Энергетический обмен.
Обмен веществ и энергии - это совокупность химических и физических превращений, происходящих в живом организме и обеспечивающих его жизнедеятельность. Обмен веществ складывается из процессов ассимиляции и диссимиляции.
Совокупность синтетических процессов, при которых расходуется энергия, носит название ассимиляции, пластического обмена или анаболизма.
Совокупность процессов распада соединений, протекающих с высвобождением энергии, называется диссимиляцией, энергетическим обменом или катаболизмом.
Единственным источником энергии для человека является окисление органических веществ (белков, жиров, углеводов) поступающих в организм с пищей. При расщеплении пищевых продуктов до конечных элементов - углекислого газа и воды, выделяется энергия. Часть выделившейся энергии используется для механической работы, выполняемой мышцами, другая часть используется для синтеза сложных соединений (холестерина, некоторых витаминов) или запасается в виде высокоэнергетических соединений - молекул АТФ (аденозин- трифосфата). Процессы ассимиляции и диссимиляции неразрывно связаны между собой и протекают одновременно.
Режимы мышечной тренировки
Режим мышечной деятельности зависит от интенсивности и длительности функциональной активности мышц. При всякой мышечной работе повышается поглощение кислорода, и чем она интенсивнее, тем кислорода требуется больше. Однако, даже при максимально интенсивном и глубоком дыхании кровь, в первые секунды не в состоянии обеспечить адекватного напряжения кислорода в мышечной ткани. Возникает кислородный дефицит, который тем больше, чем выше интенсивность работы, следовательно возрастает потребность, так называемый кислородный долг.
Поэтому на начальном этапе в пусковой фазе АТФ восполняется за счет процессов не требующих наличия кислорода в среде: с помощью креатинкиназной реакции и гли колиза. Соответственно уменьшается содержание в мышце креатинфосфата, гликогена, возрастает концентрация лактата. Если эти процессы не в состоянии обеспечить достаточный ресинтез АТФ, то уровень ее в клетке снижается.
Анаэробный режим мышечной тренировки
Если интенсивность мышечной работы максимальна, а длительность кратковременна, то пусковой фазой все и заканчивается. Быстро расходуется креатинфосфат, гликоген, а в мышце накапливается лактат. Возникает быстрое утомление. Эта фаза не может продолжаться более 10 - 30 мин. Данный режим принято называть анаэробным.
Анаэробная производительность организма - обеспечение мышечной деятельности организма за счет энергии анаэробных реакций в условиях дефицита кислорода с накоплением в тканях кислых продуктов обмена (молочной кислоты).
Анаэробно-аэробный режим мышечной тренировки
При работах субмаксимальной интенсивности, но большей длительности в условиях относительного кислородного голодания (когда интенсивность газообмена крови еще не успевает за интенсивностью метаболизма мышцы) изменения в пусковой фазе станут менее резкими, а сама пусковая фаза станет более короткой. Значение креатинкиназного пути значительно уменьшается, гликолиз еще эффективен. Тенденция к накоплению лактата сохраняется, однако, его концентрация растет медленнее.
Начинает включаться и аэробное дыхание, но роль его еще незначительна, т.к. многие ферменты заблокированы низким уровнем pH (высоким содержанием кислот), неадекватно снабжение кислородом тканей. Субстратом для мышечной деятельности окажется не столько гликоген мышц, сколько глюкоза крови приносимая из печени, наряду с этим параллельно постепенной активации и преобладании аэробных процессов начинает активироваться и распад жировой ткани.
В этот период на долю окисляемых углеводов приходится 67% окисляемых субстратов, а на долю аэробно окисляемых жирных кислот 33%. Снижение уровня АТФ на фоне частичного возмещения замедляется, расход мышечного гликогена становится менее значительным, медленно ресинтезируется креатинфосфат, т.е. восполняются потраченные резервы мышцы. Учитывая, что доля жирных кислот, окисляемых при такой функциональной активности мышц, составляет не более 1/3 для снижения жировой ткани его применять не рекомендуется. Данный режим принято называть анаэробно-аэробным или смешанным.
Аэробный режим мышечной тренировки
При мышечной работе еще меньшей интенсивности и еще большей длительности, восстанавливается динамичное равновесие между снабжением ткани кислородом и интенсивностью физической нагрузки, возникает так называемое "устойчивое состояние". Преобладающим в этот период является аэробный ресинтез АТФ. Уровень АТФ, креатинфосфата и гликогена в мышцах возрастает и стабилизируется. Растет потребление гликогена печени, активно мобилизуются из подкожно-жировой клетчатки жиры, которые расщепляются на глицерин и жирные кислоты, а затем поступают в кислородный реактор клетки. При этом аэробное окислительное фосфорилирование составляет 95%, анаэробный гликолиз менее 5%, а окисляемые субстраты состоят на 13% из углеводов и на 87% из жирных кислот. Данный режим принято называть аэробным.
Таким образом, существует определенная последовательность включения и преобладания различных путей ресинтеза АТФ по мере продолжительности и интенсивности мышечной работы. Первые 2-3 секунды расщепление только АТФ, затем с 3 по 20 секунду ресинтез АТФ осуществляется за счет креатинфосфата, на 40 секунде работы максимальной мощности достигает гликолиз, в дальнейшем постепенно все больше превалирует аэробное окисление.
Аэробная производительность организма - обеспечение мышечной деятельности организма за счет энергии аэробных реакций в условии достаточного поступления, транспорта и утилизации кислорода клетками.
ОБМЕН БЕЛКОВ
БЕЛКИ - сложные вещества - полимеры, состоящие из аминокислот, связанных между собой пептидной связью.
Функции белков:
1.Основной строительный материал в организме.
2.Являются переносчиками витаминов, гормонов, жирных кислот и др. веществ.
3.Обеспечивает нормальное функционировании иммунной системы.
4.Обеспечивает состояние "аппарата наследственности".
5.Являются катализаторами всех биохимических метаболических реакций организма.
Организм человека в нормальных условиях (в условиях, когда нет необходимости пополнения дефицита аминокислот за счет распада сывороточных и клеточных белков) практически лишен резервов белка (мобилизуемый резерв - 45г : 40г в мыщцах, 5г в крови и печени), поэтому единственным источником пополнения фонда
аминокислот, из которых синтезируются белки организма, могут служить только белки пищи.
Различают заменимые аминокислоты (синтезируются в организме) и незаменимые аминокислоты (не могут синтезироваться в организме, а поэтому должны поступать в организм в пищей).
К незаменимым аминокислотам относятся: валин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, треонин, триптофан, фенилаланин.
Недостаток незаменимых аминокислот в пище приводит к нарушениям белкового обмена.
Кроме основной функции белков - белки как пластический материал, он может использоваться и как источник энергии при недостатке других веществ (углеводов и жиров). При окислении 1 г белка освобождается около 4,1 ккал.
Поступая в организм с пищей белки окончательно расщепляются в кишечнике до аминокислот, всасываются в кровь и транспортируется в печень. Из печени аминокислоты поступают в ткани, где и используются в основном для синтеза белков. Конечными продуктами метаболизма белков является аммиак, мочевина, мочевая кис-
лота. Они выводятся из организма почками и частично потовыми железами.
При избыточном поступлении белков в организм, превышающем потребность, они могут превращаться в углеводы и жиры. Избыточное потребление белка вызывают перегрузку работы печени и почек, участвующих в обезвреживании и элиминации их метаболитов. Повышается риск формирования аллергических реакций. Усиливаются процессы гниения в кишечнике - расстройство пищеварения в кишечнике.
Дефицит белка в пище приводит к явлениям белкового голодания - истощению, дистрофии внутренних органов, голодные отеки, апатия, снижению резистентности организма к действию повреждающих факторов внешней среды, мышечной слабости, нарушении функции центральной и периферической нервной системы, нарушению ОМЦ, нарушение развития у детей.
Суточная потребность в белках - 1 г/кг веса при условии достаточного содержания незаменимых аминокислот (например, при приеме около 30 г животного белка), старики и дети - 1,2-1,5 г/кг, при тяжелой работе, росте мышц - 2 г/кг.
Большую роль в обмене белков играет азот. Азот является обязательной составной частью белка и продуктов его расщепления. Азот поступает в организм только с белковой пищей. Белки содержат в среднем 16% азота. Азотистым балансом называется разность между количеством азота поступившего в организм и количеством азота выведенного из организма. Различают: азотистое равновесие, положительный и отрицательный азотистый баланс.
Для здорового в обычных условиях характерно азотистое равновесие. В период роста, во время беременности, при интенсивных физических нагрузках наблюдается (при росте мышечной массы) положительный азотистый баланс. Отрицательный азотистый баланс формируется при белковом голодании, лихорадочных состояниях, нарушениях нейроэндокринной регуляции белкового обмена.
ОБМЕН УГЛЕВОДОВ
УГЛЕВОДЫ - органические соединения, содержащиеся во всех тканях организма в свободном виде в соединениях с липидами и белками и являющиеся основным источникам энергии.
Функции углеводов в организме:
Углеводы являются непосредственным источником энергии для организма. Участвуют в пластических процессах метаболизма. Входят в состав протоплазмы, субклеточных и клеточных структур, выполняют опорную функцию для клеток.
Углеводы делят на 3 основных класса: моносахариды, дисахариды и полисахариды.
Моносахариды - углеводы, которые не могут быть расщеплены до более простых форм (глюкоза, фруктоза).
Дисахариды - углеводы, которые при гидролизе дают две молекулы моносахаров (сахароза, лактоза).
Полисахариды - углеводы, которые при гидролизе дают более шести молекул моносахаридов (крахмал, гликоген, клетчатка).
В пищеварительном тракте полисахариды ( крахмал, гликоген; клетчатка и пектин в кишечнике не перевариваются ) и дисахариды под влиянием ферментов подвергаются расщеплению до моносахаридов (глюкоза и фруктоза) которые в тонком кишечнике всасываются в кровь. Значительная часть моносахаридов поступает в печень и в мышцы и служат материалом для образования гликогена. В печени и мышцах гликоген откладывается в резерв. По мере необходимости гликоген мобилизуется из депо и
превращается в глюкозу, которая поступает к тканям и используется ими в процессе жизнедеятельности.
Продукты распада белков и жиров могут частично в печени превращаться в гликоген. Избыточное количество углеводов превращается в жир и откладывается в жировом "депо". В организме происходит постоянное использование глюкозы различными тканями. Одним из главных потребителей глюкозы являются скелетные мышцы. Расщепление в них углеводов осуществляется с использованием аэробных и анаэробных реакций. При преобладании анаэробных реакций метаболизма глюкозы в мышцах накапливается большое количество молочной кислоты.
Суточная потребность организма в углеводах - не менее 100-150 г. Депо глюкозы (гликоген) в печени, мышцах в среднем 300-400 г.
При недостаточности углеводов развивается похудание, снижение трудоспособности, обменные нарушения, интоксикация организма.
Избыток потребления углеводов может привести к ожирению, развитию бродильных процессов в кишечнике, повышенной аллергизации организма, сахарному диабету.
ОБМЕН ЖИРОВ.
ЖИРЫ (липиды) - органические соединения состоящие из глицерина и жирных кислот.
Функции жиров в организме:
Защитная - защита организма от переохлаждения, а органы и ткани от повреждения (травм).
Пластическая (жиры являются обязательной составной частью протоплазмы, ядра и мембран клеток).
Энергетическая - по энергетической ценности жиры значительно превосходят все другие пищевые вещества, при окислении 1 г жиров освобождается около 9,3 ккал.
Различают нейтральные жиры (триацилглицеролы), фосфолипиды, стероиды (холестерин).
Поступившие с пищей нейтральные жиры в кишечнике расщепляются до глицерина и жирных кислот. Эти вещества всасываются - проходят через стенку тонкого кишечника, вновь превращаются в жир и поступают в лимфу и кровь. Кровь транспортирует жиры в ткани, где они используются в качестве энергетического и пластического материала. Липиды входят в состав клеточных структур.
Жиры могут откладываться в организме в виде запасов, которые используются при голодании.
Жиры, как энергетический материал используется главным образом при выполнении длительной физической работы умеренной и средней интенсивности (работа в режиме аэробной производительности организма). В начале мышечной деятельности используются преимущественно углеводы, но по мере уменьшения их запасов начинается окисление жиров.
Обмен липидов тесно связан с обменом белков и углеводов. Поступающие в избытке в организм углеводы и белки превращаются в жир. При голодании жиры, расщепляясь, служат источником углеводов.
Суточная потребность в жирах - 25-30% от общего числа калорий.
Суточная потребность незаменимых жирных кислот около 10 г.
Недостаток жирных кислот проявляется похуданием, снижением трудоспособности,
нарушением всасывания жирорастворимых витаминов (А, Д, Е, К) с проявлением их недостаточности.
Избыток жирных кислот приводит к гиперхолестеринемии с возможным развитием атеросклероза и ожирения.
Недостаток незаменимых жирных кислот приводит к нарушению функций почек, кожным нарушениям, повреждениям клеток, метаболическим расстройствам.
Избыток незаменимых жирных кислот приводит к повышенной потребности токоферола (витамина Е).
НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ ОБМЕНА ХОЛЕСТЕРИНА.
Важную физиологическую роль в организме играет холестерин. Холестерин - это вещество содержащееся во всех тканях организма, являющийся незаменимым структурным компонентом клеточных мембран и предшественником кортикостероидов, половых гормонов, витамина Д.
В организме человека содержится 140-190 г холестерина и около 2 г образуется ежедневно из жиров,углеводов, белков. Чрезмерное поступление холестерина с пищей приводит к отложению его в сосудах и может способствовать развитию атеросклероза, а также нарушению функции печени и развитию желчно-каменной болезни. Ненасыщенные жирные кислоты (линолевая, линоленовая) затрудняют всасывание холестерина в кишечнике, тем самым способствуя уменьшению его содержания в организме. Насыщенные жирные кислоты (пальмитиновая, стеариновая) являются источником образования холестерина.
НЕКОТОРЫЕ СЕЗОННЫЕ ОСОБЕННОСТИ ЖИРОВОГО ОБМЕНА
На динамику жирового обмена влияет сезонность, что сказывается на особенностях изменения жировой массы при тренировках в летнее время. Для каждого организма существуют ритмичные колебания его обмена веществ. Эти биологические колебания или ритмы бывают суточные, недельные, месячные, сезонные.
Сезонные ритмы одно из самых древних приспособлений биологических видов. В районах с холодным климатом сезонные ритмы животные использовали для экономного расхода энергии в холодное зимнее время. Часть из них впадало в зимнюю спячку, однако перед этим изменялся обмен веществ в сторону накопления жиров. Именно жиры дают максимальный выход энергии на единицу ткани. Поэтому накопление жиров в зимнее время являлось одним из важных защитноприспособительных актов, которые создала природа. Некоторые особенности этого обмена сохранились и у человека. Большее содержание жира в организме (жировой анаболизм) усилен в зимнее, а минимальное содержание (жировой катаболизм) в летнее время. Учитывая эти физиологические особенности организма можно считать, что оптимальным временем для
снижения жира является летнее время.
Почему летом наиболее эффективно снижается жировая масса:
- нет необходимости в запасе дополнительных источников энергии для жизнедеятельности организма;
- нет необходимости в усиленной теплопродукции для согревания организма, а следовательно и нет
- необходимости в запасе жиров, основного источника образования тепла в организме;
- в летний период повышен уровень обмена веществ, теплоотдача, возрастает расход энергии, усиливается окисление жиров, снижается масса жировой ткани;
- расщепление жиров - один из основных источников воды в организме, расход которой на теплоотдачу летом значительно повышен;
создаются оптимальные условия для уменьшения подкожно-жирового слоя, так как он затрудняет теплообмен.
При летнем перерыве в занятиях:
теряется время для достижения поставленных целей;
теряется наиболее благоприятное время для снижения жировой массы;
пропадают уже достигнутые в процессе тренировке результаты;
исчезают навыки выполнения упражнений;
уменьшается устойчивость организма к физическим нагрузкам;
снижается тренированность, что уменьшает возможность достижения
результатов и приводит к ухудшению физического состояния;
осенью приходится тратить больше усилий для восстановления и поддержания форм тела.
