Лекция №9 биохимическая характеристика утомления и восстановительных процессов

Утомление – это временное снижение работоспособности, которое вызывается биохимическими, функциональными и структурными изменения-ми, которые возникают в организме в ходе выполнения физической работы. Утомление – это защитная реакция, которая сигнализирует о приближении неблагоприятных биохимических и функциональных сдвигах в организме, которые могут стать опасными для здоровья и для жизни.

При утомлении снижается концентрация АТФ в нервных клетках, нарушается синтез ацетилхолина, снижается скорость проведения возбуждения, развивается торможение, которое носит охранительный характер. В состоянии утомления угнетается деятельность желёз внутренней секреции, что ведёт к уменьшению выработки гормонов и к снижению активности ряда ферментов, прежде всего ферментов аэробного окисления. Нарушается сопряжение окисления с синтезом АТФ. Усиливается гликолиз, увеличивает-ся образование кислых продуктов обмена, что приводит к закислению внутренней среды организма и нарушению гомеостаза. Усиливающийся распад белков сопровождается повышением содержания мочевины в крови. В работающих мышцах при утомлении снижаются запасы энергетических субстратов (креатинфосфата, гликогена). При этом нарушается регуляция процессов, связанных с энергетическим обеспечением мышц, появляются выраженные изменения в деятельности кровообращения и дыхания.

Установлено, что причины утомления существенно различаются в зависимости от особенностей выполняемой мышечной работы. При кратковременной мышечной работе в зоне максимальной мощности существенную роль в развитии утомления играют изменения в деятельности ЦНС в связи с чрезвычайно высокой частотой импульсации от периферических проприорецепторов. При этом возникает запредельное торможение . Причиной утомления в зоне максимальной мощности может быть также и снижение продукции гормонов, Гормональное воздействие - один из главных путей повышения активности ферментов. Ведущую роль здесь играет гормон мозгового слоя надпочечников – адреналин, снижение продукции адреналина приводит к угнетению активности ферментов и снижению работоспособности.

В зоне субмаксимальной мощности главной причиной утомления является резкое закисление организма, которое возникает вследствие того, что важнейшую роль в энергетическом обеспечении играет гликолиз, деятельность которого приводит к образованию и накоплению молочной кислоты. При этом возникает резкий сдвиг реакции внутренней среды в кислую сторону ( рН снижается до 7,0 – 6,9, а иногда и ниже). Это приводит к резкому снижению активности ферментов и замедлению процесса ресинтеза АТФ.

Биохимические изменения, возникающие в организме спортсмена при выполнении упражнений в зоне большой мощности сходны с таковыми в зоне субмаксимальной мощности, но они менее выражены. Важным фактором утомления в зоне большой мощности являются изменения в деятельности сердечно-сосудистой и дыхательной системах, которые работают в этой зоне мощности на пределе своих возможностей.

Выполнение циклической работы в зоне умеренной мощности сопровождается большими энергозатратами и поэтому происходит снижение энергетических субстратов, в первую очередь гликогена в мышцах и печени. Уменьшение гликогена в печени сопровождается соответствующим падением содержания глюкозы в крови. Так как глюкоза – основной источник энергии для мозговых клеток, это может привести к нарушению деятельности ЦНС и падению работоспособности. Поэтому на длинных дистанциях лыжных и велосипедных гонок, марафонского бега спортсменам предлагаются напитки, содержащие в качестве главного компонента быстроусвояемые углеводы, а также витамины и минеральные вещества.

После завершения мышечной работы в организме происходят биохимические процессы, обеспечивающие восстановление организма. Они направлены на восстановление энергетических субстратов, разрушенных клеточных структур, белков и других веществ, содержание которых снизилось во время работы. Кроме того , устраняются накопленные во врем работы промежуточные продукты обмена, происходит восстановление гормонального статуса, водного и минерального баланса, кислотно-щелочного равновесия. Восстановительные процессы, происходящие в организме, характеризуются гетерохронностью (разновременностью). Время восстановления того или иного соединения зависит от его исходного содержания, степени расходования. Как правило, быстрее восстанавливаются те вещества, которые тратятся более быстро .В ходе восстановления скорость восстановительных процессов меняется. Как правило, она постепенно уменьшается.

Восстановление делится на две фазы: срочное и отставленное. Срочное восстановление длится от 30 до 90 минут. Наиболее быстро восстанавливаются запасы кислорода в гемоглобиновом и миоглобиновом депо. На это уходит менее одной минуты. Так же быстро восстанавливается содержание АТФ, хотя оно и остаётся несколько пониженным по сравнению с уровнем покоя. Несколько медленнее восполняются запасы креатинфосфата. При значительных тратах его (до 70 -90% от исходного уровня) время, в течение которого восстанавливается половина затраченного креатинфосфата, составляет 2 – 4 минуты. В дальнейшем скорость восстановления замедляется и полностью исходный уровень креатинфосфата восстанавливается через 10 – 20 минут после окончания работы. С восстановлением креатинфосфата связана ликвидация быстрой фракции (алактатной) кислородного долга – кислорода, потребляемого сверх уровня покоя в период восстановления.

Медленнее протекает процесс устранения накопленной за время работы молочной кислоты. В зависимости от её количества этот процесс может продолжаться от 15 -20 минут до 1,5 и более часов. На скорость устранения молочной кислоты оказывают влияние ряд факторов. Выполнение лёгкой работы ускоряет этот процесс. Аналогичное влияние оказывают такие воздействия на организм, которые ускоряют кровообращение, усиливают работу сердца: массаж, парная баня. С устранением молочной кислоты связан процесс ликвидации медленной фракции (лактатной) кислородного долга.

Отставленное восстановление продолжается длительное время. В этот период в организме восполняются запасы химических соединений и восстанавливаются внутриклеточные структуры, разрушенные или повреждённые во время мышечной работы. Основными биохимическими процессами в этот период являются синтезы гликогена, жиров и белков.

Синтез гликогена протекает в мышцах и в печени. В первую очередь накапливается мышечный гликоген. Предельное время восстановления запасов гликогена – 24 – 36 часов. Синтез жиров осуществляется в жировой ткани, а также в стенке тонкой кишки. Для восполнения запасов жира необходимо не более 36 – 48 часов. Синтез белков идёт в основном в мышечной ткани. Максимальное время восстановления белков 48 – 72 часа.

Наиболее длительное время продолжается процесс восстановления повреждённых внутриклеточных структур: миофибрилл, митохондрий, различных клеточных мембран ( 72 – 96 часов).

Все биохимические процессы в период отставленного восстановления протекают с потреблением энергии, источником которой является АТФ, которая образуется за счёт тканевого дыхания. Поэтому для отставленного восстановления характерно повышенное потребление кислорода, но не такое выраженное, как при срочном восстановлении.