Как повысить атф в мышцах. Энергообеспечение мышечной работы. Энергетическое обеспечение мышечной деятельности учебное пособие

Движение любого сочленения осуществляется благодаря сокращениям скелетных мышц. На следующей диаграмме представлен метаболизм энергии в мышце.

Сократительная функция всех типов мышц обусловлена превращением в мышечных волокнах химической энергии определённых биохимических процессов в механическую работу. Гидролиз аденозинтрифосфата (АТФ) как раз иобеспечивает мышцу этой энергией.

Поскольку снабжение мускулатуры АТФ невелико, необходимо активировать метаболические пути к ресинтезу АТФ , чтобы уровень синтеза соответствовал затратам на сокращение мышц. Образование энергии для обеспечения мышечной работы может осуществляться анаэробным (без использования кислорода) и аэробным путем. АТФ синтезируется из аденозиндифосфата (АДФ ) посредством энергии креатинфосфата, анаэробного гликолиза или окислительного метаболизма. Запасы АТФ в мышцах сравнительно ничтожны и их может хватить лишь на 2-3 секунды интенсивной работы.

Креатинфосфат

Запасы креатинфосфата (КрФ ) в мышце побольше запасов АТФ и они анаэробномогут быть быстро превращены в АТФ . КрФ – самая «быстрая» энергии в мышцах (она обеспечивает энергию в первые 5-10 секунд очень мощной, взрывной работы силового характера, например, при подъеме штанги). После исчерпания запасов КрФ организм переходит к расщеплению мышечного гликогена, обеспечивающего более продолжительную (до 2-3 минут), но менее интенсивную (в три раза) работу.

Гликолиз

Гликолиз - форма анаэробного метаболизма, обеспечивающая ресинтез АТФ и КрФ за счет реакций анаэробного расщепления гликогена или глюкозы до молочной кислоты.

КрФ считаетсятопливом быстрой реализации, которыйрегенерирует АТФ , которогов мышцах незначительное количество и поэтомуКрФ является основным энергетиком в течение нескольких секунд. Гликолиз более сложная система, способная функционироватьдлительное время, поэтому ее значение существенно для более длительных активных действий. КрФ ограничен своим незначительным количеством. Гликолиз же имеет возможность для относительно длительного энергетического обеспечения, но, производя молочную кислоту,заполняет ею двигательные клетки ииз-заэтого ограничивает мышечную активность.

Окислительный метаболизм

Связан с возможностью выполнения работы за счет окисления энергетических субстратов, в качестве которых могут использоваться углеводы, жиры, белки при одновременном увеличении доставки и утилизации кислорода в работающих мышцах.

Для пополнения срочных и кратковременных энергетических запасов и выполнения длительной работы мышечная клетка использует так называемые долговременные источники энергии. К ним относятся глюкоза и другие моносахара, аминокислоты, жирные кислоты, глицеролкомпоненты продуктов питания, доставляемые в мышечную клетку через капиллярную сеть и участвующие в окислительном метаболизме. Эти источники энергии генерируют образование АТФ путем сочетания утилизации кислорода с окислением носителей водорода в электронтранспортной системе митохондрии.

В процесс полного окисления одной молекулы глюкозы синтезируется 38 молекул АТФ . При сопоставлении анаэробного гликолиза с аэробным расщеплением углеводов можно заметить, что аэробный процесс в 19 раз эффективнее.

Во время выполнения кратковременных интенсивных физических нагрузок в качестве основных источников энергии используются КрФ , гликоген и глюкоза скелетных мышц. В этих условиях главным фактором, лимитирующим образование АТФ , можно считать отсутствие необходимого количества кислорода. Интенсивный гликолиз приводит к накоплению в скелетных мышцах больших количеств молочной кислоты, которая постепенно диффундирует в кровь и переносится в печень. Высокие концентрации молочной кислоты становятся важным фактором регуляторного механизма, ингибирующего обмен свободных жирных кислот во время физических нагрузок длительностью 30-40 с.

По мере увеличения длительности физических нагрузок происходит постепенное снижение концентрации инсулина в крови. Этот гормон активно участвует в регуляции жирового обмена и при высоких концентрациях тормозит активность липаз. Снижение концентрации инсулина во время длительных физических нагрузок приводит к повышению активности инсулин зависимых ферментных систем, что проявляется в усилении процесса липолиза и увеличении освобождения жирных кислот из депо.

Важность этого регуляторного механизма становится очевидной, когда спортсмены допускают наиболее распространенную ошибку. Нередко, стараясь обеспечить организм легкоусвояемыми источниками энергии, за час до начала соревнований или тренировок они принимают богатую углеводами пищу или концентрированный, содержащий глюкозу, напиток. Такое насыщение организма легкоусвояемыми углеводами приводит через 15-20 минут к повышению уровня глюкозы в крови, а это, в свою очередь, вызывает усиленное выделение инсулина клетками поджелудочной железы. Повышение концентрации этого гормона в крови приводит к усилению потребления глюкозы в качестве источника энергии для мышечной деятельности. В конечном счете, вместо энергетически более выгодных жирных кислот в организме расходуются углеводы. Так, прием глюкозы за час до старта может существенно повлиять на спортивную работоспособность и снизить выносливость к длительной нагрузке.

Активное участие свободных жирных кислот в энергетическом обеспечении мышечной деятельности позволяет более экономно выполнять длительные физические на грузки. Усиление процесса липолиза во время физических нагрузок приводит к освобождению жирных кислот из жировых депо в кровь, и они могут быть доставлены в скелетные мышцы или использованы для образования липопротеинов крови. В скелетных мышцах свободные жирные кислоты проникают в митохондрии, где подвергаются последовательному окислению, сопряженному с фосфорилированием и синтезом АТФ .

Каждый из перечисленных биоэнергетических компонентов физической работоспособности характеризуется критериями мощности, емкости и эффективности (табл. 1).

Таблица 1. Основные биоэнергетические характеристики метаболических процессов - источников энергии при мышечной деятельности

	Критерии мощности			Максимальная энергетическая емкость, кДж/кГ
Метаболический процесс	Максимальная мощность, кДж/кГмин	Время достижения макс. мощи. физической работы, с	Время удержания работоспособности на уровне макс. мощн., с
Алактатный анаэробный	3770
Гликолитический -анаэробный	2500	15-20	90-250	1050
Аэробный	1250	90-180	340-600	Не ограничена

Критерий мощности оценивает то максимальное количество энергии в единицу времени, которое может быть обеспечено каждой из метаболических систем.

Критерий емкости оценивает доступные для использования общие запасы энергетических веществ в организме, или общее количество выполненной работы за счет данного компонента.

Критерий эффективности показывает, какое количество внешней (механической) работы может быть выполнено на каждую единицу затрачиваемой энергии.

Важное значение имеет соотношение аэробной и анаэробной энергопродукции при выполнении работы разной интенсивности. На примере беговых дистанций из легкой атлетики можно представить это соотношение (табл.2)

Таблица 2. Относительный вклад механизмов аэробной и анаэробной энергопродукции при выполнении с максимальной интенсивностью однократной работы различной продолжительности

Зоны энергообеспечения	Продолжительность работы		Доля энергопродукции (в %)
	время, мин	Дистанция, м	Аэробная	Анаэробная
Анаэробная	10-13"
	20-25"
	45-60"
	1,5-2,0"
Смешанная аэробно-анаэробная	2,5-3"	1000
	4,0-6,0"	1500
	8,0-13,0"	3000-5000
Аэробная	12,0-20,0"	5000
	24,0-45,0"	10000
	Более 1,5 час	30000-42195

Содержание

Аденозинтрифосфорная кислота (молекула АТФ в биологии) является веществом, вырабатываемым организмом. Это источник энергии для каждой клетки тела. Если АТФ вырабатывается недостаточно, то наступают сбои в работе сердечно-сосудистой и других систем и органов. В этом случае медики назначают препарат, содержащий аденозинтрифосфорную кислоту, которая выпускается в таблетках и ампулах.

Что такое АТФ

Аденозинтрифосфат, Аденозинтрифосфорная кислота или АТФ - это нуклеозидтрифосфат, который является универсальным источником энергии для всех живых клеток. Молекула обеспечивает связь между тканями, органами и системами организма. Являясь носителем высокоэнергетических связей, Аденозинтрифосфат осуществляет синтез сложных веществ: перенос через биологические мембраны молекул, мышечное сокращение и прочие. Строение АТФ – это рибоза (пятиуглеродный сахар), аденин (азотистое основание) и три остатка фосфорной кислоты.

Помимо энергетической функции АТФ, молекула нужна в организме для:

• расслабления и сокращения сердечной мышцы;
• нормальной работы межклеточных каналов (синапсов);
• возбуждения рецепторов для нормального проведения по нервным волокнам импульса;
• передачи возбуждения от блуждающего нерва;
• хорошего кровоснабжения головного, сердца;
• повышения выносливости организма при активной мышечной нагрузке.

Препарат АТФ

Как расшифровывается АТФ, понятно, но что происходит в организме при снижении ее концентрации, ясно не всем. Через молекулы аденозинтрифосфорной кислоты под влиянием негативных факторов в клетках реализуются биохимические изменения. По этой причине люди с дефицитом АТФ страдают сердечно-сосудистыми заболеваниями, у них развивается дистрофия мышечных тканей. Чтобы обеспечить организму необходимый запас аденозинтрифосфата, назначаются медикаменты с его содержанием.

Лекарство АТФ – это препарат, который назначают для лучшего питания клеток тканей и кровоснабжения органов. Благодаря ему в организме пациента происходит восстановление работы сердечной мышцы, снижаются риски развития ишемии, аритмии. Прием АТФ улучшает процессы кровообращения, снижает опасность возникновения инфаркта миокарда. Благодаря улучшению данных показателей, в норму приводится общее физическое здоровье, у человека повышается работоспособность.

Инструкция по применению АТФ

Фармакологические свойства АТФ – препарата схожи с фармакодинамикой самой молекулы. Лекарственное средство стимулирует энергетический обмен, нормализует уровень насыщения ионами калия и магния, понижает содержание мочевой кислоты, активизирует ионотранспортные системы клеток, развивает антиоксидантную функцию миокарда. Пациентам с тахикардией и фибрилляцией предсердий применение лекарства помогает восстановить естественный синусовый ритм, уменьшить интенсивность эктопических очагов.

При ишемии и гипоксии медикамент создает мембраностабилизирующую и антиаритмическую активность, благодаря свойству налаживать метаболизм в миокарде. Препарат АТФ благотворно влияет на центральную и периферическую гемодинамику, коронарное кровообращение, увеличивает способность сокращения сердечной мышцы, улучшает функциональность левого желудочка и сердечный выброс. Весь это спектр действий приводит к понижению количества приступов стенокардии и одышки.

Состав

Действующее вещество препарата – натриевая соль аденозинтрифосфорной кислоты. Лекарство АТФ в ампулах содержит в 1 мл 20 мг активного компонента, а в таблетках – 10 или 20 г на штуку. Вспомогательные вещества в растворе для инъекций – это лимонная кислота и вода. Таблетки содержат дополнительно:

• безводный коллоидный диоксид кремния;
• бензоат натрия (Е211);
• крахмал кукурузный;
• стеарат кальция;
• моногидрат лактозы;
• сахарозу.

Форма выпуска

Как уже упоминалось, выпускается медикамент в таблетках и ампулах. Первые упаковываются в блистер по 10 штук, продаются по 10 или 20 мг. Каждая коробка содержит 40 таблеток (4 блистерные упаковки). Каждая ампула 1 мл содержит 1% раствор для инъекций. В картонной коробке имеется 10 штук и инструкция по применению. Аденозинтрифосфорная кислота таблетизированной формы бывает двух видов:

• АТФ-Лонг – препарат с более длительным действием, который выпускается в таблетках белого цвета по 20 и 40 мг с насечкой для деления с одной стороны и фаской – с другой;
• Форте – лекарство АТФ для сердца в таблетках для рассасывания по 15 и 30 мг, которое показывает более выраженное действие на сердечную мышцу.

Показания к применению

Таблетки или уколы АТФ чаще назначают при различных заболеваниях сердечно-сосудистой системы. Поскольку спектр действия препарата широк, лекарственное средство показано при следующих состояниях:

• вегето-сосудистая дистония;
• стенокардия покоя и напряжения;
• нестабильная стенокардия;
• наджелудочковая пароксизмальная тахикардия;
• суправентрикулярная тахикардия;
• ишемическая болезнь сердца;
• постинфарктный и миокардический кардиосклероз;
• сердечная недостаточность;
• нарушения сердечного ритма;
• аллергический или инфекционный миокардит;
• синдром хронической усталости;
• миокардиодистрофия;
• коронарный синдром;
• гиперурикемия разного генеза.

Дозировка

АТФ-Лонг рекомендуется класть под язык (сублингвально) до полного рассасывания. Лечение осуществляется независимо от еды 3-4 раза/сутки в дозировке 10-40 мг. Терапевтический курс назначает врач индивидуально. Средняя продолжительность лечения – 20-30 дней. Более длительный прием доктор назначает по собственному усмотрению. Разрешается повторить курс через 2 недели. Не рекомендуется превышать суточную дозу выше 160 мг препарата.

Инъекции АТФ внутримышечно вводятся 1-2 раза/сутки по 1-2 мл из расчета 0,2-0,5 мг/кг веса пациента. Внутривенное введение препарата осуществляется медленно (в виде инфузий). Дозировка составляет 1-5 мл из расчета 0,05-0,1 мг/кг/мин. Проводятся инфузии исключительно в условиях стационара под тщательным контролем показателей артериального давления. Продолжительность инъекционной терапии составляет около 10-14 дней.

Противопоказания

Препарат АТФ назначают с осторожностью при комплексной терапии с другими лекарственными средствами, которые содержат магний и калий, а также с медикаментами, предназначенными для стимуляции сердечной деятельности. Абсолютные противопоказания к применению:

• грудное вскармливание (лактация);
• беременность;
• гиперкалиемия;
• гипермагниемия;
• кардиогенный или другие виды шока;
• острый период инфаркта миокарда;
• обструктивные патологии легких и бронхов;
• синоатриальная блокада и AV-блокада 2-3 степени;
• геморрагический инсульт;
• тяжелая форма бронхиальной астмы;
• детский возраст;
• гиперчувствительность к компонентам, входящим в состав лекарства.

Побочные действия

При некорректном применении лекарственного средства может возникнуть передозировка, при которой наблюдаются: артериальная гипотензия, брадикардия, AV-блокада, потеря сознания. При таких признаках необходимо прекратить прием препарата и обратиться к врачу, который назначит симптоматическое лечение. Побочные реакции возникают и при длительном использовании медикамента. Среди них:

• тошнота;
• кожный зуд;
• дискомфорт в эпигастральной области и груди;
• высыпания на коже;
• гиперемия лица;
• бронхоспазм;
• тахикардия;
• усиление диуреза;
• головные боли;
• головокружение;
• ощущение жара;
• усиление моторики желудочно-кишечного тракта;
• гиперкалиемия;
• гипермагниемия;
• отек Квинке.

Энергия АТФ используется во время деятельности скелетной мыш­цы для 3-х процессов:

■ работы K + -Na + -насоса, обеспечивающего постоянство градиента концентраций ионов K + и Na + по обе стороны мембраны;

■ процесса скольжения актиновых и миозиновых нитей, ведущего к укорочению миофибрилл;

■ работы кальциевого насоса, необходимого для расслабления во­локна.

При работе мышц химическая энергия превращается в механиче­скую, т.е. мышца является химическим двигателем, а не тепловым. Для процессов сокращения и расслабления мышц потребляется энергия АТФ. Расщепление АТФ с отсоединением одной молекулы фосфата и об­разованием аденозиндифосфата (АДФ) сопровождается выделением 10 ккал энергии на 1 моль: АТФ = АДФ + Ф + Эн. Однако запасы АТФ в мышцах невелики (около 5 ммоль/л). Их хватает лишь на 1 - 2 с работы. Количество АТФ в мышцах не может изменяться, т.к. при отсутствии АТФ в мышцах развивается контрактура (не работает кальциевый насос и мыш­цы не в состоянии расслабляться), а при избытке - теряется эластичность.

Для продолжения работы требуется постоянное восполнение запа­сов АТФ. Восстановление АТФ происходит в анаэробных условиях - за счет распада креатинфосфата (КрФ) и глюкозы (реакции гликолиза), в аэробных условиях - за счет реакций окисления жиров и углеводов.

Быстрое восстановление АТФ происходит в тысячные доли секун­ды за счет распада КрФ: АДФ + КрФ = АТФ + Кр. Наибольшей эффектив­ности этот путь энергообразования достигает к 5 - 6-й секунде работы, но затем запасы КрФ исчерпываются, т.к. их также немного (около 30 ммоль/л).

Медленное восстановление АТФ в анаэробных условиях обеспечивается энергией расщепления глюкозы (выделяемой из гликогена) – реакцией гликолиза с образованием в конечном итоге молочной кислоты (лак-тата) и восстановлением двух молекул АТФ. Эта реакция достигает наибольшей мощности к концу 1- й минуты работы. Особое значение этот путь энергообразования имеет при высокой мощности работы, которая продолжается от 20 с до 1 – 2 мин (например, при беге на средние дистанции), а также при резком увеличении мощности более длительной и менее мощной работы (финишные ускорения при беге на длинные дистанции) и при недостатке кислорода во время выполнения статической работы. Ограничение использования углеводов связано не с уменьшением запасов гликогена (глюкозы) в мышцах и в печени, а с угнетением реакции гликолиза избытком накопившейся в мышцах молочной кислоты.

Реакции окисления обеспечивают энергией работу мышц в условиях достаточного поступления в организм кислорода, т.е. при аэробной работе длительностью более 2 – 3 мин. Доставка кислорода достигает необходимого уровня после достаточного развертывания функций кислородтранспортных систем организма (дыхательной, сердечно-сосудистой систем и системы крови). Важным показателем мощности аэробных процессов является предельная величина поступления в организм кислорода за 1 мин - максимальное потребление кислорода (МПК). Эта величина зависит от индивидуальных возможностей каждого человека. У нетренированных лиц в 1 мин поступает к работающим мышцам около 2,5 – 3 л О 2 , а у высококвалифицированных спортсменов (лыжников, пловцов, бегунов-стайеров и др.) достигает 5 – 6 л и даже 7 л в 1 мин.

При значительной мощности работы и огромной потребности при этом в кислороде основным субстратом окисления в большинстве спортивных упражнений являются углеводы, т.к. для их окисления требуется гораздо меньше кислорода, чем при окислении жиров. При использовании одной молекулы глюкозы (С 6 Н 12 О 6), полученной из гликогена, образуется 38 молекул АТФ, т.е. аэробный путь энергообразования обеспечивает при том же расходе углеводов во много раз больше продукции АТФ, чем анаэробный путь. Молочная кислота в этих реакциях не накапливается, а промежуточный продукт – пировиноградная кислота – сразу окисляется до конечных продуктов обмена – СО 2 и Н 2 О.

В качестве источника энергии жиры используются в состоянии двигательного покоя, при любой работе сравнительно невысокой мощности (требующей до 50 % МПК) и при очень длительной работе на выносливость (требующей около 70 – 80 % МПК). Среди всех источников энергии жиры обладают наибольшей энергетической емкостью: при расходовании 1 моля АТФ выделяется около 10 ккал энергии, 1 моля КрФ – око-ло 10,5 ккал, 1 моля глюкозы при анаэробном расщеплении – около 50 ккал, а при окислении 1 моля глюкозы в аэробных условиях – около 700 ккал, при окислении 1 моля жиров – 2 400 ккал. Однако использование жиров при работах высокой мощности лимитируется трудностью доставки кислорода работающим тканям.

Работа мышц сопровождается выделением тепла. Теплообразова-ние происходит в момент сокращения мышц – начальное теплообразование (оно составляет всего одну тысячную всех энерготрат) и в период восстановления – запаздывающее теплообразование.

В обычных условиях при работе мышц тепловые потери составляют около 80 % всех энерготрат. Для оценки эффективности механической работы мышцы используют вычисление коэффициента полезного действия (кпд). Величина кпд показывает, какая часть затрачиваемой энергии используется на выполнение механической работы мышцы. Ее вычисляют по формуле

кпд = [А: (Е - е)] · 100 %,

где А – энергия, затраченная на полезную работу;

Е – общий расход энергии;

е – расход энергии в состоянии покоя за время, равное длительности работы.

У нетренированного человека кпд примерно 20 %, у спортсмена – 30 – 35 %, т.е. мышца использует на движение 20 – 35 % химической энергии, остальная часть в форме тепла передается кровью другим тканям и равномерно согревает организм. Вот почему на холоде человек старается больше двигаться – подогревает себя энергией мышц. Мелкие непроизвольные сокращения мышц вызывают дрожь – организм увеличивает образование тепла.

При ходьбе наибольший кпд отмечается при скорости 3,6 – 4,8 км/ ч, при педалировании на велоэргометре – при длительности цикла около 1 сек. С увеличением мощности работы и включением «ненужных» мышц кпд уменьшается. При статической работе, поскольку А = 0, эффективность работы оценивается по длительности поддерживаемого напряжения мышц.

Трехглавая плеча

Наружная бедра

Камбаловидная

84 %

67 % -

Рис . 24. Состав мышечных волокон в разных мышцах :

медленные; ,.*>%" - быстрые

V<>-

Материалы для самостоятельной подготовки

Вопросы к коллоквиуму и для самоконтроля

1. Какие виды мышц у позвоночных животных и человека Вы знаете?

2. Назовите функции скелетных мышц.

3. Перечислите нейроны, иннервирующие скелетные мышцы.

4. Что является функциональной единицей мышцы?

5. Что входит в состав двигательной единицы (ДЕ)?

6. Что называют мотонейронным пулом?

7. Дать характеристику больших и малых ДЕ.

8. В чем заключается правило Хеннемана?

9. Опишите структуру мышечного волокна.

10. Как устроены миофибриллы?

11. Что такое саркомер?

12. Чем можно объяснить, что в состоянии покоя мышца имеет поперечнополо-сатый вид в световом микроскопе?

13. Опишите строение актиновых и миозиновых нитей.

14. Какова роль потенциала действия в возникновении мышечного сокращения?

15. Опишите механизм сокращения, расслабления мышечного волокна.

16. Кем была открыта ферментативная активность миозина?

17. Укажите последовательность событий, ведущих к сокращению, а затем рас-слаблению мышечного волокна.

18. В чем заключается роль АТФ в механизмах мышечного сокращения?

19. Перечислите фазы одиночного сокращения мышцы.

20. В каких случаях происходит суммация сокращений? Что такое тетанус?

21. Какие формы тетануса Вы знаете?

22. От чего зависит сокращение целой мышцы?

23. В чем заключается метод электромиографии?

24. От каких факторов зависит амплитуда ЭМГ?

25. Что такое сила мышцы и от каких морфологических и физиологических факторов она зависит?

26. Перечислите типы мышечных волокон. Дайте их характеристику.

27. Назовите режимы работы мышц.

28. Опишите энергетику мышечного сокращения.

Источником энергии в клетках является вещество аденозинтрифосфат (АТФ), которое при необходимости распадается до аденозинфосфата (АДФ):

АТФ → АДФ + энергия.

При интенсивной нагрузке имеющийся запас АТФ расходуется всего за 2 секунды. Однако АТФ непрерывно восстанавливается из АДФ, что позволяет мышцам продолжать работать. Существует три основные системы восстановления АТФ: фосфатная, кислородная и лактатная.

Фосфатная система

Фосфатная система выделяет энергию максимально быстро, поэтому она важна там, где требуется стремительное усилие, например, для спринтеров, футболистов, прыгунов в высоту и длину, боксеров и теннисистов.

В фосфатной системе восстановление АТФ происходит за счет креатинфосфата (КрФ), запасы которого имеются непосредственно в мышцах:

КрФ + АДФ → АТФ + креатин.

При работе фосфатной системы не используется кислород и не образуется молочная кислота.

Фосфатная система работает только в течение короткого времени — при максимальной нагрузке совокупный запас АТФ и КрФ истощается за 10 секунд. После завершения нагрузки запасы АТФ и КрФ в мышцах восстанавливаются на 70% через 30 секунд и полностью — через 3-5 минут. Это нужно иметь в виду при выполнении скоростных и силовых упражнений. Если усилие длится дольше 10 секунд или перерывы между усилиями слишком короткие, то включается лактатная система.

Кислородная система

Кислородная, или аэробная, система важна для спортсменов на выносливость, так как она может поддерживать длительную физическую работу.

Производительность кислородной системы зависит от способности организма транспортировать кислород в мышцы. За счет тренировок она может вырасти на 50%.

В кислородной системе энергия образуется, главным образом, в результате окисления углеводов и жиров. Углеводы расходуются в первую очередь, так как для них требуется меньше кислорода, а скорость выделения энергии выше. Однако запасы углеводов в организме ограничены. После их исчерпания подключаются жиры — интенсивность работы при этом снижается.

Соотношение используемых жиров и углеводов зависит от интенсивности упражнения: чем выше интенсивность, тем больше доля углеводов. Тренированные спортсмены используют больше жиров и меньше углеводов по сравнению с неподготовленным человеком, то есть более экономично расходуют имеющиеся запасы энергии.

Окисление жиров происходит по уравнению:

Жиры + кислород + АДФ → АТФ + углекислый газ + вода.

Распад углеводов протекает в два шага:

Глюкоза + АДФ → АТФ + молочная кислота.

Молочная кислота + кислород + АДФ → АТФ + углекислый газ + вода.

Кислород требуется только на втором шаге: если его достаточно, молочная кислота не накапливается в мышцах.

Лактатная система

При высокой интенсивности нагрузки поступающего в мышцы кислорода не хватает для полного окисления углеводов. Образующаяся молочная кислота не успевает расходоваться и накапливается в работающих мышцах. Это приводит к ощущению усталости и болезненности в работающих мышцах, а способность выдерживать нагрузку снижается.

В начале любого упражнения (при максимальном усилии — в течение первых 2 минут) и при резком увеличении нагрузки (при рывках, финишных бросках, на подъемах) возникает дефицит кислорода в мышцах, так как сердце, легкие и сосуды не успевают полностью включиться в работу. В этот период энергия обеспечивается за счет лактатной системы, с выработкой молочной кислоты. Чтобы избежать накопления большого количества молочной кислоты в начале тренировки, нужно выполнить легкую разогревающую разминку.

При превышении определенного порога интенсивности организм переходит на полностью анаэробное энергообеспечение, в котором используются только углеводы. Из-за нарастающей мышечной усталости способность выдерживать нагрузку истощается в течение нескольких секунд или минут, в зависимости от интенсивности и уровня подготовки.

Влияние молочной кислоты на работоспособность

Рост концентрации молочной кислоты в мышцах имеет несколько последствий, которые нужно учитывать при тренировках:

• Нарушается координация движений, что делает тренировки на технику неэффективными.
• В мышечной ткани возникают микроразрывы, что повышает риск травм.
• Замедляется образование креатинфосфата, что снижает эффективность спринтерских тренировок (тренировок фосфатной системы).
• Снижается способность клеток окислять жир, что сильно затрудняет энергообеспечение мышц после истощения запасов углеводов.

В условиях покоя на нейтрализацию половины молочной кислоты, накопившейся в результате усилия максимальной мощности, организму требуется около 25 минут; за 75 минут нейтрализуется 95% молочной кислоты. Если вместо пассивного отдыха выполняется легкая заминка, например, пробежка трусцой, то молочная кислота выводится из крови и мышц намного быстрее.

Высокая концентрация молочной кислоты может вызвать повреждение стенок мышечных клеток, что приводит к изменениям в составе крови. Для нормализации показателей крови может потребоваться от 24 до 96 часов. В этот период тренировки должны быть легкими; интенсивные тренировки сильно замедлят восстановительные процессы.

Слишком высокая частота интенсивных нагрузок, без достаточных перерывов на отдых, приводит к снижению работоспособности, а в дальнейшем — к перетренированности.

Запасы энергии

Энергетические фосфаты (АТФ и КрФ) расходуются за 8-10 секунд максимальной работы. Углеводы (сахар и крахмалы) откладываются в печени и мышцах в виде гликогена. Как правило, их хватает на 60-90 минут интенсивной работы.

Запасы жиров в организме практически неисчерпаемы. Доля жировой массы у мужчин составляет 10-20%; у женщин — 20-30%. У хорошо тренированных спортсменов на выносливость процент жира может находиться в диапазоне от максимально низкого до относительно высокого (4-13%).

Запасы энергии человека

* Высвобождаемая энергия при переходе в АДФ
Источник	Запас (при весе 70 кг)		Длительность Дли- тель- ность интенсивной работы	Энергети- ческая система	Особенности
	Граммы	Ккал
Фосфаты (фосфатная система энергообеспечения )
Фосфаты	230	8*	8—10 секунд	Фосфатная	Обеспечивают «взрывную» силу. Кислород не требуется
Гликоген (кислородная и лактатная системы энергообеспечения )
Гликоген	300— 400	1200— 1600	60—90 минут	Кислородная и лактатная	При нехватке кислорода образуется молочная кислота
Жиры (кислородная система энергообеспечения )
Жиры	Больше 3000	Больше 27000	Больше 40 часов	Кислородная	Требуют больше кислорода; интенсивность работы снижается

По книге Петера Янсена «ЧСС, лактат и тренировки на выносливость».

Повышайте уровень АТФ для быстрого восстановления и роста

АТФ представляет собой источник внутриклеточной энергии, контролирующий почти все функции мышц и определяющий уровень силы и выносливости. Он также регулирует анаболическую ответную реакцию на тренинг, а также влияние большинства гормонов на клеточном уровне. Вполне можно предположить, что чем больше АТФ содержится в мышцах, тем они будут больше и мощнее.

Факт в том, что интенсивный тренинг бодибилдера исчерпывает запасы АТФ в мышцах. И это состояние опустошенности может длиться несколько дней, препятствуя росту мышц. В частности, перетренированность является результатом длительного нахождения организма в состоянии истощения запасов АТФ. Для того, чтобы восстановить уровень АТФ в мышцах, вы должны научиться эффективно использовать различные стимуляторы повышения уровня АТФ.

Уровень АТФ во время тренировки

Для мышечных сокращений используется энергия АТФ, содержащегося в мышечных клетках. Однако, при интенсивных сокращениях запас этого «горючего» быстро исчерпывается. Именно по этой причине вы не можете вечно продолжать вырабатывать такое же усилие. Чем тяжелее вы тренируетесь, тем больше АТФ вам требуется. Но чем больше становится отягощение, тем больше ваши клетки теряют способность воссоздавать АТФ. Вследствие этого, тяжелая нагрузка быстро «валит вас с ног», вызывая огромное разочарование, поскольку это лишает вас возможности выполнить последние, самые продуктивные, повторения. Именно тогда вы начинаете чувствовать сокращения мышц, ощущаете каждое волокно, но все они перестают работать из-за нехватки АТФ.

В действительности, уровень АТФ является одним из самых лимитирующих факторов в тренинге. Он сокращает количество стимулирующих рост повторений в каждом сете. Для того, чтобы возместить отсутствие интенсивности в конце сета, вы выполняете большее число сетов, что в результате дает значительный объем неэффективной работы с низкой интенсивностью.

В противоположность распространенному мнению, уровень АТФ после выполнения сета вовсе не нулевой. На самом деле, он очень далек от нуля. Медицинские исследования показывают, что уровень АТФ в мышцах снижается на 25% после 10 секунд максимальных мышечных сокращений (1). После 30 секунд выработки таких усилий уровень АТФ находится на отметке 50%. Поэтому вы все еще далеки до полного исчерпания запасов АТФ. Но даже небольшого снижения его уровня достаточно для того, чтобы не позволить мышцам сокращаться с такой мощностью, как вам бы хотелось. Конечно, запасы АТФ все больше и больше снижаются, когда вы выполняете более одного сета. Исследования показали, что 4-х минут отдыха было недостаточно для полного восстановления уровня АТФ в волокнах типа 2 после 30 секунд мышечных сокращений (2). Следовательно, когда вы начинаете второй сет, резерв АТФ в мышцах не оптимален. По мере того, как вы выполняете все больше и больше подходов, уровень АТФ становится все меньше.

Что происходит с АТФ после тренировки

После завершения тренировки резервы АТФ могут быть значительно сокращены. Когда вы отдыхаете, вы, возможно, ожидаете, что ваши мышцы получают возможность восстановиться. Ведь потребность в АТФ в это время снижается, а выработка увеличивается. Однако, помните, что в начале периода восстановления уровень АТФ низкий, поэтому его возвращение к нормальному займет некоторое время. Какое? Как это ни удивительно, для полного восполнения запасов АТФ потребуется от 24 до 72 часов.

Если вы находитесь в состоянии перетренированности, уровень АТФ не вернется к нормальному, базовому уровню. Хотя, к сожалению, после тренировки уровень АТФ несколько сокращен, он все еще остается достаточно высоким. Для этого есть несколько причин, среди них следующие:

1) Когда вы тренируетесь, в мышечных клетках накапливается натрий. После этого они должны избавиться от натрия с помощью механизма, называемого Na-K-АТФ-азным насосом. Как свидетельствует из названия, этот механизм использует АТФ в качестве источника энергии.

2) Если у вас болят мышцы, значит в них скопилось большое количество кальция. Они будут стараться содержащийся в них кальций вернуть в его естественные хранилища, но для этого тоже требуется определенный запас АТФ.

3) Другой интересный аспект касается образования глютамина. После тренировки потребность организма в глютамине очень сильно возрастает. Для того, чтобы справиться с возросшей потребностью в глютамине, организм начинает вырабатывать больше глютамина из других аминокислот, таких как аминокислоты с разветвленными цепями. Возникает состояние «перетягивания каната». По мере увеличения использования глютамина, увеличиваются и усилия организма по производству нового глютамина. Производство глютамина очень затратно с энергетической точки зрения - имеется в виду АТФ. Происходит оно в основном в мышцах, но уровень АТФ в мышцах после тренировки понижен, что препятствует выработке глютамина. Через некоторый промежуток времени выработка его уже не покрывает увеличившуюся потребность, что приводит к достоверному сокращению уровня глютамина после тренировки. С другой стороны, чтобы сделать это сокращение минимальным, организм старается увеличить скорость синтеза глютамина, используя еще больше АТФ. Следовательно, потребление АТФ мышцами остается высоким в течение длительного периода времени после тренировки, и это является причиной слишком длительного восстановления мышц.

АТФ и диета

Процесс тренинга и мышечного развития довольно труден даже тогда, когда вы нормально питаетесь. Но ведь культуристам время от времени приходится соблюдать низкоуглеводную диету. Вы можете себе представить, как сокращение приема пищи влияет на энергетический уровень в клетке. Во время длительной ограничительной диеты энергетическое равновесие в мышцах нарушается, что еще более усложняет поддержание нормального уровня АТФ. Это приводит к снижению силы при тренинге и длительному восстановлению после тренировки.

Функции АТФ

Помимо основной функции обеспечения энергией мышечных сокращений и контроля содержания электролитов в мышцах, АТФ выполняет множество других функций в мышцах. Например, он контролирует скорость синтеза протеина. Подобно тому, как строительство здания требует наличия исходных материалов и определенного расхода энергии, так и строительство мышечных тканей. Материалом служат аминокислоты, а источником энергии - АТФ. Анаболизм является одним из самых энергопотребляющих процессов, которые происходят внутри мышц.

Он потребляет столько АТФ, что при сокращении этого вещества на 30%, большая часть анаболических реакций останавливается. Таким образом, колебания уровня АТФ очень сильно сказываются на анаболическом процессе.

Этим объясняется тот факт, что во время тренировки мышцы не растут. Когда человек тренируется, уровень АТФ у него слишком низок. И если вызвать анаболический процесс именно в этот момент, то он еще больше бы исчерпал запас АТФ, снижая вашу способность сокращать мышцы. Чем раньше уровень АТФ вернется к нормальному, тем раньше начнется процесс синтеза протеина. Таким образом, несмотря на то, что очень важно повышать уровень АТФ во время тренировки, даже еще важнее делать это после тренировки, чтобы мышцы росли. АТФ также необходим анаболическим гормонам, чтобы они могли «творить чудеса». Как тестостерону, так и инсулину требуется АТФ для нормального функционирования.

Как это ни парадоксально, уровень АТФ контролирует и темп катаболизма. Основные протеолитические пути требуют затрат энергии для того, чтобы разрушать мышечную ткань. Хотя вы можете предположить, что послетренировочное сокращение уровня АТФ может спасти мышцы от катаболизма, к сожалению, это не так. Когда уровень АТФ в мышцах достигает нижнего порога, запускаются другие катаболические механизмы, не зависящие от АТФ. Содержащийся в клетках кальций начинает выводиться из клеток, вызывая основные нарушения. Более выигрышным вариантом будет усиление и анаболического, и катаболического процессов, чем сильный катаболический процесс и слабый анаболический. Следовательно, чем больше АТФ - тем лучше.

Как повысить уровень АТФ

Как культурист, вы обладаете огромным арсеналом мощных средств для повышения уровня АТФ. В данной статье я расскажу об использовании креатина, прогормонов и рибозы. Не буду останавливаться на углеводах, поскольку о них, как об источнике энергии, и так уже слишком много было написано. Глютамин и аминокислоты с разветвленными цепями тоже оказывают небольшое влияние на выработку АТФ, но в этот раз я не буду останавливаться на них подробно. Важно, чтобы вы поняли, что все эти стимуляторы характеризуются разновременностью срабатывания, поэтому являются лишь вспомогательными.

Самым быстродействующим стимулятором является D-рибоза. Молекула АТФ рождается при взаимодействии одной молекулы аденина, трех фосфатных групп и одной молекулы рибозы. Таким образом, рибоза является необходимым сырьем для синтеза АТФ. Рибоза также контролирует активность фермента 5-фосфорибозил-1-пирофосфат, необходимого для ресинтеза АТФ.

Я рекомендую употреблять по крайней мере 4 грамма рибозы за 45 минут до тренировки. У вас не только сразу же повысится уровень силы, но рибоза также предотвращает влияющее на результативность нервное утомление, когда вы добавляете повторения в самых тяжелых сетах.

Однако, рибоза действует не только как стимулятор выработки АТФ. Исследования ученых показали, что она оказывает эффективное влияние на увеличение уровня АТФ и на увеличение уровня уридинтрифосфата, являющегося еще одним, хотя и менее известным, источником клеточной энергии. Уридинтрифосфат имеет наиболее важное значение для медленносокращающихся волокон. Исследования показывают, что он оказывает сильное анаболическое влияние на мышцы. Он также помогает им избавиться от нашествий натрия, помогая калию проникнуть внутрь мышечных клеток, что, в свою очередь, щадит запасы АТФ.

Я считаю креатин умеренным стимулятором АТФ, а стимуляторами АТФ самого длительного действия являются прогормоны. Я сомневаюсь в том, что креатин способен оказывать стимулирующий эффект на выработку АТФ у тех, кто ведет малоподвижный образ жизни. Однако, как уже рассказывалось выше, интенсивная физическая нагрузка снижает уровень АТФ на длительное время. В этом случае креатин может обеспечить необходимый исходный материал для ресинтеза АТФ, благодаря его трансформации в фосфокреатин внутри мышц. Проведенный европейскими учеными эксперимент показал, что при дополнительном употреблении спортсменами высокого уровня тренированности креатина на протяжении пяти дней в количестве 21 г в день, вместе с употреблением 252 г углеводов, уровень АТФ в мышцах увеличился аж на 9%, а при употреблении предшественника АТФ фосфокреатина - на 11% (3).

Что касается прогормонов, проведенные на животных исследования показали, что уровень мужских гормонов очень сильно влияет на уровень АТФ в мышцах. При кастрировании крыс уровень АТФ в мышцах у них был понижен (4). Когда крысам вводили тестостерон, уровень АТФ восстанавливался до нормальной отметки. Результаты этого исследования доказали важность употребления стимуляторов выработки тестостерона, особенно в период после тренировки, когда уровень тестостерона снижается даже просто от употребления углеводов. Вы можете употреблять интракринный стимулятор выработки тестостерона, такой как андростенедион, и эндокринные стимуляторы, такие как предшественники нандролона. Таким образом, вы можете естественным образом отрегулировать снижающийся уровень тестостерона в крови, замещая его нандролоном, а также повысить при этом уровень тестостерона в мышцах с помощью андростенедиона.
Рибоза, креатин и прогормоны являются эффективными стимуляторами выработки АТФ. Комбинированный их прием повысит ваш силовой уровень во время тренинга с отягощениями, улучшая при этом мышечное восстановление и рост после тренировки. Поскольку их влияние по-разному распределяется по времени, и у них разный способ действия, они приносят оптимальные результаты, работая в синергии.