Аэробные и анаэробные процессы, проходящие в организме человека

закислению, мышц. Реакция лактатного механизма проста, и выглядит так: Глюкоза + АДФ → молочная кислота + АТФ

Болезненность мышц - характерная черта нарастающего ацидоза (боль в ногах у велосипедиста или бегуна, боль в руках у гребца). При нарастающем ацидозе спортсмен не способен поддерживать тот же уровень нагрузки [9, c.13].

Анаэробный режим можно разделить на два различных вида.

● Креатинфосфатный. При таком процессе расходуется АТФ находящийся в мышцах. АТФ=АДФ+фосфорная группа+энергия. АТФ при отсутствии кислорода и других путей ресинтеза восстанавливается из АДФ с использованием креатинфосфата КрФ+АДФ=АТФ+ креатин. Этот механизм очень быстро исчерпывает свои возможности 10-15 секунд.

● Гликолитический механизм или гликолиз. Он то же анаэробный. При нем ресинтез АТФ идет за счет ферментального расщепления глюкозы и гликогена для молочной кислоты. При этом на одной из фаз появляется фосфорная группа, которая восстанавливает АТФ из АДФ. Интенсивное накопление молочной кислоты в мышцах и образование кислородного долга при одновременном исчерпании запасов гликогена - основной фактор, ограничивающий мышечную деятельность и способствующий наступлению утомления [9, c.14].

Аэробный механизм. Восстановление АТФ в мышцах происходит с участием кислорода. Аэробный путь ресинтеза АТФ связан с окислением глюкозы и жиров. При этом образуется СО2, вода и другие продукты распада. Реакция окисления в мышцах является устойчивым конечным процессом и обуславливает способность организма выполнять физическую работу умеренной интенсивности продолжительно. При этом организм находится в устойчивом состоянии - не происходит накопления молочной кислоты, не образуется кислородный долг.

Очень часто аэробные процессы идут одновременно с гликолизом. При таком сочетании идет накопление долга О2 и молочной кислоты.

 

2.Биохимические  изменения в мышцах, органах и  крови

при аэробных и анаэробных нагрузках

Биохимические изменения в миокарде. Во время работы происходит усиление и учащение сердечных сокращений. В качестве источника энергии миокард использует глюкозу, жирные кислоты, кето-тела, глицерин, который поступает с кровью. Собственные запасы гликогена, миокард не использует. При гликолитической работе в миокарде происходит окисление лактата до СО2 и Н2О [6, c.42].

Биохимические изменения в головном мозге. В головном мозге развиваются процессы возбуждения, которые требуют повышенного количества АТФ, ее образование происходит аэробно, что требует повышенного количества кислорода. Энергетическим субстратом является глюкоза, она поступает с током крови. Постоянное снижение глюкозы в головном мозге ведет к снижению его активности и вызывает головокружение или обмороки [6, c.44].

Биохимические изменения в печени. В печени под действием адреналина ускоряется распад гликогена, отсюда следует увеличение содержания глюкозы в крови – гипергликемия. В печень поступают жир и жирные кислоты. За счет мобилизации жира из жирового депо образуется большое количество кето тел, которые поступают в кровь, развивается кетонемия. В печени происходит распад белков, дезаминирование, переход в углеводы. При мышечной работе идет интенсивный распад белка и его дезаинирование в печени. Происходит образование мочевины [6, c.45].

Биохимические изменения в мышцах. Продолжительность работы от 30 секунд до 1,5 минут, анаэробно – гликолитическая направленность. В организме накапливается лактат, уменьшается PH, уменьшается содержание гликогена в мышцах, накапливается аммиак в мышцах, кето-тела, снижение уровня креатинфосфата [6, c.45].

Снижается количество креатинфосфата, накапливаются продукты его распада – креатин, креатинин, уменьшается содержание гликогена, накапливается лактат, снижается PH . В результате накапливается лактат, повышается осмотическое давление, мышцы набухают, появляется болезненность. Усиливается распад белков, повышается содержание свободных аминокислот, накапливается аммиак. Снижается активность ферментов.

Биохимические изменения в крови. Здесь происходит уменьшение содержания воды в плазме крови, разрушение внутриклеточных белков, изменение концентрации глюкозы. Увеличение глюкозы в крови при продолжительной работе (бег на коньках 1 000 метров) уровень глюкозы снижается. Повышение содержания лактата, при работе может повышаться уровень 15-20 м/моль. Повышение лактата приводит к снижению PH и может развиться ацидоз (рисунок 1).

 

Рисунок 1 – Изменение лактата в крови

Повышение концентрации свободных жирных кислот и кето-тел наблюдается при длительной работе. Увеличение содержания мочевины в крови при 1,5 минутной физической нагрузке увеличивается в 2-3 раза.

 

Заключение

Аэробное упражнение — любой вид физического упражнения относительно низкой интенсивности, где кислород используется как основной источник энергии для поддержания мышечной двигательной деятельности. Аэробный означает «с кислородом», подразумевая, что одного кислорода достаточно для адекватного удовлетворения потребности в энергии во время физического упражнения. Как правило, упражнения легкой или умеренной интенсивности, которые могут поддерживается в основном аэробным метаболизмом, могут выполняться в течение длительного периода времени. Противоположностью аэробного упражнения является анаэробное упражнение. К числу аэробных упражнений относят ходьбу или походы, бег, бег на месте, плавание, коньки, подъем по ступенькам, греблю, катание на скейтборде, роликовых коньках, танцы, баскетбол, теннис [1]

Анаэробное упражнение — в этом виде двигательной деятельности энергия вырабатывается за счет быстрого химического распада «топливных» веществ в мышцах без участия кислорода. Этот способ срабатывает мгновенно, но быстро истощает запасы готового «топлива» (0,5—1,5 мин), после чего запускается механизм аэробной выработки энергии (см. также Анаэробный энергетический обмен в тканях человека и животных) [1].

Характерные примеры анаэробной двигательной деятельности — силовая подготовка и спринтерский бег. Различия между двумя типами двигательной деятельности происходят от разной продолжительности и интенсивности мышечных сокращений. От этого зависит способ, которым энергия производится внутри мышц.

Первоначально при повышенной нагрузке мышечный гликоген перерабатывается в глюкозу в процессе гликолиза, образуя пируват, который после этого реагирует с кислородом (цикл Кребса), чтобы произвести углекислый газ и воду, выделяя энергию. При нехватке кислорода (например при выполнении взрывных движений, которые являются анаэробными упражнениями), углеводы потребляются быстрее, так как пируват метаболизируется до лактата. Когда количество углеводов истощается, метаболизм жиров повышается для создания топлива через метаболические пути аэробного гликолиза. Анаэробные упражнения часто относятся к начальной фазе двигательной деятельности, приходящуюся на начало физической нагрузки или происходящую во время любых резких рывков интенсивной нагрузки. При нагрузке такой интенсивности гликоген используется без участия кислорода и этот процесс менее эффективен.

Аэробными являются очень многие виды физических упражнений. Например, бег на дальние дистанции в среднем темпе — характерный пример аэробной нагрузки, а спринтерский бег на короткой дистанции — анаэробной. Игра в теннис между двумя участниками, состоящая из плавных и постоянно повторяющихся движений — в основном аэробная нагрузка, в то время как гольф или командный теннис, состоящие из резких всплесков нагрузки, включают большую часть анаэробной. Существуют аэробные виды спорта по своей природе, а кроме того, разработаны специальные упражнения с максимальной аэробной составляющей — фартлек, аэробика [1].

Преимущества, которые дает регулярная аэробная тренировка: укрепляются мышцы, ответственные за дыхание; укрепляется сердечная мышца, увеличивается её эффективность, снижается пульс в состоянии покоя; укрепляются скелетные мышцы во всем организме; улучшается циркуляция крови, снижается кровяное давление;  увеличивается число красных кровяных телец, доставляющих кислород в ткани; улучшается психическое состояние, уменьшается стресс, снижается риск депрессии; снижается риск диабета.

Эффект от тренировок проявляется лишь в том случае, когда человек выполняет их с достаточной интенсивностью и достаточно часто.

 

Список литературы

1. Аэробные и анаэробные процессы в спорте //  http://ru.wikipedia.org/wiki/
2. Волков Н.И. Биохимический контроль в спорте: проблемы и перспективы // Теория и практика физической культуры. – М., 1975, № 11. – 28 с.
3. Волков Н.И., Савелев И.А. Кислородный запрос и энергетическая стоимость напряжённой мышечной деятельности человека // Физиология человека. – 2012. № 4. – С.80-93.
4. Гогинава С.Е. Сочетание нагрузок аэробного и анаэробного характеров на занятиях по физической культуре в вузе // Ученые записки университета имени П.Ф. Лесгафта. – 2013. - № 41. – С.38-43.
5. Медведева Г.Е. Биоэнергетика мышечной деятельности: учебное пособие. – Челябинск, 2012.
6. Биохимия физической культуры и спорта: учебно-методическое пособие (составители Г.Е. Медведева, Т.В. Соломина). – Челябинск, 2006.
7. Сашенков С.Л., Усков Г.В. Состояние систем транспорта кислорода у спортсменов с аэробной и анаэробной направленностью // Известия  Челябинского научного центра. – 2009. -15 октября. – С.92-96.
8. Соломина Т.В. Особенности процессов энергообеспечения физических нагрузок в циклических видах спорта. Учебное пособие –Челябинск, 1987.
9. Янсен П. ЧСС, лактат и тренировки на выносливость. – Мурманск: Тулома, 2006.

 

Приложение 1.

Преимущества применения нагрузок аэробного и анаэробного характера

(автор: Сашенков С.Л.) [7, c. 40]

Преимущества нагрузки аэробного характера

Преимущества нагрузки анаэробного характера

– возрастает эффективность системы утилизации кислорода; – увеличивается число капилляров, приходящихся на одно мышечное волокно; – уменьшение количества лактата; – возрастает лёгочная вентиляция; – повышается содержание миоглобина в мышцах; – повышается возможность использования жиров в качестве источника энергии; – отмечается урежение ЧСС в покое, что свидетельствует об экономизации работы миокарда.

– отмечается увеличение внутримышечной концентрации АТФ, КФ, гликогена; – происходит гипертрофия мышечных волокон, в том числе миокарда; – улучшаются показатели координации и силы; – возрастает буферная способность; – увеличиваются ударный и минутный объёмы крови.

 

 

Приложение 2.

Подключение различных механизмов энергообеспечения в зависимости от продолжительности нагрузки максимальной мощности [9, c. 17]

Продолжительность нагрузки	Механизмы энергообеспечения	Источники энергии	Примечания
1 – 5 с	Анаэробный алактатный (фосфатный)	АТФ
6 -8 с	Анаэробный алактатный (фосфатный)	АТФ+КрФ
9 – 45 с	Анаэробный алактатный (фосфатный) + анаэробный лактатный (лактатный)	АТФ, КрФ + гликоген	Большая выработка лактата
45 – 120 с	Анаэробный лактатный (лактатный)	Гликоген	По мере увеличения продолжительности нагрузки выработка лактата снижается
120 – 240 с	Аэробный (кислородный) + анаэробный лактатный (лактатный)	Гликоген
240 -600 с	Аэробный	Гликоген + жирные кислоты	Чем больше доля участия жирных кислот в энергообеспечении нагрузки, тем больше её продолжительность