Синтез атф при физических нагрузках

Синтез атф при физических нагрузках

Синтез атф при физических нагрузках

Глава 4. СИСТЕМЫ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ

В зависимости от интенсивности нагрузок и их продолжительности, а также физической подготовленности человека, энергия может вырабатываться тремя различными способами. Вот почему очень важно знать источники энергии, независимо от компонента фитнеса, с которым Вы работаете (кардио-респираторные упражнения, развитие силы и выносливости мышц, гибкости).
Вы должны задавать такие нагрузки, чтобы равномерно задействовать все три источника.
1. Энергия для «взрывной», кратковременной работы. Система АТФ-ФК, действующая за счет энергии, высвобождающейся при разрыве фосфатной связи. Эта система включается, когда Вы подхватываете падающего ребенка, отбиваете волейбольный мяч, т.е. быстро реагируете на какую-либо ситуацию.
2. Энергия для кратковременной работы. Система разложения молочной кислоты (бескислородный гликолиз). Данный источник энергии задействуется, когда надо как можно быстрее пробежать в гору расстояние в 100 ярдов ( 90 метров ).
3. Энергия для продолжительной работы. Система включается, когда нужно долго идти или ехать на велосипеде и в других случаях, где требуется работа более 3-5 минут.
Все эти три системы функционируют одновременно. Процент вклада каждой из них в так называемый энергетический спектр определятся интенсивностью и продолжительностью деятельности и физическим уровнем участника. Один уровень плавно переходит в другой, и все три системы функционируют одновременно, перекрывая и дополняя друг друга, независимо от интенсивности нагрузки.

Откуда берется энергия, расходуемая на физическую деятельность и поддержание жизнедеятельности клеток? Ученые дают следующий ответ. Энергия, освобождается при окислении углеводов, жиров и белков, используется для образования в клетке универсального химического «топлива» — аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). Без нее невозможна жизнедеятельность клетки. АТФ – это запас энергетического топлива и основа всех трех энергетических систем: именно за счет аденозинтрифосфорной кислоты расщепляются пищевые молекулы и образуются новые, энергетически ценные, соединения. Этот процесс лежит в основе всех трех источников образования энергии.

ЭНЕРГИЯ ДЛЯ «ВЗРЫВНОЙ» КРАТКОВРЕМЕННОЙ
РАБОТЫ: СИСТЕМА АТФ-ФК

Энергия для сокращения мускулатуры и совершения движений высвобождается при разрыве одной из фосфатных связей, участвующих в образовании аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). АТФ образуется из материала, который поступает в организм с пищей. Все процессы, происходящие в организме, как-то: сокращение мышц, передача нервных импульсов, кровообращение, синтез тканей, пищеварение, секреция желез – происходят именно за счет АТФ.
Запасы АТФ в организме невелики: около 85 граммов . Это количество рассчитано всего лишь на несколько секунд работы мышц при максимальной нагрузке. Поэтому процессы синтеза АТФ в организме идут беспрерывно.
Энергия выделяется в ходе реакции разложения АТФ на аденозиндифосфорную и фосфорную кислоты. Аденозиндифосфорная кислота (АДФ) не может разлагаться далее с выделением энергии, а АТФ не является материалом, поставляемым из крови или вырабатываемым определенными тканями. Поэтому процессы синтеза АТФ в клетках постоянно пополняются: в ходе взаимодействия АДФ с фосфорной кислотой, глюкозой и кислородом снова образуется АТФ. Итак, мы наблюдаем два взаимообратных процесса: превращение АТФ в АДФ и АДФ в АТФ. Именно таким способом энергия образуется, хранится и используется.
АТФ – это универсальное химическое «топливо». Без нее наши мускулы не сокращались бы, и мы не могли бы двигаться. Так как запасы АТФ в клетках малы, то синтез АТФ из АДФ происходит постоянно, причем, чем больше энергии мы затрачиваем, тем активнее идет процесс образования АТФ, в котором задействованы все три энергетические системы.
Фосфокреатин (ФК) – еще один источник энергии, также имеющий в своем составе фосфатную связь, которая при необходимости разрывается с выделением энергии (в этом сходство ФК с АТФ). Отчасти синтез АТФ происходит за счет разложения ФК. Такое явление особенно часто наблюдается при экстренных ситуациях в условиях недостатка кислорода, необходимого для синтеза АТФ. ФК разлагается быстро и анаэробно (без кислорода), представляя, таким образом, своеобразную «резервную топливную станцию».
Накопление энергии в организме происходит путем синтеза АТФ и ФК (соответственно из АДФ и по реакции «Ф (фосфат) + К (креатин)»). При выполнении упражнений затрачивается огромное количество этих вещество. Теперь представьте себе, какую гигантскую работу проделывает Ваш организм ежесекундно.
На первых стадиях образования энергии идет окисление жиров, углеводов и белков, потребляемых нами в пищу. АТФ и ФК – результаты этого сложного процесса, который может протекать как аэробно (с участием кислорода) – при небольших нагрузках и восстановлении организма после физических упражнений, так и анаэробно (без кислорода). Отметим, что в организме превалирует аэробный способ синтеза АТФ и ФК.
Анаэробная система включается при выполнении физических упражнений, необходимых движений, то есть при кратковременных нагрузках. Запасы АТФ ограничены и способны поддерживать активность организма лишь очень короткое время.
Система АТФ-ФК включается при кратковременных, но сильных физических нагрузках, например, при поднятии какого-нибудь груза. В первый момент активности энергия образуется за счет разложения АТФ и ФК в клетках мышц.

Система АТФ-ФК способна поддерживать максимальную активность организма лишь в течение 10 секунд.

В ситуациях, когда недостаток АТФ-ФК энергии ограничивает деятельность, человек начинает регулярно заниматься упражнениями на определенные группы мышц. В результате запасы АТФ-ФК в этих зонах возрастают. Так занимаются спортсмены, например тяжелоатлеты, когда требуется взять вес, бегуны на короткие дистанции.
Вашим клиентам это не нужно. Они не спортсмены, заинтересованные в высоких результатах, видящие перед собой четкую цель. Разрабатывать АТФ-ФК-систему очень непросто: это трудоемкий процесс, не доставляющий человеку особого удовольствия.

ЭНЕРГИЯ ДЛЯ КРАТКОВРЕМЕННОЙ РАБОТЫ:
МОЛОЧНАЯ КИСЛОТА И ГЛИКОЛИЗ

Так как запасы АТФ в организме ограничены, то это соединение должно постоянно синтезироваться, иначе Вы не сможете продолжать свою деятельность. Система, в которой для выработки АТФ и ФК задействуется молочная кислота, позволяет очень быстро пополнять запасы этих энергетически важных веществ.
Во время интенсивных нагрузок энергия на восстановление АТФ и ФК берется из глюкозы и гликогена. Анаэробный процесс взаимодействия глюкозы с фосфорной кислотой и АДФ с образованием АТФ, молочной кислоты и воды называется гликолизом синтез ФК из фосфата и креатина происходит непосредственно за счет АТФ.
Анаэробный гликолиз начинается, когда истощаются ресурсы системы АТФ-ФК, например, когда надо как можно быстрее пробежать в гору отрезок длиной 100 ярдов ( 90 метров ).
В результате гликолиза образуется большое количество молочной кислоты и в местах рабочих мышц появляется ощущение «жжения»; у Вас возникает желание прекратить активность. Подобный механизм может действовать лишь непродолжительное время, однако он позволяет быстро синтезировать АТФ из АДФ и интенсивно работать в течение такого периода времени, когда ресурсы системы АТФ-ФК истощились, а ресурсы системы для продолжительной работы задействуются незначительно.
Гликолиз очень важен, так как он позволяет продолжать двигательную активность после истощения первоначальных запасов АТФ-ФК.
Наибольшее количество молочной кислоты образуется после 60-180 с максимальных нагрузок.
Таким образом, системы АТФ-ФК и гликолиза обеспечивают максимальную физическую нагрузку на протяжении 3 минут. Однако если уровень нагрузки снижается, то период работоспособности значительно увеличивается вследствие подключения аэробного механизма выработки энергии.

Молочная кислота. Аэробный и анаэробный механизм
выработки энергии

Максимальное количество молочной кислоты вырабатывается при максимальных нагрузках. Если Вы работаете не очень интенсивно, задействуется аэробный механизм выработки энергии, при котором в мышцах или печени происходит окисление кислородом молочной кислоты.
Здесь следует подчеркнуть, что аэробный и анаэробный механизм действуют одновременно даже в периоды отдыха или очень небольших нагрузок. Так, эритроциты не имеют митохондрий, «аэробных станций энергии», поэтому вся энергия в этих клетках образуется только за счет реакции с молочной кислотой. В организме есть и такие клетки, которые в силу своей природы не могут вырабатывать энергию по механизму гликолиза (анаэробно) и в которых действует только аэробная схема. Отметим также, что при небольших нагрузках молочная кислота образуется неинтенсивно, так что коэффициент образовавшихся молекул равен коэффициенту распавшихся молекул. С увеличением нагрузок возрастает и количество молочной кислоты.

При достижении здоровым, но не тренированным человеком аэробного уровня ( VO 2 ) в 50-55% максимального значения или при достижении пульса, равного 60-65%максимального уровня, количество молочной кислоты в организме резко увеличивается. Если человек в хорошей физической форме, то активная выработка молочной кислоты начинается, когда аэробный уровень достигает 80-85%. Количество молочной кислоты в организме возрастает пропорционально росту нагрузок. Это своеобразный сигнал того, что аэробная энергетическая система исчерпала лимит своих возможностей и не может больше удовлетворять потребности мышц в дополнительной энергии.

При достижении аэробного уровня в 50%, 85% или иного значения максимального потребления кислорода участник преодолевает определенный барьер, так называемый анаэробный порог, или точнее – точку аккумуляции молочной кислоты в крови. При переходе через эту точку возможностей аэробной энергетической системы уже не хватает, чтобы обеспечить необходимый уровень активности мышц, и тогда начинается интенсивная выработка молочной кислоты, т.е. организм переходит на систему гликолиза. Концентрация молочной кислоты в крови возрастает до очень больших значений (по сравнению с периодом отдыха) и, в конце концов, Вы вынуждены остановиться.
Если нагрузки соответствуют физическому уровню человека, молочная кислота не образуется в больших количествах вследствие адаптации мышц к нагрузкам.

ЭНЕРГИЯ ДЛЯ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ:
АЭРОБНАЯ СИСТЕМА

Это наиболее сложный механизм выработки энергии из всех остальных, однако этот процесс, который еще называют клеточным дыханием, мы не будем рассматривать детально.
Кислород расщепляет углеводы и жиры. (Из белков вырабатывается лишь 5-10% всей энергии здорового организма – их аминокислоты окисляются кислородом до глюкозы, которая затем принимает участие в синтезе АТФ. Белки обычно не учитывают, когда говорят о затратах энергии при отдыхе или двигательной активности). Аэробный процесс (клеточное дыхание) выработки АТФ происходит в особых органеллах клетки — митохондриях. Механизмы АТФ-ФК и гликолиза не позволяют вырабатывать АТФ в больших количествах вследствие того, что процесс распада углеводов при отсутствии кислорода идет не до конца. По этой же причине аэробный механизм образования АТФ очень эффективен.
При полном окислении углеводов происходят процессы аэробного гликолиза и аэробного окисления (цикл Кребса), связанного с переносом электронов. Конечным продуктом анаэробного и аэробного гликолиза является пировиноградная кислота (ПВК). В случае анаэробного гликолиза ПВК превращается в молочную кислоту. В присутствии кислорода ПВК переходит в ацетил-кофермент А, из которого затем в процессе цикла Кребса образуется лимонная кислота. Цикл Кребса – это сложный комплекс химических реакций, в результате которых ацетил-кофермент А полностью окисляется. Свободный углерод (образовавшийся в результате разложения первоначального углевода) соединяется с кислородом, образуя углекислый газ (СО2), который кровью переносится к легким и выводится из организма.
В процессе гликолиза, когда углевод (глюкоза) превращается в ПВК, и во время цикла Кребса образуются ионы водорода. Чтобы среда клетки оставалась нейтральной, ионы водорода необходимо выводить (избыток ионов Н + создает кислотную среду). Цикл Кребса тесно связан с серией химических реакций, в результате которых происходит передача электрона. Ионы водорода, образовавшиеся в результате гликолиза и цикла Кребса, соединяются с двумя коферментами (НАД и ФАД), которые перемещают водород по многоступенчатой цепи переноса электрона. В ходе цепи реакций водород соединяется с кислородом с образованием воды. Таким образом, среда в клетке остается нейтральной. Выигрыш энергии, достигаемый в процессе аэробных реакций, колоссальный: при полном окислении одной молекулы гликогена мы получаем 38-39 молекул АТФ, тогда как при анаэробном окислении образуются лишь три молекулы АТФ.
Процессы окисления жиров очень важны, так как гликоген, содержащийся в мышцах и печени, может обеспечить только 1200-2000 ккал. Энергия, высвобождаемая при окислении жиров, безгранична, если имеется доступ кислорода. Триглицериды – самые большие источники «топлива». Их запасы сосредоточены в жировых клетках и волокнах скелетных мышц. В процессе образования АТФ молекула триглицерида разлагается на одну молекулу глицерина и три молекулы жирных кислот. Этот процесс называется липолизом. Жирные кислоты легко захватываются кровью и переносятся к скелетным мышцам. Далее они проникают в клетки мышц и внутри митохондрий разлагаются. Подобный процесс разложения жиров в митохондриях называется бета-окислением. В результате образуются уксусная кислота и ацетил-кофермент А.
Далее ацетил-кофермент А, как и в случае с углеводом, проходит цикл Кребса. В результате образуются молекулы АТФ, вода и углекислый газ.

При окислении жиров происходит больший выигрыш в энергии, чем при окислении углеводов, но на этот процесс требуется больше кислорода. Вот почему при значительных нагрузках в первую очередь идет разложение углеводов, однако при регулярных тренировках развивается кардиореспираторная система, кислорода начинает поступать больше и организм начинает сжигать жиры.

В основе окислительного процесса выработки энергии лежит способность организма поглощать и использовать кислород. Без подключения данного механизма невозможны продолжительные нагрузки, а также восстановление организма после анаэробной деятельности (табл. 3).

Таблица 3. Некоторые важные характеристики энергетических систем

aethelwine.livejournal.com

Читай также:

Bcaa или глютамин что лучше ; Интересные упражнения тренировок для женщин ; Можно ли пить протеин на ночь после тренировки ;