Татьяна Андрюхина - Теория и методика оздоровительной физической культуры

Рис. 4. Механизм мышечного сокращения:

А-диск – нити миозина; I-диск – нити актина;

Z-линия – линия тонкой мембраны, сквозь которую проходят миофибриллы; М-линия – сетевидная структура соединения миофибрилл

Сокращение мышечных волокон происходит со значительным потреблением энергии [38, 44, 59]. Энергию для перемещения нитей дает аденозинтрифосфорная кислота (АТФ) при ее расщеплении в присутствии ионов кальция (Са 2+). Ферментом, расщепляющим АТФ в мышцах, является миозин, активность которого резко возрастает при соединении с актином и при образовании белка актомиозина в присутствии Са 2+. В состоянии покоя сокращение мышцы не возникает, это связано с тем, что Са 2+ находится внутри саркоплазматического ретикулума. Сокращение мышечных волокон и мышц возникает по причине прихода нервных импульсов из ЦНС, и в нервно-мышечном синапсе происходит выделение ацетилхолина, который вызывает деполяризацию мембраны мышечного волокна. Возникающий вследствие этого импульс распространяется по мембранам саркоплазматического ретикулума. Изменение потенциала мембраны сопровождается увеличением ее проницаемости для Са 2+ и выходом его в межфибриллярное пространство. Кальций способствует образованию актомиозина, под влиянием которого расщепляется АТФ. Освобождаемая при этом энергия используется для скольжения нитей. Эта теория получила название теории « скользящих нитей». Вслед за распадом АТФ происходит расщепление ряда других, богатых энергией фосфатных соединений. Освобождаемая энергия в значительной степени используется для восстановления уровня АТФ. Распад фосфатных соединений осуществляется без доступа кислорода, поэтому эта фаза получила название «анаэробная фаза». Энергия высвобождается в результате следующей реакции:

1. АТФ миозин → Энергия + АДФ + H 3PO 4+ 10 ккал → Мышечное сокращение

Расщепление АТФ происходит с большой скоростью. АТФ дефосфорилируется благодаря ферментативному действию миозина и превращается в аденозиндифосфорную кислоту (АДФ), а затем при потере еще одной группы фосфорной кислоты – в адениловую кислоту. Энергия расходуется для сокращения мышц. Так как АТФ расходуется, то длительная мышечная работа невозможна без восстановления (ресинтеза) АТФ.

Ресинтез АТФ происходит за счет энергии, которая освобождается при втором, более медленном процессе дефосфорилирования креатинфосфорной кислоты на креатин и фосфорную кислоту:

2. Креатинфосфат → креатин + Н 3РO 4+ 10, 5 тыс. ккал → ресинтез АТФ

За счет этой энергии могут быть выполнены интенсивные, но не продолжительные нагрузки – от 20–30 с до 1–2 мин (бег на 100 м). При более длительных нагрузках происходит расщепление углеводов:

3. Гликолиз → глюкозофосфат → 2 молекулы молочной кислоты + Q (гликогемолиз)

В результате этой реакции происходит распад глюкозы и расщепление глюкозофосфата до молочной кислоты с выделением энергии, которая идет на ресинтез АТФ и креатинфосфата.

Для дальнейших реакций необходимо наличие кислорода – начинается аэробная фаза, во время которой происходит распад молочной кислоты до углекислого газа (СО 2) и воды (Н 2О):

4. Молочная кислота → СО2 + H2O + 700 ккал

Освободившаяся энергия идет на ресинтез молочной кислоты до глюкозы и гликогена, а также – на восстановление АТФ и креатинфосфорной кислоты.

Запас АТФ в скелетных мышцах обеспечивает всего лишь 10 одиночных сокращений. При максимальном мышечном сокращении имеющихся в тканях запасов АТФ достаточно только на одну секунду. Энергия креатинфосфата, концентрация которого в 3–8 раз больше, чем АТФ, может поддержать такое сокращение в течение еще нескольких секунд. При максимальном сокращении на протяжении нескольких секунд абсолютно необходим анаэробный гликолиз, в котором используются запасы гликогена. Ресинтез гликогена из образующейся при этом молочной кислоты возможен лишь в аэробных условиях, поэтому при работе мышц так необходим кислород. При его отсутствии нарушается ресинтез гликогена и запасы углеводов быстро истощаются. Процесс расслабления мышцы связан с обратным поступлением Са 2+в саркоплазматический ретикулум [59].

Таким образом, механизм мышечного сокращения сопряжен с расходованием энергетических ресурсов. Истощение данных ресурсов приводит к проявлению ряда специфических физиологических состояний организма, о чем речь пойдет далее.

1. Расскажите о строении сократительного аппарата мышц.

2. Раскройте механизм мышечного сокращения.

3. Дайте общую характеристику механизмам потребления энергии при мышечном сокращении.

В тренировочной деятельности можно выделить три основные периода: предстартовый, основной (рабочий) и восстановительный [38, 51, 80 и др.].

Предстартовое состояние характеризуется функциональными изменениями, предшествующими началу работы (выполнению физических упражнений). Различают раннее предстартовое состояние, собственно, стартовое состояние и разминку. По своей природе предстартовое состояние – это условно-рефлекторные реакции, готовящие организм к предстоящей работе, ускоряющие процессы врабатывания. Данные изменения связаны с активацией лимбической и симпатоадреналовой систем, повышением в крови катехоламинов (адреналина и норадреналина), глюкозы крови. Кислородтранспортная система (КТС) в этот период приходит в динамику в результате второсигнальных раздражителей, эмоциональных реакций.

В зависимости от поставленной задачи, изменений физиологических функций и эмоционального статуса предстартовое состояние проявляется в трех видах: предстартовой готовности (умеренном эмоциональном возбуждении), лихорадке (возбуждении) и апатии (угнетении) [51, 80].

Занятиям физической культурой должна предшествовать разминка (общая или специальная), т. е. физические упражнения, которые являются вводными к тренировкам и соревнованиям и оптимизируют функциональное состояние организма. Они усиливают возбудимость сенсорных, моторных и вегетативных нервных центров, деятельность желез внутренней секреции; всех звеньев КТС; обеспечивают повышение температуры тела, снижение вязкости мышц, повышение скорости их сокращения, усиление диссоциации оксигемоглобина. В отличие от общей разминки, сопровождающейся перечисленными эффектами, специальная разминка по своему характеру ближе к предстоящей тренировочной деятельности.