Юрий Медведько - Лучшие силовые упражнения

Гликолиз.Это процесс распада одной молекулы глюкозы (C 6H 6O 6) на две молекулы молочной кислоты (C 3H 6O 3) с выделением энергии, достаточной для «зарядки» двух молекул АТФ:

C 6H 12O 6(глюкоза) + 2H 3PO 4+ 2АДФ =2C 3H 6O 3(молочная кислота) + 2АТФ + 2H 2O.

Гликолиз протекает без потребления кислорода (такие процессы называются анаэробными).

Тут нужно сделать два важных замечания:

а) примерно половина всей выделяемой в данном процессе энергии превращается в тепло и не может использоваться при работе мышц. При этом температура мышц повышается до 41–42 градусов Цельсия;

б) энергетический эффект гликолиза невелик и составляет всего 2 молекулы АТФ из 1 молекулы глюкозы.

Гликолиз играет важную роль в энергообеспечении упражнений, продолжительность которых составляет от 30 до 150 с. К ним относятся бег на средние дистанции, плавание на 100–200 м, велосипедные гонки, длительные ускорения.

Кислородное окисление.Для полноценного включения в действие кислородного окисления глюкозы требуется больше времени. Скорость окисления становится максимальной лишь через 1,5–2 минуты работы мышц, этот эффект широко известен как «второе дыхание».

Распад глюкозы в присутствии кислорода идет сложным путем. Это многостадийный процесс, включающий в себя цикл Кребса и многие другие превращения, но суммарный результат может быть выражен следующей записью:

C 6H 12O 6(глюкоза) + 6O 2+ 38АДФ + 38H 3PO 4= 6CO 2+ 44H 2О + 38АТФ.

То есть распад глюкозы по кислородному (аэробному) пути дает в итоге с каждой молекулы глюкозы 38 молекул АТФ. Таким образом, кислородное окисление энергетически в 19 раз эффективнее бескислородного гликолиза. Но за все надо платить – в данном случае платой за большую эффективность является затянутость процесса. Получение молекул АТФ при кислородном окислении возможно только в митохондриях, а там АТФ недоступна АТФазам, которые находятся во внутриклеточной жидкости, – внутренняя мембрана митохондрий непроницаема для заряженных нуклеотидов. Поэтому АТФ из митохондрий доставляется во внеклеточную жидкость достаточно сложным путем, при этом используются различные ферменты, что в целом существенно замедляет процесс получения энергии.

Для полноты картины упомяну еще и о последнем пути ресинтеза АТФ – миокиназной реакции. В случае значительного утомления, когда возможности других путей получения энергии уже исчерпаны и в мышцах накопилось много АДФ, то из 2 молекул АДФ при помощи фермента миокиназа возможно получение 1 молекулы АТФ:

АДФ + АДФ = АТФ + АМФ.

Эту реакцию можно рассматривать как «аварийный» механизм, который не очень эффективен и поэтому организм редко к нему прибегает и только в крайнем случае.

Итак, существует несколько способов получения молекул АТФ. Далее АТФ при помощи катионов кальция и АТФазы «заряжает» миозин энергией, которая используется для спайки с актином и для продвижения актиновой нити на один «шаг».

Здесь есть одна важная особенность. Миозин может иметь различную (бо-льшую или меньшую) активность АТФазы, поэтому выделяют различные типы миозина: быстрый миозин характеризуется высокой активностью АТФазы, медленный миозин – меньшей активностью АТФазы.

Собственно поэтому и скорость сокращения мышечного волокна определяется типом миозина. Волокна с высокой активностью АТФазы принято называть быстрыми волокнами; волокна, характеризующиеся низкой активностью АТФазы, – медленными волокнами.

Быстрые волокна требуют высокой скорости воспроизводства АТФ, обеспечить которую может только гликолиз, так как, в отличие от окисления, он не требует времени на доставку кислорода к митохондриям и доставку энергии от них во внутриклеточную жидкость.

Поэтому быстрые волокна (их еще называют белыми волокнами) предпочитают гликолитический путь воспроизводства АТФ. За высокую скорость получения энергии белые волокна платят быстрой утомляемостью, так как гликолиз ведет к образованию молочной кислоты, накопление которой вызывает усталость мышцы и в конечном итоге останавливает ее работу.

Медленные волокна не требуют столь быстрого восполнения запасов АТФ и для обеспечения потребности в энергии используют путь окисления. Медленные волокна еще называют красными волокнами. Эти волокна окружены массой капилляров, которые необходимы для доставки с кровью большого количества кислорода. Энергию красные волокна получают путем окисления в митохондриях углеводов и жирных кислот.

Медленные волокна являются низкоутомляемыми и способны поддерживать относительно небольшое, но длительное напряжение.

Итак, мы вкратце познакомились со строением и энергетическим обеспечением мышц. Нам осталось выяснить, что же происходит с мышцами во время тренировки.

Микроскопические исследования показывают, что в результате тренировок в ряде мышечных волокон нарушается упорядоченное расположение миофибрилл, наблюдается распад митохондрий, а в крови повышается уровень лейкоцитов, как при травмах или инфекционном воспалении.

Разрушение внутренней структуры мышечного волокна во время тренировки (то есть микротравмы) приводит к появлению в волокне обрывков белковых молекул.

Иммунная система воспринимает обрывки белка как чужеродный белок, тут же активизируется и старается их уничтожить.

Итак, на тренировках мы разрушаем свои мышечные волокна и тратим запасы АТФ.

Но мы ходим в тренажерный зал вовсе не для того, чтобы израсходовать энергию и получить микротравмы. Мы ходим, чтобы накачать мышцы и стать сильнее.

Это становится возможным только благодаря такому явлению, как суперкомпенсация (сверхвосстановление). Суперкомпенсация проявляется в том, что в строго определенный момент отдыха после тренировки уровень энергетических и пластических веществ превышает исходный дорабочий уровень.

Закон суперкомпенсации справедлив для всех биологических соединений и структур, которые в той или иной мере расходуются при мышечной деятельности. К ним относятся: креатинфосфат, структурные и ферментные белки, фосфолипиды, клеточные органеллы (митохондрии, лизосомы).

В целом явление суперкомпенсации может быть отражено графиком (рис. 3).

Как видно из графика, фаза суперкомпенсации длится достаточно короткое время. Постепенно уровень энергетических веществ возвращается к норме, и тренировочный эффект исчезает.

Больше того, если проводить следующую тренировку до фазы суперкомпенсации, то это приведет только к истощению и перетренированности. Если проводить следующую тренировку после фазы суперкомпенсации, то следы предыдущей работы уже сгладятся и тренировка не принесет ожидаемого результата – увеличения мышечной массы и силы.