Біохімічні фактори витривалості

Біохімічні фактори витривалості

ЗМІСТ:

Вступ

Методи тренування які сприяють розвитку витривалості

Вік і витривалість

Список використаної літератури

Вступ

Витривалість багато в чому визначає загальний рівень працездатності спортсмена. Характеризується вона тривалістю роботи на заданому рівні потужності до перших ознак вираженого стомлення, що приводить до зниження працездатності. Визначається витривалість тривалістю роботи, виконаної до відмовлення, тобто граничним часом (t_>г.ч.>).

Біохімічні фактори витривалості

Витривалість можна характеризувати відношенням величини енергетичних резервів, доступних для використання, до швидкості витрати енергії при виконанні даного виду вправ:

Іншими словами, витривалість визначається часом функціонування з заданою інтенсивністю до повного вичерпання наявних енергетичних ресурсів.

Конкретний прояв витривалості завжди носить специфічний характер, що залежить від використання якості джерела енергії різних метаболічних процесів.

Відповідно до наявності трьох різних механізмів енергоутворення виділяються три складові компоненти витривалості - алактатний, гліколітичний і аеробний. Загальний прояв витривалості, оцінюваний по часу роботи до відмовлення, у цьому випадку може бути представлене як сума різного сполучення параметрів потужності, ємності й ефективності аеробного й анаеробного процесів:

У цьому вираженні значення вагових коефіцієнтів (а), що відповідають відносному внескові кожного метаболічного процесу в загальну енергопродукцію, відбивають відповідну ефективність використовуваних метаболічних джерел. Таким чином, усі різноманітні прояви витривалості можуть бути кількісно оцінені за допомогою дев'яти біоенергетичних критеріїв - трьох критеріїв потужності (алактатної, гліколітичної, аеробної), трьох критеріїв ємності (алактатної, гліколітичної, аеробної) і трьох критеріїв ефективності (алактатної, гліколітичної, аеробної). Дані критерії можуть бути встановлені на основі точних ергометричних вимірів зовні виконуваної механічної роботи або шляхом прямих фізіологічних і біохімічних вимірів відповідних біоенергетичних функцій. Для цього застосовуються стандартизовані лабораторні і спеціальні ("польові") тести, орієнтовані на виборчу оцінку кожного окремого компонента витривалості. Деякі з найбільш інформативних показників, використовуваних як біоенергетичні критерії аеробного й анаеробного компонентів фізичної працездатності, приведені в табл.

Вплив окремих компонентів в обох проявах витривалості змінюється в залежності від потужності і граничного часу виконання вправи. У помірних вправах, де рівень загальних витрат енергії не перевищує значень максимального посилення швидкості аеробного утворення енергії, витривалість представлена переважно її аеробним компонентом. Зі збільшенням потужності вправи вище критичного рівня, що відповідає максимальному споживанню кисню, роль аеробного компонента витривалості поступово зменшується й у такому ж ступені зростає значення анаеробних компонентів. У короткочасних вправах максимальної потужності прояву витривалості носять переважно анаеробний характер із приблизно рівним представництвом алактатного і гліколітичного компонентів.

Диференційована оцінка витривалості по параметрах потужності, ємності й ефективності може бути виконана на основі вимірів показників зовні виконуваної роботи (ергометричні критерії) або шляхом прямих фізіологічних і біохімічних вимірів у вправах, коли можна досягти максимальних значень для цих біоенергетичних параметрів.

ТАБЛИЦЯ

Біоенергетичні критерії аеробного й анаеробних компонентів витривалості

Критерії

Показники біоенергетичних систем

аеробні

Гліколітичні анаеробні

Алактатні анаеробні

Потужність

Ємність

Ефективність

Максимальне споживання О_>2>, критична потужність

Час утримання (t_>ут>) максимального споживання О_>2>, максимальний О_>2>-прихід

Кисневий еквівалент роботи, ПАНО й ін.

Максимальний приріст молочної кислоти в крові, максимальне "надлишкове" виділення О_>2>, потужність виснаження

Максимальне нагромадження молочної кислоти, загальний О_>2>-борг, найбільше зрушення рН

Молочнокислий еквівалент роботи, ∆рН/∆W

Швидкість розпаду КрФ, максимальна анаеробна потужність

Розміри алактатного О_>2>-боргу, максимальна витрата КрФ, нагромадження креатину

Швидкість оплати алактатного О_>2>-боргу, ∆КрФ/∆W

У вигляді ергометричних критеріїв витривалості, що мають високу прогностичну значимість, поряд з показниками граничного часу і граничної кількості виконаної роботи використовуються показники критичної швидкості, порога анаеробного обміну, дистанції анаеробних резервів, максимальної анаеробної потужності і т.д. Ергометричні критерії для кількісної оцінки витривалості спортсменів можуть бути розділені на частки (парціальні), що відбивають особливості прояву витривалості в якому-небудь одному виді вправ, і узагальнені (зональні), що характеризують особливості прояву витривалості у визначеної групі (зоні) вправ, подібних по якій-небудь ознаці. Так, до приватних показників витривалості відноситься граничний час роботи з заданою інтенсивністю, рекордний час подолання заданої дистанції в циклічних вправах, індекс витривалості по Куретону і т.п. Узагальнені показники витривалості звичайно виводяться шляхом математичного аналізу результатів ергометричних визначень різних вправ. Найбільше часто для цих цілей використовується аналіз залежностей потужність–граничний час і робота–граничний час.

Розходження кінетичних констант указує на зміну метаболічних станів зі збільшенням граничної тривалості вправи. У діапазоні значень граничного часу до 16 хв (1000 с) виділено шість різних зон, що відрізняються по характері енергетичного забезпечення роботи. При виконанні вправ максимальної потужності з граничною тривалістю до 6 с збільшуєма швидкість енергопродукції забезпечується в основному за рахунок максимальної активності алактатного анаеробного процесу в працюючих м'язах. У наступному тимчасовому діапазоні виконання вправ від 6 до 20 с спостерігається швидке зниження швидкості енергопродукції з константою половинного часу t_>1>_>/2>=21,5 с. Цей діапазон характеризується змішаним алактатно-гліколітичним анаеробним енергозабезпеченням зі значним вичерпанням ємності алактатного анаеробного джерела. У діапазоні граничного часу від 20 до 45 с швидкість енергопродукції визначається максимальним посиленням анаеробного гліколітичного процесу в працюючих м'язах. Найбільші розміри анаеробних змін в організмі при одночасному розгортанні до максимального рівня аеробного енергоутворення в працюючих м'язах спостерігаються в діапазоні граничного часу виконання вправ від 45 до 180 с. Максимальне збільшення внеску аеробної енергетики досягається в діапазоні граничного часу 600 с. Надалі зміни швидкості енергопродукції зв'язані в основному з факторами, що лімітують ємність і ефективність аеробного перетворення енергії.

Для висновку узагальнених (зональних) показників витривалості поряд з аналізом залежності потужність - граничний час широко використовується також аналіз взаємозв'язку між граничною роботою і граничним часом.

Граничний час, хв

Мал. Залежність граничної роботи від граничного часу її виконання

Залежність загальної кількості роботи, виконаної до відмовлення, від граничного часу виконання вправи можна представити у виді рівняння

де а і b — константи. Відповідно до даного рівняння, загальна кількість роботи, виконаної до повної знемоги, можна розділити на дві складові: 1 - робота, виконувана за рахунок внутрішніх резервів, що не заповнюються в процесі вправи (цій роботі відповідає значення нульового коефіцієнта а); 2 - робота, виконувана за рахунок метаболічного джерела, ресурси якого заповнюються по ходу вправи зі швидкістю b; ця кількість роботи задається добутком . Чисельне значення кутового коефіцієнта b визначається як тангенс кута нахилу прямій на графіку і має потужність, що відповідає найбільшої швидкості звільнення енергії в даному метаболічному процесі.

У циклічних вправах (ходьба, біг, плавання, веслування і т.п. ) загальній кількості роботи, виконаної до відмовлення, еквівалентна довжина подоланої дистанції S. У цьому випадку рівняння повинне бути перетворене в такий спосіб:

де а - відрізок дистанції, подоланий за рахунок енергії резервного метаболічного процесу; b - швидкість пересування на дистанції, що відповідає найбільшому посиленню основного метаболічного процесу. Визначення констант даного рівняння за рекордними результатами, показаним групою найсильніших бігунів країни на різних дистанціях. Ергометричні константи а і b, що відносяться до різних груп дистанцій, у даному випадку так само, як і при обробці результатів лабораторних іспитів у роботі на велоергометрі, відповідають значенням потужності і ємності різних джерел енергії.

Поряд з реєстрацією ергометричних показників витривалості важливе значення при виборчій оцінці окремих компонентів цієї якості мають прямі виміри біоенергетичних параметрів потужності, ємності й ефективності. Насамперед визначаються МПК, величини кисневого боргу, максимального нагромадження молочної кислоти в крові, "надлишкового виділення" СО_>2>, найбільшого зрушення рН крові й ін.

Таким чином, показники витривалості залежать як від аеробних, так і анаеробних енергетичних можливостей спортсменів, тому система тренування на витривалість повинна бути орієнтована насамперед на підвищення цих біоенергетичних властивостей організму.

Методи тренування які сприяють розвитку витривалості

Найбільш ефективними методами розвитку витривалості є метод тривалої безперервної роботи (рівномірної або перемінної), а також методи повторного та інтервального тренування. Звичайно їх розділяють по спрямованості на розвиток аеробного або анаеробного компонента витривалості.

У тренуванні, спрямованого на розвиток алактатного анаеробного компонента витривалості, найчастіше використовують методи повторної і інтервальної роботи (інтервальний спринт). Основна мета такого роду тренування - домогтися максимального вичерпання алактатних анаеробних резервів у працюючих м'язах і підвищити стійкість ключових ферментів алактатної анаеробної системи (міозинової Атф-ази і саркоплазматичної креатинфосфокінази) в умовах нагромадження продуктів анаеробного розпаду (АДФ, Н_>3>РО_>4>, молочної кислоти і т.п. ). Вирішити цю задачу можливо тільки шляхом великого числа повторень короткочасних (тривалістю не більш 10-15 с) вправ високої інтенсивності (90-95 % W_>мах>).

При використанні методу повторного тренування витривалості, коли застосовуються вправи максимальної потужності, паузи відпочинку між ними повинні забезпечувати досить повне відновлення алактатних анаеробних резервів, що розтрачуються при роботі, тобто повинні відповідати часу оплати швидкої фракції О_>2>-боргу і складати не менш 2,5-3 хв. Загальна картина біохімічних змін при виконанні такого роду тренувальних навантажень представлена на мал.

Розщеплення фосфатних макроергів (АТФ + КрФ) при виконанні вправ максимальної потужності приводить до різкого збільшення швидкості споживання О_>2> у перші секунди після роботи, коли здійснюється окисний ресинтез КрФ у працюючих м'язах. Найбільша швидкість цього процесу відповідає відставленому максимумові в кривій споживання О_>2>, що спостерігається на 1-й хвилині відновлення після завершення вправи.

Мал. Динаміка біохімічних змін у спортсменів при повторному виконанні короткочасних вправ максимальної потужності

У цей період значно знижується швидкість виділення неметаболічного надлишку О_>2>. Як показано на мал., значення "пікового" споживання О_>2> і нагромадження молочної кислоти в крові безупинно зростають аж до 5-6-го повторення вправи, що свідчить про поступове вичерпання ємності алактатних анаеробних резервів. Як тільки буде досягнута критична величина вичерпання запасів КрФ у працюючих м'язах, відразу ж знизиться максимальна потужність. Звичайно такий стан досягається на 8-10-му повторення вправи. Це число повторень варто визнати оптимальним для даного методу тренування алактатного компонента витривалості.

На відміну від методу повторного тренування, де інтервали відпочинку не регламентуються, в інтервальному методі величина їх підбирається таким чином, щоб забезпечити найбільш виражений вплив на тренуючу функцію. Зміна цієї величини при повторному виконанні вправ максимальної потужності впливає на динаміку біохімічних зрушень в організмі.

При зменшенні інтервалів відпочинку між вправами до 1 хв ще спостерігається відставлений максимум споживання О_>2>, що свідчить про активізації процесів заповнення алактатних анаеробних резервів з кожним черговим повторенням максимального зусилля. Однак він зникає, коли тривалість інтервалів відпочинку скорочується до 30 с. Замість цього з'являється пилкоподібна крива з найвищими значеннями швидкості споживання О_>2> наприкінці кожного повторення максимального зусилля і невеликим зниженням у паузах відпочинку. Після перших 5-6 повторень вправи і далі швидкість споживання О_>2> не змінюється, установлюючи на визначеному рівні, що відповідає вазі виконуваної інтервальної роботи, що в даних умовах залежить від величини обраних інтервалів відпочинку. Якщо інтервали відпочинку скорочуються до 10 с, рівень пікового споживання О_>2> при виконанні вправ порівнюється з величиною МПК. Скорочення інтервалів відпочинку в цих умовах супроводжується посиленням при перших 5-6 повтореннях надлишкового виділення СО_>2>, швидким нагромадженням молочної кислоти і зниженням рН крові.

При розвитку гліколітичного анаеробного компонента витривалості можуть використовуватися методи однократної граничної, повторної і інтервальної роботи. Характеристики вправи, що обираються, повинні забезпечити граничне посилення анаеробних гліколітичних перетворень у працюючих м'язах. Таким умовам відповідає виконання граничних зусиль в інтервалі від 30 с до 2,5 хв.

Повторне виконання вправ гліколітичного анаеробного характеру через великі і нерегламентовані інтервали відпочинку дозволяє з кожним новим повторенням відтворювати програмувальний тренувальний ефект. Граничне число повторень вправи в цьому випадку залежить від зниження запасів глікогену в працюючих м'язах і досягнення граничних величин закислення (як правило, на 6-8-м повторенні граничного зусилля).

При інтервальному тренуванні гліколітичного анаеробного характеру скорочення пауз відпочинку не змінює рівень пікового споживання О_>2> (у цих вправах він досягає максимальних значень), але веде до швидкого збільшення відбудовних "надлишків" споживання О_>2>, підвищенню швидкості нагромадження молочної кислоти в крові і розвиткові вираженого стомлення. Якщо інтервали відпочинку співвідносяться з тривалістю робочих періодів як 1:1 або 1:1,5, тобто складають менш 1,5-2 хв, загальне число повторень вправи скорочується через швидко розвиваєме стомлення до 3-4 разів. При цьому досягається найбільша швидкість анаеробного гліколізу в працюючих м'язах і найвищі значення нагромадження молочної кислоти в крові.

Щоб виконати необхідний обсяг роботи, достатній для закріплення тренувального ефекту, інтервальна робота з короткими паузами відпочинку звичайно виконується серіями по 3-4 повторення, розділеними 10-15-хвилинним відпочинком, що необхідний для відновлення працездатності після граничної анаеробної роботи.

У тренуванні, спрямованому на розвиток аеробного компонента витривалості, використовуються методи однократної безперервної, повторної і кілька варіантів інтервальної роботи. Щоб забезпечити достатній вплив на аеробний обмін при використанні методів однократної безперервної і повторної роботи, загальна тривалість вправи повинна складати не менш 3 хв, достатніх для вироботку і виходу на стаціонарний рівень споживання О_>2>. В однократній безперервній роботі обсяг навантаження, що викликає відповідні адаптаційні перебудови організмі, складає звичайно не менш 30 хв.

Інтенсивність виконуваної вправи при однократній безперервній роботі повинна забезпечити значну активацію процесів окислювання в тканинах. Після початкового періоду врабатування рівень споживання О_>2> установлюється поблизу його максимальних значень. Виконання такої роботи вимагає значної напруги кардіореспіраторної системи, відповідальної за доставку О_>2> працюючим м'язам. По ходу роботи безупинно збільшуються показники легеневої вентиляції, ЧСС і кров'яного тиску.

Реакція з боку систем вегетативного обслуговування залежить від збільшення показників анаеробного обміну. Оскільки рівень навантаження вище порога анаеробного обміну, по ходу виконання вправи значно підсилюється виділення "неметаболічного надлишку" О_>2> і нагромадження молочної кислоти в крові. Кваліфіковані спортсмени здатні виконувати такого роду безперервну роботу протягом 2,5-3г.

Найбільш виражений вплив на аеробний обмін роблять спеціальні режими інтервальної роботи. Один з найбільш вивчених режимів такої роботи одержав назву "інтервальне тренування по фрайбургському правилу". Полягає він у чергуванні щодо короткочасних періодів роботи (тривалістю від 30 до 90 с) з інтервалами відпочинку такої ж тривалості. Така робота створює достатній стимул для розгортання аеробних процесів у тканинах, особливо для поліпшення циркуляторних показників, і викликає виражену гіпертрофію серця. Тому даний режим інтервальної роботи називають "циркуляторним" інтервальним тренуванням. В інтервальному тренуванні по фрайбургському правилу простежуються невеликі коливання рівня споживання О_>2>у процесі виконання роботи при відсутності виражених змін з боку анаеробного метаболізму. Незначне посилення анаеробного гліколізу в працюючих м'язах обмежується початковою стадією, що охоплює перші 5-6 повторень вправ. Надалі зміст молочної кислоти в крові виявляє тенденцію до зниження.

Гарним засобом для підвищення показників аеробної потужності служить інтервальне тренування на коротких відрізках. Біохімічні основи цього режиму інтервальної роботи вже розглядалися при аналізі реакцій на повторне виконання короткочасних вправ максимальної потужності з короткими інтервалами відпочинку.

Можна використовувати також модифікацію інтервального тренування на коротких відрізках - так називану міоглобіну інтервальне тренування, що включає дуже короткі (не більш 5-10 с) періоди роботи, чергуючи з настільки ж короткими паузами відпочинку. Інтенсивність вправи досить висока, але не максимальна (вправи виконуються вільно, без напруги). У короткі періоди роботи витрачаються внутрім'язові запаси О_>2>, зв'язаного з міоглобіном, однак вони швидко заповнюються в коротких паузах відпочинку. Ця робота може виконувати ся у великому обсязі з підтримкою високого рівня споживання О_>2> і сприяти розвиткові аеробної ефективності.

Високий рівень розвитку витривалості може бути досягнуть лише при одночасному удосконалюванні всіх її основних компонентів за допомогою комплексу різноманітних засобів і методів, що забезпечують виборчий вплив на відповідні функції і якості спортсмена. Застосування всіх цих засобів і методів повинне базуватися на знанні основних закономірностей біохімічної адаптації в процесі тренування.

Вік і витривалість

Фізична працездатність людини залежить від віку. Аеробні й анаеробні можливості зростають у міру фізіологічного дозрівання організму і психологічного формування людини. З віком збільшуються загальна маса тіла, кількість ключових ферментів аеробного й анаеробного обміну в кістякових м'язах, активність і стабільність цих ферментів у роботі, а також підвищуються запаси енергетичних речовин у тканинах, удосконалюється робота вегетативних систем, відповідальних за доставку до м'язів кисню і живильних речовин, усунення продуктів розпаду. Усі ці показники звичайно досягають найбільшого розвитку до 20-25 років - у пору фізіологічної дорослості людини. У цьому віці спортсмени домагаються своїх кращих результатів у тих видах вправ, при виконанні яких потрібний значний прояв витривалості. Після 40 років показники фізичної працездатності людини поступово знижуються і до 60 років стають приблизно в два рази менше, ніж у 20 років.

У процесі вікового розвитку спостерігаються визначені розходження в динаміку окремих біоенергетичних показників. Так, максимальна анаеробна потужність у чоловіків швидко збільшується, досягаючи максимуму до 20 років, зберігається на цьому рівні приблизно до 30 років, а потім починає знижуватися. У жінок цей показник характеризується більш швидким приростом у юному віці (максимум досягається до 18 років) і більш вираженим зниженням у старшому віці. Показник потужності аеробного процесу - максимальне споживання кисню - у чоловіків найбільших значень досягає до 25 років, утримується на цьому рівні до 40 років, потім знижується. У жінок максимальне споживання кисню відзначається до 20 років і починає знижуватися після 35 років. Здатність до нагромадження максимальних кількостей молочної кислоти в тканинах (анаеробна гліколітична потужність) як у чоловіків, так і в жінок досягає найбільших значень до 22 років і швидко знижується в більш зрілому віці. Для показників ємності й ефективності біоенергетичних процесів характерні більш повільні темпи розвитку: найвищих значень вони досягають до 25-30 років, а при систематичному тренуванні можуть утримуватися біля максимального рівня аж до 40-45 років. Темпи зниження цих показників у літньому і старечому віці більш виражені в жінок.

Зазначені особливості вікової динаміки показників фізичної працездатності людини повинні враховуватися при розробці програм по фізичному вихованню підростаючого покоління і проведенні занять по оздоровчій фізичній культурі з особами різного віку і статі.

Список використаної літератури:

Волков. «Биохимическая деятельность» Киев, «Олимпийская литература» - 2000г.