Аэробные и анаэробные процессы, проходящие в организме человека

 

Содержание

Введение………………………………………………………………………………...3

1. Аэробные и анаэробные процессы, проходящие в организме человека…………5

2. Биохимические изменения в мышцах, органах и крови  при аэробных и анаэробных нагрузках………………………………………………………………...10

Заключение…………………………………………………………………………….12

Список литературы……………………………………………………………………14

Приложение……………………………………………………………………………15

 

 

Введение

Уровень спортивного мастерства определяется целым рядом факторов: техническим и тактическим мастерством, морально-волевыми качествами, целеустремленностью, психической устойчивостью,  уровнем развития специальной выносливости и других физических качеств. Эти факторы проявляют себя в комплексе, что должно учитываться при тренировке. Несмотря на высокую значимость всех факторов, мы выделим один, играющий наиболее важную роль в становлении спортсмена. Это специальная выносливость. Многочисленные исследования, посвященные изучению развития этого качества (Е. Асмуссен, Н. И. Волков, Р. О. Астранд, Б. А. Стенин, Р. Шмидт и др.), свидетельствуют о том, что выносливость тесно связана с уровнем развития механизмов энергетического обеспечения: алактатным анаэробным, лактатным анаэробным и аэробным [2, c.16]. Первые два могут действовать без участия кислорода, последний при его участии.

Каждый из механизмов энергообеспечения характеризуется подвижностью процесса, мощностью, метаболической емкостью. Подвижность процесса энергообеспечения оценивается временем, которое требуется для его полного развития. Мощность характеризуется максимальным количеством энергии, которое может дать тот или иной процесс в единицу времени. Метаболическая емкость определяется общим количеством энергии, поставляемым процессом энергообеспечения.

Алактатный анаэробный механизм отличается наибольшей подвижностью. Максимальной интенсивности он может достичь уже через 2 сек. после начала интенсивной мышечной работы. Для алактатного анаэробного механизма характерна и наивысшая мощность, значительно превосходящая мощность других процессов энергообеспечения. Метаболическая емкость этого процесса невысока; ее хватает лишь на выполнение работы с максимальной интенсивностью в течение 6 – 7 сек.[4, c. 38]

Лактатный анаэробный механизм значительно уступает алактатному. Максимальной интенсивности он может достичь через 20 – 30 сек. после начала работы. Его максимальная мощность приблизительно в 2 раза ниже по сравнению с алактатным процессом. Однако лактатный анаэробный механизм значительно превосходит алактатный по своей метаболической емкости – у тренированных спортсменов при напряженной мышечной работе он обеспечивает энергией в течение 40 сек. и более [4,c.29].

Аэробный процесс – это основной механизм энергообеспечения организма. Он функционирует на протяжении всей жизни, не прекращаясь ни на минуту. Если мышцы в определенных условиях (например, при напряженной мышечной работе) могут обеспечивать себя энергией за счет анаэробных процессов, то такие органы, как мозг, сердце и некоторые другие, получают энергию исключительно за счет аэробных процессов. В отличие от анаэробных деятельность аэробного механизма не сопровождается накоплением в организме промежуточных продуктов обмена. Главными недостатками аэробного процесса являются его малая подвижность и сравнительно невысокая мощность. Эти недостатки имеют общую основу: они зависят от возможностей систем, обеспечивающих поступление в организм кислорода и его транспортировку к работающим мышцам. У хорошо тренированного спортсмена, предварительно выполнившего разминку, поступление в организм кислорода и, следовательно, мощность аэробного процесса достигают своего максимума через 40 – 60 сек. работы. По максимальной мощности аэробный процесс значительно уступает анаэробным [4, c.29]. Что же касается его метаболической емкости, то она неизмеримо выше.

Повышение уровня аэробных и анаэробных возможностей организма человека имеет большое прикладное и научное значение, что обуславливает особенную актуальность темы данной работы, сформулированную как «Аэробные и анаэробные процессы, происходящие в организме во время тренировок».

Цель работы – изучить аэробные и анаэробные процессы, происходящие в организме человека во время тренировок.

 

1. Аэробные и анаэробные процессы, проходящие в организме человека

Аэробные процессы в организме происходят в присутствии кислорода, при этом различные вещества (в основном гликоген и жиры) распадаются с выделением энергии. Для этих процессов характерны малая мощность и способность организма длительное время поддерживать данные процессы, вплоть до полного истощения. Аэробные возможности конкретного человеческого организма характеризуются аэробной ёмкостью, т.е. выносливостью и аэробной мощностью, т.е. способностью организма выполнять значительную по амплитуде работу, не выходя за рамки аэробного энергообеспечения [8,c.26].

Анаэробные процессы происходят без присутствия кислорода, при этом при распаде гликогена выделяются продукты (например лактат), требующие в последствии обязательного "дожига" в кислороде. Т.о. в организме накапливается так называемый кислородный долг. При превышении определённого порога кислородного долга происходит отказ от работы, данный порог является индивидуальным показателем и напрямую зависит от тренированности организма человека. Для анаэробных процессов характерна значительная мощность и незначительная продолжительность от десятков секунд до минут.

Существует два типа мышечных волокон белые и красные. Белые волокна - короткие, толстые, быстрые. Но волокна этого типа не могут длительное время поддерживать напряжение или сокращаться. Красные волокна - длинные, тонкие, медленные, но более выносливые, чем белые.

Красные волокна имеют большую способность к энергообразованию аэробным путем, а белые наделены способностью быстро трансформировать энергию. Соотношение быстрых и медленных волокон в мышцах заложено генетически, но это соотношение может изменяться в процессе тренировок. Данный процесс очень медленный и иногда требуются годы упорных тренировок, чтобы изменить данное соотношение [8, c.28].

Применение упражнений с большой нагрузкой, выполненный с малой и средней скоростью ведет к гипертрофии и увеличению силы красных волокон. Для увеличения выносливости красных волокон необходимо многократное повторение с преодолением сопротивления средней величины. При этом нет роста размера мышечных волокон, а изменяется биохимия этих волокон.

Для увеличения белых мышечных волокон необходимо тренироваться с преодолением больших величин сопротивления с высокой скоростью.

Если нагрузка близка к предельной, то в данный момент времени сокращается каждое мышечное волокно и мышца быстро "устанет". Если сила мышц достаточно высока, то при выполнении необходимых движений сокращается меньшая часть волокон, волокна в процессе сокращений могут чередовать свою деятельность друг с другом, в результате их выносливость увеличивается. Поэтому для увеличения выносливости мышц надо развивать их силу.

В мышцах как в двигателе у машины происходит преобразование химической энергии в механическую. Горючее для мышцы АТФ. Мышца может выполнять работу в аэробном и анаэробном режимах.

АТФ – аденозинтрифосфат. Это вещество, которое является универсальным источником энергии. Во время мышечной деятельности АТФ распадается до аденозинфосфата (АДФ). В ходе этой реакции высвобождается энергия, которая непосредственно используется мышцами для энергии [9, c.10].

АТФ —> АДФ + энергия

Содержание АТФ в мышцах незначительное. При интенсивной мышечной деятельности запасы АТФ расходуются в течение 2 с. Однако внутри мышц существует несколько вспомогательных систем, которые непрерывно восстанавливают АТФ из продукта ее распада АДФ. Благодаря непрерывному восстановлению (ресинтезу) АТФ в организме поддерживается относительное постоянство этого вещества, что позволяет мышцам работать без остановки.

Выделяют три основных системы ресинтеза АТФ: фосфатную, лактатную и кислородную.

1.Фосфатная система. Фосфатный механизм ресинтеза АТФ включает использование имеющихся запасов АТФ в мышцах и быстрый ее ресинтез за счет

высокоэнергетического вещества креатинфосфата (КрФ), запасы которого в мышцах ограничиваются 6-8 с интенсивной работы.

Реакция ресинтеза АТФ с участием КрФ выглядит следующим образом:

КрФ + АДФ → АТФ + креатин

Фосфатная система отличается очень быстрым ресинтезом АТФ из АДФ, однако она эффективна только в течение очень короткого времени. При максимальной нагрузке фосфатная система истощается в течение 10 с. Вначале в течение 2 с расходуется АТФ, а затем в течение 6-8 с - КрФ. Такая последовательность наблюдается при любой интенсивной физической деятельности. Фосфатная система важна для спринтеров, футболистов, прыгунов в высоту и длину, метателей диска, боксеров и теннисистов, то есть для всех взрывных, кратковременных, стремительных и энергичных видов физической деятельности.

Скорость ресинтеза КрФ после прекращения физической нагрузки также очень высока. Запасы высокоэнергетических фосфатов (АТФ и КрФ), израсходованных во время нагрузки, восполняются в течение нескольких минут после ее завершения. Уже через 30 с запасы АТФ и КрФ восстанавливаются на 70%, а через 3-5 мин восстанавливаются полностью.

Для тренировки фосфатной системы используются резкие, непродолжительные, мощные упражнения, чередующиеся с отрезками отдыха. Отрезки отдыха должны быть достаточно длительными, чтобы успевал происходить ресинтез АТФ и КрФ. Содержание АТФ и КрФ в организме увеличивается на 25-50% после 7 месяцев тренировок на выносливость в виде бега три раза в неделю.

АТФ и КрФ являются самыми быстродоступными источниками энергии. Увеличение запасов АТФ и КрФ повышает способность спортсмена показывать хорошие результаты в видах деятельности, которые длятся не более 10 с.

Уже через 8 недель спринтерских (скоростных) тренировок значительно увеличивается количество ферментов, которые отвечают за распад и ре-синтез АТФ. Если АТФ распадается быстрее, то, следовательно, и высвобождение энергии происходит быстрее. Таким образом, тренировка не только повышает запасы АТФ и КрФ, но и ускоряет процесс распада и восстановления АТФ. Такая адаптация организма (увеличение запасов АТФ/КрФ и повышение ферментативной активности) достигается путем сбалансированной тренировочной программы, включающей как аэробные, так и спринтерские тренировки.

Фосфатная система называется анаэробной, потому что в ресинтезе АТФ не учавствует кислород, и алактатной, поскольку не образуется молочная кислота [9, c.11].

2.Кислородная система. Кислородная, или аэробная, система является наиболее важной для спортсменов на выносливость, поскольку она может поддерживать физическую работу в течение длительного времени.

Кислородная система обеспечивает организм, и в частности мышечную деятельность, энергией посредством химического взаимодействия пищевых веществ (главным образом, углеводов и жиров) с кислородом. Пищевые вещества поступают в организм с пищей и откладываются в его хранилищах для дальнейшего использования по необходимости. Углеводы (сахар и крахмалы) откладываются в печени и мышцах в виде гликогена. Запасы гликогена могут сильно варьироваться, но в большинстве случаев их хватает как минимум на 60-90 мин работы субмаксимальной интенсивности. В то же время запасы жиров в организме практически неисчерпаемы.

Производительность кислородной системы зависит от количества кислорода, которое способен усвоить организм человека. Чем больше потребление кислорода во время выполнения длительной работы, тем выше аэробные способности. Под воздействием тренировок аэробные способности человека могут вырасти на 50%.

Окисление жиров для энергии происходит по следующему

принципу: Жиры + кислород + АДФ → углекислый газ + АТФ + вода

Полученный в ходе реакции окисления углекислый газ выводится

из организма легкими. Распад углеводов (гликолиз) протекает по более сложной схеме, в которой задействуются две последовательные реакции:

Первая фаза: глюкоза + АДФ → молочная кислота + АТФ.

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

Первая фаза протекает без участия кислорода, вторая - с участием кислорода. При легкой физической нагрузке побочный продукт распада углеводов молочная кислота используется непосредственно во второй фазе, поэтому окончательное уравнение выглядит так: Глюкоза + кислород + АДФ → углекислый газ + АТФ + вода.

Пока потребляемого кислорода достаточно для окисления жиров и углеводов, молочная кислота не будет накапливаться в организме [9,c.12].

3. Лактатная система. По мере увеличения интенсивности нагрузки наступает период, когда мышечная работа уже не может поддерживаться за счет одной только аэробной системы из-за нехватки кислорода. С этого момента в

энергообеспечение физической работы вовлекается лактатный механизм ресин-теза АТФ, побочным продуктом которого является молочная кислота. При недостатке кислорода молочная кислота, образовавшаяся в первой фазе аэробной реакции, не нейтрализуется полностью во второй фазе, в результате чего происходит ее накопление в работающих мышцах, что приводит к ацидозу, или