuļu aktivitātes energoapgādē ir parādītas attēlā. viens.

Katras no šīm energosistēmām iespējas nosaka jauda, ​​t.i., enerģijas izdalīšanās ātrums vielmaiņas procesos, un jauda, ​​ko nosaka substrāta līdzekļu izlietojuma lielums un efektivitāte.

Rīsi. 1. att. Kvalificētu sportistu muskuļu aktivitātes energoapgādes procesu secība un kvantitatīvās attiecības dažādās energosistēmās (shēma): 1 - alaktiskā; 2 - laktāts; 3 - aerobikas

Jebkuras locītavas kustība tiek veikta skeleta muskuļu kontrakciju dēļ. Sekojošā diagramma parāda enerģijas metabolismu muskuļos.

Visu veidu muskuļu saraušanās funkcija ir saistīta ar noteiktu bioķīmisko procesu ķīmiskās enerģijas pārvēršanu mehāniskajā darbā muskuļu šķiedrās. Adenozīna trifosfāta (ATP) hidrolīze nodrošina muskuļus ar šo enerģiju.

Kopš muskuļu piegādes ATP mazs, nepieciešams aktivizēt vielmaiņas ceļus resintēzei ATP lai sintēzes līmenis atbilstu muskuļu kontrakcijas izmaksām. Enerģijas ražošanu muskuļu darbam var veikt anaerobā veidā (bez skābekļa izmantošanas) un aerobā veidā. ATP sintezēts no adenozīna difosfāta ( ADP), izmantojot kreatīna fosfāta enerģiju, anaerobo glikolīzi vai oksidatīvo metabolismu. Akcijas ATP muskuļos ir salīdzinoši niecīgi un ar tiem var pietikt tikai 2-3 sekundes intensīvam darbam.

Kreatīna fosfāts

Kreatīna fosfāta krājumi ( KrF) muskuļos ir vairāk rezervju ATP un tos var anaerobi ātri pārvērst par ATP. KrF- "ātrākā" enerģija muskuļos (nodrošina enerģiju pirmajās 5-10 sekundēs ļoti spēcīga, sprādzienbīstama spēka rakstura darbā, piemēram, paceļot stieni). Pēc noliktavā izbeigšanās KrF organismā notiek muskuļu glikogēna sadalīšanās, kas nodrošina ilgāku (līdz 2-3 minūtēm), bet mazāk intensīvu (trīs reizes) darbu.

glikolīze

Glikolīze ir anaerobā metabolisma veids, kas nodrošina resintēzi ATP un KrF glikogēna vai glikozes anaerobās sadalīšanās reakcijas uz pienskābi dēļ.

KrF tiek uzskatīta par ātri atbrīvojošu degvielu, kas atjaunojas ATP, kas muskuļos ir niecīgs daudzums un tāpēc KrF ir galvenais enerģijas dzēriens uz dažām sekundēm. Glikolīze ir sarežģītāka sistēma, kas var darboties ilgu laiku, tāpēc tās nozīme ir būtiska ilgstošām aktīvām darbībām. KrF ierobežots līdz tā nelielajam skaitam. Savukārt glikolīzei ir iespēja salīdzinoši ilgstoši nodrošināt enerģiju, bet, ražojot pienskābi, tā piepilda ar to motoriskās šūnas un līdz ar to ierobežo muskuļu darbību.

Oksidatīvais metabolisms

Tas ir saistīts ar iespēju veikt darbu, pateicoties enerģētisko substrātu oksidēšanai, kurus var izmantot kā ogļhidrātus, taukus, olbaltumvielas, vienlaikus palielinot skābekļa piegādi un izmantošanu strādājošos muskuļos.

Lai papildinātu steidzamas un īslaicīgas enerģijas rezerves un veiktu ilgstošu darbu, muskuļu šūna izmanto tā sauktos ilgtermiņa enerģijas avotus. Tajos ietilpst glikoze un citi monosaharīdi, aminoskābes, taukskābes, glicerīna pārtikas komponenti, kas tiek piegādāti muskuļu šūnai caur kapilāru tīklu un iesaistīti oksidatīvajā metabolismā. Šie enerģijas avoti rada veidošanos ATP apvienojot skābekļa izmantošanu ar ūdeņraža nesēju oksidēšanu mitohondriju elektronu transporta sistēmā.

Vienas glikozes molekulas pilnīgas oksidācijas procesā tiek sintezētas 38 molekulas ATP. Salīdzinot anaerobo glikolīzi ar ogļhidrātu aerobo sadalīšanu, var redzēt, ka aerobais process ir 19 reizes efektīvāks.

Īslaicīgu intensīvu fizisko aktivitāšu veikšanas laikā galvenie enerģijas avoti ir KrF, glikogēns un skeleta muskuļu glikoze. Šādos apstākļos galvenais faktors, kas ierobežo izglītību ATP, mēs varam pieņemt, ka trūkst vajadzīgā skābekļa daudzuma. Intensīva glikolīze noved pie liela daudzuma pienskābes uzkrāšanās skeleta muskuļos, kas pakāpeniski izkliedējas asinīs un tiek pārnesta uz aknām. Augsta pienskābes koncentrācija kļūst par svarīgu faktoru regulēšanas mehānismā, kas kavē brīvo taukskābju apmaiņu 30-40 sekundes ilgas slodzes laikā.

Palielinoties fiziskās aktivitātes ilgumam, insulīna koncentrācija asinīs pakāpeniski samazinās. Šis hormons aktīvi piedalās tauku vielmaiņas regulēšanā un lielā koncentrācijā kavē lipāžu aktivitāti. Insulīna koncentrācijas samazināšanās ilgstošas ​​fiziskās slodzes laikā izraisa no insulīna atkarīgo enzīmu sistēmu aktivitātes palielināšanos, kas izpaužas kā lipolīzes procesa palielināšanās un taukskābju izdalīšanās palielināšanās no depo.

Šī regulējošā mehānisma nozīme kļūst acīmredzama, kad sportisti pieļauj visizplatītāko kļūdu. Nereti, cenšoties nodrošināt organismu ar viegli sagremojamiem enerģijas avotiem, stundu pirms sacensību vai treniņa sākuma viņi uzņem ogļhidrātiem bagātu maltīti vai koncentrētu, glikozi saturošu dzērienu. Šāda ķermeņa piesātināšana ar viegli sagremojamiem ogļhidrātiem pēc 15-20 minūtēm izraisa glikozes līmeņa paaugstināšanos asinīs, un tas, savukārt, izraisa palielinātu insulīna izdalīšanos no aizkuņģa dziedzera šūnām. Šī hormona koncentrācijas palielināšanās asinīs palielina glikozes kā muskuļu aktivitātes enerģijas avota patēriņu. Galu galā ar enerģiju bagāto taukskābju vietā organismā tiek patērēti ogļhidrāti. Tātad, glikozes uzņemšana stundu pirms starta var būtiski ietekmēt sportisko sniegumu un samazināt izturību līdz ilgstošai slodzei.

Brīvo taukskābju aktīva līdzdalība muskuļu darbības enerģijas apgādē ļauj ekonomiskāk veikt ilgstošas ​​fiziskās aktivitātes. Lipolīzes procesa palielināšanās slodzes laikā izraisa taukskābju izdalīšanos no tauku krātuvēm asinīs, un tās var nogādāt skeleta muskuļos vai izmantot asins lipoproteīnu veidošanai. Skeleta muskuļos brīvās taukskābes nonāk mitohondrijās, kur tās tiek pakļautas secīgai oksidācijai, kas saistīta ar fosforilēšanos un sintēzi ATP.

Katru no uzskaitītajām fiziskās veiktspējas bioenerģijas sastāvdaļām raksturo jaudas, jaudas un efektivitātes kritēriji (1. tabula).

1. tabula. Vielmaiņas procesu galvenie bioenerģētiskie raksturlielumi - enerģijas avoti muskuļu darbības laikā

Jaudas kritērijs novērtē maksimālo enerģijas daudzumu laika vienībā, ko var nodrošināt katra no vielmaiņas sistēmām.

Jaudas kritērijā tiek vērtētas kopējās lietošanai organismā pieejamās enerģētisko vielu rezerves jeb kopējais veiktā darba apjoms šīs sastāvdaļas dēļ.

Efektivitātes kritērijs parāda, cik lielu ārējo (mehānisko) darbu var veikt uz katru iztērētās enerģijas vienību.

Liela nozīme ir aerobās un anaerobās enerģijas ražošanas attiecībai, veicot dažādas intensitātes darbus. Piemērā skriešanas distancēm no vieglatlētikas šo attiecību var attēlot (2. tabula)

2. tabula. Aerobās un anaerobās enerģijas ražošanas mehānismu relatīvais devums, veicot atsevišķu dažāda ilguma darba maksimālo intensitāti.