Процессы утомления и восстановления. Физиологическая характеристика восстановительных процессов
67. Восстановительные процессы в организме, его закономерности.
Восстановительные процессы – важнейшее звено работоспособности спортсмена. Особенность к восстановлению при мышечной деятельности является естественным свойством организма, существенно определяющим его тренируемость. Поэтому скорость и характер восстановления являются одним из критериев оценки функциональной подготовленности спортсменов. В период восстановления восполняются израсходованные во время работы энергоресурсы, ликвидируется кислородный долг, удаляются продукты распада, нормализуются нейроэндокринные и вегетативные системы, стабилизируется гомеостаз.
Восстановление – совокупность происходящих в этот период физиологических, биохимических и структурных изменений, которые обеспечивают переход организма от рабочего уровня к исходному (дорабочему) состоянию.
Различают ранние и поздние периоды восстановления. Ранние длятся от нескольких минут до нескольких часов после окончания работы лёгкой и средней тяжести.
Поздние периоды длятся от нескольких часов до нескольких суток после длительной напряжённой работы.
Вариативность восстановления зависит от индивидуальных особенностей спортсменов, уровня их тренированности и характера мышечной работы.
Закономерности восстановления:
Неравномерность восстановительных процессов – после окончания работы восстановление идёт быстро, затем скорость снижается.
Гетерохронность восстановления – неодновременное протекание различных восстановительных процессов. В первую очередь восстанавливаются показатели сердечно-сосудистой системы, затем внешнего дыхания, углеводный запас, кровь, обмен веществ, ферменты и гормоны восстанавливаются через несколько суток.
Фазность восстановления – выражается в изменении уровня работоспособности.
Различают 3 фазы:
Фазы пониженной работоспособности – сразу после напряжённой работы наблюдается восстановление до исходного уровня. Повторные нагрузки в этот период вырабатывают выносливость.
Фаза повышенной работоспособности – восстановление продолжает увеличиваться, наступает сверхвосстановление. Повторные нагрузки повышают тренированность. Сверхвосстановление составляет одну из важнейших физиологических основ тренировки. Оно, расширяя функциональные резервы организма, обеспечивает рост силы, быстроты и выносливости.
Фаза исходной работоспособности – восстановление до исходного уровня. Повторные нагрузки малоэффективны и лишь поддерживают состояние тренированности.
Продолжительность фаз зависит от мощности работы, степени тренированности.
У тренированности лиц восстановительный период удлинён, фазы сверхвосстановления выражены слабо.
У высококвалифицированный спортсменов непродолжительный период восстановления, значительно выражено сверхвосстановление.
Оценивают уровень восстановления по ЧСС, МОД, величина потребления О2, силе мышц и др. показатели.
Средства, ускоряющие восстановления:
Активный отдых.
Водные процедуры.
Кислородный коктейль.
Рациональное питание, витамины.
68.Показатели тренированности при стандартной и предельной работе.
Формирование и совершенствование функциональных систем организма в целом зависит от способностей к развитию. Каждый организм обладает определенными резервами. В результате целенаправленных систематических занятий физическими упражнениями объем работы сердца увеличивается в 2-3 раза, легочная вентиляция в 20-30 раз, максимальное потребление кислорода увеличивается.
Особенности морфофункционального состояния различных систем организма, формирующиеся в результате двигательной деятельности, называют физиологическими показателями тренированности. Они изучаются у человека в состоянии относительного покоя, при выполнении стандартных нагрузок и нагрузок различной мощности, в том числе и предельных. Основное средство физической культуры в процессе двигательной тренировки – это физические упражнения. Известные российские физиологи И.М. Сеченов и Н.Н. Павлов показали роль ЦНС в развитии тренированности на всех стадиях упражнения при формировании приспособленных процессов организма. Физические упражнения вызывают глубокую перестройку во всех органах и системах организма человека. Сущность тренировки составляют физиологические, биохимические, морфологические изменения, возникающие под воздействием многократно повторяющейся работы. В ходе упражнения совершенствуется ЦНС, мышечная, сердечно-сосудистая, дыхательная и другие системы.
К числу показателей тренированности в покое можно отнести:
Изменение в состоянии тренированности центральной нервной системы, увеличение подвижности нервных процессов;
Изменения опорно-двигательного аппарата (увеличение массы и возросший объем скелетных мышц, улучшение кровообращения, повышенная возбудимость);
Изменения функций органов дыхания (частота пульса, кровообращения, состав крови и т.п.).
Тренированный организм расходует, находясь в покое, меньше энергии, чем нетренированный. В процессе глубокого отдыха совершается перестройка функций организма, происходит накопление энергии для предстоящей интенсивной деятельности. Отмечается редкий пульс (брадикардия) - один из показателей тренированности.
Реакция на тестирующие нагрузки у тренированных лиц характеризуются следующими особенностями:
Все показатели деятельности функциональных систем в начале работы (в период вырабатывания) оказывается выше, чем у нетренированных;
В процессе работы уровень физиологических сдвигов менее высок;
Период восстановления существенно короче.
При одной и той же работе тренированные спортсмены расходуют меньше энергии, чем нетренированные. У первых меньше величина кислородного запроса, но относительно большая доля кислорода потребляется во время работы. Тренированный организм выполняет стандартную работу более экономно, чем нетренированный. Выполняемая работа по мере развития тренированности становится менее утомительной. Процесс восстановления после стандартной работы у тренированных заканчивается раньше, чем у нетренированных. Нагрузка, выполняемая на тренировках и соревнованиях, не бывает стандартной. В соревновательной деятельности каждый стремится достичь максимального результата. Физиологические исследования, проводимые при работе на пределе функциональных возможностей организма, могут дать представление о его физиологических возможностях.
Применяется три варианта исследований при тяжелой работе.
П ервый вариант состоит в регистрации физиологических изменений во время выполнения спортивного упражнения в условиях соревнования или близких к ним.
В торой вариант представляет собой работу, которая выполняется в лаборатории в виде бега на месте, велоэргометре.
Т ретий вариант заключается в том, что испытуемый совершает работу, строго стандартную по мощности.
Тренированность тесно связана с максимальным потреблением кислорода и может достигать (5.5-6.5 л/мин), наблюдается у спортсменов высокого класса, находящихся в состоянии наилучшей формы.
Большая величина потребления кислорода у спортсменов высокого класса тесно связана с большими величинами объема дыхания и кровообращения. Биохимические сдвиги в крови и моче у тренированных спортсменов при предельной работе больше, чем у нетренированных. Центральная нервная система тренированного организма обладает устойчивостью к действию резко измененного состава внутренней среды. Организм обладает повышенной сопротивляемостью к действию факторов утомления. Таким образом, организм человека, систематически занимающегося активной двигательной деятельностью, в состоянии совершить более значительную по объему и интенсивности работу, чем организм человека, не занимающегося ею.
§ 1. Срочное восстановление.
Восстановление является важнейшим периодом подготовки спортсмена, так как именно в это время в организме закладываются основы роста спортивной работоспособности и развития скоростно-силовых качеств и выносливости.
С точки зрения биохимии различают восстановление срочное и отставленное.
На этапе срочного восстановления устраняются продукты анаэробного обмена, главным образом креатин и молочная кислота.
Креатин накапливается в мышечных клетках во время физических нагрузок за счет креатинфосфатной реакции.
креатинфосфат + АДФ → креатин + АТФ
Эта реакция обратима. Во время восстановления она протекает в обратном порядке.
креатин + АТФ → креатинфосфат + АДФ
Обязательным условием превращения креатина в креатинфосфат является избыток АТФ, который создается в мышцах после работы, когда уже нет больших энергозатрат на мышечную деятельность. Источником АТФ при восстановлении является тканевое дыхание, протекающее с достаточно высокой скоростью и потребляющее значительное количество кислорода. В качестве окисляемых субстратов при этом чаще всего используются жирные кислоты.
На устранение креатина требуется не более 5 минут. (Это максимально!) В течение этого времени наблюдается повышенное потребление кислорода, называемое алактатный кислородный долг.
Алактатный кислородный долг характеризует вклад креатинфосфатного пути ресинтеза АТФ в энергообеспечение выполняемой физической нагрузки. Наибольших значений алактатный долг достигает в зоне выполнения физических нагрузок максимальной мощности и достигает величины 8 – 10 л.
Другой продукт анаэробного обмена – молочная кислота – образуется и накапливается в результате функционирования гликолиза. Устранение лактата происходит преимущественно во внутренних органах, так как она легко выходит из клеток в кровяное русло.
Лактат, поступающий из крови в миокард, подвергается аэробному окислению и превращается в конечные продукты – углекислый газ и воду. Такое окисление требует кислорода и сопровождается выделением энергии, которая используется для обеспечения работы сердечной мышцы.
Значительная часть лактата из крови попадает в печень и превращается в глюкозу. Этот процесс называется глюконеогенезом. Процесс этот идет с затратами энергии молекул АТФ, источниками которых являются процессы тканевого дыхания, протекающие с повышенной скоростью и потреблением избыточного количества кислорода по сравнению с покоем.
Повышенное потребление кислорода в ближайшие 1,5 – 2 часа после завершения мышечной работы, необходимое для устранения лактата называется лактатным кислородным долгом.
Лактатный кислородный долг характеризует вклад гликолиза в энергообеспечение мышечной работы и достигает большой величины 20 – 22 л.
Частично алактатный и лактатный дог может устранятся во время тренировки, при снижении тренировочных нагрузок, а также в промежутках отдыха. Такое восстановление называется текущим.
§ 2. Отставленное восстановление.
Отставленное восстановление связано с восполнением запасов гликогена, жиров и белков. Собственно синтезы этих веществ и составляют биохимическую сущность этих процессов.
Синтез гликогена протекает в мышцах и в печени, причем в первую очередь накапливается мышечный гликоген. Синтез гликогена происходит, главным образом, из глюкозы, поступающей с пищей. Предельное восстановление в организме запасов гликогена составляет 24 – 36 часов.
Синтез жиров осуществляется в жировой ткани. Вначале образуются глицерин и жирные кислоты, затем они соединяются в молекулу жира. Жир также образуется в стенке тонкой кишки путем ресинтеза из продуктов переваривания жира пищи. С током лимфы, а затем крови ресинтезированный жир поступает в жировую ткань. Для восполнения запасов жира необходимо не более 36 – 48 часов.
Отставленное восстановление также включает и восстановление поврежденных внутриклеточных структур. Это касается миофибрилл, митохондрий, различных клеточных мембран. По времени это самый длительный процесс, требующий от 72 до 96 часов.
Все биохимические процессы, составляющие отставленное восстановление протекают с потреблением энергии, источником которой являются молекулы АТФ, возникающие за счет окислительного фосфорилирования. Поэтому для фазы отставленного восстановления характерно несколько повышенное потребление кислорода, но не такое выраженное, как при срочном восстановлении.
Важной особенностью отставленного восстановления является наличие сверхвосстановления или суперкомпенсации. Суть этого явления заключается в том, что вещества, разрушенные при работе, во время восстановления синтезируются в больших концентрациях по сравнению с их предрабочим уровнем. К сожалению, суперкомпенсация носит временный характер. Затем уровень работоспособности возвращается к исходному. Однако, если суперкомпенсация возникает часто, то это ведет к постепенному повышению исходного уровня. Так вот, показано, что уровень работоспособности напрямую связан с концентрацией гликогена в мышцах.
Основной причиной суперкомпенсации является повышенное содержание в крови гормонов, влияющих на синтетические процессы. Время наступления суперкомпенсации зависит от скорости распада веществ при работе: чем выше скорость расщепления какого-либо вещества во время работы, тем быстрее происходит его синтез при восстановлении и раньше наступает суперкомпенсация.
Высота суперкомпенсации определяется глубиной распада веществ при работе. Чем глубже распад вещества при работе, тем более выражена и выше суперкомпенсация. Эта особенность суперкомпенсации заставляет тренеров применять на тренировках упражнения высокой мощности и продолжительности, чтобы вызвать в организме спортсмена достаточно глубокий распад тех веществ, от содержания которых значительно зависит работоспособность.
Для спортсмена суперкомпенсация имеет исключительное значение. На высоте суперкомпенсации существенно возрастают все качества двигательной деятельности, что несомненно способствует росту спортивных результатов.
§ 3. Методы ускорения восстановления.
В настоящее время в практике спорта применяются три группы восстановительных средств: педагогические, психологические и медико-биологические.
К педагогическим способам ускорения восстановления относятся:
использование в тренировочном процессе физических нагрузок, соответствующих функциональному состоянию спортсмена;
рациональная регулярность тренировочных занятий, наличие необходимой продолжительности отдыха между тренировками;
чередование анаэробных и аэробных нагрузок, предупреждающее чрезмерное образование и накопление в организме лактат с последующим повышением кислотности.
Психологические средства ускоряющие восстановление, разнообразны. На практике используются следующие способы психологического воздействия:
психологическая саморегуляция;
аутогенная психомышечная тренировка;
внушение и гипноз;
музыка и цветомузыка;
специальные дыхательные упражнения;
психогигиена (благоприятные условия быта, разнообразие досуга, исключение отрицательных эмоций и т. д.)
Медико-биологические средства ускорения восстановления работоспособности играют важную роль в подготовке спортсменов любой квалификации и широко применяются в спортивной практике. Сюда относятся:
полноценное питание;
лекарственные средства.
гидротерапия;
В конечном итоге все способы гидротерапии и массажа приводят к усилению лимфо- и кровообращения. Благодаря этому внутренние органы и особенно мышцы освобождаются от конечных продуктов метаболизма (прежде всего, лактата) и получают в больших количествах кислород, источники энергии, строительный материал.
За счет питания в организм извне поступают источники энергии, строительный материал, витамины и минеральные вещества, то есть все то, что необходимо для быстрого протекания восстановительных процессов. Однако несбалансированное питание может не только ни ускорить восстановление, а просто свести его к нулю.
Применение разрешенных лекарственных средств способствует росту работоспособности, ускорению восстановления, повышению уровня адаптации к мышечным нагрузкам. Фармакологические средства также могут стимулировать иммунные свойства организма, улучшать биоэнергетику организма.
Тема 14. БИОХИМИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ АДАПТАЦИИ К МЫШЕЧНОЙ РАБОТЕ.
Вопросы лекции и семинарского занятия.
1. Что такое адаптация?
2. Срочная (экстренная) адаптация.
3.Договременная (хроническая) адаптация.
4. Тренировочный эффект.
5. Биологические принципы спортивной тренировки.
§ 1. Ч то такое адаптация?
В широком понимании слово адаптация означает «приспособление». К большим физическим нагрузкам, характерным для современного спорта необходимо адаптироваться. Это предусматривает соблюдение спортивного режима, умение переносить стрессовые нагрузки, наконец, регулярно с большой отдачей тренироваться.
Адаптация к мышечной работе – это структурно-функциональная перестройка организма, позволяющая спортсмену выполнять физические нагрузки большей мощности и продолжительности, развивать более высокие мышечные усилия по сравнению с нетренированным человеком.
Биохимические и физиологические механизмы адаптации к физическим нагрузкам сформировались в ходе длительной эволюции животного мира и зафиксированы в структуре ДНК. Поэтому у каждого человека имеется врожденная способность к адаптации или генетическая адаптация . В принципе молекулярные механизмы,. лежащие в основе адаптации одинаковы для любого организма. В то же время уровень реализации отдельных адаптационных механизмов индивидуален и существенно зависит от конституции тела, типа высшей нервной деятельности и много другого. Поэтому нет ничего удивительного, что одни люди способны легко приспосабливаться к выполнению кратковременных силовых нагрузок, другие – к выполнению скоростных упражнений, а третьи – легко выполняют упражнения на выносливость. Индивидуальны особенности генотипа необходимо учитывать при отборе для занятий отдельными видами спорта.
Адаптационные способности человека меняются и с возрастом. Под влиянием систематических тренировок адаптационные механизмы совершенствуются, уровень адаптации к мышечной работе возрастает. Такой прирост адаптационных возможностей организма, наблюдаемый в течение жизни, носит название фенотипической адаптации.
Адаптация к физическим нагрузкам проходит две фазы – срочной или экстренной адаптации и долговременной или хронической адаптации.
§ 2. Срочная или экстренная адаптация.
Основой срочной адаптации является структурно-функциональная перестройка, происходящая в организме непосредственно при выполнении физической работы. Целью этого этапа является создание мышцам оптимальных условий для функционирования, прежде всего за счет увеличения энергоснабжения.
Необходимые для этого биохимические и физиологические сдвиги возникают под воздействием нервно-гуморальной регуляции. Главными регуляторными факторами срочной адаптации является симпатическая нервная система и гормоны – катехоламины и глюкокортикоиды.
На клеточном уровне под действием нервно-гуморальных механизмов регуляции увеличивается выработка энергии.
К основным изменениям катаболических процессов , приводящим к усилению обеспечения энергией можно отнести следующие процессы.
1. Ускорение распада гликогена в печени. В этом процессе образуется глюкоза, которая попадает в кровь. Это ведет к увеличению снабжения различных органов важнейшим энергетическим субстратом.
2. Усиление синтеза аэробного и анаэробного мышечного гликогена. Этот процесс обеспечивает выработку большого количества молекул АТФ.В этом процесс большое значение имеет гормон адреналин.
3. Повышение скорости тканевого дыхания в митохондриях. Причин тому две: увеличение снабжения митохондрий кислородом и повышение активности ферментов тканевого дыхания вследствие активирующего действия избытка АТФ, возникающего при мышечной работе.
4. Увеличение мобилизации жира в жировых депо . Вследствие этого в крови повышается уровень нерасщепленного жира и свободных жирных кислот. Мобилизация жира вызывается импульсами вегетативной нервной системы и адреналином.
5. Повышение скорости β-окисления жирных кислот и образование кетоновых тел, являющихся важным источником энергии при выполнении длительной физической работы.
Второй стороной срочной адаптации является замедление анаболических процессов. Этот процесс затрагивает, прежде всего, биосинтез белков. Дело в том, что на этот процесс необходимо много молекул АТФ, которые при мышечной работе нужнее всего именно там. Это заставляет организм затормозить синтез белков. Осуществление этого торможения происходит под контролем глюкокортикоидов.
Хотя срочная адаптация развивается по сходным механизмам у разных людей, однако тренировки влияют на этот процесс, делая адаптивные изменения более глубокими.
§ 3. Долговременная или хроническая адаптация.
Этап долговременной адаптации происходит в промежутках отдыха между тренировками и требует много времени. Биологическое значение долговременной адаптации – создание в организме структурно-функциональной базы для лучшей реализации механизмов срочной адаптации, то есть долговременная адаптация предназначена для подготовки организма к выполнению последующих физических нагрузок в оптимальном режиме.
Можно выделить следующие основные направления долговременной адаптации.
1. Повышение скорости восстановительных процессов. Особенно большое значение для развития долговременной адаптации имеет усиление синтеза белков и нуклеиновых кислот. Это приводит к увеличению содержания сократительных белков, белков-ферментов, кислородно-транспортных белков. Благодаря повышению содержания в клетках белков-ферментов ускоряется синтез других биологически важных соединений, в частности креатинфосфата, гликогена, липидов. В результате такого воздействия существенно возрастает энергетический потенциал организма.
2. Увеличение содержания внутриклеточных органоидов . В процессе развития адаптации в миоцитах становится больше сократительных элементов – миофибрилл, увеличивается размер и количество митохондрий, наблюдается развитие саркоплазматической сети. В конечном счете эти изменения вызывают мышечную гипертрофию.
3. Совершенствование механизмов нервно-гуморальной регуляции. При этом возрастают синтетические возможности эндокринных желез, что позволяет при выполнении физических нагрузок дольше поддерживать в крови высокий уровень гормонов, обеспечивающих мышечную деятельность.
4. Развитие устойчивости (резистентности) к биохимическим сдвигам , возникающим в организме во время мышечной работы. Прежде всего это касается устойчивости организма к повышению кислотности, вызванному накоплением лактата. Предполагается, что нечувствительность к росту кислотности у адаптированных спортсменов обусловлена образованием у них молекулярных форм белков, сохраняющих свои биологические функции при пониженных значениях рН.
В ходе тренировочного процесса оба этапа адаптации – срочная и долговременная – поочередно повторяются и оказывают друг на друга взаимное влияние. Так, срочная адаптация, проявляющаяся во время физической работы, приводит к возникновению в организме глубоких биохимических и физиологических сдвигов, которые являются предпосылками для запуска механизмов долговременной адаптации. В свою очередь, долговременная адаптация, повышая энергетический потенциал организма, увеличивает возможности срочной адаптации. Такое взаимодействие срочной и долговременной адаптации ведет к росту работоспособности спортсмена.
§ 4. Тренировочный эффект.
В спортивной практике для количественной оценки адаптации к мышечной работе часто используют биохимические показатели: срочный, отставленный, кумулятивный тренировочные эффекты.
Срочный тренировочный эффект характеризует срочную адаптацию. По своей сути срочный тренировочный эффект представляет собой биохимические сдвиги в организме спортсмена, вызываемые процессами, которые составляют срочную адаптацию. Эти сдвиги фиксируются во время выполнения физической нагрузки и в течение срочного восстановления. По глубине обнаруженных биохимических изменений можно судить о вклада отдельных способов выработки АТФ в обеспечение энергией проделанной работы.
Так по значения МПК и ПАНО можно оценить состояние аэробного обеспечения энергией. Повышение концентрации молочной кислоты, снижение величины рН, отмечаемые в крови после выполнения работы «до отказа» в зоне субмаксимальной мощности, характеризуют возможности гликолиза. Другим показателем состояния гликолиза является лактатный кислородный долг . Величина алактатного долга свидетельствует о вкладе креатинфосфатной реакции в энергоснабжение выполненной работы.
Отставленный тренировочный эффект представляет собой биохимические изменения, возникающие в организме спортсмена в ближайшие после тренировки дни, то есть в период отставленного восстановления. Главным проявлением отставленного тренировочного эффекта является суперкомпенсация веществ, используемых во время физической работы. К ним следует отнести мышечные белки, креатинфосфат, гликоген мышц и печени.
Кумулятивный тренировочный эффект отражает биохимические сдвиги, постепенно накапливающиеся в организме спортсмена в процессе длительных тренировок. В частности кумулятивным эффектом можно считать прирост в ходе длительных тренировок показателей срочного и отставленного эффектов.
Кумулятивный эффект обладает специфичностью, его проявления в значительной степени зависят от характера тренировочных нагрузок.
§ 5. Биологические принципы спортивной тренировки.
Без знаний закономерностей адаптации организма к мышечной работе невозможно грамотное построение тренировочного процесса. Найдены основные биологические принципы спортивной тренировки.
Принцип сверхотягощения. Адаптационные изменения вызываются только значительными нагрузками, превышающими по объему и интенсивности определенный пороговый уровень. Нагрузки, исходя из этого принципа, могут быть эффективными и неэффективными .
Неэффективные нагрузки приводят к появлению в организме лишь незначительных биохимических и физиологических сдвигов. Они не вызывают развития адаптации, но способствуют сохранению достигнутого уровня. Неэффективные нагрузки широко используются в оздоровительной физкультуре.
Эффективные нагрузки должны быть выше пороговой величины. Однако любые нагрузки имеют предел. Такие нагрузки называются предельными. Дальнейшее увеличение нагрузок может привести к снижению тренировочного эффекта, и называются запредельными. Это обусловлено тем, что в зоне предельных нагрузок происходит полное использование всех имеющихся в организме спортсмена биохимических и физиологических резервов, приводящих к максимальной суперкомпенсации. Запредельные нагрузки очень большой интенсивности или продолжительности, не соответствующие функциональному состоянию организма вызывают столь глубокие биохимические и физиологические сдвиги, что полноценное восстановление становится невозможным. Систематическое использование таких нагрузок приводит к срыву адаптации или дезадаптации , что выражается в ухудшении двигательных качеств, снижении работоспособности и результативности. Это явление в спорте называется перетренированностью .
В спортивной практике чаще всего используют эффективные нагрузки, а предельных стараются избежать, так как они легко могут перейти в запредельные.
Из принципа сверхотягощения вытекают два положения, определяющие тренировочный процесс.
1. Для развития адаптации и роста спортивного мастерства необходимо использовать достаточно большие по объему и интенсивности физические нагрузки, превышающие пороговое значение.
2. По мере нарастания адаптационных изменений следует постепенно увеличивать тренировочные нагрузки.
Принцип обратимости (повторности). Адаптационные изменения в организме, возникающие под влиянием физической работы, не постоянны. После прекращения занятий спортом или длительном перерыве в тренировках, а также при снижении объема тренировочных нагрузок адаптационные сдвиги постепенно уменьшаются. Это явление называется в спортивной практике растренированностью. В основе этого явления лежит обратимость суперкомпенсации. Суперкомпенсация обратима и носит временный характер. Однако частое возникновение суперкомпенсации (при регулярных тренировках) постепенно ведет к росту исходного уровня важнейших химических соединений и внутриклеточных структур, сохраняющемуся в течение длительного времени.
Таким образом, однократная физическая нагрузка не может вызвать прироста адаптационных изменений. Для развития адаптации тренировки должны систематически повторяться в течение длительного времени, и тренировочный процесс не должен прерываться.
Принцип специфичности. Адаптационные изменения, возникающие в организме спортсмена под влиянием тренировок, в значительной мере зависят от характера выполняемой мышечной работы. – растет анаэробное производство энергии. Тренировки силового характера приводят к наибольшему увеличению мышечной массы за счет усиленного синтеза сократительных белков. При занятиях на выносливость возрастают аэробные возможности организма.
Тренировочные занятия необходимо проводить с применением специфических для каждого вида спорта нагрузок. Однако для гармоничного развития спортсмена еще нужны неспецифические общеукрепляющие нагрузки, влияющие на всю мускулатуру, в том числе на мышцы, прямо не участвующие в выполнении упражнений, характерных для данного вида спорта.
Принцип последовательности. Биохимические изменения, лежащие в основе адаптации к мышечной работе, возникают и развиваются не одновременно, а в определенной последовательности. Быстрее всего увеличиваются и дольше всего сохраняются показатели аэробного обеспечения. Больше времени требуется для увеличения лактатной работоспособности. Наконец, в последнюю очередь повышаются возможности организма в зоне максимальной мощности.
Эта закономерность адаптации должна, прежде всего, учитываться при построении тренировочного процесса в сезонных видах спорта. Годичный цикл должен начинаться с этапа развития аэробных возможностей. Затем идет этап развития скоростно-силовых качеств. А при подведении к пику формы необходимо работать над развитием максимальной мощности. Впрочем, это только схема. На практике эта схема может претерпевать изменения в зависимости от вида спорта и индивидуальных особенностей спортсмена.
Принцип регулярности. Этот принцип описывает закономерности развития адаптации в зависимости от регулярности тренировочных занятий, то есть от продолжительности отдыха между тренировками.
При частых тренировках (каждодневных или через день) Синтез большинства веществ, разрушенных при работе, еще, еще не завершается, и новое занятие происходит в фазе недевосстановления. Если тренировки продолжаются в том же режиме, то недовосстановление будет углубляться. Это приводит к ухудшению физического состояния спортсмена и снижению спортивных результатов. В теории спорта это явление получило название отрицательного взаимодействия нагрузок.
При большой продолжительности отдыха новая тренировка проводится уже после полного завершения восстановления, когда все показатели вернулись к предрабочему уровню. В этом случае прироста функциональных изменений не наблюдается. Такой режим тренировок получил название нейтральное взаимодействие нагрузок.
Наилучший эффект дает проведение занятий в фазе суперкомпенсации. Это дает возможность улучшать результат и увеличивать величину нагрузки. Такое сочетание тренировки и отдыха получило название положительное взаимодействие нагрузок.
В спортивной практике принцип положительного и отрицательного взаимодействия нагрузок используется при подготовке спортсменов высокой квалификации, а нейтрального взаимодействия находит применение в оздоровительной медицине.
Принцип цикличности. Суть этого принципа проста: периоды интенсивных тренировок следует чередовать с периодами отдыха или тренировок с использованием нагрузок уменьшенного объема. На основе этого принципа планируется годовой тренировочный цикл. Годовой цикл делится на периоды , продолжительностью несколько месяцев, отличающиеся по объему тренировочных нагрузок. Эти периоды называются макроциклами . Периоды состоят из этапов – микроциклов. Каждый микроцикл решает конкретную педагогическую задачу и способствует развитию специфической адаптации к физическим нагрузкам определенного вида: скоростных, скоростно-силовых качеств, выносливости. Обычно микроцикл длится 7 дней. Причем, в первые 3 – 5 дней – проводятся занятия согласно принципу отрицательного взаимодействия нагрузок. Заключительная часть микроцикла содержит восстановительные мероприятия, которые приводят к суперкомпенсации. Новый микроцикл начинается с фазы суперкомпенсации и на фоне положительного взаимодействия нагрузок .
Таким образом, тренировки в каждом микроцикле проводятся по типу отрицательного взаимодействия нагрузок, а между микроциклами существует положительное взаимодействие нагрузок.
Раздел 6. Спортивная работоспособность и биохимия.
Тема 15. Биохимические основы работоспособности . живых клеток. Строение молекул белка . Функции белка . Структуры белка . Денатурация. Ферментативный катализ . Давать...
Биохимия Агеев А. К гистохимия щелочной и кислой фосфатаз чело века в норме и патологии
ДокументДж. Ферментативный катализ . Изд. «Мир», М, 1972. В книге рассмотрены современные представления о строении ферментов, механизме... уровнях, в особенности вопросы взаимоотношения витаминов с белками , аминокислотами, гормонами. Приводятся последние данные...
020501. 65 – биоинженерия и биоинформатика
ДокументТемы) Строение и общие свойства ферментов. Механизм действия ферментов. Кинетика ферментативного катализа . Влияние... нахождения структурных доменов белков . Пространственное выравнивание структур белков . Искусственные белки , выполняющие заданные...
кл слова: Мирзоев О М, восстановление, научные, утомление, книга10, методика, тренировка, нагрузки, спорт, фармакология, бег, о механизмах развития и компенсации утомления, течения восстановительных процессов, восстановительных процессов после работы, выделение углекислоты, повторные физические нагрузки, двух противоположных состояний, Срочное восстановление, отставленное восстановление, рационального чередования нагрузок, интенсивность восстановления, особенности восстановления, Интенсификация процессов восстановления, суперкомпенсации, сверхвосстановления, изменения состава крови, восстановления максимального потребления кислорода, показателями полного возврата организма к исходному уровню, накопления лактата в крови не происходит, функции гликолиза, значительный анаэробный гликолиз, гликоген ресинтезируется из молочной кислоты
1.2. Течение восстановительных процессов в организме спортсменов после выполнения тренировочных нагрузок различного характера
Тренировочные занятия являются основной структурной единицей тренировочного процесса. Рациональное планирование их на основе научных знаний о механизмах развития и компенсации утомления, а также динамики протекания восстановления при выполнении различных тренировочных нагрузок во многом определяет эффективность всего процесса тренировки.
Ещё И. П. Павловым были вскрыты ряд закономерностей течения восстановительных процессов , не потерявших значения в настоящее время.
1. В работающем органе наряду с процессами разрушения и истощения происходит процесс восстановления, он наблюдается не только после окончания работы, но уже и в процессе деятельности.
2. Взаимоотношения истощения и восстановления определяются интенсивностью работы; во время интенсивной работы восстановительный процесс не в состоянии полностью компенсировать расход, поэтому полное возмещение потерь наступает позднее, во время отдыха.
3. Восстановление израсходованных ресурсов происходит не до исходного уровня, а с некоторым избытком (явление избыточных компенсаций).
Наиболее ранние наблюдения, касающиеся восстановительных процессов после работы, имеют полуторавековую давность. Ещё в 1845 г. было установлено, что телесное движение оказывает большое и длительное влияние на выделение углекислоты. Позднее было показано, что это последействие проявляется в повышенном потреблении кислорода, повышенной температуре тела и других признаках. Однако эти наблюдения носили случайный характер и не являлись результатом специальных исследований, направленных на изучение восстановительных процессов.
Взгляды И.П. Павлова развил его ученик Ю. В. Фольборт (1951), который заключил, что повторные физические нагрузки могут вести к развитию двух противоположных состояний :
- если каждая последующая нагрузка приходится на ту фазу восстановления, в которой организм достиг исходного состояния, то развивается состояние тренированности , возрастают функциональные возможности организма;
- если же работоспособность ещё не вернулась к исходному состоянию, то новая нагрузка вызывает противоположный процесс - хроническое истощение .
В зависимости от общей направленности биохимических сдвигов в организме и времени, необходимом для их возвращения к норме, выделяются два типа восстановительных процессов - срочное и отставленное.
Срочное восстановление распространяется на первые 0,5-1,5 часа отдыха после работы; оно сводится к устранению накопившихся за время упражнения продуктов анаэробного распада и оплате образовавшегося долга;
отставленное восстановление распространяется на многие часы отдыха после работы. Оно заключается в усиливающихся процессах пластического обмена и реставрации нарушенного во время упражнения ионного и эндокринного равновесия в организме. В период отставленного восстановления завершается возвращение к норме энергетических запасов организма, усиливается синтез разрушенных при работе структурных и ферментных белков.
В целях рационального чередования нагрузок необходимо учитывать скорость протекания восстановительных процессов в организме спортсменов после отдельных упражнений, их комплексов, занятий, микроциклов. Известно, что восстановительные процессы после любых нагрузок протекают разновременно, при этом наибольшая интенсивность восстановления наблюдается сразу после нагрузок.
По данным В. М. Зациорского (1990), при нагрузках разной направленности, величины и продолжительности в течение
первой трети восстановительного периода протекает около 60%,
во второй -30%
и в третьей - 10% восстановительных реакций.
Восстановление функций после работы характеризуется рядом существенных особенностей, которые определяют не только процесс восстановления, но и преемственную взаимосвязь с предшествующей и последующей работой, степени готовности к повторной работе.
К числу таких особенностей относят:
- неравномерное течение восстановительных процессов;
- фазность восстановления мышечной работоспособности;
- гетерохронность восстановления различных вегетативных функций;
- неодинаковое восстановление вегетативных функций, с одной стороны, и мышечной работоспособности - с другой (Гиппенрейтер Б.С., 1966; Розенблат В.В., 1975; Волков В.М., 1977; Граевская Н.Д., 1987, и др.).
Установлено, что после выполнения тренировочных упражнений продолжительностью 30 с с интенсивностью 90% от максимальной восстановление работоспособности обычно происходит в течение 90-120 с. Отдельные показатели вегетативных функций возвращаются к дорабочему уровню через 30-60 с, восстановление других может затянуться до 3-4 мин и более.
Подобная тенденция наблюдается и в ходе восстановления после выполнения программ тренировочных занятий, участия в соревнованиях. Гетерохронизм восстановительных процессов обусловлен различными причинами, в первую очередь - направленностью тренировочной нагрузки.
Данные, изложенные в табл. 5, свидетельствуют о процессах восстановления, которые протекают с различной скоростью и завершаются в разное время (Меньшиков В.В., Волков Н.И., 1986).
Интенсивность протекания восстановительных процессов и сроки восполнения энергетических запасов организма зависят от интенсивности их расходования во время выполнения упражнения (правило В.А. Энгельгартда).
Интенсификация процессов восстановления приводит к тому, что в определенный момент отдыха после работы запасы энергетических веществ превышают их дорабочий уровень. Это явление получило название суперкомпенсации, или сверхвосстановления .
Протяженность фазы суперкомпенсации во времени зависит от общей продолжительности выполнения работы и глубины вызываемых ею биохимических сдвигов в организме.
Важным фактором, определяющим характер восстановительных процессов, является возраст . Ряд исследователей считают, что у детей восстановительный период после определенных мышечных нагрузок короче, чем у взрослых (Волков В.М., 1972).
Некоторые авторы после проведения функциональных проб не установили достоверных различий в продолжительности восстановления у спортсменов различного возраста. Однако в другом исследовании, в котором для повышения величины нагрузки увеличивали интенсивность, продолжительность и число повторений упражнений, изменяли время отдыха, было показано, что чем меньше возраст обследуемых лиц, тем в большей мере замедляется восстановление вегетативных функций и мышечной работоспособности при многократном повторении бега на 30,100 и 200 м.
В то же время у детей в возрасте 11-16 лет после выполнения индивидуальных нагрузок преимущественно на быстроту восстановление протекает быстрее, чем у взрослых (Волков В.М., 1977).
Следует отметить, что для понимания природы восстановительных процессов важны представления о следовых изменениях после тренировочных нагрузок. В связи с этим многие исследователи пытались заменить термин "восстановление" понятием "следовой процесс", или "последействие" (Волков В.М., 1972).
В первых работах, посвящённых анализу последействия напряжённых тренировочных занятий и соревнований, в основном рассматривались изменения состава крови . Так, были установлены фазный характер миогенного лейкоцитоза и значительная его продолжительность. В более поздних исследованиях крови отмечается, что период восстановления картины крови у спортсменов продолжается 3-5 дней, а по некоторым данным 5-7 дней. В исследованиях В. П. Филина (1951) показано, что через 24часа после скоростных и скоростно-силовых упражнений реакция пульса, артериального давления, а также показатели ЭКГ в ответ на дополнительную нагрузку соответствовали исходным данным.
Время восстановления максимального потребления кислорода (МПК) зависит от уровня тренированности и объёма предшествующей работы (Гиппенрейтер Б.С., 1966). В исследованиях М. Я. Горкина с соавт. (1973) по данным внешнего дыхания, силы мышц, морфологических показателей крови и других параметров делаются вывод, что установление высоких спортивных результатов возможно при повторении больших нагрузок в период повышенной работоспособности.
Указывается, что показателями полного возврата организма к исходному уровню надо считать восстановление наиболее поздно нормализующихся функций. Подобные представления ориентируют на использование больших тренировочных нагрузок не чаще одного раза в 5-7 дней.
В процессе выполнения тренировочных нагрузок расходуются кислородный запас организма, фосфагены (АТФ и КФ), углеводы (гликоген мышц и печени, глюкозы крови) и жиры. После работы происходит их постепенное восстановление (Коц Я.М., 1986; Мищенко B.C., 1990).
Уже через несколько секунд после прекращения работы кислородные "запасы" в мышцах и крови восстанавливаются. Парциальное напряжение кислорода в альвеолярном воздухе и в артериальной крови не только достигает предрабочего уровня, но и превышает его. Быстро восстанавливается также содержание кислорода в венозной крови, оттекающей от работавших мышц и других активных органов и тканей тела, что указывает на достаточное их обеспечение кислородом в послерабочий период (Коц Я.М., 1986; Мищенко B.C., 1990).
Восстановление фосфагенов , особенно АТФ , протекает очень быстро (Коц Я.М., 1986; Мищенко B.C., 1990). Известно, что запасы АТФ мышцы составляют около 5 ммоль х кг, а запасы КФ - около 20 ммоль х кг. Скорость гидролиза АТФ актомиозином равна приблизительно 3 ммоль КФ в секунду на 1 кг мышечной массы.
Уже на протяжение 30 с после прекращения работы восстанавливается до 70 % израсходованных фосфагенов. а их полное восполнение заканчивается за несколько минут , причём почти исключительно за счет энергии аэробного метаболизма , т. е. благодаря кислороду, потребляемому в быстрой фазе восполнения кислородного долга. Чем больше расход фосфагенов за время работы, тем больше требуется кислорода для их восстановления (для восстановления 1 моля АТФ необходимо 3,45 О?).
Восстановление АТФ зависит в основном от скорости, с которой актомиозин использует АТФ. Это определяет мощность процесса. Продолжительность такой нагрузки ограничена содержанием КФ в мышце.
В работе Р. Маргариа с соавт. (1969) было показано, что при интенсивных кратковременных нагрузках в пределах 4-15 с накопления лактата в крови не происходит , так как анаэробный гликолиз при такой работе не участвует в образовании энергии.
Затем были получены данные о том, что анаэробный гликолиз включается даже при нагрузке такой длительности. Оказалось, что функции гликолиза заключаются не только в восстановлении АТФ (или, скорее, КФ) после интенсивного мышечного сокращения. При увеличении числа и длительности таких сокращений АТФ, ресинтезированная гликолизом, может быть непосредственно использована актомиозином .
Однако скорость синтеза АТФ в результате гликолиза невысока. Это во многом объясняет ограничение возможности спортсмена поддерживать свою максимальную скорость на протяжении дистанции бега на 100 м или сходной с ними дистанции в других видах спорта (Мищенко B.C., 1990).
Специальные лабораторные исследования с использованием биопсии в условиях нагрузки максимальной интенсивности на велоэргометре, моделирующей спринтерскую дистанцию, показали, что гликолитические процессы активизируются уже через 6 с такой нагрузки (Boobis L, Broors S., 1987).
Расчёты показывают, что в беге на 100 м энергия для первых 4-6 с бега образуется в системе АТФ-КФ. Последние же 3-4 с бега резко активизируются реакцией гликолиза. Уменьшение скорости бега квалифицированных спринтеров начинается тогда, когда истощаются запасы высокоэнергетических фосфатов и большая часть энергии начинает поступать за счёт энергии гликолиза (Hirvonen J., RehunenS., Rusko H., 1987). Более быстрые спортсмены характеризуются способностью использовать АТФ-КФ уже в начале спринтерской работы.
Специальные исследования (Costill D., 1985) показали, что после спринтерского бега концентрация лактата и пирувата в широкой мышце бедра увеличивается в 19-26 раз. Имеет место сразу после бега значительное снижение содержания КФ в мышце (на 64%), а также АТФ (на 37%).
Специальная спринтерская тренировка в течение 8 недель приводит к увеличению скорости анаэробного образования АТФ. Это увеличение (по расчётам прироста концентрации лактата и пирувата в мышце под влиянием тренировки) составляет около 20% (табл. 6).
Как видно из табл. 6, спринтерская тренировка не влияла на содержание АТФ и КФ в покое. Однако степень их исчерпания после 30-секундного спринта несколько увеличилась, на этом фоне повышалась концентрация лактата в мышцах и артериальной крови. Следует отметить, что значительный анаэробный гликолиз имеет место и при более коротких (ниже 15 с) спринтерских нагрузках максимальной интенсивности (Hirche Н., 1973; Hirvonen J., Rehunen S., Rusko H., 1987; Мищенко B.C., 1990).
Так, у группы спортсменов при лабораторной (7 с) и естественной беговой нагрузке (50 м - 6,2 с) отмечалось увеличение концентрации лактата в крови до 3,7 и 6,8 ммоль х л-1 соответственно. При беге на 100 м (за 11,6 с) концентрация лактата повышается в среднем до 8,9 ммоль х л-1 Максимальная концентрация у спортсменов данной группы при средней длительности предельной лабораторной нагрузки 52с составила 13,1 ±2,4 ммоль хл-1. Таким образом, при беге на 100 м концентрация лактата составляет 68% от индивидуальной максимальной.
В табл. 7 даётся определенное представление о степени участия анаэробного гликолиза на спринтерских дистанциях.
В беге на короткие дистанции в отдельных случаях отмечены высокие величины концентрации лактата в крови. Так, L. Herrmansen (1977) зафиксировал после бега на 100 м с результатом 10,5 с уровень лактата крови 16,7 ммоль х л-1. Однако обычно уровень концентрации лактата в этом случае составляет 8-9 ммоль х л-1, а скорость аккумуляции лактата около 0,60 ммоль х л-1х Л-1 (Hirvonen J., Rehunen S., Rusko H., 1987).
Острая работа спринтера быстро проходит, его спортивная работоспособность восстанавливается в течение 1,5-2 ч, показателем чего может служить возможность повторений той же дистанции с тем же техническим результатом. Утомление марафонца, лыжника или пловца после преодоления сверхдлинных дистанций снижает их работоспособность на несколько суток. В некоторых случаях, особенно при недостаточной подготовке, подобные нагрузки приводят к резким расстройствам жизнедеятельности.
По первоначальным представлениям Р. Маргария (1969), израсходованный во время выполнения тренировочной нагрузки гликоген ресинтезируется из молочной кислоты на протяжении 1-2 ч после тренировки. Расходуемый в этот период восстановления кислород определяет вторую (медленную, или лактатную) фракцию кислородного долга. Однако в настоящее время установлено, что восстановление гликогена в мышцах может длиться до 2-3 дней.
В период восстановления происходит устранение кислоты из рабочих мышц, крови и тканевой жидкости. Если после такой нагрузки выполняется лёгкая работа (активное восстановление), то устранение молочной кислоты происходит значительно быстрее (Коц Я.М., 1986).
Наибольшая интенсивность восстановительных процессов наблюдается сразу по окончании работы, а затем она постепенно понижается. Логично предположить, что применить средства, способствующие ускорению восстановительных процессов, целесообразнее в тот момент, когда скорость их естественного протекания замедляется.
По мнению В. М. Дьячкова (1977), на протекание восстановительных процессов оказывают положительное влияние упражнения умеренной интенсивности с ритмическим чередованием напряжения и расслабления мышц: медленный бег по мягкому грунту, непродолжительное плавание в тёплой воде, упражнения малой интенсивности игрового характера.
Быстрота восстановительных процессов, чувствительность к некоторым средствам восстановления связана с индивидуальными особенностями организма спортсмена. Так, известны индивидуальные различия и способности к восстановлению при одинаковом уровне тренированности. Некоторые спортсмены даже в состоянии хорошей тренированности относительно медленно восстанавливаются (Гиппенрейтер Б.С., 1966; Аванесов В.У, Талышев Ф.М., 1974; Волков В.М., 1977; Буровых А.Н., 1982; Моногаров В.Д., 1986, и др.).
Говоря о восстановлении после тренировочных нагрузок, нельзя не отметить его связь со спецификой мышечной деятельности. Различные виды спорта, в том числе лёгкой атлетики (а их свыше 40) оказывают неодинаковое влияние на энергообмен, деятельность отдельных органов и систем, различные звенья двигательного аппарата, характер регуляции взаимодействия функций. Поэтому при оценке последействия тренировочных занятий важно избирательно проанализировать следовые изменения в зависимости от вида спорта, характера тренировочного занятия и т.д.
Восстановление – процесс, происходящий в организме после прекращения работы (физической или психической нагрузки) и заключающийся в постепенном возвращении организма в целом, его органов и систем к дорабочему (или близкому к нему) состоянию.
После окончания физической нагрузки наступает восстановительный период. Его биологическая роль состоит не только в восстановлении уровня измененных функций и энергетических ресурсов организма, но и в функциональных и структурных перестройках, т. е. в формировании эффекта тренированности.
Восстановительный период характеризуется рядом особенностей.
Во-первых, в нем можно выделить две фазы. Восстановление любых функций сразу после прекращения работы идет быстро, затем замедляется. Скорость восстановления зависит также от тяжести проделанной работы и адаптированности организма к нагрузке.
Во-вторых, восстановление функций происходит не одновременно (гетерохронно). Одной из первых восстанавливается функция дыхания, затем частота пульса. В разные сроки происходит восстановление энергетического потенциала в мышцах. У молодых людей восстановление происходит быстрее, быстрее происходит восстановление и у тренированных, чем у нетренированных.
В-третьих, восстановительный период характеризуется волнообразностью , где можно выделить отдельные фазы.
После окончания физической нагрузки наступает фаза пониженной работоспособности . Затем, вследствие восстановительных процессов в организме работоспособность не только достигает исходного уровня, но и превышает его. Это фаза повышенной работоспособности (сверхвосстановление, суперкомпенсация), что является одной из основ тренировки организма, роста его силы и выносливости. Через некоторое время она сменяется фазой исходной работоспособности (рис. 2.1) .
Фаза суперкомпенсации в процессе восстановления имеет особое значение, так как сопровождается повышенной работоспособностью. Восстановление затраченных на тренировке ресурсов сопровождается их сверхвосстановлением, которое способствует повышению тренированности при определенных условиях.
Рис. 2.1. Фазы восстановления работоспособности:
1 –относительной нормализации, при которой состояние организма возвращается
к исходному уровню; 2 –суперкомпенсации, или сверхвосстановления,
характеризующаяся превышением исходного уровня;
3 –возвращения к исходному уровню
Рис. 2.2. Схема суммирования тренировочных эффектов (1 – интервал отдыха)
Оптимальный прирост результатов происходит тогда, когда новая нагрузка приходится на фазу сверхкомпенсации. Каждый раз организм как бы про запас подтягивает дополнительный энергетический ресурс, происходит повышение уровня тренированности – организм становится готовым вынести более напряженную работу. Повторное выполнение упражнения через определенные промежутки времени в этой фазе позволяет с каждой тренировкой увеличивать энергетические ресурсы организма, физическую работоспособность и таким образом суммировать воздействие упражнений для повышения тренированности (рис. 2.2, а).
Тренировочный эффект, полученный на отдельном занятии, снижается и даже вовсе утрачивается, если интервалы между занятиями слишком велики (рис. 2.2, б).
Напряжение в процессе физической нагрузки приводит к снижению функциональных возможностей организма, затем во время отдыха достигается состояние сверхвосстановления тренируемой функции, длящееся определенное ограниченное время. Далее, при отсутствии повторных нагрузок, уровень работоспособности снижается, и наступает фаза утраченной суперкомпенсации.
Для ускорения восстановительных процессов применяют различные средства: активный отдых (переключение с одного вида деятельности на другой), музыку, водные процедуры (обтирания, обливания, ванны, купания, бани), массаж, снабжение организма водой, солями, легко усваиваемыми энергетическими веществами и витаминами.
