Биохимические и биоэнергетические аспекты спортивной работоспособности

1. БИОХИМИЧЕСКИЕ И БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ СПОРТИВНОЙ РАБОТОСПОСОБНОСТИ

Тамбовцева Р.В.
д.б.н., профессор
РГУФКСМиТ (ГЦОЛИФК)

2.

• ФИЗИЧЕСКАЯ РАБОТОСПОСОБНОСТЬ –
это интегральная психофизическая
характеристика организма, отражающая
свойства скелетных мышц,
вегетативное, субстратное и
энергетическое обеспечение, нервную и
гуморальную регуляцию, а также
нервно-психические свойства и
мотивацию индивидуума,
количественно выражающаяся в
величине объема и (или) интенсивности
(мощности, скорости) произведенной
работы

3. ФАКТОРЫ, ЛИМИТИРУЮЩИЕ ФИЗИЧЕСКУЮ РАБОТОСПОСОБНОСТЬ

• Биоэнергетические возможности
человека (аэробные и анаэробные)
• Нейромышечные (мышечная сила
и техника выполнения упражнения)
• Психологические (мотивация и
тактика ведения спортивного
состязания

4. ФАКТОРЫ, ЛИМИТИРУЮЩИЕ ФИЗИЧЕСКУЮ РАБОТОСПОСОБНОСТЬ ЧЕЛОВЕКА

• Мышечная сила и биоэнергетические возможности
составляют группу факторов потенций
• Техника, тактика и психическая подготовка
объединяются в группу факторов
производительности, которые определяют степень
реализации факторов потенций в конкретных
условиях избранного вида деятельности.
• Рациональная техника выполнения упражнений
позволяет в большей степени и более эффективно
реализовывать силовые и биоэнергетические
возможности в каждом цикле движения или в
отдельных его элементах.
• Совершенная тактика ведения соревновательной
борьбы позволяет лучше реализовывать силовые и
биоэнергетические потенции в ходе спортивного
соревнования.

5. ФАКТОРЫ, ЛИМИТИРУЮЩИЕ ФИЗИЧЕСКУЮ РАБОТОСПОСОБНОСТЬ

• Важная роль факторов производительности
заключается в том, что в конкретных
условиях избранного вида деятельности
силовые и биоэнергетические потенции
могут проявиться в полной мере.
• Эти потенции могут оказаться недоступными
для использования, если человек не
обладает необходимыми двигательными
навыками или недостаточно мотивирован на
выполнение поставленного задания.

6. ФАКТОРЫ, ЛИМИТИРУЮЩИЕ ФИЗИЧЕСКУЮ РАБОТОСПОСОБНОСТЬ

• В проявлениях мышечной силы и мощности определяющее
значение имеют структурная организация и ферментативные
свойства сократительных белков.
• Величина усилия, развиваемого мышцей в процессе
сокращения, пропорциональна числу поперечных соединений
(спаек) между актиновыми и миозиновыми нитями в
миофибриллах.
• Потенциально возможное число этих соединений и величина
максимального проявления мышечной силы зависят от
содержания актина и длины миозиновых нитей в пределах
каждого саркомера, входящего в состав миофибрилл.
• Длина саркомера или степень полимеризации миозина в
толстых нитях миофибрилл – это генетически обусловленный
фактор, то есть не изменяется в процессе индивидуального
развития и под влиянием тренировки, однако влияет на
проявление двигательных качеств.
• Содержание в мышцах белка актина существенно изменяется в
процессе индивидуального развития и в процессе тренировки.

7. СТРУКТУРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ СКЕЛЕТНЫХ МЫШЦ ЧЕЛОВЕКА

Отдельные мышцы части тела окружены соединительной тканью и имеет сложное
морфологическое строение. Каждая мышца состоит из пучка мышечных волокон,
которые содержат многочисленные сократительные нити – миофибриллы.

8. СТРОЕНИЕ МИОФИБРИЛЛЫ И САРКОМЕРА

9. ФАКТОРЫ, ЛИМИТИРУЮЩИЕ ФИЗИЧЕСКУЮ РАБОТОСПОСОБНОСТЬ

В скелетных мышцах человека быстро- и медленносокращающиеся
мышечные волокна находятся в разных соотношениях.
Изменение содержания отдельных типов волокон в различных
мышцах непосредственно влияет на функциональные свойства
мышц.
Быстро-и медленносокращающиеся волокна входят в состав
двигательных единиц, которые различаются по порогу раздражения
При низких частотах раздражения в упражнениях умеренной
интенсивности в работу вовлекаются в основном медленные
двигательные единицы.
С ростом интенсивности упражнения, когда частота раздражения
превышает пороговое значение для быстрых двигательных единиц,
повышение производительности работы все больше зависит от
участия быстросокращающихся мышечных волокон: чем больше
процент быстросокращающихся мышечных волокон в составе
скелетной мышцы, тем выше ее скоростно-силовые характеристики.

10. МЫШЕЧНЫЕ ВОЛОКНА СПРИНТЕРА

11. МЫШЕЧНЫЕ ВОЛОКНА СТАЙЕРА

12. Изменение длины саркомера и развития напряжения в результате суммирования образовавшихся спаек в процессе сокращения

13. ОСНОВНЫЕ БИОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ, обеспечивающие сокращение мышц

14. РЕКРУТИРОВАНИЕ МЫШЕЧНЫХ ВОЛОКОН В РАБОТУ

15. ФАКТОРЫ, ЛИМИТИРУЮЩИЕ ФИЗИЧЕСКУЮ РАБОТОСПОСОБНОСТЬ

• Наиболее важными факторами,
лимитирующими физическую
работоспособность человека,
являются его биоэнергетические
возможности.
• Выполнение любого вида
работы связано с затратами
энергии.

16. ФАКТОРЫ, ЛИМИТИРУЮЩИЕ ФИЗИЧЕСКУЮ РАБОТОСПОСОБНОСТЬ

ТРИ ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ЧЕЛОВЕКА
• Алактатная анаэробная способность, связанная с процессами
анаэробного расщепления АТФ и КрФ в работающих мышцах.
• Гликолитическая анаэробная способность, отражающая
возможность усиления при работе анаэробного
гликолитического процесса, в ходе которого происходит
накопление молочной кислоты в организме.
• Аэробная способность, связанная с возможностью выполнения
работы за счет усиления аэробных процессов в тканях при
одновременном увеличении доставки и утилизации кислорода к
работающим мышцам.

17. МЕХАНИЗМЫ РЕСИНТЕЗА АТФ

18. Критерии оценки механизмов энергообеспечения мышечной деятельности

19. Последовательность и вклад механизмов анаэробного и аэробного энергообразования в энергетику различных упражнений

20. ФАКТОРЫ, ЛИМИТИРУЮЩИЕ ФИЗИЧЕСКУЮ РАБОТОСПОСОБНОСТЬ

• Метаболическая
производительность каждого из
источников энергии
характеризуется
количественными критериями:
мощность, емкость,
эффективность.

21. ФАКТОРЫ, ЛИМИТИРУЮЩИЕ ФИЗИЧЕСКУЮ РАБОТОСПОСОБНОСТЬ

• КРИТЕРИЙ МОЩНОСТИ – оценивает
скорость преобразования энергии в
данном процессе.
• КРИТЕРИЙ ЕМКОСТИ – отражает общие
запасы энергетических веществ
• КРИТЕРИЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ – это
соотношение между энергией,
затраченной на ресинтез АТФ и общим
количеством энергии, выделенной в ходе
данного процесса.

22. ФАКТОРЫ, ЛИМИТИРУЮЩИЕ ФИЗИЧЕСКУЮ РАБОТОСПОСОБНОСТЬ

Наибольшая скорость энергопродукции, соответствующая максимальной мощности
алактатного анаэробного процесса , достигается при выполнении упражнений
продолжительностью до 10 секунд и составляет у высококвалифицированных
спортсменов около 3000 Дж.кг-1.мин-1.
Максимальная скорость гликолитического анаэробного процесса достигается при
выполнении упражнений, предельная длительность которых около 30 с. и составляет 2400
Дж.кг-1.мин.-1.
Максимальная мощность аэробного процесса достигается в упражнениях, предельная
длительность которых не менее 2-3 мин, и составляет 1200 Дж.кг-1.мин-1.
Значения максимальной мощности аэробного гликолитического и алактатного процессов
соотносятся как 1:2:3.
Мощность гликолитического и алактатного анаэробных процессов быстро снижается с
увеличением длительности упражнения. Связано это с относительно небольшими
значениями их энергетической емкости.
Аэробный процесс по емкости во много раз превосходит алактатный и гликолитический
анаэробные процессы, так как энергетические субстраты для процессов окисления в
митохондриях скелетных мышц включают не только внутримышечные запасы углеводов и
жиров, но и глюкозу, жирные кислоты и глицерин крови, запасы гликогена в печени и
резервные жиры различных тканей организма.
Емкость аэробного процесса в 10 раз больше емкости анаэробного гликолиза и в 100 раз
больше емкости алактатного анаэробного процесса.

23. ФАКТОРЫ, ЛИМИТИРУЮЩИЕ ФИЗИЧЕСКУЮ РАБОТОСПОСОБНОСТЬ

• Наибольшая эффективность
преобразования энергии,
достигающая 80 % , установлена
для алактатного анаэробного
процесса , наименьшая (14%) – в
анаэробном гликолизе. В аэробном
процессе метаболическая
эффективность составляет 60%

24. Энергетические критерии физической работоспособности спортсменов

25. Влияние биоэнергетических факторов на работоспособность спортсменов

26. ФАКТОРЫ, ЛИМИТИРУЮЩИЕ ФИЗИЧЕСКУЮ РАБОТОСПОСОБНОСТЬ

• В каждом виде спорта существуют свои
«ведущие» биоэнергетические факторы, которые
оказывают определяющее влияние на уровень
спортивных достижений
• Пример: плавание, бег на длинные дистанции и
лыжные гонки зависят от аэробной мощности,
аэробной емкости и гликолитической анаэробной
емкости.
• Скоростной бег на коньках – аэробная
эффективности и гликолитическая анаэробная
емкость.
• Плавание – аэробная и алактатная анаэробная
мощность.
• Баскетбол – гликолитическая анаэробная емкость
и аэробная эффективность.

27. Показатели мощности (а) и емкости (б) и анаэробного процессов у спортсменов различных специализаций

28.

29. ВЛИЯНИЕ ТРЕНИРОВКИ НА РАБОТОСПОСОБНОСТЬ СПОРТСМЕНОВ

-
Биоэнергетические факторы спортивной работоспособности могут заметно
улучшиться в процессе тренировки.
Пример: В процессе многолетней тренировки юных пловцов наиболее
значительные и быстро нарастающие сдвиги в процессе тренировки,
достигающие 80-90% исходного значения , наблюдаются в показателе МПК .
Менее выраженные, не превышающие 50% исходного значения – в показателях
«избыточного» выделения СО2 и максимальной анаэробной мощности.
Наименьшие темпы прироста – в показателях максимального накопления
молочной кислоты в крови и ПАНО.
Данная картина изменений биоэнергетических показателей в ходе тренировки
отражает общую закономерность развития долговременной адаптации:
На начальных этапах улучшаются показатели мощности
Затем, показатели биоэнергетической емкости
На заключительном этапе – показатели биоэнергетической эффективности.
После прекращения тренировки процесс деадаптации развивается в обратном
порядке:
Прежде всего снижаются показатели биоэнергетической эффективности
Затем – биоэнергетической емкости
В последнюю очередь – показатели мощности биоэнергетических процессов.

30. ВЛИЯНИЕ ТРЕНИРОВКИ НА РАБОТОСПОСОБНОСТЬ СПОРТСМЕНОВ

• При направленной тренировке наибольшие темпы развития и
длительность поддержания максимального уровня характерно
для биоэнергетических показателей , определяющих
выносливость
• Значительно медленнее поддаются воздействию тренировки и
удерживаются более короткое время на максимальном уровне
биохимические и физиологические показатели, составляющие
основу скоростной или анаэробной выносливости и скоростносиловых качеств человека, что подтверждает улучшение
биоэнергетических критериев у спортсменов разного класса.
• Тренируемость отдельных биоэнергетических параметров
выражена в разной степени. У начинающих спортсменов,
тренирующихся в видах спорта, где требуется значительное
проявление выносливости, МПК составляет 40-45 мл.кг-1.мин-1,
в то время как у выдающихся спортсменов – 80-90 мл.кг-1.мин.1.
• Под влиянием систематической многолетней тренировки
показатели аэробной мощности улучшаются в 2 раза, а
показатель аэробной емкости может улучшиться более чем в 4
раза.

31.

• БЛАГОДАРЮ
• ЗА
• ВНИМАНИЕ