Энергетические механизмы обеспечения организма энергией. Основы энергообеспечения мышечной деятельности. Тренировка фосфатной системы

Конспект по мотивам «ЧСС, лактат и тренировки на выносливость» (Янсен Петер)

Работающим мышцам необходима энергия. Аденозинтрифосфат (АТФ) — это универсальный источник энергии. АТФ распадается до аденозиндифосфата (АДФ). При этом высвобождается энергия.

АТФ → АДФ + энергия

При интенсивной мышечной работе запасы АТФ расходуются за 2 секунды. АТФ непрерывно восстанавливается (ресинтез) из АДФ. Выделяют три системы ресинтеза АТФ:

• фосфатную,
• лактатную,
• кислородную.

Фосфатная система ресинтеза АТФ

Быстрый ресинтез АТФ в мышцах идет за счет креатинфосфата (КрФ). Запаса КрФ в мышцах хватает на 6-8 секунд интенсивной работы.

КрФ + АДФ → АТФ + креатин

При максимальной нагрузке фосфатная система истощается в течение 10 секунд. В первые 2 секунды расходуется АТФ, а затем 6-8 секунд — КрФ. Через 30 секунд после физической нагрузки запасы АТФ и КрФ восстанавливаются на 70%, а через 3-5 минут — полностью.

Фосфатная система важна для взрывных и кратковременных видов физической активности — спринтеры, футболисты, прыгуны в высоту и длину, метатели диска, боксеры и теннисисты.

Для тренировки фосфатной системы непродолжительные энергичные упражнения чередуют с отрезками отдыха. Отдых должен быть достаточно длительным, чтобы успел произойти ресинтез АТФ и КрФ (график 1).

Через 8 недель спринтерских тренировок количество ферментов, которые отвечают за распад и ресинтез АТФ, увеличится. После 7 месяцев тренировок на выносливость в виде бега три раза в неделю запасы АТФ и КрФ вырастут на 25-50%. Это повышает способность спортсмена показать результат в видах деятельности, которые длятся не более 10 секунд.

Фосфатная система ресинтеза АТФ называется анаэробной и алактатной , потому что не нужен кислород и не образуется молочная кислота.

Кислородная система ресинтеза АТФ

Кислородная (аэробная) система ресинтеза АТФ поддерживает физическую работу длительное время и важна для спортсменов на выносливость. Энергия выделяется при взаимодействие углеводов и жиров с кислородом. Окисление углеводов требует на 12% меньше кислорода по сравнению с жирами. При физических нагрузках в условиях нехватки кислорода энергообразование происходит в первую очередь за счет окисления углеводов. После исчерпания запаса углеводов к энергообеспечению подключаются жиры. Запаса углеводов (гликоген в печени и мышцах) хватает на 60-90 минут работы субмаксимальной интенсивности. Запасы жиров в организме неисчерпаемы.

Важно!!! Тренированный спортсмен будет использовать больше жиров и меньше углеводов по сравнению с неподготовленным человеком. Тренированный человек экономит углеводы, запасы которых небезграничны.

Окисление жиров:

Жиры + кислород

Углекислый газ выводится из организма легкими.

Распад углеводов (гликолиз):

Первая фаза: глюкоза + АДФ → АТФ + молочная кислота

Вторая фаза: молочная кислота + кислород + АДФ → АТФ + углекислый газ + вода

Чем больше кислорода способен усвоить организм человека, тем выше аэробные способности. Высокие показатели лактата во время нагрузки указывают на несостоятельность аэробной системы. Тренировки могут улучшить аэробные способности на 50%. При недостатке кислорода молочная кислота накапливается в работающих мышцах, что приводит к ацидозу (закислению) мышц. Болезненность мышц — это характерная черта нарастающего ацидоза (боль в ногах у велосипедиста или бегуна, боль в руках у гребца).

Важно!!! Ацидоз начинается на ускорение. При нарастающем ацидозе спортсмен не способен поддерживать тот же уровень нагрузки. Спортсмен, способный оттягивать момент ацидоза, с большей вероятностью выиграет гонку.

Лактатная система ресинтеза АТФ

Прсле определенного уровня интенсивности работы организм переходит на бескислородное (анаэробное) энергообеспечение, где источник энергии — исключительно углеводы. Интенсивность мышечной работы резко снижается из-за накопления молочной кислоты (лактата).

Глюкоза + АДФ → молочная кислота + АТФ

Ресинтез АТФ идет за счет лактатного механизма:

• несколько минут в начале любого упражнения пока легкие, сердце и системы транспорта кислорода не приспособятся к потребностям нагрузки;
• при беге на 100, 200, 400 и 800 м, а также во время любой другой интенсивной работы, длящейся 2-3 мин;
• в беге на 1500 м вклад аэробного и анаэробного энергообеспечения — 50/50;
• при кратковременном увеличении интенсивности работы — при рывках, преодолении подъемов, во время финишного броска, например, на финише марафона или велогонки.

Лактат может быть в 20 раз выше нормы. Максимальная концентрация молочной кислоты достигается в беге на 400 м. С увеличением дистанции концентрация лактата снижается (График 2).

Отрицательные эффекты высокого лактата

• Мышечная усталость. Если начать длительный бег в высоком темпе или рано приступить к финишному рывку, мышечная усталость, вслед за ростом концентрации лактата, не даст спортсмену выиграть гонку.
• Ацидоз (закисление) мышечных клеток и межклеточного пространства. Может потребоваться несколько дней, чтобы ферменты снова нормально функционировали и аэробные возможности полностью восстановились. Частое повторение интенсивных нагрузок (без достаточного восстановления) приводит к перетренированности.
• Повреждение мышечных клеток. После напряженной тренировки в крови повышается уровень мочевины, креатинкиназы, аспартатаминотрансферазы (АсАТ) и аланинаминотрансферазы (АлАТ). Это указывает на повреждение клеток. Чтобы показатели крови снова пришли в норму требуется от 24 до 96 ч. В это время тренировки должны быть легкими — восстановительными.
• Нарушение мышечного сокращения влияет на координацию. Тренировки на технику не следует проводить если лактат выше 6-8 ммоль/л.
• Микроразрывы. Незначительные повреждения мышц могут стать причиной травмы при недостаточном восстановление.
• Замедляется образование КрФ. Лучше не допускать высоких показателей лактата во время спринтерских тренировок.
• Снижается утилизация жира. При истощение запасов гликогена энергообеспечение окажется под угрозой, поскольку организм будет не способен использовать жир.

На нейтрализацию половины накопившейся молочной кислоты требуется около 25 минут; за 1 час 15 минут нейтрализуется 95% молочной кислоты. Активное восстановление («заминка») очень быстро снижает лактат. В восстановительной фазе лучше выполнять непрерывную, а не интервальную работу (График 3).

Энергетические запасы

Важно!!! Запаса АТФ хватает на 2-3 секунды работы максимальной мощности. Креатинфосфат (КрФ) расходуется через 8-10 секунд максимальной работы. Гликогеновые запасы заканчиваются через 60-90 минут субмаксимальной работы. Запасы жира практически неисчерпаемы (График 4).

Таблица 1.1 Порядок подключения энергетических систем при физической нагрузке максимальной мощности. Анаэробный — без участия кислорода; аэробный — с участием кислорода. Алактатный — молочная кислота не вырабатывается; лактатный — молочная кислота вырабатывается.

Продолжительность нагрузки	Механизмы энергообеспечения	Источники энергии	Примечания
1-5 секунд
6-8 секунд	Анаэробный алактатный (фосфатный)
9-45 секунд	Анаэробный алактатный (фосфатный) + анаэробный лактатный (лактатный)	АТФ, КрФ + гликоген	Большая выработка лактата
45-120 секунд	Анаэробный лактатный (лактатный)	Гликоген	По мере увеличения продолжительности нагрузки выработка лактата снижается
2-4 минуты	Аэробный (кислородный) + анаэробный лактатный (лактатный)	Гликоген
	Аэробный	Гликоген + жирные кислоты	Чем выше доля жирных кислот в энергообеспечении, тем дольше продолжительность нагрузки

Важно!!! В 1 г жира 9 ккал, а в 1 г углеводов 4 ккал. Жиры не связаны с водой, а углеводы связаны с большим количеством воды. Если запасы в виде жиров заменить на углеводы, то масса нашего тела увеличится вдвое. В весовом исчислении жиры являются эффективным источником энергии. Поэтому перелетные птицы запасают исключительно жиры. Жир — идеальный источник энергии для продолжительных нагрузок при ограниченном поступление пищи.

У спортсменов на выносливость показатель жира в среднем 10%. Это важный показатель физического состояния спортсмена. У каждого спортсмена существует свой идеальный процент жира. Идеальный процент жира находиться в диапазоне от максимально низкого (4-5%) до относительно высокого (12-13%).

Запаса углеводов хватает в среднем на 95 минут марафонского бега, жировых запасов хватит на 119 часа. Но чтобы получить энергию из жира требуется больше кислорода. Из углеводов можно синтезировано больше АТФ в единицу времени. Поэтому углеводы — это главный источник энергии во время интенсивных нагрузок. Когда заканчиваются запасы углеводов, вклад жира в энергообеспечение работы возрастает, а интенсивность нагрузки снижается. В марафоне это происходит в районе 30-километровой отметки — после 90 минут бега.

Моя статья о работе энергетических систем будет полезной тем, кто ходит на семинары инструкторов тренажёрного зала или групповых программ. Многие эту тему не понимают или понимают неправильно. Ниже я вкратце попытался разъяснить принцип включения различных систем в энергообеспечение физических нагрузок.

Д.А.Жабкин
РАБОТА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ОРГАНИЗМА ПРИ АЭРОБНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ НАГРУЗКАХ

Общая характеристика энергетических систем организма

Для любого физиологического процесса в организме, требуется энергия. При мышечной деятельности происходит процесс преобразования химической энергии в механическую работу. Универсальным источником энергии в живом организме является молекула АТФ. Под действием фермента Ca 2+ -АТФ-азы АТФ гидролизуется, отсоединяя фосфатную группу в виде ортофосфорной кислоты, и превращается в АДФ, при этом высвобождается энергия.

АТФ + H 2 O → АДФ + H 3 PO 4 + 7,3 ккал (или 30 кДж)

Запас молекул АТФ в мышце ограничен (около 5 ммоль*кг-1 сырой массы ткани), что может обеспечить выполнение интенсивной работы в течение очень короткого времени (0,5-1,5 секунды или 3-4 одиночных сокращения максимальной силы). Поэтому расход энергии при работе мышцы требует постоянного его восполнения.

Дальнейшая мышечная работа происходит благодаря быстрому ресинтезу АТФ из продуктов её распада и такого количества энергии, которое выделилось при распаде:

АДФ + H 3 PO 4 + 7,3 ккал → АТФ

Мышца имеет 3 основных источника воспроизводства энергии:

1. Богатые энергией фосфатосодержащие вещества, которые присутствуют в тканях (АДФ, креатинфосфат);

2. Богатые энергией фосфатосодержащие вещества, которые образуются в процессе катаболизма гликогена, жирных кислот и других энергетических субстратов (дифосфоглицериновая кислота, фосфопировиноградная кислота и др.);

3. Энергия протонного градиента на мембране митохондрий, образующаяся в результате окисления различных веществ.

В зависимости от того, с помощью какого биохимического процесса поставляется энергия для получения молекул АТФ, выделяют 4 механизма ресинтеза АТФ в тканях или энергетические системы организма.

Для того, чтобы понять основные отличия энергетических систем, пользуются следующими характеристиками:

Ёмкость энергетической системы – это количество АТФ, способное образоваться за счёт данной системы.

Мощность энергетической системы – это количество АТФ, производимое системой за единицу времени.

Скорость развёртывания – время достижения максимальной мощности системы от начала работы.
Метаболическая эффективность – та часть энергии, которая накапливается в макроэргических связях АТФ. Она определяет экономичность выполняемой работы и оценивается коэффициентом полезного действия.

Таблица 1. Общая характеристика энергетических систем

система	мощность, дж*кг*мин -1	максимальная мощность	ёмкость, кДж*кг -1	субстраты	основное ограничение	существенная роль	время восстановления
Фосфогенная	3770	6-12 секунд, Время развёртывания: 0,5-0,7 сек	630	АТФ, КФ	содержание КФ	интенсивная кратковременная работа 2-30 сек	40-60 мин
Лактатная	2500	60-180 секунд Время развёртывания: через 20-40 сек	1050	глюкоза, гликоген	накопление молочной кислоты	кратковременная интенсивная работа от 3 сек до 3-х минут	2-5 час
Аэробная	1250	6-10 минут. Время развёртывания: через 2-3 мин	∞	глюкоза, гликоген	количество гликогена, скорость доставки О 2	5-24 час
				жирные кислоты	скорость доставки О 2	Сутки, несколько суток

Данные в таблице 1 получены путём измерения данных показателей у высококвалифицированных спортсменов. У нетренированных людей данные значения ниже.

Теперь остановимся поподробнее на отдельных энергетических системах.

Креатинфосфатная (фосфогенная, алактатная) система

АТФ в этой системе образуется в результате реакции Ломана, которая происходит в присутствии фермента креатинфосфаткиназы.

АДФ + КреатинФосфат → АТФ + креатин

Запасы креатинфосфата в волокне в 3-4 раза выше, чем АТФ. Но этого количества хватает для использования его в качестве источника энергии только на начальном этапе работы мышцы в первую минуту, до момента активизации других более мощных источников. По окончании работы мышцы реакция Ломана идет в обратном направлении, и запасы креатинфосфата в течение нескольких минут восстанавливаются.

Эта система определяет алактатную работоспособность мышц.

Максимальная алактатная мощность зависит от:

1. концентрации и активности фермента креатинфосфаткиназа (переносящего фосфатную группу с креатинфостфата на АДФ).

2. концентрации креатинфосфата.

Длительность удержания максимальной алактатной мощности составляет 6-12 секунд.
Алактатная емкость зависит от запасов креатинфосфата в мышце.

Эффективность креатинфосфаткиназной реакции очень велика (76%), так как реакция протекает непосредственно между двумя веществами на миофибриллах.

Лактатная (гликолитическая, лактацидная) система

Гликолиз – это процесс распада одной молекулы глюкозы на две молекулы молочной кислоты с выделением энергии, достаточной для фосфорилирования двух молекул АТФ, протекает в саркоплазме под воздействием 10 ферментов.

C 6 H 12 O 6 + 2H 3 PO 4 + 2АДФ → 2C 3 H 6 O 3 + 2АТФ + 2H 2 O

Гликогенолиз – это процесс распада гликогена.

N + 3H 3 PO 4 + 3АДФ → 2C 3 H 6 O 3 + n-1 + 3АТФ + 2H 2 O

Для работы этой системы используются в основном внутримышечные запасы гликогена, а также глюкоза, поступающая из крови.

Гликолиз протекает без потребления кислорода и способен быстро восстанавливать запасы АТФ в мышце. Достигает максимума через 30-40 секунд интенсивной работы.

Эта система определяет лактатную работоспособность мышц.

Максимальная лактатная мощность определяется главным образом концентрацией и активностью ключевых ферментов гликолиза, которые зависят от:

1. устойчивости ферментов гликолиза к повышению кислотности среды, которая ингибирует их активность.

2. устойчивости кислотно-щелочного равновесия внутренней среды мышц, в условиях усиленной выработки молочной кислоты.

Время удержания максимальной мощности данного метаболического процесса составляет 60-180 секунд.

Гликолитическая емкость определяется главным образом запасами гликогена в мышцах, гликоген печени для процессов гликолиза не обладает достаточной мобильностью.

Метаболическая эффективность гликолиза оценивается значениями КПД порядка 0,35-0,52. Это означает, что почти половина всей выделяемой энергии превращается в тепло и не может быть использована в работе.

Умеренный сдвиг pH в кислую сторону активирует работу ферментов дыхательного цикла в митохондриях и усиливает аэробное энергообразование.

Значительное накопление молочной кислоты, появление избыточного СО 2 , изменение рН и гипервентиляция лёгких, отражающие усиление гликолиза в мышцах, обнаруживаются при увеличении интенсивности нагрузки более 50% максимальной аэробной мощности. Этот уровень нагрузки обозначается, как порог анаэробного обмена (ПАНО). Чем раньше он будет достигнут, тем быстрее вступит в действие гликолиз, сопровождающийся накоплением молочной кислоты и последующим развитием утомления работающих мышц.

Величина ПАНО является важным показателем эффективности энергообразования в мышцах, роста степени тренированности, который широко используется при биохимическом контроле функционального состояния спортсмена. С ростом степени тренированности на выносливость ПАНО увеличивается, т.е. наступает при более интенсивной работе.

Миокиназная реакция

«Аварийный» путь ресинтеза АТФ:

АДФ + АДФ → АТФ + АМФ

Происходит в мышцах при значительном увеличении концентрации АДФ в саркоплазме. Такая ситуация возникает при выраженном мышечном утомлении, когда другие пути ресинтеза АТФ уже не справляются.

Эта реакция так же обратима и используется для поддержания постоянного уровня АТФ в мышцах.

Аэробная (кислородная, окислительная) система.

В обычных условиях аэробный механизм ресинтеза АТФ обеспечивает около 90% общего количества АТФ, ресинтезируемой в организме.

Окисление протекает в митохондриях под воздействием специальных ферментов и требует затрат кислорода, а соответственно и времени на его доставку. Такие процессы называются аэробными. Окисление происходит в несколько этапов, сначала идет гликолиз (см. выше), но образовавшиеся в ходе промежуточного этапа этой реакции две молекулы пирувата не преобразуются в молекулы молочной кислоты, а проникают в митохондрии, где окисляются в цикле лимонной кислоты до углекислого газа и воды, давая энергию для производства еще 36 молекул АТФ.

C 6 H 12 O 6 + 6O 2 + 38АДФ + 38H 3 PO 4 → 6CO 2 + 44H 2 О + 38АТФ

Итого распад глюкозы по аэробному пути дает энергию для восстановления 38 молекул АТФ. Т.е. окисление в 19 раз эффективнее гликолиза. Если во время гликолиза организм усваивает в виде АТФ лишь 3% энергии, заложенной в молекуле глюкозы, то при аэробном окислении этот показатель равен 55% (включая те самые 3%). К тому же аэробное окисление может использовать более энергоемкие субстраты, такие как жиры, которые дают в 2 раза больше энергии, чем то же количество углеводов.

Субстратами окисления являются любые органические вещества: белки, жиры, углеводы. Долевое участие будет зависеть от характера работы:

Эта система определяет аэробную работоспособность мышц.

Максимальная аэробная мощность зависит главным образом от:

1. плотности митохондрий в мышечных волокнах;

2. концентрации и активности окислительных ферментов;

3. скорости поступления кислорода вглубь волокна.

Объем кислорода доступного для окислительных реакций лимитируется:

1. состоянием кардио-респираторной системы;

2. капилляризация мышц;

3. концентрация миоглобина;

4. диаметр мышечного волокна (чем меньше диаметр волокна, тем лучше оно снабжается кислородом и тем выше его относительная аэробная мощность).

Показатель количества кислорода, усваиваемого единицей массы тела за единицу времени – МПК (максимальное потребление кислорода).

Скорость производства АТФ за счет окисления достигает максимальных значений на 2-3-й минуте работы, что связано с необходимостью развертывания множества процессов, обеспечивающих доставку кислорода к митохондриям. Время удержания максимальной аэробной мощности составляет примерно 6 минут, в дальнейшем аэробная мощность снижается по причине усталости всех активно работающих систем организма.

Аэробная ёмкость очень высокая, т.к. для окисления используются любые органические вещества.
Метаболическая эффективность этого механизма – около 50%. Она определяется по ПАНО: у нетренированных людей ПАНО наступает при потреблении кислорода примерно 50% от МПК, а у высокотренированных на выносливость – при 80-90% от МПК.

Общая характеристика аэробных физических нагрузок

В спортивный практике к упражнениям аэробного характера относят длительные физические упражнения, где относительный вклад аэробного процесса в затратах энергии превышает 70%.

К аэробным циклическим упражнениям (по Я.М.Коцу, 1986) относятся:

1. упражнения максимальной аэробной мощности (3-10 минут);

2. упражнения близкой к максимальной аэробной мощности (10-30 минут);

3. упражнения субмаксимальной аэробной мощности (30-80 минут);

4. упражнения средней аэробной мощности (80-120 минут);

5. упражнения малой аэробной мощности (более 120 минут).

Аэробный механизм является основным при таких видах спорта, как: бег на дистанции 5-25 км, велогонки, плавание на 800-1500 м, бег на коньках на 5-10 км и др.

Ёмкость аэробного механизма, которая в значительной степени определяется запасами гликогена в скелетных мышцах и печени, а также уровнем утилизации кислорода мышцами, существенно повышается уже в течение 1,5-2 месяцев тренировки на выносливость.

Мощность аэробного механизма, которая зависит от МПК и активности окислительных ферментов, также увеличивается в процессе адаптации к мышечной деятельности через 2-3 месяца тренировок.
Аэробная направленность физических нагрузок происходит, как правило, в зоне умеренной мощности. При этом упражнения выполняются при максимуме аэробного производства энергии.

Кислородный запрос может достигать 500-1500 л, кислородный долг не превышает 5 л (до 10%). Содержание молочной кислоты в крови составляет 0,6-0,8 г*л-1. В ходе работы она может извлекаться тканями и аэробно окисляться в них.

Вследствие усиленного использования запасов гликогена в печени, содержание глюкозы в крови становится ниже 0,8 г*л-1. В моче в значительном количестве появляются продукты распада белков. Отмечается потеря организмом воды и минеральных солей.

Основными упражнениями для развития аэробных процессов энергообеспечения будут физические нагрузки, относящиеся к зоне большой и умеренной мощности с интенсивностью работы на уровне ПАНО и 100% МПК.

Работа энергетических систем во время аэробной физической нагрузки

Для большей вариабельности рассмотрим несколько вариантов аэробной физической нагрузки.
При беге на длинные дистанции (5 и 10 км) аэробное окисление углеводов является основным механизмом энергообеспечения работы, так как на его долю приходится до 87% общих затрат энергии на дистанции 5 км и 97% на дистанции 10 км.

Вклад анаэробных источников на этих дистанциях также достаточно большой. Он может достигать 15% общих затрат энергии и играет важную роль при финишном ускорении, приносящем победу при беге на длинные дистанции.

Наиболее значительным фактором, влияющим на выносливость, является кислородное снабжение работающих мышц, поскольку потребление кислорода во время бега поддерживает максимальную скорость окисления углеводов. Порог анаэробного обмена у стайеров при работе достигается при 75-90% МПК.

При марафонском беге затраты энергии восполняются исключительно за счёт аэробного процесса. Погашение этих затрат невозможно только за счёт окисления углеводов из-за недостаточности запасов гликогена в работающих мышцах спортсмена, поэтому значительная часть энергии образуется за счёт окисления жиров, на долю которых может приходится от 10 до 50% общих затрат энергии.

Вклад жиров на длинных и сверхдлинных дистанциях у высокотренированных бегунов с большими запасами гликогена в работающих мышцах составляет 12-20%, у нетренированных бегунов – более 80%. Всего на дистанции марафонского бега окисляется около 300 г жиров.

Использование жиров в качестве источника энергии менее эффективно по сравнению с окислением углеводов, так как происходит с более низкой скоростью и с большим потреблением кислорода.

Рис 2. Механизмы энергообеспечения бега на 10 000 м и марафонского бега (пунктирная черта показывает момент исчерпания запасов гликогена)

При длительной работе наряду с увеличением использования в энергетическом обмене жиров может происходить новообразование углеводов из веществ неуглеводной природы (глюконеогенез).
Основным субстратом глюконеогенеза являются аминокислоты, часть которых накапливается в мышце при работе в результате распада тканевых белков.

Рассмотрим, как включаются в работу энергетические системы во время аэробных физических нагрузок.

Таблица 2. Вклад различных источников энергии в обеспечение ресинтеза АТФ при беге в аэробном режиме работы (в %).

Дистанция, м	Креатинфосфат	Анаэробное окисление гликогена мышц	Аэробное окисление гликогена мышц	Глюкоза крови (гликоген печени)	Жирные кислоты
1500	Минимальный	25	75	-	-
5000	Минимальный	12,5	87,5	-	-
10000	Минимальный	3	97	-	-
Марафон	-	-	75	5	20
Супермарафон (84 км)	-	-	35	5	60
24-часовой забег	-	-	10	2	88

При переходе из состояния покоя к мышечной деятельности потребности в кислороде возрастает в несколько раз, но сразу она не может быть удовлетворена. Необходимо время, чтобы усилилась деятельность кардиореспираторной системы, чтобы кровь, обогащённая кислородом смогла дойти до работающих мышц. По мере усиления активности работы этих систем постепенно увеличивается потребление кислорода в работающих мышцах. Скорость потребления кислорода увеличивается до тех пор, пока не наступит истинное устойчивое состояние метаболических процессов, при котором потребление кислорода в данный момент времени точно соответствует потребности организма в нём (кислородному запросу).

До этого момента потребность организма в энергии обеспечивается большей частью за счёт работы анаэробных энергетических систем. Как мы уже отмечали выше, скорость развёртывания креатинфосфатной системы до полной мощности – доли секунды, лактатной – около половины минуты. В зависимости от того, какой кислородный запрос работы имеет нагрузка, кислородный дефицит на начальном её этапе восполняется за счёт разного участия анаэробных систем, но в любом случае развёртывания этих систем на полную мощность при нагрузках аэробного характера не требуется. В результате происходит накопление в организме недоокисленных продуктов анаэробного распада.

Рис 3. Кислородный приход, кислородный дефицит и кислородный долг при аэробной работе (а) лёгкой, (б) тяжёлой интенсивности. 1 – быстрый, 2 – медленный компоненты кислородного долга.

При работе в устойчивом состоянии часть анаэробных метаболитов может окисляться за счёт усиления аэробных реакций в процессе работы, а другая их часть устраняется после работы.

При выполнении работы с уровнем запроса около 50% МПК прирост концентрации молочной кислоты невелик (до 0,4-0,5 г/л), а при выполнении продолжительных нагрузок с уровнем запроса 50-85% МПК, возрастает до 1-1,5 г/л. Концентрация молочной кислоты значительно возрастает в первые 2-10 минут работы, а затем либо остаётся на прежнем уровне, либо снижается. То есть максимальная концентрация молочной кислоты в крови наблюдается до тех пор, пока не установилось устойчивое состояние, создающее условия для аэробного её окисления.

Для восстановления энергетических источников и окисления недоокисленных продуктов требуется дополнительное количество кислорода, поэтому некоторое время после окончания работы потребление его продолжает оставаться повышенным по сравнению с уровнем покоя. Этот излишек потребления кислорода в период восстановления получил название «кислородный долг».

Кислородный долг всегда больше кислородного дефицита. Чем больше интенсивность и продолжительность работы, тем кислородный долг выше.

После работы в устойчивом состоянии кислородный долг наполовину восполняется уже за 30 секунд, а полностью через 3-5 минут. После интенсивной работы «погашение» долга происходит в две фазы.

Быстрый (алактатный) компонент кислородного долга включает то количество кислорода, которое необходимо для ресинтеза АТФ и креатинфосфота. Он характеризует вклад креатинфосфатной энергетической системы в обеспечении выполненной работы.

Медленный (лактатный) компонент кислородного долга включает то количество кислорода, которое необходимо для окисления образовавшейся молочной кислоты при выполнении работы. Его величина характеризует участие лактатной энергетической системы, а при длительной работе – и других процессов, долю которых оценить весьма затруднительно. Медленный компонент устраняется наполовину за 15-25 минут, а полностью – за 1,5-2 часа.

Подводя итог, хочется отметить следующее:

Во время аэробной физической нагрузки работают все энергетические системы организма, но подавляющую роль играет аэробная система;

Все системы начинают работать одновременно с началом нагрузки, но за счёт разной скорости развёртывания процессов энергообразования, аэробная система полностью обеспечивает кислородный запрос не сразу, и на начальном этапе (несколько минут) кислородный приход компенсируют анаэробные энергетические системы.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Волков Н.И., Несен Э.Н., Осипенко А.А., Корсун С.Н. Биохимия мышечной деятельности – Киев: Олимпийская литература, 2000
2. Граевская Н.Д., Долматова Т.И. Спортивная медицина: Курс лекций и практические занятия. В 2х частях. – М.: Советский спорт, 2004
3. Ким Н.К., Дьяконов М.Б. Фитнес. Учебник – М.: Советский спорт, 2006
4. Макарова Г.А. Медицинский справочник тренера – М.: Советский спорт, 2004
5. Руненко С.Д. Фитнес: мифы, иллюзии, реальность – М.: Советский спорт, 2005
6. Протасенко В.А. Думай! Или "Супертренинг" без заблуждений, - журнал «Мускуляр», 2001
7. Хоули Э., Дон Френкс Б. Руководство инструктора оздоровительного фитнеса – Киев. Олимпийская литература, 2004

Джон Циссик
IM № 7, 2000

Тренируйтесь для повышения взрывной мощности

АТФ - главный поставщик энергии в организме человека. Он состоит из аденозина и трех фосфатных групп. Когда связь между фосфатной группой и аденозином разрывается, вырабатывается энергия, используемая в вышеуказанных случаях. Проблема в том, что организм человека не в состоянии накапливать АТФ. Он содержится в мышцах в количестве, достаточном лишь для работы длительностью в 1 секунду (5).

Что же происходит, когда вы продолжаете работать? Ведь большинство видов деятельности длятся дольше.

Человеческий организм использует несколько систем энергоснабжения, каждая из которых по-разному производит и использует АТФ. При выполнении какой-либо работы вы тренируете одну или несколько энергетических систем, а когда принимаете пищевые добавки - пытаетесь усилить их. Поэтому понимание принципа их работы позволит вам не только повысить результаты тренировок, но и более грамотно потреблять пищевые добавки.

Главными энергетическими системами являются фосфагенная (система быстрого реагирования), анаэробный гликолиз, аэробный гликолиз и окислительная энергетическая система, иногда называемая электронно-транспортной цепью. Аэробный гликолиз и окислительная система используются организмом при длительных, изнурительных нагрузках, и они неприменимы в бодибилдинге. Мы не будем на них подробно останавливаться. Наша статья - о фосфагенной энергетической системе и анаэробном гликолизе.

Как работает система быстрого реагирования

Когда организму для осуществления какого-либо движения срочно требуется энергия, он расщепляет имеющийся АТФ.

При отщеплении одной фосфатной группы от аденозина выделяется энергия. В результате остается молекула с двумя фосфатными группами или аденозина дифосфат (АДФ).

АТФ => АДФ + энергия

Помните ли вы, что запаса АТФ хватает только на очень короткое время? При длительных энергозатратах "горючего" требуется больше. Тут вам поможет вещество, хорошо знакомое культуристам - это креатина фосфат (КФ).

Он состоит из молекулы креатина и молекулы фосфата. Когда вам нужно больше АТФ, фосфат креатина входит в реакцию с АДФ, в ходе которой восполняет недостающую фосфатную группу аденозину.

АДФ + КФ => АТФ + К

То есть, КФ способствует ресинтезу АТФ.

Понятно, что количество АТФ - это не всецело определяющий фактор. Конечно, это макроэргическое вещество весьма важно для организма. Это одна из тех вещей, которых никогда не бывает слишком много. Но гораздо важнее, сколько КФ вы имеете перед началом тренировки. Чем больше, тем дольше вы можете упражняться и поддерживать интенсивность.

Как используется эта система

По данным исследователей, система быстрого энергоснабжения покрывает энергозатраты в течение 6-10 секунд. Она предназначена для обеспечения короткой, высокоинтенсивной работы - такой, как первые несколько повторений при работе с отягощениями, короткие спринтерские забеги, прыжки и т.д.

Существуют специальные тесты, проверяющие работу именно этой системы. Некоторые из них очень популярны среди тренеров и наставников. Это одно максимальное повторение, вертикальный прыжок, прыжок с места, спринт на 30 м. Одно максимальное повторение показывает, какой вес вы в состоянии поднять один раз. Оно демонстрирует вашу способность мобилизовать необходимые мышечные группы для развития максимального усилия. Другие тесты показывают, как быстро вы можете это делать.

Тот, кто стремится к силе и мощности, должен иметь хорошо тренированную фосфагенную энергетическую систему. Пауэрлифтеры, тяжелоатлеты, метатели, спринтеры, прыгуны и футболисты - все входят в эту категорию. Так как же тренировать эту систему?

Тренировка фосфагенной энергетической системы

Суть тренировки - в увеличении количества креатина фосфата, который необходим для ресинтеза АТФ во время высокоинтенсивных упражнений.

Существует три основных способа: работа с отягощениями, плиометрические упражнения и спринт. В первом случае атлеты должны применять базовые, компаундные упражнения с большими весами и продолжительным отдыхом между сетами.

Для улучшения работы фосфагенной системы не лишним будет и включение в тренировочную программу различных вариаций темповых тяжелоатлетических упражнений.

Примеры силовой и мощностной программ, способных улучшить энергетические системы человека, будут приведены ниже. Используйте их как часть периодизированного мезоцикла или просто на пару месяцев включите в свою тренировочную программу. Количество повторений указано для максимального веса - то есть того, с которым вы сможете выполнить упражнение указанное количество раз. Как вы увидите, программы состоят из базовых, компаундных упражнений с добавлением некоторых тяжелоатлетических движений. Рабочие веса очень большие и требуют продолжительного отдыха между подходами.

Фосфагенную систему можно тренировать плиометрическими упражнениями и спринтами. Забеги, длящиеся менее 10 секунд, повысят способности нижней части тела к хранению и использованию креатина фосфата. А плиометрию можно применять и к нижней, и к верхней части тела, и даже к прессу.

Пищевые добавки и фосфагенная энергетическая система

Отрегулировав тренировочную программу, можно приступить к изменениям в питании. Лучшими добавками для достижения ваших целей будут креатин и рибоза. Креатин эффективен в любой форме - как моногидрат, так и фосфат (3). Креатиносодержащие добавки повысят уровень фосфата креатина в мышцах, что позволит поддерживать высокий уровень АТФ в течение тренировки, а, следовательно, вы сможете заниматься интенсивней и дольше (6). Из-за своей способности влиять на фосфагенную энергетическую систему креатин увеличивает силу, мощность и скорость (4). Рибоза работает в паре с ним и еще больше повышает уровень фосфата креатина.

Как лучше их применять? Ко мне часто обращаются атлеты с жалобой на то, что после приема креатина в течение 2-3 лет они не почувствовали результатов. Вот мои рекомендации.

1. Загрузочная фаза. Принимайте по 20 г креатина в день на протяжении пяти дней, деля их на четыре дозы по 5 г (2,4).
2. Поддерживающая фаза. Снизьте дозу до 2-3 г в день и принимайте ее только в дни тренировок.
3. Если вы пользуетесь порошковым креатином, принимайте его вместе с пищей, а если растворимым - то через 1,5 часа после еды.
4. Снизьте до минимума потребление кофеина, так как он препятствует абсорбции креатина (4).
5. Когда вы входите в фазу суперинтенсивного тренинга (креатин в этом случае вам особенно необходим), возвращайтесь к загрузочной дозе.
6. Помните, что прием креатина необходимо циклировать.
7. Не загружайтесь два-три года подряд.
8. Если вы хотите максимизировать энергетику, принимайте 2,2 г рибозы до и после тренировки.

Возникает вопрос, почему бы, начав с загрузочной фазы, так и не остаться на этом уровне приема? Будет ли это причиной всех тех побочных эффектов, о которых ходят слухи? Есть старое правило: больше - не всегда лучше. Очевидно, что мышцы способны сохранить определенную дозу креатина. Затем они насыщаются и теряют способность принимать такое количество (2). Большинство исследований показывают, что после пяти дней загрузки мышцы полностью насыщаются креатином. Если после этого продолжать загрузку, организм будет вынужден куда-то девать излишки - следовательно, все они пойдут через печень и почки. Таким образом, если вы принимаете креатин в очень больших количествах и длительное время, вы перегружаете печень и почки, что может стать причиной их заболевания. Поэтому так важно циклировать прием креатиносодержащих добавок.

Слово «энергия» является одним из наиболее употребляемых слов в нашем лексиконе. Мы говорим об энергетических влияниях, о плохих и хороших энергиях, о передачи энергии и т.п. Хотя на сегодняшний день на нашей планете нет человека, который бы смог дать определение самому понятию – «энергия». Мы можем наблюдать только превращение энергии из одного вида в другой, совершенно не понимая, что это такое, откуда оно взялось и где находится источник энергии. Словом «энергия» мы называем множество самых разных явлений, а некоторые люди представляют себе «энергию» в виде какой-то материальной субстанции, которую можно концентрировать, лепить из нее «шарики» и т.п.

В некоторых упражнениях Метода Сильвы используется метафора – например, «представь энергию своего тела в виде свете, тепла и т.п. …» очень важно понимать, что метафорическое описание не есть описанием дословным, в человеческом языке, из-за незнания сущность энергии, пока нет соответствующих терминов. А само слово «энергия», в переводе с древнегреческого означает «способность выполнять работу». Вполне вероятно, что древнее значение этого слово намного ближе к истине, чем некоторые современные его толкования. Термин «энергия» является скорее философским термином, чем просто описательным. То есть «накопление энергии в теле», может означать только одно – сигнал организму повысить свою способность выполнять работу. Именно так, во всяком случае, в Методе Сильвы, это слово следует воспринимать.

Выдающийся американский ученый Альберт Сент-Дьерди писал, что жизнь представляет собой непрерывный процесс преобразования энергии различных видов. Этот процесс самым непосредственным образом связан с электрическими свойствами живого вещества, а конкретнее, с его способностью проводить электрический ток (электропроводностью).

Электрический ток - это упорядоченное движение электрических зарядов. Носителями электрических зарядов могут быть электроны (заряжены отрицательно), ионы (положительные и отрицательные) и дырки. О «дырочной» проводимости стало известно не очень давно, когда были открыты материалы, которые получили название полупроводников.

До этого все вещества делили, с точки зрения электрической проводимости, на проводники и изоляторы. Затем были открыты полупроводники. Это открытие оказалось впрямую связанным с пониманием процессов, протекающих в живом организме. Оказалось, что многие процессы в живом организме могут быть объяснены благодаря применению электронной теории полупроводников. Аналогом молекулы полупроводника является макромолекула живого. Изучение свойств полупроводников показало, что эти вещества сближают живую и неживую природу. Что в них напоминает свойства живого?

Они очень чувствительны к действию внешних факторов; под их влиянием изменяют свои электрофизические свойства. Так, при повышении температуры электрическая проводимость неорганических и органических полупроводников очень сильно увеличивается. У металлов в таком случае она уменьшается.

На проводимость полупроводников оказывает влияние свет. Под его действием на полупроводнике возникает электрическое напряжение. Значит, происходит превращение энергии света в энергию электрическую (солнечные батареи). Полупроводники реагируют не только на свет, но и на проникающую радиацию (в том числе и на рентгеновское излучение). На свойства полупроводников влияют давление, влажность, химический состав воздуха и т.д. Аналогичным образом мы реагируем на изменение условий во внешнем мире. Под действием внешних факторов меняются биопотенциалы тактильных, вкусовых, слуховых, зрительных анализаторов.

Электрический ток зависит от количества переносимых зарядов и от скорости переноса. Эту скорость называют подвижностью. Подвижность зарядов (в дырке) в полупроводниках значительно больше, чем в металлах (проводниках). Поэтому у них даже при относительно малом числе носителей зарядов проводимость может быть существенной. Полупроводники можно образовать и другим способом. В вещество можно внести атомы других элементов, у которых уровни энергии расположены в запрещенной зоне. Эти внесенные атомы являются примесями. Так можно получить вещество - полупроводник с примесной проводимостью. Проводники с примесной проводимостью широко используются как преобразователи первичной информации, поскольку их проводимость зависит от многих внешних факторов (температуры, интенсивности и частоты проникающего излучения).

В организме человека имеются вещества, которые обладают и примесной проводимостью. Одни примесные вещества при их введении в кристаллическую решетку поставляют электроны в зону проводимости. Поэтому их называют донорами. Другие примеси захварывают электроны из валентной зоны, то есть образуют дырки. Их называют акцепторами.

В настоящее время установлено, что в живом веществе имеются атомы и молекулы, как доноры, так и акцепторы. Но живое вещество обладает и такими свойствами, которых нет у органических и неорганических полупроводников. Это свойство - очень малые значения энергии связи. Так, для гигантских биологических молекул энергия связи составляет всего несколько электрон-вольт, тогда как энергия связи в растворах или жидких кристаллах находится в пределах 20-30 эВ. Это свойство очень принципиально, поскольку позволяет обеспечить высокую чувствительность.

В живом организме реализуется и ионная проводимость. Образованию и разделению ионов в живом веществе способствует наличие воды в белковой системе. От него зависит диэлектрическая постоянная белковой системы. Носителями зарядов в этом случае являются ионы водорода - протоны. Только в живом организме вес виды проводимости (электронная, дырочная, ионная) реализуются одновременно. Соотношение между разными проводимостями меняется в зависимости от количества воды в белковой системе.

Нуклеиновые кислоты также играют важную роль в живом организме. Несмотря на то, что их структура, водородные связи и т.д. отличаются от таковых и у биологических систем, имеются вещества (небиологические) с принципиально подобными электрофизическими свойствами. Но аминокислоты в составе живого организма обладают и свойствами, которыми белки не обладают. Это очень важные свойства.

Благодаря ним механические воздействия в них превращаются в электричество. Это свойство вещества в физике называется пьезоэлектрическим. В нуклеиновых кислотах живого организма тепловое воздействие также приводит к образованию электричества (термоэлектричество). То и другое свойство аминокислот определяется наличием в них воды. Ясно, что указанные свойства меняются в зависимости от количества воды. Использование этих свойств в организации и функционировании живого организма очевидно. Так, на зависимости проводимости от освещенности (фотопроводимость) основано действие палочек зрительной сетчатки. Но молекулы живых организмов обладают и электронной проводимостью, как и металлы.

Электрофизические свойства белковых систем и нуклеиновых молекул проявляются только в динамике, только в живом организме. С наступлением смерти электрофизическая активность очень быстро пропадает. Это происходит потому, что прекратилось движение зарядоносителей (ионов и электронов и др.). Можно не сомневаться, что именно в электрофизических свойствах живого вещества заложена возможность быть живым.

Об этом Сент-Дьерди писал так: «Я глубоко убежден, что мы никогда не сможем понять сущность жизни, если ограничимся молекулярным уровнем. Ведь атом - это система электронов, стабилизируется ядром, а молекулы не что иное, как атомы, удерживаемые вместе валентными электронами, то есть электронными связями ».

Одновременно с движением электрических зарядов (электронов, ионов, дырок), которое определяет собой электропроводимость, действуют друг на друга и электромагнитные поля. Элементарные частицы обладают магнитными моментами, т.е. являются магнитиками. Поскольку эти магнитики взаимодействуют друг с другом (а они обязаны это делать), то в результате этого воздействия устанавливается определенная ориентация этих частиц. Непрерывно молекулы и атомы меняют свое состояние - они осуществляют непрерывные и скачкообразные (дискретные) переходы из одного электрического состояния в другое. Получая дополнительную энергию, они возбуждаются. Когда они от нее освобождаются, то переходят в основное энергетическое состояние. Эти переходы оказывают влияние на подвижность зарядоносителей в живом организме. Таким образом, действие электромагнитных полей меняет движение электронов, ионов и других зарядоносителей.

С помощью этих зарядов носителей осуществляется передача информации в центральной нервной системе. Сигналы в центральной нервной системе, обеспечивающие работу всего организма как единого целого, являются электрическими импульсами. Но они распространяются значительно медленнее, чем в технических системах. Это обусловлено сложностью всего комплекса процессов, которые оказывают влияние на движение зарядоносителей, на их подвижность, а значит, и на скорость распространения электрических импульсов.

Организм отвечает действием на определенное внешнее воздействие только после того, как он получил информацию об этом воздействии. Ответная реакция организма очень замедлена потому, что сигналы о внешнем воздействии распространяются медленно. Таким образом, скорость защитных реакций живого организма зависит от электрофизических свойств живого вещества. Если же действуют извне электрические и электромагнитные поля, то эта реакция еще больше замедляется. Это установлено как в лабораторных опытах, так и при изучении влияния электромагнитных полей во время магнитных бурь на живые системы, в том числе и на человека.

Для раскрытия сущности электрических явлений в живом организме необходимо понять смысл потенциала биологической системы, биопотенциала. В физике понятие потенциала имеет следующий смысл.

Потенциал - это возможность, В данном случае - энергетическая возможность. Для того чтобы оторвать орбитальный электрон из атома водорода, надо преодолеть силы, которые удерживают его в атоме, то есть надо обладать энергетической возможностью эту работу выполнить.

Для того, чтобы произвести ионизацию атомов и молекул живого вещества, надо приложить значительно меньшую энергию, чем при воздействии на неживые вещества. В живых веществах, как уже говорилось, энергия связи в молекулах составляет единицы и даже сотые доли электрон-вольт. В неживых молекулах и атомах эта энергия находится в пределах нескольких десятков электрон-вольт (30-50).

В биологических системах в результате определенного распределения электрических зарядов (их поляризации) имеются электрические поля, поскольку между электрическими зарядами действуют электрические силы (силы Кулона) отталкивания и притяжения в зависимости от того, являются ли эти заряды одноименными или разноименными соответственно.

Энергетической характеристикой электрического поля является разность потенциалов между разными точками этого поля. Разность потенциалов определяется электрическим полем, которое, в свою очередь, определяется распределением заряженных частиц. Распределение заряженных частиц определяется взаимодействием между ними. Разность потенциалов в биологических системах (биопотенциалов) может составлять единицы милливольт. Величина биопотенциалов является однозначным показателем состояния биосистемы или ее частей. Она меняется в том случае, если организм находится в патологическом состоянии. В этом случае меняются реакции живого организма на факторы внешней среды. Возникают реакции, которые наносят вред организму, его функционированию и структуре.

Электрофизическими свойствами биологических соединений определяется и быстрота реакции живого организма, как единого целого, так и его отдельных анализаторов на действие внешних факторов. От этих свойств зависит и быстрота обработки информации в организме. Ее оценивают по величине электрической активности. Без движения зарядоносителей все эти функции организма были бы невозможны. Таким образом, биоэнергетические явления на уровне элементарных частиц являются основой главных функций живого организма, без этих функций жизнь невозможна. Энергетические процессы в клетках (преобразование энергии и сложнейшие биохимические обменные процессы) возможны только благодаря тому, что в этих процессах участвуют легкие заряженные частицы - электроны.

Биопотенциалы тесно связаны с электрической активностью данного органа. Так, электрическая активность мозга характеризуется спектральной плотностью биопотенциалов и импульсами напряжения различной частоты. Это знакомые Тебе следующие биоритмы мозга (в Герцах): дельта-ритм (0,5- 4), тета-ритм {4-7), альфа-ритм (7-14), бета-ритм (14-21). Имеются, хотя и нерегулярно, и некоторые ритмы с большей частотой. Амплитуда электрических импульсов мозга человека достигает значительной величины - до 5010 мкВ.

Кто знаком с электроникой, тот знает, что при передаче информации и ее обработке важна не только частота следования импульсов и их амплитуда, но и форма импульсов,

Как формируются эти импульсы? Их характеристики говорят о том, что они не могут создаваться изменениями ионной проводимости. В этом случае процессы развиваются более медленно, то есть они более инерционны. Эти импульсы могут формироваться только движением электронов, масса (а значит и инерционность) которые значительно меньше.

Команды всем органам поступают через центральную нервную систему быстрее всего, поскольку ее электропроводность (а значит и скорость распространения информации) значительно выше, чем электропроводность мышечных тканей и кровеносной системы. Решающее значение для жизни и функционирования живого организма имеют именно электрофизические свойства живого. Об этом свидетельствуют и такие факты,

Установлено, что если на человека внезапно действуют раздражающие факторы, то сопротивление тела человека электрическому току (чем больше сопротивление, тем меньше электропроводность) резко изменяется. Принципиально важно, что неожиданные внешние воздействия могут иметь различную физическую природу. Это может быть и яркий свет, и прикосновение горячим предметом, и сообщение человеку неожиданной, важной для него информации. Во всех случаях результат один - электропроводность тела человека увеличивается. Изменение во времени электропроводности зависит как от самого действующего внешнего фактора, так и от его сипы. Но во всех случаях увеличение электропроводности происходит очень быстро, а ее восстановление к нормальным величинам - значительно медленнее. Быстрое изменение электропроводности может происходить только за счет электронной (той или иной), которая является наименее инерционной.

По-видимому, медицина в будущем будет лечить человека от различных недугов, прежде всего восстановлением электрофизических свойств центральной нервной системы.

Конечно, этот вопрос очень непростой. Уже сейчас установлено, что электропроводность разных живых организмов и разных систем в одном живом организме различи а. Органы и системы организма, которые должны для обеспечения выживания реагировать на внешние раздражители быстрее всего, обладают наименее инерционной проводимостью - электронной и электронно-дырочной.

Извне в организм поступает энергия, которая обеспечивает его функционирование как целого, а также всех составляющих его частей.

Заряды энергии могут иметь как положительный, так и отрицательный знаки. Необходимо иметь в виду, что речь идет не об электрических зарядах. В здоровом организме имеется равновесие положительных и отрицательных элементов энергии. Это означает равновесие между процессами возбуждения и торможения (элементы энергии одного знака возбуждают работу органа, а противоположного знака - тормозят ее). Когда же равновесия между потоками положительной и отрицательной энергии нарушены, то организм (или отдельный его орган) переходит в состояние болезни, поскольку нарушено равновесие процессов возбуждения и торможения. При этом одни заболевания обусловлены чрезмерным возбуждением функций (синдром избытка), а другие их угнетением (синдром недостатка). Для излечения организма необходимо восстановить равновесие (баланс) положительного и отрицательного видов энергии в нем. Этого можно достичь воздействием иглой на биологически активные точки кожи.

Энергия из воздуха поступает в различные органы и системы организма через определенную энергопроводящую систему. Каждый орган имеет свои каналы для поступления этой энергии. Правда, в данном случае каждый орган надо понимать не узко анатомически, а шире, исходя из его функций. Так, в орган «сердце» надо включать всю систему, которая обеспечивает как вес функции кровообращения, так и некоторые элементы психической деятельности человека. В орган «почки» включаются наряду с системой мочеобразования и мочевыделения и все железы внутренней секреции, В орган «легкие» включена и кожа. Орган «печень» включает не только систему обеспечения обменных процессов, но и их регуляцию центральной нервной и вегетативной системами. Система, обеспечивающая все процессы восприятия и переработки в организме пищи, ассоциируется с «селезенкой».

Таким образом, для понимания работы организма более правильно рассматривать не узко анатомические органы, а определенные функциональные системы. Важен не орган сам по себе, а его функция. Важно знать, как настроить эту функцию, если она нарушена. Каждая такая функциональная система (орган) получает энергию из воздуха (из космоса) через определенные каналы движения энергии на поверхности кожи. Эти каналы называют меридианами. Каждый орган потребляет энергию, которая поступает через определенный меридиан. Меридианы являются главными каналами, магистралями, по которым энергия извне поступает к данному органу (в описанном выше широком смысле этого слова). Наряду с ними имеются и менее важные пути поступления энергии. Они в свою очередь разветвляются, и так вся кожа оказывается покрытой сетью эти каналов.

Весь путь, по которому энергия поступает из воздуха к органу, делится на два этапа. На первом ее этапе происходит ее захват. Эта часть меридиана располагается на руках и ногах. Через последующую часть меридиана происходит транспортировка энергии к данному органу или системе организма.

На коже концентрируется необходимая органу энергия, потому что процессы возбуждения и торможения в данном органе притягивают к себе элементы энергии извне (разных знаков соответственно). Так в результате внутренней активности организма на коже концентрируются частицы необходимой энергии. Это находит отражение в названиях меридианов (энергоканалов) специалистами: они говорят - меридиан руки и легких, меридиан ноги и почек и т.п. По одним меридианам к органу поступает энергия возбуждения, а по другим - энергия противоположного знака - то есть торможения,

«Работают» меридианы не независимо друг от друга, а очень согласованно. Так же согласованно работают органы (в здоровом организме). При этом все каналы (меридианы), а значит и органы, составляют единую согласованную систему, по которой проходит энергия в организме. Все органы и системы в организме работают в определенном ритме. Точнее, имеется много ритмов.

Поскольку все энергетические каналы (меридианы) соединены в единую систему, то есть являются своего рода сообщающимися сосудами, то на любой орган можно воздействовать не только через его «собственный» меридиан, но и через меридианы других органов. Так можно действовать возбуждающе или угнетающе. Каждый энергетический канал не является однородным. На нем располагаются физиологические активные точки.

Организм и космос представляют собой единую систему. В живой организм поступает энергия непосредственно из космоса, то есть происходит прямой энергообмен между организмом и окружающей средой.

Для большинства это покажется необычным, поскольку мы воспитаны на том, что энергия в организме возникает в результате распада веществ (пищи). Функционирование всех органов и систем организма не только взаимосвязано (что является естественным и не вызывает сомнения), но и управляется некоей энергетической, (лучше сказать информационно-энергетической) службой организма, Она обеспечивает всю регуляцию в организме. Без информации, ее получения, анализа, переработки и передачи управлять ничем и никем нельзя. Поэтому эта служба, связанная с потоками энергии из космоса в организм и в самом организме, является информационной.

Если эта служба по каким-то причинам нарушается (например, состояние среды препятствует поступлению энергии извне), то нарушается и ход регуляторных процессов в системах организма. Это может стать основой нарушения правильной работы организма, то есть причиной заболевания.

Поток энергии из космоса внутрь организма не может быть произвольным, нерегулируемым. В организм должно поступать столько энергии, сколько ее требуется для правильного его функционирования. Это количество зависит от выполняемой (физической и умственной) работы, от психоэмоционального напряжения и т. д. и т.п. Поэтому естественно, что в организме должны быть регуляторы, которые на основании анализа о состоянии организма и его потребностях в энергии регулировали бы поступление в него энергии из космоса.

У нас в стране изучение биоэнергетики человека начало проводиться на экспериментальном уровне с применением сложных приборов в 1920-е. годы в лаборатории А. Г. Гурвича. Он же и ввел понятие «биополя». Исследователям удается регистрировать нечто, что, возможно, в той или иной мере связано с биополем человека. При этом должно быть ясно, что какое-то одно проявление биополя, или, иначе говоря, составляющая его может не совпадать пространственно с другой его частью. Это можно пояснить на таком примере. Имеется некий предмет, конструкция, которая может быть видна, когда ее освещают видимым светом, ультрафиолетовым излучением, рентгеновскими лучами и т.д. При этом каждый раз форма этой конструкции высвечивается разная, хотя конструкция является единой, неделимой.

С делением клеток (митозом) связано определенное излучение, которое обнаружил и измерял А. Г. Гурвич. Он назвал его) «митогенетическим». Было установлено, что если под это излучение попадают другие клетки, то и их митоз (деление) увеличивается, то есть стимулируется их рост. Эксперименты Гурвича повторил в 1928 году Денни Габор, который в 1971 году стал нобелевским лауреатом в области физики. Габор проводил свои эксперименты в лаборатории концерна «Сименс» в Берлине вместе со своим коллегой Т.Рейтером. В 1954 году итальянцы Л. Колли и У. Фатчини сумели измерить митогенетические лучи Гурвича. Их интенсивность оказалась слишком маленькой. Она составляла всего несколько квантов в секунду на квадратный сантиметр. Для сравнения - нормальный дневной свет сильнее в миллиард умноженный на миллиард раз.

В настоящее время специалисты рассматривают несколько возможных механизмов образования биофотонов. Они обращают внимание на то, что после подачи кислорода у живых организмов значительно возрастает поток фотонов. Объясняется это процессам и окисления во время выработки энергии из глюкозы и кислорода. При этом вырабатываются энергонасыщенные вещества в виде аденозинтрифосфата. Биофотоны излучаются и в других процессах. Так, они излучались в процессе реакции липидов с фосфатами, кислородом и ионами железа - в результате которых образуются перекиси липидов с молекулярным кислородом. Биофотоны излучаются и во время фагоцитоза. То же самое происходит при их химическом возбуждении. Источниками биофотонов могут служить и составные части протеинов, ядра клеток тепа, а также носители наследственной информации, то есть ДНК,

Физик Фриц Понн и биолог Вальтер Нагль полагают, что фотонное излучение регулирует периодичность обмена веществ клеток и создает нервные импульсы. Более того, это излучение, передавая нервные импульсы во всем организме, обеспечивает необходимые для существования организма ритмы, гарантирует синхронность жизненно важных для организма процессов. То, что биофотоны имеют малую интенсивность, не должно удивлять Эффективность от их воздействия на биомолекулы в 1040 раз выше такой же эффективности обычных фотонов, которые не рождены клетками организма. Поэтому не надо удивляться, что они прекрасно справляются с ролью регуляторов химических, в том числе и ферментативных реакций обменного разложения.

Если у человека ампутируют какой-либо орган, то биополе (будем так его называть) остается прежним, все оно остается на своем месте. Это одно. Второе, это то, что биополе человека с самого начала, с самого момента его зарождения уже является по своей форме и объему взрослым. Пока человек растет, он постепенно заполняет отведенный ему при рождении объем,

Излучение (поле) является генетическим, т. е. что в нем заложена информация о живом существе, которое должно развиться, мы как будто мало оставляем самим генам. Что же остается в их функции? А. Г. Гурвич считал, что благодаря генам образуются нужные для роста и жизни организма белки.

Раз имеется прямая связь - от головного мозга к коже, то должна быть и обратная связь: от кожи к мозгу. То, что она существует, не выбывает сомнения. Важно пойти дальше - управлять этой связью, т. е., воздействуя на кожу, управлять процессами в головном мозгу, а значит и во всем организме.

Развивая идеи А. Л. Чижевского, Ж. Кальмор показал, что «кожа является органом поглощения космического излучения, кванты которого, соединяясь с внутренней энергией обмена, определяют всю энергетическую базу организма ».

Кожа и нервная система формируются из одной структуры. Поэтому между ними существует теснейшая связь, благодаря которой осуществляется перераспределение электрических зарядов между ними.

Сложный анализ экспериментальных данных, показал, что электрическое воздействие на биологически активные точки вызывает сдвиг во всей нервной системе. А это значит, что повышается активность высших регуляторных инстанций коры больших полушарий, а значит - растет уровень мозговой регуляции. Так стало возможным положительно ответить на вопрос о возможности прямого влияния на работу высших уровней коры больших полушарий через кожу.

Понимание того, что организм человека имеет непосредственную энергетическую связь с Вселенной появилось в древнейшие времена. Индийские философы назвали такую структуру получения и распределения энергии системой чакр.

Сам термин «чакра» пришел к нам из санскрита и означает он дословно «колесо». В некоторых южных странах и сейчас можно увидеть приспособления, предназначенные для подъема и перераспределения воды из водоема. Называют такие приспособления «чигирями», что дословно опять же означает «колесо». Такие приспособления известны с глубокой древности и, очевидно, именно они натолкнули древних философов на мысль назвать энергетические центры организма, места где накопляется и откуда распределяется накопленная энергия – «колесами».

Семь основных чакр располагаются рядом с определенными органами физического тела, в основном с эндокринными железами. Между собой они соединены центральным каналом, известным как «сушумна». Центральный канал совпадает с позвоночником, поэтому семь основных чакр своими «стеблями» почти соприкасаются с главными нервными сплетениями и конкретными эндокринными железами.

Корневая, или основная чакра : Находится около основания позвоночника. Является центром связи с природой и планетой. Имеет отношение ко всем вопросам, связанным с физической природой - т.е. с телом, органами чувств, чувственностью, полом человека, выживанием, агрессией и самозащитой.

На физическом плане соотносится с эндокринной системой через надпочечные железы. Ее энергии также оказывают влияние на нижние части таза, бедра, ноги и ступни.

Вибрации чакры совпадают с вибрациями красного цвета, когда она находится в уравновешенном состоянии. Как и цвет всех остальных чакр, ее цвет может быть увиден только внутренним видением и идентичен цвету физического спектра. В гармоничном состоянии все цвета должны быть резонирующими без каких-либо теней или затемнений.

Крестцовая или сакральная чакра : Располагается напротив сакральных частей позвоночника, между пупком и корневой чакрой. Имеет отношение ко всем вопросам, связанным с творчеством и сексом (нашим самовыражением в сексуальном плане).. Это местонахождения радости, а также изначальное место нашего «внутреннего» ребенка. На физическом плане эта чакра соотносится с яичками у мужчин и яичниками у женщин. Ее энергии же взаимодействуют с энергиями органов мочевой системы, матки, органов нижнего пищеварения, нижней части спины.

В состоянии равновесия вибрации сакральной чакры совпадают с вибрациями оранжевого цвета.

Чакра солнечного сплетения : Располагается напротив солнечного сплетения, мы обычно ощущаем, когда «сосет под ложечкой». Через нее проявляются разум и личная воля, а также эмоции, основанные на страхе, - беспокойство, уверенность, ревность, гнев, образуя значимую связь между умом и эмоциями.

На физическом плане чакра солнечного сплетения соотносится с островками Лангерганса, расположенными в поджелудочной железе. Ее энергии также взаимодействуют с энергиями солнечного и селезеночного нервных сплетений, пищеварительной системы, поджелудочной железы, печени, желчного пузыря, диафрагмой (а, следовательно, и дыхания) и средней части спины.

Находясь в состоянии равновесия, чакра солнечного сплетения вибрирует на той же частоте, что и желтый цвет. Ее цвет - ярко золотисто-желтый.

Сердечная чакра : Располагается в центре груди. Это местонахождение души, нашего внутреннего наставника, а также место расположения «высоких» эмоций, основанных на безусловной любви, таких как симпатия, сострадание, настоящая любовь, дружба, братство. На этом уровне чувства остаются не ограниченными разумом. Сердечная чакра имеет дело с вопросами, связанными с любовью и привязанностью.

На физическом уровне она соотносится с вилочковой железой. Ее энергии также взаимодействуют с энергиями сердечного и легочного нервных сплетений, сердца, легких, бронхиальных трубок, грудной клетки, верхней части спины и рук.

Находясь в состоянии равновесия, сердечная чакра вибрирует с той же частотой, что и зеленый цвет.

Горловая чакра : Имеет отношение ко всем вопросам, связанным с общением и самовыражением посредством слов, живописи, музыки, танца и т.д.

На физическом плане она соотносится со щитовидной и над щитовидной железами. Ее энергии также взаимодействуют с энергиями нервного сплетения глотки, горловых органов, шеи, носа, рта, зубов, ушей. Это чакра ушей, носа и горла.

Находясь в состоянии равновесия, горловая чаща вибрирует с той же частотой, что и небесно-голубой цвет.

Межбровная чакра (третий глаз): Располагается в центре лба (внутри черепа). Здесь находятся интуиция и духовное знание. Она управляет деятельностью нижележащих чакр. Она отвечает за контроль сил разума и ментального рассудка. Имеет дело с вопросами, связанными с развитием интуиции и умением ей доверять, восприятием мудрости души и развитием и применением высокочувствительного восприятия в качестве жизненного навыка.

На физическом уровне соотносится с гипоталамусом. Ее энергии также взаимодействуют с энергиями головных нервов, головного мозга, глаз и лица.

В состоянии равновесия излучает те же вибрации, что и цвет индиго или благородный синий.

Коронная чакра : Располагается в области головы. Является центром объединения духовных энергий. Обеспечивает прямую связь с Источником и имеет дело со всеми вопросами, связанными с духовностью.

На физическом уровне она соотносится с шишковидной железой (определителем света). Ее энергии также взаимодействуют с энергиями мозга и остальной части тела.

В состоянии равновесия коронная чакра излучает те же вибрации, что и фиолетовый цвет.

Упражнение: Четыре элемента .

Древние философы считали, что основой жизни является соединение четырех первичных элементов: воздуха, воды, огня и земли. Гармоничная жизнь, является следствием пропорционального соединения этих элементов, любые диспропропорции вызывают нарушения. Можешь использовать метафору четырех первичных элементов мироздания для гармонизации своего внутреннего мира.

Войди в состояние альфа способом отсчета от трех до одного. В состоянии альфа сосредоточь внимание на своем дыхании. Дыхание поставляет твоему физическому телу первичный элемент воздуха. Осознанность дыхания обеспечивает свободный круговорот жизненной силы в твоем организме, то есть универсальной энергии и улучшает, тем самым, его функциональность.

Затем визуализируй кровь, текущую в кровеносных сосудах Твоего организма, доставляющую кислород к органам и очищающая твое тело от ненужных субстанций. Подумай о крови, как о водном первоэлементе своей сущности.

Почувствуй тепло в коже, задачей которой является поддержание температурного режима и контакт с универсальной энергией Вселенной, и осознай присутствие первоэлемента огня в твоем теле.

И, наконец, сосредоточься на костях скелета, являющихся опорой для тела и придающих ему соответствующую форму. Кости скелета – земной элемент Твоего существования.

Расширь свое сознание и представь весь окружающий тебя мир, почувствуй присутствие этих первоэлементов во всех живых существах, почувствуй свое единство с ними и со всей Вселенной.

Когда будешь готов, выйди из состояния расслабления.

Общая характеристика аэробной системы энергообеспечения

Аэробная система энергообеспечения значительно уступает алактатной и лактатной по мощности энергопродукции, скорости включения в обеспечение мышечной деятельности, однако многократно превосходит по ёмкости и экономичности (табл. 1).

Таблица № 1. Энергообеспечение мышечной работы

Источники	Пути Образования	Время активации до максимального уровня	Срок действия	Продолжительность максимального выделения энергии
Алактатные анаэробные	АТФ, креатинфосфат	0	До 30 с	До 10 с
Лактатные анаэробные	Гликолиз с образованием лактата	15 – 20 с	От 15 – 20 с до 6 – 6 мин	От 30 с до 1 мин 30 с
Аэробные	Окисление углеводов и жиров кислородом воздуха	90 – 180 с	До нескольких часов	2 – 5 мин и более

Особенностью аэробной системы является то, что образование АТФ в клеточных органелах-митохондриях, находящихся в мышечной ткани происходит при участии кислорода, доставляемого кислородтранспортной системой. Это предопределяет высокую экономичность аэробной системы, а достаточно большие запасы гликогена в мышечной ткани и печени, а также практически неограниченные запасы липидов – её ёмкость.

В наиболее упрощённом виде деятельность аэробной системы энергообеспечения осуществляется следующим образом. На первом этапе в результате сложных процессов происходит преобразование как гликогена, так и свободных жирных кислот (СЖК) в ацетил-кофермент А (ацетил-КоА) – активную форму уксусной кислоты, что обеспечивает протекание всех последующих процессов энергообразования по единой схеме. Однако до момента образования ацетил-КоА окисление гликогена и СЖК происходит самостоятельно.

Все многочисленные химические реакции, происходящие в процессе аэробного ресинтеза АТФ, можно разделить на три типа: 1 – аэробный гликолиз; 2 – цикл Кребса, 3 - система транспорта электронов (рис. 7).

Рис. 7. Этапы реакций ресинтеза АТФ в аэробном процессе

Первым этапом реакций является аэробный гликолиз, в результате которого осуществляется расщепление гликогена с образованием СО2 и Н2О. Протекание аэробного гликолиза происходит по той же схеме, что и протекание рассмотренного выше анаэробного гликолиза. В обоих случаях в результате химических реакций гликоген преобразуется в глюкозу, а глюкоза – в пировиноградную кислоту с ресинтезом АТФ. В этих реакциях кислород не участвует. Присутствие кислорода обнаруживается в дальнейшем, когда при его участии пировиноградная кислота не преобразуется в молочную кислоту в молочную кислоту, а затем в лактат, что имеет место в процессе анаэробного гликолиза, а направляется в аэробную систему, конечными продуктами которой оказывается углекислый газ (СО2), выводимый из организма лёгкими, и вода (рис. 8)

Рис. 8. Схематическое протекание анаэробного и аэробного гликолиза

Расщепление 1 моля гликогена на 2 моля пировиноградной кислоты происходит с выделением энергии, достаточной для ресинтеза 3 молей АТФ: Энергия + 3АДФ + Фн → 3АТФ

Из образовавшейся в результате расщепления гликогена пировиноградной кислоты сразу выводится СО2, превращая её из трёхуглеродного соединения в двухуглеродное, которое сочетаясь с коферментом А, образует ацетил- КоА, который включается во второй этап аэробного образования АТФ – цикл лимонной кислоты или цикл Кребса.

В цикле Кребса протекает серия сложных химических реакций, в результате которых происходит окисление пировиноградной кислоты – выведение ионов водорода (Н+) и электронов (е-), которые в итоге попадают в систему транспорта кислорода и участвуют в реакциях ресинтеза АТФ на третьем этапе, образуя СО2, который диффундируется в кровь и переносится в лёгкие, из которых и выводится из организма. В самом цикле Кребса образуется только 2 моля АТФ (рис. 9).

Рис. 9. Схематическое изображение окисления углеродов в цикле Кребса

Третий этап протекает в цепи транспорта электронов (дыхательной цепи). Реакции, происходящие с участием коферментов, в общем виде сводятся к следующему. Ионы водорода и электроны, выделяемые в результате реакций, протекавших в цикле Кребса и в меньшей мере в процессе гликолиза, транспортируются к кислороду, чтобы в результате образовать воду. Одновременно выделяемая энергия в серии сопряжённых реакций используется для ресинтеза АТФ. Весь процесс, происходящий по цепи передачи электронов кислороду называется окислительным фосфорилированием. В процессах, происходящих в дыхательной цепи, потребляется около 90 % поступающего к клеткам кислорода и образуется наибольшее количество АТФ. В общей сложности окислительная система транспорта электронов обеспечивает образование 34 молекул АТФ из одной молекулы гликогена.

Усвоение и абсорбция углеводов в кровоток происходит в тонком кишечнике. В печени они превращаются в глюкозу, которая в свою очередь может быть превращена в гликоген и депонируется в мышцах и печени, а также используется различными органами и тканями в качестве источника энергии для поддержания деятельности. В организме здорового с достаточным уровнем физической подготовленности мужчины с массой тела 75 кг содержится 500 – 550 г углеводов в виде гликогена мышц (около 80 %), гликогена печени (примерно 16 – 17 %), глюкозы крови (3 – 4 %), что соответствует энергетическим запасам порядка 2000 – 2200 ккал.

Гликоген печени (90 – 100 г) используется для поддержания уровня глюкозы крови, необходимого для обеспечения нормальной жизнедеятельности различных тканей и органов. При продолжительной работе аэробного характера, приводящей к истощению запасов мышечного гликогена, часть гликогена печении может использоваться мышцами.

Следует учитывать, что гликогенные запасы мышц и печени могут существенно увеличиваться под влиянием тренировки и пищевых манипуляций, предусматривающих углеводное истощение и последующее углеводное насыщение. Под влиянием тренировки и специального питания концентрация гликогена в печени может увеличиться в 2 раза. Увеличение количества гликогена повышает его доступность и скорость утилизации при выполнении последующей мышечной работы.

При продолжительных физических нагрузках средней интенсивности образование глюкозы в печени возрастает в 2 – 3 раза по сравнению с образованием её в состоянии покоя. Напряжённая продолжительная работа может привести к 7 – 10-кратному увеличению образования глюкозы в печени по сравнению с данными, полученными в состоянии покоя.

Эффективность процесса энергообеспечения за счёт жировых запасов определяется скоростью протекания липолиза и скоростью кровотока в адипозной ткани, что обеспечивает интенсивную доставку свободных жирных кислот (СЖК) к мышечным клеткам. Если работа выполняется с интенсивностью 50 – 60 % VO2 max, отмечается максимальный кровоток в адипозной ткани, что способствует максимальному поступлению в кровь СЖК. Более интенсивная мышечная работа связана с интенсификацией мышечного кровотока при одновременном уменьшении кровоснабжения адипозной ткани и, следовательно, с ухудшением доставки СЖК в мышечную ткань.

Хотя в процессе мышечной деятельности липолиз разворачивается, однако уже на 30 – 40-й минутах работы средней интенсивности её энергообеспечения в равной мере осуществляется за счёт окисления как углеводов, так и липидов. Дальнейшее продолжение работы, приводящее к постепенному исчерпанию ограниченных углеводных ресурсов, связано с увеличением окисления СЖК; например, энергообеспечение второй половины марафонской дистанции в беге или шоссейных велогонках (более 100 км) преимущественно связано с использованием жиров.

Несмотря на то что использование энергии от окисления липидов имеет реальное значение для обеспечения выносливости только при продолжительной мышечной деятельности, начиная уже с первых минут работы с интенсивностью, превышающей 60 % VO2max, отмечается освобождение из триацилглицеридов СЖК, их поступление и окисление в сокращающихся мышцах. Через 30 – 40 мин после начала работы скорость потребления СЖК возрастает в 3 раза, а после 3 – 4 часов работы – в 5 – 6 раз.

Внутримышечная утилизация триглицеридов существенно возрастает под влиянием тренировки аэробной направленности. Эта адаптационная реакция проявляется как в быстроте развёртывания процесса образования энергии за счёт окисления СЖК, поступивших из трицеридов мышц, так и в возрастании их утилизации из мышечной ткани.

Не менее важным адаптационным эффектом тренированной мышечной ткани является повышение её способности к утилизации жировых запасов. Так, после 12-недельной тренировки аэробной направленности способность к утилизации триглицеридов в работающих мышцах резко возрастала и достигала 40 %.

Роль белков для ресинтеза АТФ не существенна. Однако углеродный каркас многих аминокислот может быть использован в качестве энергетического топлива в процессе окислительного метаболизма, что проявляется при продолжительных нагрузках средней интенсивности, при которых вклад белкового метаболизма в энергопродукцию может достичь 5 – 6 % общей потребности в энергии.

Благодаря значительным запасам глюкозы и жиров в организме и неограниченной возможности потребления кислорода их атмосферного воздуха, аэробные процессы, обладая меньшей мощностью по сравнению с анаэробными, могут обеспечивать выполнение работы в течении длительного времени (т. е. их ёмкость очень велика при очень высокой экономичности). Исследования показывают, что, например в марафонском беге за счёт использования мышечного гликогена работа мышц продолжается в течении 80 мин. Определённое количество энергии может быть мобилизовано за счёт гликогена печени. В сумме это может обеспечить 75 % времени, необходимого для преодоления марафонской дистанции. Остальная энергия образуется в результате окисления жирных кислот. Однако скорость их диффузии из крови в мышцы ограничена, что лимитирует производство энергии за счёт этих кислот. Энергии, продуцируемой вследствие окисления СЖК, достаточно для поддержания интенсивности работы мышц на уровне 40 – 50 % VO2max, ВТО времы как сильнейшие марафонцы способны преодолевать дистанцию с интенсивностью, превышающей 80 – 90 % VO2max, что свидетельствует о высоком уровне адаптации аэробной системы энергообеспечения, позволяющем не только обеспечить оптимальное сочетание использования углеводов, жиров, отдельных аминокислот и метаболитов для производства энергии, но и экономное расходование гликогена.

Таким образом, вся совокупность реакций, обеспечивающих аэробное окисление гликогена, выглядит следующим образом. На первом этапе в результате аэробного гликолиза образуется пировиноградная кислота и ресинтезируется некоторое количество АТФ. На втором, в цикле Кребса, производится СО2, а ионы водорода (Н+) и электроны (е-) вводятся в систему транспорта электронов также с ресинтезом некоторого количества АТФ. И наконец, заключительный этап связан с образованием Н2О из Н+, е- и кислорода с высвобождением энергии, используемой для ресинтеза подавляющего количества АТФ. Жиры и белки, используемые в топлива для ресинтеза АТФ, также проходят через цикл Кребса и систему транспорта электронов (рис. 10).

Рис. 10. Схематическое изображение функционирования аэробной системы энергообеспечения

Лактатная система энергообеспечения.

В лактатной системе энергообеспечения ресинтез АТФ происходит за счёт расщепления глюкозы и гликогена при отсутствии кислорода. Этот процесс принято обозначать как анаэробный гликолиз. Анаэробный гликолиз является значительно более сложным химическим процессом по сравнению с механизмами расщепления фосфогенов в алактатной системе энергообеспечения. Он предусматривает протекание серии сложных последовательных реакций, в результате которых глюкоза и гликоген расщепляются до молочной кислоты, которая в серии сопряжённых реакций используется для ресинтеза АТФ (рис. 2).

Рис. 2. Схематическое изображение процесса анаэробного гликолиза

В результате расщепления 1 моля глюкозы образуется 2 моля АТФ, а при расщеплении 1 моля гликогена – 3 моля АТФ. Одновременно с высвобождением энергии в мышцах и жидкостях организма происходит образование пировиноградной кислоты, которая затем преобразуется в молочную кислоту. Молочная кислота быстро разлагается с образованием её соли – лактата.

Накопление молочной кислоты в результате интенсивной деятельности гликолитического механизма приводит к большому образованию лактата и ионов водорода (Н+) в мышцах. В результате, несмотря на действие буферных систем, постепенно снижается мышечный pH с 7,1 до 6,9 и даже до 6,5 – 6,4. Внутриклеточный pH, начиная с уровня 6,9 – 6,8 замедляет интенсивность гликолитической реакции восстановления запасов АТФ, а при pH 6,5 – 6,4 расщепление гликогена прекращается. Таким образом, именно повышение концентрации молочной кислоты в мышцах ограничивает расщепление гликогена в анаэробном гликолизе.

В отличие от алактатной системы энергообеспечения, мощность которой достигает максимальных показателей уже на первой секунде работы, процесс активизации гликолиза разворачивается значительно медленнее и достигает высоких величин энергопродукции только на 5 – 10 секундах работы. Мощность гликолитического процесса значительно уступает мощности креатинфосфокиназного механизма, однако является в несколко раз более высокой по сравнению с возможностями системы аэробного окисления. В частности, если уровень энергопродукции АТФ за счёт распада КФ составляет 9 – 10 ммоль/кг с.м.т./с (сырая масса ткани), то при подключении гликолиза объём производимой АТФ может увеличиться до 14 ммоль/кг с.м.т./с. За счёт использования обоих источников ресинтеза АТФ в течении 3-минутной интенсивной работы мышечная система человека способна вырабатывать около 370 ммоль/кг с.м.т. При этом на долю гликолиза приходится не менее 80 % общей продукции. Максимальная мощность лактатной анаэробной системы проявляется на 20 – 25-й секундах работы, а на 30 – 60-й секундах гликолитический путь ресинтеза АТФ является основным в энергообеспечении работы.

Ёмкость лактатной анаэробной системы обеспечивает её превалирующее участие в энергопродукции при выполнении работы продолжительность до 30 – 90 с. При более продолжительной работе роль гликолиза постепенно снижается, однако остаётся существенной и при более продолжительной работе – до 5 – 6 мин. Общее количество энергии, которое образуется за счёт гликолиза, наглядно может быть оценено и по показателям лактата крови после выполнения работы, требующей предельной мобилизации лактатной системы энергообеспечения. У нетренированных людей предельная концентрация лактата в крови составляет 11 – 12 ммоль/л. Под влиянием тренировки ёмкость лактатной системы резко возрастает и концентрация лактата в крови может достигать 25 – 30 ммоль/л и выше.

Максимальные величины энергообразования и лактата в крови у женщин на 30 – 40 % ниже по сравнению с мужчинами такой же спортивной специализации. Юные спортсмены по сравнению со взрослыми отличаются невысокими анаэробными возможностями. максимальная концентрация лактата в крови при предельных нагрузках анаэробного характера у них не превышает 10 ммоль/кг, что в 2 – 3 раза ниже, чем у взрослых спортсменов.

Таким образом, адаптационные реакции лактатной анаэробной системы могут протекать в различных направлениях. Одним из них является увеличение подвижности гликолитического процесса, что проявляется в значительно более быстром достижении его максимальной производительности (с 15 – 20 до 5 – 8 с). Вторая реакция связана с повышением мощности анаэробной гликолитической системы, что позволяет ей продуцировать значительно большее количество энергии в единицу времени. Третья реакция сводится к повышению ёмкости системы и, естественно общего объёма продуцируемой энергии, вследствие чего увеличивается продолжительность работы, преимущественно обеспечиваемая за счёт гликолиза.

Максимальное значение лактата и pH в артериальной крови в процессе соревнований по некоторым видам спорта представлены на рис. 3.

Рис.3. Максимальные значения лактата и pH в артериальной крови у спортсменов, специализирующихся в различных видах спорта: а – бег (400, 800 м); б – скоростной бег на коньках (500, 1000м); в – гребля (2000 м); г – плавание 100 м; д – бобслей; е – велогонки (100 км)
(Eindemann, Keul, 1977)

Они дают достаточно полное представление о роли лактатных анаэробных источников энергии для достижения высоких спортивных результатов разных видах спорта и об адаптационных резервах системы анаэробного гликолиза.

При выборе оптимальной продолжительности работы, обеспечивающей максимальную концентрацию лактата в мышцах, следует учитывать, что максимальное содержание лактата отмечается при использовании предельных нагрузок, продолжительность которых колеблется в пределах 1 – 6 мин. Увеличение продолжительности работы связано с уменьшением концентрации лактата в мышцах.

Для выбора оптимальной методики повышения анаэробных возможностей важно проследить особенности накопления лактата при прерывистой работе максимальной интенсивности. Например, одноминутные предельные нагрузки с четырёхминутными паузами приводят к постоянному увеличению лактата в крови (рис. 4) при одновременном снижениипоказателей кислотно-основного состояния (рис. 5).

Рис. 4. Изменение концентрации лактата в крови в процессе прерывистой максимальной нагрузки (одноминутные упражнения с интенсивностью 95 %, разделённые периодами отдыха длительностью 4 мин) (Hermansen, Stenswold, 1972)

Рис. 5. Изменение pH крови при прерывистом выполнении одноминутных нагрузок максимальной интенсивности (Hollman, Hettinger, 1980)

Аналогичный эффект отмечается и при выполнении 15 – 20-секундных упражнений максимальной мощности с паузами около 3 минут (рис. 6).

Рис. 6. Динамика биохимических изменений у спортсменов при повторном выполнении кратковременных упражнений максимальной мощности (Н. Волков и др., 2000)

Алактатная система энергообеспечения.

Эта система энергообеспечения является наименее сложной, отличается высокой мощностью освобождения энергии и кратковременностью действия. Образование энергии в этой системе происходит за счёт расщепления богатых энергией фосфатных соединений – аденозинтрифосфата (АТФ) и креатинфосфата (КФ). Энергия, образующаяся в результате распада АТФ, в полной мере включается в процесс энергообеспечения работы уже на первой секунде. Однако уже на второй секунде выполнение работы осуществляется за счёт креатинфосфата (КФ), депонированного в мышечных волокнах и содержащего богатые энергией фосфатные соединения. Расщепление этих соединений приводит к интенсивному высвобождению энергии. Конечными продуктами расщепления КФ являются креатин (Кр) и неорганический фосфат (Фн). Реакция стимулируется ферментом креатинкиназа и схематически выглядит следующим образом:

Энергия, высвобождаемая при распаде КФ, является доступной для процесса ресинтеза АТФ, поэтому за быстрым расщеплением АТФ в процессе мышечного сокращения незамедлительно следует его ресинтез из АДФ и Фн с привлечением энергии, высвобождаемой при расщеплении КФ:

Ещё одним механизмом алактатной системы энергообеспечения является так называемая миокиназная реакция, которая активизируется при значительном мышечном утомлении, когда скорость расщепления АТФ существенно превышает скорость её ресинтеза. Миокиназная реакция стимулируется ферментом миокиназа и заключается в переносе фосфатной группы с одной молекулы на другую и образованием АТФ и аденозинмонофосфата (АМФ):

Аденозинмонофосфат (АМФ), являющийся побочным продуктом миокиназной реакции, содержит последнюю фосфатную группу и в отличие от АТФ и АДФ не может быть использован в качестве источника энергии. Миокиназная реакция активизируется в условиях, когда в силу утомления другие пути ресинтеза АТФ исчерпали свои возможности.

Запасы КФ не могут быть восполнены в процессе выполнения работы. Для его ресинтеза может быть использована только энергия, высвобождаемая в результате распада АТФ, что оказывается возможным лишь в восстановительном периоде после окончания работы.

Алактатная система, отличаясь очень высокой скорость освобождения энергии, одновременно характеризуется крайне ограниченной ёмкостью. Уровень максимальной алактатной анаэробной мощности зависит от количества фосфатов (АТФ и КФ) в мышцах и скорости их использования. Под влиянием тренировки спринтерского характера показатели алактатной анаэробной мощности могут быть значительно повышены. Под влиянием специальной тренировки мощность алактатной анаэробной системы может быть увеличена на 40 -80 %. Например, спринтерская тренировка в течении 8 недель бегунов привела к увеличению содержания АТФ и КФ в скелетной мышце в состоянии покоя примерно на 10 %.

Под влиянием тренировки в мышцах не только увеличивается количество АТФ и Кф, но и существенно возрастает способность мышечной ткани к их расщеплению. Ещё одной адаптационной реакцией, определяющей мощность алактатной анаэробной системы, является ускорение ресинтеза фосфатов за счёт повышения активности ферментов, в частности креатинфосфокиназы и миокиназы.

Под влиянием тренировки существенно возрастают и показатели максимальной ёмкости алактатной анаэробной стстемы энергообеспечения. Ёмкость алактатной анаэробной системы под влиянием целенаправленной многолетней тренировки иожет возрастать в 2,5 раза. Это подтверждается показателями максимального алактатного О2-долга: у начинающих спортсменов он составляет 21,5 мл/кг, у спортсменов высокого класса может достигать 54,5 мл/кг.

Увеличение ёмкости алактатной энергетической системы проявляется и в продолжительности работы максимальной интенсивности. Так, у лиц не занимающихся спортом, максимальная мощность алактатного анаэробного процесса, достигнутая через 0,5 – 0,7 с после начала работы, может удерживаться не более 7 – 10 с, то у спортсменов высшего класса, специализирующихся в спринтерских дисциплинах, она может проявляться в течение 15 – 20 с. При этом большая продолжительность работы сопровождается и значительно большей её мощностью, что обусловливается высокой скоростью распада и ресинтеза высокоэнергетических фосфатов.

Концентрация АТФ и КФ у мужчин и женщин практически одинакова – около 4 ммоль/кг АТФ и 16 ммоль/кг КФ. Однако общее количество фосфогенов, которые могут использоваться при мышечной деятельности, у мужчин значительно больше, чем у женщин, что обусловлено большими различиями в общем объёме скелетной мускулатуры. Естественно, что у мужчин значительно больше ёмкость алактатной анаэробной системы энергообеспечения.

В заключении следует отметить, что лица с высоким уровнем алактатной анаэробной производительности, как правило, имеют низкие аэробные возможности, выносливость к длительной работе. Одновременно у бегунов на длинные дистанции алактатные анаэробные возможности не только не сравнимы с возможностями спринтеров, но и часто уступают показателям, регистрируемым у лиц, не занимающихся спортом.

Общая характеристика систем энергообеспечения мышечной деятельности

Энергия, как известно, представляет собой общую количественную меру, связывающую воедино все явления природы, разные формы движения материи. Из всех видов энергии, образующейся и использующейся в различных физических процессах(тепловая, механическая, химическая и др.)применительно к мышечной деятельности, основное внимание должно быть сконцентрировано на химической энергии организма, источником которой являются пищевые продукты и её преобразовании в механическую энергию двигательной деятельности человека.

Энергия, высвобождаемая во время расщепления пищевых продуктов, используется для производства аденозинтрифосфата (АТФ), который депонируется в мышечных клетках и является своеобразным топливом для производства механической энергии мышечного сокращения.

Энергию для мышечного сокращения даёт расщепление аденозинтрифосфата (АТФ) до аденозиндифосфата (АДФ) и неорганического фосфата (Ф). Количество АТФ в мышцах невелико и его достаточно для обеспечения высокоинтенсивной работы лишь в течении 1 – 2 с. Для продолжения работы необходим ресинтез АТФ, который производится за счёт энергоотдающих реакций трёх типов. Восполнение запасов АТФ в мышцах позволяет поддерживать постоянный уровень его концентрации, необходимый для полноценного мышечного сокращения.

Ресинтез АТФ обеспечивается как в анаэробных, так и в аэробных реакциях с привлечением в качестве энергетических источников запасов креатинфосфата (КФ) и АДФ, содержащихся в мышечных тканях, а также богатых энергией субстратов (гликоген мышц и печени, запасы липозной ткани и др.). Химические реакции, приводящие к обеспечению мышц энергией протекают в трёх энергетических системах: 1) анаэробной алактатной, 2) анаэробной лактатной (гликолитической), 3) аэробной.

Образование энергии в первых двух системах осуществляется в процессе химических реакций, не требующих наличия кислорода. Третья система предусматривает энергообеспечение мышечной деятельности в результате реакций окисления, протекающих с участием кислорода. Наиболее общие представления о последовательности включения и количественных соотношениях в энергообеспечении мышечной деятельности каждой из указанных систем приведены на рис. 1.

Возможности каждой из указанных энергетических систем определяются мощностью, т. е. скоростью освобождения энергии в метаболических процессах, и ёмкостью, которая определяется величиной и эффективностью использования субстратных фондов.

Рис. 1. Последовательность и количественные соотношения процессов энергообеспечения мышечной деятельности у квалифицированных спортсменов в различных энергетических системах (схема): 1 – алактатной; 2 – лактатной; 3 – аэробной