Академия. Курс "Наука физических тренировок". Модуль 1. Часть 2.

Добрый день!

Курс “Наука физических тренировок” (Science of Exercise)

https://www.coursera.org/learn/science-exercise

Модуль первый. “Энергетический обмен в организме”. Часть 2.

Первую часть конспекта первого модуля можно посмотреть по этой ссылке

Аденозинтрифосфат

Во время физических тренировок мышцы потребляют энергию. Основным источником энергии в мышцах является аденозинтрифосфат (АТФ). Такая молекула представляется как некая “энергетической валюта”. АТФ важна как во время активных тренировок, так и в состоянии покоя организма. При расщеплении (гидролизе) АТФ выделяется энергия, которая необходима для образования поперечного соединения между миозиновыми и актиновыми нитями. Таким образом инициируется сокращение мышц. В области образования поперечного соединения имеется фермент АТФаза. АТФаза отвечает за расщепление АТФ. Важно отметить, что в данном регионе нету больше никаких других ферментов. Таким образом, другие соединения, кроме АТФ, не могут быть использованы для активации сокращения мышц. Поэтому, во время физических тренировок, уровень АТФ в мышцах должен поддерживаться постоянно. То есть метаболические пути, производящие АТФ должны быть максимально активны во время тренировок.

Для поддержания необходимого уровня АТФ потребляются макросоединения: углеводы, жиры и белки. Во время расщепления этих молекул из АДФ (аденозиндифосфат) образуется АТФ. Созданный АТФ непосредственно используется для механической работы.

Ключевые ферменты, который отвечают за производство АТФ, активируются в тот момент, когда клетки ощущают потребность в увеличении энергии. Данную потребность определяется в первую очередь по энергетическому заряду клетки. В покое, энергетический заряд в мышцах примерно равен 0,85. При нагрузке мышц энергетический заряд уменьшается в следствии уменьшения концентрации АТФ.

Пути образования АТФ

Когда, концентрация АТФ опускается ниже нормального уровня – показатель энергетического заряда падает и активируются ферментативные пути образования АТФ. А также отключаются ферментативные пути биосинтеза, потребляющие АТФ. Таким образом, клетки стабилизируют нормальный уровень энергетического заряда во время физических тренировок.

Образование АТФ может проводиться аэробно (в присутствии кислорода) и анаэробно (без кислорода).

Во время кратковременных интенсивных упражнений АТФ образуется анаэробно – без кислорода. Основные метаболические пути образования анаэробного АТФ:

АТФ уже может быть накоплен в клетках, и соответственно может быть непосредственно использован.
Кретинфосфат может преобразовать АДФ в АТФ. В состоянии покоя, мышечные клетки имеют в 3-4 раза больше кретинфосфата чем АТФ.
Углеводы могут быть расщеплены анаэробно. Глюкоза расщепляется на 2 молекулы АТФ и две молекулы молочной кислоты.

При длительных тренировках на выносливость, продолжительностью более 10 минут, АТФ образуется митохондриями аэробно – то есть кислород в данном процессе необходим. Основные источники аэробного образования АТФ:

Углеводы. Глюкоза расщепляется под действием кислорода на 30 АТФ. Данный показатель в 15 раз больше чем таковой при расщеплении в анаэробных условиях.
Жиры. Пальмитиновая кислота расщепляется на 108 АТФ.
Белки. Аминокислоты могут быть использованы для синтеза жиров и углеводов.

Углеводы

Независимо от типа нагрузки – кратковременная интенсивная нагрузка или долговременная нагрузка на выносливость – углеводы являются основным источником энергии.

Углеводы в организме содержаться в виде молекул Гликогена - соединённых молекул глюкозы. Глюкоза же может быть использована непосредственно для синтеза АТФ.

Гликоген храниться в:

Мышцах. Необходим для поставки глюкозы клеткам во время физических нагрузок.
Печени. Для поддержания уровня глюкозы в крови.

Однако, количество углеводов в организме ограниченно, и, следовательно, углеводы истощаются достаточно быстро во время физических тренировок на выносливость. Например, у мужчины весом 70 кг в 50 раз больше энергии находится в виде жиров, чем в виде углеводов.

При нагрузках с малой интенсивностью (при потреблении 25% кислорода от V̇O2max) примерно 90% энергии для мышц поступает из жирных кислот, циркулирующих в крови. При 85% нагрузке от V̇O2max основным источником уже является гликоген, находящийся в мышцах.

Глюкоза образуется из гликогена в виде глюкозы-6-фосфатов. Такой распад гликогена проводится с использованием фермента: фосфорилазы. Фосфорилаза активируется гормоном надпочечников – адреналином, либо путем увеличения внутриклеточного уровня кальция.

Во время работы мышцы также пользуются глюкозой, которая находится в крови. Уровень глюкозы в крови может быстро падать при интенсивных физических тренировках. По этой причине, организм старается уравновесить уровень глюкозы с помощью расщепления гликогена в печени. Как и при расщеплении гликогена в мышцах, наибольший уровень окисления гликогена в печени происходит при большом потреблении кислорода (при потреблении кислорода близкому к V̇O2max). Распад гликогена в печени регулируется глюкагон – гормоном поджелудочной железы.

При средней напряжённости тренировки (50% от V̇O2max) одновременно истощается как запасы гликогена, так и запасы жиров. Однако, количество гликогена ограничено, и как следствие – уменьшается производительность и проявляется усталость. Правильной диетой можно количество хранящегося гликогена. Либо можно во время тренировок принимать разбавленные углеводные напитки для увеличения продуктивности.

Жиры

Жиры, потребляемые мышцами, находятся в двух формах:

Свободные жирные кислоты, которые могут непосредственно служить источником АТФ в мышцах во время тренировок. Данные молекулы располагаются в крови и в мышечных клетках и содержат ряд атомов углерода и водорода, которые могут легко окисляться в митохондриях клеток.
Триглицериды и триацилглицерины – являются молекулярным хранилищем жирных кислот. Они хранятся в огромном количестве в жировой ткани.

Так как энергии, хранящийся в виде жиров, в организме достаточно (примерно 100 000 ккал у 70кг человека), то при тренировках (даже самых изнурительных) она не истощается до конца. Основной причиной усталости является быстрое истощение энергии в виде углеводов, которые так же активно потребляются организмом. И, как, ранее было отмечено – во время упражнений легкой интенсивности, жиры являются предпочтительным источником энергии для мышц. А при увеличении интенсивности существует большая зависимость от углеводов. И таким образом, тренировки адаптации организма, связанные с метаболизмом жиров, в основном сводиться к упражнениям на выносливость, а не к силовым упражнениям.

Белки

Белки тоже могут являться источником энергии во время тренировок. Белки могут быть расщеплены организмом для получения аминокислот, которые, в свою очередь, могут быть превращены в углеводы и жиры. Однако, данный процесс происходит при крайне высоком дефиците других источников энергии.

Днём, в состоянии покоя, человеку требуется примерно 0,8 грамм белка на килограмм веса. При интенсивных тренировках для образования мышечной массы требуется 1,2 – 1,7 грамм на килограмм веса. В основном, белки будут потребляться при силовых тренировках. Т.к. мышечные клетки будут пытаться восстановиться после нарушения гомеостаза, и, как следствие, мышцы будут набирать массу. Прием белков в течении часа после силовых тренировок способствует синтезу мышечной массы.

Мое личное мнение

Осилил вторую половину недельного курса. Доволен изученным материалом. В это части я узнал о важности аденозинтрифосфата, а также о метаболических путях его образования из углеводов и жиров. Во время курса была затронута тема необходимости сбалансированного питания. Очень интересно. Обязательно присоединяйтесь - курс еще идёт.

Конспект подготовлен для Академии Голоса @academy.