Биохимические факторы, определяющие проявление аэробного компонента выносливости

К факторам, определяющим аэробный компонент выносливости, относятся запасы доступных для использования энергетических субстратов, обеспечение ими работающих органов и тканей, доставка кислорода к работающим тканям, возможности ферментных систем аэробного биологического окисления, а также экономичность спортивной техники. Учитывая, что аэробный компонент выносливости проявляет себя при достаточно продолжительной работе, фактор экономичности техники выполнения упражнения может играть существенную роль.

Обеспечение работающих мышц и других органов и тканей энергетическими субстратами является важной составляющей аэробного компонента выносливости. Мышечные клетки имеют запасы гликогена и жиров. При этом тренировка аэробной направленности заметно повышает запасы этих веществ. При выполнении объемной мышечной работы аэробной направленности в качестве субстратов аэробного окисления используются гликоген мышц и печени, жиры, находящиеся как в самих мышечных волокнах, так и в жировых депо (подкожная жировая ткань, сальники и т.п.). Более того, при продолжительной мышечной работы жир постепенно становится основным энергетическим субстратом для скелетных мышц. В ряде научных исследований показано, что повышение тренированности к нагрузкам аэробного характера сопровождается увеличением доли жиров в энергетическом балансе при соответствующем уменьшении вклада углеводов. Такой углеводосберегающий эффект тренировки, имеет большое значение, т.к. обеспечивает большую их сохранность. В крови в течение более длительного времени сохраняются физиологические концентрации глюкозы. Мозговые и некоторые другие ткани, использующие глюкозу в качестве основного энергетического субстрата, в полной мере обеспечиваются ею.

Спортивная тренировка оказывает своеобразное влияние на соотношение углеводного и липидного обмена. У нетренированных лиц между содержанием в крови глюкозы и продуктов мобилизации жира из депо существуют реципроктные (конкурентные) отношения. Повышенное содержание глюкозы в крови препятствует мобилизации жира из депо. У спортсменов, хорошо тренированных к аэробным нагрузкам, мобилизация жира из депо отмечается на фоне не только нормального, но и повышенного содержания глюкозы в крови.

Усиленная мобилизация жира позволяет не только сберечь углеводные ресурсы крови и печени, но и замедлить расходование мышечного гликогена, снижение содержания которого является одним из факторов утомления.

Важнейшую роль в проявлении аэробного компонента выносливости играет обеспечение работающих мышц, органов и тканей кислородом, а также возможности ферментных систем, участвующих в утилизации кислорода. Многочисленными исследованиями установлено, что под влиянием специализированной тренировки значительно увеличивается способность организма потреблять и использовать кислород. Так, максимальное потребление кислорода может увеличиваться на 40% и более. Это происходит за счет адаптационных изменений как в системе потребления и транспорта кислорода, так и его использования в тканях. Особенно важную роль играет перестройка системы транспорта кислорода. Она заключается в повышении сердечной производительности (в первую очередь за счет увеличения размеров левого желудочка), улучшения кровоснабжения мышц и других органов и тканей (увеличивается количество капилляров и их просвет), повышения кислородосвязывающих свойств крови. Это последнее определяется повышением содержания гемоглобина в крови и его сродства к кислороду. Происходит увеличение количества эритроцитов в крови в результате новообразования эритроцитов меньших размеров. Такие эритроциты (меньших размеров) лучше проходят через капиллярную сеть и быстрее насыщаются кислородом.

Мышцы тренированных к аэробным упражнениям спортсменов обладают способностью извлекать из крови больше кислорода. Это обусловлено повышением содержания в них миоглобина. Роль миоглобина в транспорте кислорода заключается в том, что он увеличивает скорость переноса кислорода через цитоплазму клеток к митохондриям. Кроме того, связывая кислород, миоглобин создает определенный его резерв в клетке.

При тренировке аэробной направленности существенные изменения происходят в системах использования кислорода в клетках. Значительно повышается количество и активность ферментов аэробного обмена. Поскольку эти ферменты структурно связаны с гребнями митохондриальных мембран – кристами, повышение количества ферментов сопровождается увеличением количества митохондрий в клетках и крист в них. Хорошо тренированные к упражнениям, требующим проявления аэробной выносливости, спортсмены имеют в два раза больше крист в пересчете на грамм мышечной ткани, чем нетренированные лица.

Наряду с увеличением количества потребляемого и используемого кислорода, повышается эффективность аэробных превращений, в результате увеличения степени сопряженности окисления с фосфорилированием: у тренированных лиц поступивший в организм и ставший акцептором электронов и протонов кислород может обеспечить ресинтез большего количества молекул АТФ.

Проявление аэробного компонента выносливости во многом связано с уровнем «порога анаэробного обмена» - мощности, начиная с которой, в энергообеспечение работы включается анаэробный гликолиз. У нетренированных лиц ПАНО проявляется при мощности составляющей 40-50% от той, при которой достигается МПК. У высокотренированных к аэробным нагрузкам спортсменов ПАНО проявляется при мощности 70% и более от мощности МПК.

Большинство исследователей склоняется к тому, что образование молочной кислоты при нагрузках, когда аэробные процессы еще не достигли максимума, является результатом несоответствия между скоростью мобилизации гликогена в мышечной ткани и скоростью окислительных превращений образующейся при его распаде пировиноградной кислоты. Иначе говоря, скорость окислительных превращений пировиноградной кислоты, в частности, превращения в цикле трикарбоновых кислот, тесно связанные с ресинтезом АТФ, четко контролируются потребностью в энергии (т.е. зависят от скорости образования АДФ). Скорость же мобилизации углеводов и их расщепление до пировиноградной кислоты (т.е. фаза подготовки субстратов окисления для цикла трикарбоновых кислот), при интенсивной работе может превышать скорость дальнейшего использования пировиноградной кислоты. С повышением тренированности контроль за мобилизацией углеводов становится более эффективным, что проявляется в повышении уровня ПАНО.

Повышение уровня ПАНО с ростом тренированности можно также объяснить увеличением способности мышц окислять жиры. При высокой скорости окисления жиров тормозится мобилизация углеводов.