Біохімічні основи харчування спортсмена

Тип работы:
Дипломная
Предмет:
Спорт и туризм


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Міжнародний університет «РЕГІ ім. С. Дем’янчука»

Факультет здоров’я і фізичної культури і спорту

кафедра фізичної реабілітації

Бакалаврська робота на тему:

«Біохімічні основи харчування спорстмена»

Виконав студент ІУ курсу

групи 9 ФВ

Онищук Віктор Миколайович

Рівне — 2010

ПЛАН

Вступ

І. Біохімічна характеристика харчування як засобу підвищення фізичних якостей спортсмена

1.1 Фізіологічні аспекти раціонального харчування спортсменів

1.2 Біохімічна роль харчування в енергетичному та пластичному забезпеченні м’язевої діяльності

ІІ. Методика організації біохімічних досліджень харчування спортсменів

2.1 Основні принципи складання раціонів харчування спортсменів в залежності від антропометричних показників

2.2 Організація дослідження впливу компонентів харчування на організм спортсмена

ІІІ. Експериментальний аналіз впливу основних компонентів харчування на фізичну діяльність спортсменів

3.1 Визначення потреб організму спортсмена в залежності від антропометричних і фізіологічних показників

3.2 Вплив основних харчових речовин на спортивні показники спортсменів

Висновки

Використана література

Вступ

Протягом ХХ ст. всі спеціалісти-нутріціологи все впевненіше відстоюють точку зору, що ні один з факторів, за виключенням спадково обумовлених можливостей і ступенів адаптації до фізичних навантажень, не має такого впливу на результат спортивних змагань, як харчування. Харчування спортсмена є один із засобів підвищення ефективності фізичних навантажень під час тренувань і спортивних змагань.

Високі спортивні результати спортсменів пов’язані з рівнем розвитку фізичних якостей організму і характеризуються метаболічними змінами обміну речовин під час виконання фізичних вправ різної інтенсивності. Особливості обміну речовин у спортсменів, що спеціалізуються в різних видах спорту, дозволяють достатньо точно оцінити потреби організму в основних компонентах харчування. Так як життєдіяльність людини пов’язана з постійними затратами енергії і речовин, які входять до складу клітин та тканин організму. Харчові речовини, що містяться в їжі, є джерелом енергії, яка задовільняє потреби організму, та пластичним матеріалом, що використовується у процесі росту і відновленні клітин тканин. Завдяки повноцінному використанню енергії хімічних зв’язків поживних речовин організм постійно витрачає енергію, особливо при виконанні фізичних навантажень, тому обов’язковою умовою достатнього (раціонального) харчування є відповідність раціону спортсменів енергетичним затратам організму.

Раціоналізація харчування спортсменів потребує вирішення на різних етапах річного циклу тренувань і змагань. Метою раціонального харчування є досягнення максимальної відповідності між можливим впливом компонентів харчування і завданнями тренера на даний період. Такої відповідності можна досягти при наявності конкретних біохімічних та фізіологічних даних про обмін речовин та енергії, стан організму спортсмена під час виконання фізичних навантажень. Спортсмени повинні забезпечувати баланс між кількістю енергії, що надходить з їжею, та енергією, що використовується в процесі м’язевої діяльності. Більшість спортсменів в період підготовки до змагань звертають велику увагу на режим харчування. На жаль, харчові маніпуляції в спорті базуються більше на твердженнях спортсменів, що успішно виступають, і на недостатньо якісних дослідженнях впливу факторів харчування на організм спортсменів при різній інтенсивності фізичних навантажень в період тренувань.

Галузь спортивного харчування містить багато «чудотворних» рецептів, які необхідно враховувати в режимі харчування для досягнення високих спортивних результатів, але їх використання потребує індивідуального підходу, який базується на особливостях фізіологічних і антропометричних показниках, і пов’язаний з метаболічними процесами в період інтенсивних тренувань. Тому вивчення біохімічних механізмів впливу компонентів харчування на метаболізм організму є необхідною умовою досягнення певних спортивних результатів.

Тема нашого дослідження: «Біохімічні основи харчування спортсмена»

Метою роботи є дослідження біохімічних механізмів впливу харчових речовин на метаболізм спортсмена.

Завдання дослідження:

1) проаналізувати сучасні дослідження в галузі харчування спортсменів;

2) охарактеризувати основні компоненти харчування, що входять в раціон харчування спортсменів;

3) аналіз ролі компонентів харчування в метаболічних процесах в організмі спортсмена при різних навантаженнях;

4) визначити енергетичні і пластичні потреби організму залежно від антропологічних і фізіологічних особливостей спортсмена;

5) дослідити вплив харчування при виконанні фізичних навантажень під час тренувань.

І. Біохімічна характеристика харчування як засобу підвищення фізичних якостей спортсмена

1.1 Фізіологічні аспекти раціонального харчування спортсменів

Харчування є необхідним фактором забезпечення оптимальних умов росту і розвитку організму людини, підвищення його працездатності, адаптації до умов зовнішнього середовища, і здійснює вплив на адекватну діяльність та тривалість життя.

При складанні режиму раціонального харчування спортсменів постає питання про те, що необхідно прийняти за основу при визначенні кількості, складу і якості харчових продуктів. Сучасні уявлення про потреби людини в їжі отримали вираження в концепції адекватного харчування, згідно якої нормальна життєдіяльність організму можлива при умові постачання необхідною кількістю енергії, білків та іншими поживними речовинами.

Закон адекватного харчування, що визначає співідношення окремих речовин в раціонах харчування, відображає стан метаболізму, який характеризує хімічні життєві процеси. Головної уваги при цьому заслуговують компоненти їжі, які не можуть бути замінені, та ті, що не синтезуються в організмі, і, по своїй структурі необхідні для підтримання нормального обміну речовин.

До основних компонентів їжі, необхідних для дорослої людини відносяться 10 амінокислот, 14 мінеральних речовин і 13 вітамінів (табл.1.) Однак, ці показники можуть уточнюватися по мірі накопичення теоретичних і практичних даних в галузі збалансованого харчування.

Важливим принципом раціонального харчування є відповідність калорійності раціону добовим енергозатратам, метаболічним змінам, які викликані м’язевою діяльністю, і визначає розвиток процесів адаптації організму спортсмена до виконання навантажень під час тренувань та в період змагань.

Таблиця 1

Компоненти їжі, необхідні для людини

Амінокислоти

Елементи

Вітаміни

Валін

Залізо (Fe)

В1 (тіамін)

Ізолейцин

Йод (J)

В2 (рибофлавін)

Лейцин

Калій (Kl)

В4 (холін)

Кальцій (Ca)

В6 (пірідоксин)

Лізин

Магній (Mg)

Метіонін

Марганець (Mn)

В12 (ціанокабаламін)

Треонін

Мідь (Cu)

С (аскорбінова кислота)

Натрій (Na)

А (ретинол)

Триптофан

Фосфор (P)

D (кальциферол)

Фенілаланін

Хлор (Cl)

E (токоферол)

Цинк (Zn)

K (філлохінон)

Тривало незамінні:

Аргінін

Молібден (Mo)

B3 (пантотенова кислота)

Гістидин

Селен (Se)

H (біотін)

Фтор (F)

F (поліненасичені жирні кислоти)

В основі раціонального харчування лежить збалансованість основних поживних речовин і відповідний режим споживання.

Раціональним називається харчування, що задовільняє енергетичні, пластичні та інші потреби організму і забезпечує необхідний рівень обміну речовин. Це визначення відповідає прийнятій теорії збалансованого харчування, яка включає наступні положення:

надходження харчових речовин повинно точніше відповідати їх витраті в організмі;

надходження харчових речовин забезпечується в результаті розщеплення харчових продуктів і всмоктуванням низькомолекулярних сполук, необхідних для метаболізму і побудови клітинних структур;

їжа повинна включати декілька компонентів: харчові речовини, баластні речовини, токсичні речовини та інш. ;

метаболізм визначається рівнем амінокислот, моносахаридів, жирних кислот, вітамінів і мінеральних елементів.

На основі теорії збалансованого харчування створюються різні харчові раціони для всіх груп населення з урахуванням віку, статі, направленості професійної діяльності і т.д. Для цього необхідно визначити співвідношення основних харчових і біологічно активних речовин.

Розглянемо фізіологічні особливості основних компонентів харчування: білків, вуглеводів, жирів, вітамінів, мінеральних елементів.

Білки, або протеїни — високомолекулярні сполуки, обмін яких лежить в основі всіх життєвих процесів організму. Білок входить в основу протоплазми і ядер клітин, міжклітинної речовини. Весь процес функціонування клітин і тканин полягає в обміні речовин, складових частин ядер і протоплазми. В процесі обміну речовин постійно проходить розпад, відмирання білкових речовин в тканинах організму, і поряд з цим, неперервне оновлення складу клітин. Для зрівноваження цих двох процесів організму необхідне щоденне надходження білка в організм.

Білки в організмі людини виконують важливу роль:

— є пластичним матеріалом і входять до складу м’язів, крові, лімфи, кісток, гормонів, ферментів, а також антитіл, що виробляються організмом в процесі боротьби з мікробами та їх токсинами. В нормі білки не входять тільки в склад сечі та жовчі.

— є складовою частиною ферментів і багатьох гормонів, і таким чином, беруть участь в регуляції обмінних процесів організму (наприклад, білки входять до складу гормонів щитовидної залози, гіпофіза та інш.).

— є необхідним фоном для нормального обміну в організмі інших харчових речовин, особливо вітамінів, мінеральних солей. Вітаміни при нестачі білків не засвоюються організмом.

Менш значна для організму енергетична роль білків. Для поповнення енергетичних затрат в організмі білки мають вторинне значення, тим не менше біля 15% енергії, що витрачається, в організмі поповнюється за рахунок білків. Згораючи в організмі, 1 г білка звільняє 4,1 ккал. Для енергетичних потреб білки можуть легко бути замінені іншими поживними речовинами, але для пластичних процесів білки незамінні.

Біологічні властивості білків визначаються їх амінокислотним складом та засвоєністю. Харчова цінність білків зумовлена якісним і кількісним співвідношенням амінокислот, що утворюють білок. Харчові білки при надходженні в організм розщеплюються ферментами шлунково-кишкового тракту на амінокислоти, які використовуються організмом для синтезу специфічних для людини білків тканин і клітин. В процесі синтезу білків, велике значення має амінокислотний склад, так як він є стабільним і зберігається навіть при голодуванні і при надлишку білків в їжі. Отже, організму людини необхідні білки певного складу, але таких природних білків, які співпадали б по амінокислотному складу з білками тканини людини, в природі немає. Тому, для оптимального задоволення потреб людини в амінокислотах необхідно використовувати різноманітні білки з тим урахуванням, щоб при розщепленні їх в організмі утворився певний комплекс амінокислот, необхідних для синтезу. Більшість амінокислот синтезуються в організмі за рахунок ендогенного (внутрішнього) синтезу, і називаються замінними — аланін, аспарагінова кислота, глікол, гліцин, глютамінова кислота, пролін, серин, тирозин, цистин, цистеїн. Незначна кількість амінокислот не синтезуються або синтезуються слабо, і можуть надходити в організм тільки з продуктами харчування. До них відносять: метіонін, лізин, триптофан, фенілаланін, лейцин, ізолейцин, треонін, валін. За даними деяких вчених, недостаньо синтезуються також аргінін і гістидин, а цистин і тирозин є незамінними амінокислотами [1].

Для забезпечення нормального харчування організму необхідні різноманітні білки рослинного і тваринного походження, що містять амінокислоти. Для дітей і дорослих незамінними є 9 амінокислот, добова потреба в яких у підлітків 10−12 років в 2,5рази вища, ніж у дорослих (табл. 2).

Таблиця 2

Добова потреба в незамінних амінокислотах різних вікових груп, мк/кг

Амінокислота

Підлітки 10−12 років

Дорослі

Валін

Гістидин

Ізолейцин

Лейцин

Лізин

Метіонін

Треонін

Триптофан

Фелілаланін

25

25

28

44

44

22

28

3,3

22

10

10

10

14

12

13

7

3,5

14

Всі незамінні амінокислоти

216

84

Найбільш повний комплекс незамінних амінокислот містять білки, що знаходяться в продуктах тваринного походження (м'ясі, рибі, яйцях, молоці, молочних продуктах). При нестачі декількох амінокислот, або навіть однієї з незамінних амінокислот, порушується синтез білків в організмі, і виникають розлади, характерні для білкової нестачі. Амінокислотна нестача може виникнути в результаті харчування одноманітною їжею, що містить один або два види білків [3].

В продуктах рослинного походження також містяться всі незамінні амінокислоти, але, або в малих кількостях, або загальний вміст білків в цих продуктах невеликий. Тому оптимальне задоволення потреб організму у всіх життєво необхідних амінокислотах, тільки за рахунок рослинних продуктів, неможливе. Єдиним продуктом рослинного походження, що містить достатню кількість повноцінних білків, є соя (більше 20% білка). Значну кількість містять бобові культури (фасоль, горох), але білки в цих рослинах мають грубу клітковину, тому споживання їх у великих кількостях небажане, бо клітковина важко перетравлюється в кишечнику. Крім того, у деяких з вказаних продуктів (наприклад, соя), містяться речовини, які пригнічують дію ферментів кишечника. Повноцінний білок міститься в деяких овочах — капусті, картоплі, але кількість його досить невелика — менше 1−2%. Для повного і найбільш оптимального забезпечення потреб людини в амінокислотах рекомендується дорослій людині 60%, а дітям 80% білка споживати за рахунок продуктів тваринного походження.

Перші спроби обґрунтувати норму білків у харчуванні людини відносять до другої половини XIX ст. Німецький фізіолог Фойт шляхом опитування великої кількості населення визначив середню кількість продуктів, які споживались за добу однією людиною. На основі такого вивчення Фойт вперше запропонував добову норму білків людини, яка становила 118 г [6].

Пізніше, деякі вчені намагалися знизити добову норму білків до 45−50 г, обґрунтовуючи свої висновки даними фізіологічних досліджень. При визначенні норми білків в раціоні харчування вони базувались на визначенні азотистого балансу — співвідношення кількості азоту, що надходить з їжею і виводиться з продуктами розпаду. Введення білка в кількості, що перевищує витрачення його в організмі, викликає позитивний азотистий баланс. Якщо білків в організмі вводиться менше, ніж витрачається за добу, то утворюється так званий негативний баланс. Коли надходження білків та їх витрати в організмі врівноважуються, то говорять про азотисту рівновагу, або нульовий азотистий баланс. Сприятливим для людини вважається позитивний азотистий баланс.

Американський лікар Чіттенден та датський лікар Хіндхене в результаті досліджень визначили азотисту рівновагу при споживанні білків в кількості 40 г за добу [4].

Низькі норми білків не знайшли визнання в інших країнах, наприклад в СРСР вчені протестували проти таких норм. На основі дослідження азотистого балансу, білкового складу крові, морфології крові, умовнорефлекторної діяльністі, рівнів обмінних процесів, активності ферментів при різних рівнях білку, прийшли до висновку, що організм пристосовується до малої кількості білків в раціоні.

З 1951 року були встановлені потреби в білках для дорослої людини в середньому 90 — 100 г на добу, але із зростанням рухової активності зростає їх потреба [9].

Термін «жири» використовується в літературі для позначення широкого класу органічних речовин — ліпідів, властивістю яких є їх хороша розчинність в неполярних органічних розчинниках і нерозчинність у воді. До цього класу речовин відносяться: нейтральні жири — тригліцерини і вільні жирні кислоти; фосфоліпіди; гліколіпіди; стероїди; віск; терпени. В комплексі з білками ліпіди утворюють структурні елементи мембран клітин і всіх клітинних органел. Вони активно беруть участь в метаболічних функціях клітинних мембран: бар'єрної, рецепторної, транспортної та інших.

Жири — це основне джерело енергії для організму. При окисленні 1 г жиру виділяється 39 кДж (9,3 ккал) енергії, що в 3 рази більше, ніж при окисленні такої ж кількості вуглеводів або білків.

Жири виконують захисну функцію: у вигляді жирового прошарку захищають тіло та внутрішні органи людини від механічного пошкодження.

Жири — обов’язковий компонент раціонального харчування. Вони надходять в організм з харчовими продуктами тваринного і рослинного походження. Біля 98% загальної кількості жирів в їжі приходиться на частку тріацигліцеринів, 2% складають фосфоліпіди, холестерин та його ефіри. Основні властивості жирів визначаються складом жирних кислот, які поділяються на насичені, мононасичені, мононенасичені та поліненасичені (табл. 3)

Таблиця 3.

Склад жирних кислот в тваринних і рослинних жирах.

Продукт

Жир

Відсоток загальної кількості жирних кислот

ненасичені

мононасичені

полінасичені

Кукурудзяне масло

100

15

31

53

Соняшникова олія

100

11

24

55

Оливкове масло

100

11

76

8

Масло сливочне

83

61

29

4

Свинячий шпиг

91

35

48

10

Маргарин

82

23

47

17

Майонез

68

11

19

54

Сметана

30

63

30

3

Більшість тваринних жирів містить багато насичених і мало ненасичених жирних кислот. Рослинні жири дуже багаті поліненасиченими жирними кислотами, які визначають їх високу біологічну цінність.

По калорійності цінність ненасичених і насичених жирних кислот приблизно однакова, однак велике споживання ненасичених жирних кислот істотно впливає на обмін речовин і супроводжується підвищеним вмістом холестерину.

Потреби дорослої людини в жирах складає 80 — 100 г на добу, в тому числі в рослинному маслі - 25 — 30 г, поліненасичених жирних кислотах — 3 — 6 г, фосфоліпідах — 5 г. При систематичних заняттях спортом збільшується потреба в поліненасичених жирних кислотах, фосфоліпідах і стероїдах [3].

Для найбільш повного засвоєння жирів велике значення має співвідношення жирів з іншими харчовими речовинами. Співвідношення між жирами, білками і вуглеводами повинно бути рівним 1: 1:4. Зсув цього співвідношення погіршує засвоєння жирів, вуглеводів та білків. Значно погіршує всмоктування жирів надлишок кальцію, магнію, фосфору в їжі.

Вуглеводи — основний клас харчових речовин, що використовуються в організмі для задоволення потреб в енергії. Значення вуглеводів як джерела енергії визначається їх здатністю окислюватись в організмі анаеробним і аеробним шляхами. В умовах занять спортом і високою фізичною активністю відмічається підвищена потреба організму в вуглеводах.

Вуглеводи складають основну частину раціону — 400−500 г на добу. В організмі вони можуть зберігатися у вигляді глікогену в печінці і скелетних м’язах. Однак ці запаси невеликі, і для задоволення потреб організму, повинні поповнюватися з їжею. Вуглеводи активно беруть участь в різних реакціях обміну: в синтезі амінокислот, нуклеїнових кислот, коензимів, глікопротеїдів, мукополісахаридів та інших речовин.

Вони тісно пов’язані з обміном жирів, і при надлишковому надходженні з їжею, можливе перетворення вуглеводів в жири та поповнення жирових запасів. Одних з основних шляхів формування надлишкової маси тіла пов’язаний з синтезом жирів з вуглеводів, в надлишку, що надходить з їжею. Ряд вуглеводів виконують в організмі спеціалізовані функції і беруть участь в пластичних процесах. Наприклад, гепарин попереджує зсідання крові в судинах, гіалуронова кислота перешкоджає проникненню бактерій через клітинну оболонку, гетерополісахариди визначають специфічність груп крові. Складні вуглеводи — глікопротеїни і протеоглікани виконують в клітинах структуріні функції у формуванні мембран і позаклітинного матрикса.

В залежності від будови, розчинності, швидкості засвоєння вуглеводи, що входять в склад харчових продуктів, поділяються на 3 основних класи: моносахариди, дисахариди, і полісахариди.

До моносахаридів відносяться глюкоза, фруктоза, галактоза. Глюкоза найбільш швидко використовується в організмі для задоволення енергетичних потреб, харчування мозку, діяльності скелетних і сердечного м’язів, створення запасів глікогену в печінці. Фруктоза має ті ж властивості, що і глюкоза, але значно повільніше засвоюється в кишечнику і більш швидко усувається з крові. Більш активна участь фруктози в жировому обміні полягає в нормалізації рівня холестерину в крові.

Галактоза утворюється з лактози і окремо в харчових продуктах не зустрічається. Глюкоза і фруктоза міститься в значних кількостях в різних плодах і ягодах, бджолиному меді.

Серед дисахаридів є сахароза і лактоза. Сахароза при гідролізі розпадається на глюкозу і фруктозу. Сахароза найчастіше використовується в харчуванні у вигляді цукру. Молочний цукор — лактоза міститься тільки в молоці і при гідролізі в кишечнику розщеплюється на глюкоза і галактозу. Основним джерелом надходження лактози в організм є молочні продукти.

Полісахариди включають групу складних вуглеводів, серед яких основне харчове значення мають крохмал, глікоген, пектин і целюлоза. Крохмал складається з великої кількості глюкозних залишків, і в процесі перетворення в організмі задовольняє потреби в глюкозі. У вигляді крохмалу в організм надходить основна кількість вуглеводів. В харчових раціонах на частку крохмалу приходиться до 80% загальної кількості вуглеводів, що споживаються. Крохмал надходить в організм в складі круп, хлібобулочних виробів, картоплі, бобових. Глікоген міститься в печінці, скелетних та серцевих м’язах і використовуються для забезпечення енергетичних потреб тканин. Поповнення запасів глікогену проходить за рахунок глюкози крові. Більшість вуглеводів перетворюється в організмі в глюкозу, яка є найпоширенішим метаболітом в процесах обміну вуглеводів.

Потреби організму у вуглеводах визначаються енергозатратами, і в умовах систематичних занять спортом збільшуються як самі енерговитрати, так і необхідність їх поповнення. Це досягається в основному збільшенням вуглеводної частини раціону. При виконанні тривалих фізичних навантажень вміст вуглеводів в раціоні спортсмена може підвищуватись до 700−800 г на добу. Співвідношення в раціоні цукрів і крохмалу рекомендується як 1:3 — 4, тобто 1/3 — ¼ від загальної кількості вуглеводів повинен складати цукор, а 2/3 — ¾ вуглеводів раціону — крохмал.

Вітаміни — низькомолекулярні сполуки органічної природи, яким властива висока біологічна активність, містяться в їжі в невеликих кількостях і не можуть синтезуватися в організмі людини. Біологічна роль вітамінів полягає в здійсненні багатьох реакцій обміну речовин.

Вітаміни приймають участь в регуляції процесів метаболізму, і їх нестача відображається на стані здоров’я людини. Метаболічні характеристики вітамінів, їх наявність в харчових продуктах і добова потреба представленні в табл. 4.

Вітаміноподібні (харчові) речовини включають низькомолекулярні сполуки, мають ряд властивостей, які належать істинним вітамінам. До них відносять ротову кислоту, параамінобензойну кислоту, холін, інозіт, карнітін, поліненасичені жирні кислоти та утіхінон (коензим Q). Кожна з цих речовин має специфічні шляхи метаболізму і беруть участь в регуляції окремих реакцій і циклів. Потреба в таких поживних речовинах характеризується метаболічними особливостями обміну організму, і може коливатися в достатньо великих межах, в залежності від умов життєдіяльності, режиму і характеру харчування, зовнішніх факторів середовища і рівня рухової активності.

Таблиця 4

Метаболічні характеристики і потреба дорослої людини у вітамінах.

Назва вітаміна

Метаболічні характеристики

Наявність в продуктах харчування

Добова потреба

Вітамін В1 (тіамін)

Кофермент ряду реакцій вуглеводного обміну.

Печінка, нирки, яйця, дріжджі, злаки.

1,3 — 2,6 мг

Вітамін В2 (рибофлавін)

Кофермент ряду окисно-відновних ферментів — оксидоредуктоз.

Печінка, нирки, яйця, молоко, дріжджі, пшеничні продукти.

1,5 — 3,0 мг

Вітамін В3 (пантотенова кислота)

Складова частина коензіма А.

Печінка, м’ясо, риба, молоко, картопля, морква.

5 — 10 мг

Вітамін В6 (піридоксин)

Кофермент ряду реакцій метаболізма амінокислот.

Печінка, дріжджі, перець, морква, пшеничні продукти.

1,5 — 3,0 мг

Вітамін В12 (пангамова кислота)

Властивості ліпотропна дія, активує кисневий обмін, є донором метильних груп.

Печінка, рис, дріжджі, насіння рослин.

2 мг

Вітамін С (аскорбінова кислота)

Кофермент ряду окисло-відновних ферментів — оксидаз, беруть участь в утворенні фібрілярного колагена сполучної тканини.

Плоди шиповника, чорна смородина, горобина, клюква, лимони, хвоя, капуста, томати.

75 — 100 мг

Вітамін В9 (фолацин)

Кофермент реакцій синтез пуринових нуклеотидів.

Цвітна і білокачанна капуста, цибуля зелена, салат, петрушка, печінка, дріжджі.

0,4 — 0,5 мг

Вітамін Р (біофлавоноїди)

Беруть участь у окисно-відновних реакціях.

Лимон, перець, гречка.

35 — 50 мг

Вітамін РР (нікотинова кислота)

Входить в склад НАД та НАДФ, беруть участь в реакціях обміну амінокислот, вуглеводів, пуринів, піримідинів.

Печінка, м’ясо, риба, дріжджі, пшеничні і рисові продукти.

12 — 25 мг

Вітамін Н (біотин)

Кофермент ряду реакцій фіксацій СО2.

Печінка, нирки, яйця, дріжджі, томати, соя, морква.

0,1 — 0,3 мг

Вітамін, А (ретинол)

Бере участь у фототехнічних реакціях сприйняття світла, біосинтезі компонентів клітинних мембран.

Печінка, яйця, масло, морква, гарбуз, цибуля зелена, петрушка, кукурудза.

1,0 мг

Вітамін Д (кальцеферол)

Беруть учать в обміні кальцію.

Печінка риби, масло, тваринне молоко, яйця.

7 — 12 мг

Вітамін Е (токоферол)

Беруть участь в окисно-відновних реакціях, необхідні для підтримання цілісності мембран структур клітин.

Рослинне масло, тваринне масло.

12 — 15 мг

Вітамін К (філлохінон)

Бере участь в синтезі факторів зсідання крові і окисно-відновних реакціях.

Капуста, кропива, шпинат, томати, морква, печінка.

0,2 — 0,3 мг

Вітамін F (незамінні поліненасичені жирні кислоти)

Складова частина фосфоліпідів, беруть участь в побудові мембранних структур клітин.

Рослинні масла: горіхова, соєва, оливкова, кукурудзяне.

2 — 6 г

біохімічний харчування фізичний спортсмен

До необхідних компонентів їжі відносять мінеральні речовини: макро- та мікроелементи. Для макроелементів добова потреба складає більше 100 мг, тоді як потреба в мікроелементах не перевищує декількох міліграмів. Біологічне значення мінеральних речовин в обмін речовин визначається їх участю в структурі і функції багатьох ферментів; побудови кісткової тканини, підтримки кислотно-лужної рівноваги в організмі і нормального солевого складу різних клітин і форменних елементів крові; в регуляції реакцій внутрішньоклітинного обміну речовин і водно-солевого обміну в організмі.

Вміст, основні біохімічні функції, потреби дорослої людини в мінеральних речовинах представленні в таблиці 5.

Таким чином, мінеральні речовини мають важливе значення в регуляції обміну речовин людини, і їх надходження в складі продуктів харчування створює основу для підтримання необхідного рівня здоров’я і виконання фізичних навантажень спортсменами під час тренувань і змагань.

Отже, досягти успіху у спортивній діяльності, спортсмен зможе при умові дотримання в раціоні харчування співвідношення білків, вуглеводів, жирів, вітамінів та мікроелементів.

Фізіологічний вплив компонентів харчування на спортивну діяльність цікавлять ряд вчених світу, дослідження яких спрямоване на пошук оптимальних співвідношень поживних речовин в раціональному харчуванні спортсменів для досягнення найвищих результатів у спорті.

На думку спеціалістів різних країн, теоретично спортсмен може затратити більше 8 тис. кілокалорій на добу, але така енерговіддача щоденно неможлива. Вважають, що в зв’язку з обмеженістю продуктивності травного апарату, енергозатрати не можуть перевищувати 6 тис. — 6,3 тис. ккал.

Таблиця 5.

Вміст, метаболічні характеристики і потреби дорослої людини в мінеральних речовинах

Елементи

Метаболічні характеристики

Вміст в організмі

Наявність в продуктах харчування

Добова потреба

Макроелементи

Ca

Збудження нервових і м’язових клітин, зсідання крові, активація ферментів, будівельний матеріал для зубів і кісток.

1000 —

500 мг

Молоко, молочні продукти, овочі, горіхи, фрукти.

0,8 — 1,0 г

P

Складова частина фосфорних сполук, нуклеїнових кислот, будівельний матеріал для кісток, зубів, клітин.

500 — 800г

Молоко, молочні продукти, м’ясо, риба, яйця, горіхи, бобові.

1,2 г

Mg

Активація ферментів, збудження нервів і м’язів

20 — 30 г

Зелені овочі, картопля, горіхи, бобові, фрукти.

0,4 — 0,5 г

Na

Регуляція осмотичного тиску, активація ферментів.

70 — 100 г

Кухонна сіль, копчені продукти, ковбаси, сир.

4 — 5 г

K

Регуляція осмотичного тиску, збудження нервових і м’язевих клітин, активація ферментів, синтез колагена.

150 г

Овочі, картопля, бобові, фрукти, горіхи.

3 — 5 г

Cl

Регуляція осмотичного тиску, утворення кислот травного соку.

80 — 100 г

Кухонна сіль, копчені продукти, ковбаси, сир.

5 — 7 г

Мікроелементи

Fe

Складова частина гемоглобіну, ряду ферментів; транспорт вуглеводів.

4 — 5 г

М’ясо, печінка, яйця, бобові, цибуля, шпинат, пивні дріжджі.

10 — 18 мг

S (стад.)

Складова частина гормонів щитовидної залози.

10 — 15 мг

Морська риба, молоко, йодована столова сіль.

100 —

200 мкг

F

Попереджує карієс зубів.

2 — 3 г

Рослинні продукти, чай, питна вода.

2 — 4 мг

Cu

Складова частина білків крові і ряду ферментів.

80 — 100 мг

Риба, яйця, картопля, бобові, горіхи.

2 мг

Zn

Активатор ферментів.

1 — 2 г

Яловичина, печінка, горох, хлібні злаки.

10 — 15 мг

Mn

Складова частина ферментів і скелету.

10 — 40 мг

Печінка, хлібні злаки, соя, бобові, шпинат, фрукти.

5 — 10 мг

Co

Складова частина вітамінів В12, еритроцитів.

1 — 2 мг

Печінка, горіхи, фрукти, овочі, горіхи.

100 —

200 мкг

Німецькі спеціалісти орієнтуються на рекомендації таких авторитетів, як Р. Донат та К. Шуллер, які написали монографію по харчуванню спортсменів, групують види спорту по характеру діяльності, усереднюючи і узагальнюючи рекомендації по харчуванню в кожній групі, рекомендують раціони харчування для певних видів спорту. Так, для бігунів на середні і довгі дистанції, марафонців, скороходів, лижників, біатлоністів і плавців середня добова потреба в енергії, при масі тіла 66 кг, на думку Доната і Шуллера, повинна складати 5500 ккал, або 23 100 кДж. Добова порція одних тільки вуглеводів повинна складати 805 г, жирів — 147, білків — 201. Зрозуміло, все це не для одноразового прийому, доцільно розділити продукти на 5 прийомів. Бажано 2 сніданки: перший — 25%, другий 10% раціону. Хоча на обід виділяють 30%, на полуденок — 10%, вечерю — 25%.

Для гребців, велогонщиків і конькобіжців, німецькі спеціалісти пропонують підвищити частку білків і жирів. Загальна енергетична цінність раціону зростає до 5800 ккал на добу (24 300 кДж). Німецький спеціаліст В. Дібшлаг, на відмінну від Доната і Шуллера пропонує значно менше кількість білка в раціоні харчування спортсменів. По Дібшлагу, необхідно засвоїти від 1,2 до 2,0 білка на кілограм маси тіла в день — проти 3,3 г, що рекомендується попередніми дослідженнями.

Рекомендації рос. вченого, члена-кореспондента М.Н. Волгарєва [5] займають проміжну позицію в оцінці якості необхідного білка для вказаних видів спорту (табл. 6).

Для всіх циклічних видів спорту основною особливістю організму спортсмена є виносливість. Американські спеціалісти для стимуляції фізичної працездатності, рекомендують як стимулятор, приймати 5 мг кофеїну на 1 кг ваги тіла за годину до роботи на велоергометрі, що дозволяє значно підвищити виносливість. Це пояснюється тим, що кофеїн посилює використання організмом жирів як джерела енергії, а вуглеводи, які при цьому не витрачаються (економляться), створюють можливості збільшення виносливості спортсменом. Але це не означає, що неконтрольований прийом кави доцільний, бо кофеїн віднесений до допінгу, а це виключає його з числа законних засобів стимуляції. Наукові дані свідчать, що прийом 2 чашечок кави призводить до наявності кофеїну в сечі, що складає половину забороненої дози, тому, випиваючи 4 чашечки кави перед стартом, спортсмен може бути дискваліфікованим. Зловживати кавою, спортсмен не повинен не тільки під час змагань, але при тренуванні, так як кофеїн має побічну дію (збуджує нервову систему, порушує серцеву діяльність, аритмія, тахікардія і навіть інфаркти).

Таблиця 6.

Добова потреба спортсменів різних спеціалізацій в основних харчових речовинах і енергії (в грамах на 1 кг маси тіла)

Вид спорту

Білки,

г

Жири,

г

Вуглеводи,

г

Енергетична цінність Дж

Гімнастика, фігурне катання

2,2 — 2,5

1,7 — 1,9

8,6 — 9,75

247 — 276

Легка атлетика:

Біг на короткі дистанції, стрибки

2,3 — 2,5

1,8 — 2,0

9,0 — 9,8

260 — 281

Біг на середні та довгі дистанції

2,4 — 2,8

2,0 — 2,1

10,3 — 12,0

289 — 327

Біг на зверх довгі дистанції, спортивна ходьба на 20 та 50 км.

2,5 — 2,9

2,0 — 2,2

11,2 — 13,0

306 — 352

Плавання та водне поло

2,3 — 2,5

2,2 — 2,4

9,5 — 10,0

281 — 301

Важка атлетика, метання

2,5 — 2,9

1,8 — 2,0

10,0 -11,8

276 — 322

Боротьба і бокс

2,4 — 2,8

1,8 — 2,2

9,0 — 11,0

260 — 314

Гребля (академічна, на байдарках, каное)

2,5 — 2,7

2,0 — 2,3

10,5 — 11,3

293 — 322

Футбол, хокей

2,4 — 2,6

2,0 — 2,2

9,6 — 10,4

276 — 301

Баскетбол, волейбол

2,3 — 2,4

1,8 — 2,0

9,5 — 10,8

264 — 297

Велоспорт:

Гонки на треці

2,3 — 2,5

1,8 — 2,0

10,8 — 11,8

289 — 314

Гонки на шосе

2,5 — 2,7

2,0 — 2,1

12,2 — 14,3

322 — 364

Кінний спорт

2,1 — 2,3

1,7 — 1,9

8,9 — 10,0

251 — 276

Парусний спорт

2,2 — 2,4

2,1 — 2,2

8,5 — 9,7

260 — 285

Лижний спорт:

Короткі дистанції

2,3 — 2,5

1,9 — 2,2

10,2 — 11,0

281 — 310

Конькобіжний спорт

2,5 — 2,7

2,0 — 2,3

10,0 — 10,9

289 — 310

Стрілків спорт

2,2 — 2,4

2,0 — 2,1

8,3 — 9,5

251 — 281

Скандинавські та американські вчені, а також російський фізіолог Я. М. Коц знайшли спосіб підвищувати виносливість за допомогою дієти. Спортсмену назначався перед змаганням режим харчування, при якому він три дні знаходився на дієті, що вимагала 50% вуглеводів, а потім три дні - на дієті з 70% вуглеводів. При такій дієті спостерігався біохімічний ефект: вміст глікогену в м’язах бігунів підвищувався наполовину, так як він підвищує виносливість спортсмена під час інтенсивних тренувань. Запаси вуглеводів в м’язах і печінці перед тривалою роботою дають можливість покращувати енергетичне забезпечення м’язів. Цей спосіб не має істотних протипоказань. Метод вуглеводного насичення застосовують у всіх видах спорту, які пов’язані з виносливістю [7].

В швидкісно-силових видах спорту (стрибки, спринт та інш.) рекомендується менша енергетична цінність раціону. Так, Донат і Шуллер вважають, що при масі тіла спортсмена 72 кг вона не повинна переважати 5200 ккал (21 700 кДж).

В різних видах єдиноборств (бокс, боротьба та інш.) німецькі спеціалісти рекомендують найбільшу частку білка в раціоні - 3,7 г на кілограм маси тіла при загальній добовій потребі в енергії 5800 ккал на добу (24 300 кДж). Спеціалісти з СНД також притримуються більш поміркованих величин [9].

Наведені рекомендації не слідує сприймати як догму. Велике значення при визначенні компонентів раціону має біохімічна індивідуальність спортсмена. Кожна людина має свій профіль вільних амінокислот, і тому необхідний індивідуальний підхід до білкового харчування.

Різні люди по-різному реагують на ліміти їжі, до вмісту солей в раціоні, і тому, при його складанні, не можна не враховувати вік, стать та інші індивідуальні особливості спортсмена. Тому рекомендації для груп по харчуванню не можуть бути ідеальними для конкретної людини.

Для підвищення працездатності, крім харчових раціонів, можна використовувати і окремі поживні речовини, наприклад, глюкозу і фруктозу з класу вуглеводів.

Частка енергії, яку дає глюкоза, може досягати 90% від всіх інших вуглеводів. У вільній формі в організмі не зберігається, невеликий її запас у вигляді глікогену накопичується в м’язах та печінці. В печінці глікоген розщеплюється, глюкоза надходить в кров, а з крові - в м’язи. Рекомендують приймати до і під час фізичного навантаження тому, що при тривалому навантаженні глікоген печінки може витрачатись на 75%. В результаті необхідна швидкість надходження глюкози в кров зменшується, і викликає її дефіцит, за рахунок невідповідності надходження оперативної потреби. Однак, споживання великої кількості глюкози може мати негативні наслідки, наприклад, коли спортсмен перед змаганнями в спортивній ходьбі прийняв з двома стаканами чаю пів кілограму цукру, то на дистанції він відчував в’ялість і програв навіть слабким спортсменам [5].

Американський спеціаліст по вуглеводному харчуванню Д.Л. Костілла досліджуючи швидкість всмоктування глюкози в травному тракті, виявив, що вона залежить від концентрації глюкози у рідині. Він стверджує, що максимальна концентрація вуглеводів, яка приймається з метою підвищення працездатності, становить близько 7,5% [4].

Більшість вчених, які застосовували різні концентрації глюкози для вивчення працездатності організму спортсменів, прийшли до висновку про її вплив на підвищення інтенсивності фізичної роботи.

В результаті досліджень було виявлено, що прийом глюкози провокує збільшення інсуліну в крові, при цьому спостерігався зворотній ефект, що призводить до пониження кількості цього моносахариду в крові.

Останнім часом підвищився інтерес до використання іншого важливого моносахарида — фруктози. Відкриття останніх років свідчать, що фруктозі для переміщення в клітини не потрібен інсулін. Дослідження, в яких спортсменам давали 85 г фруктози в 500 мл води, показали, що це дало їм можливість підвищити працездатність при тривалому навантаженні, зберегти рівень глюкози і не провокувати підвищення вмісту інсуліну. Фруктоза найбільш ефективна на протязі 24 год. після роботи на виносливість. В цей період вміст глікогену в м’язах підвищувався після прийому фруктози на 120 — 130%, у порівнянні з іншими вуглеводами [2].

Необхідна умова засвоєння організмом вуглеводів — наявність вітамінів, особливо групи В, нікотинаміда (ніацина) і пантотенової кислоти.

Поряд з енергетичною цінністю, деякі компоненти жиру, наприклад, поліненасичені жирні кислоти, мають ще одну важливу властивість: вони є біологічно активні речовини, які необхідні організму і в ньому не синтезуються. При термічній обробці рослинне масло втрачає ненасичені жирні кислоти, і їх харчова цінність різко знижується, тому необхідно вживати, особливо спортсменам, 25−30 г рослинного жиру в сирому вигляді, наприклад, з салатами.

Багато дослідників вважають, що при систематичних тренуваннях внесок жирового обміну в загальну енергетику істотно збільшується. Але при дослідженні жирового обміну, підвищене споживання тригліцеридів спортсменами виявило негативний вплив. Посилення жирової дієти привело до пониження працездатності і виносливості. Однак з цієї ситуації є вихід: не збільшувати споживання жиру, а посилювати його обмін в організмі [4].

Отже, при збалансованому харчуванні спортсменів необхідно враховувати кількісний і якісний склад харчових речовин при різний інтенсивності фізичних навантажень.

1. 2 Біохімічна роль харчування в енергетичному та пластичному забезпеченні м’язевої діяльності

Харчування людини переслідує два основних завдання — забезпечення організму джерелами енергії, яка постійно витрачаються в процесі життєдіяльності, та забезпечення організму пластичними (структурними) речовинами, необхідними для побудови і постійного оновлення тканинних і клітинних структур. Енергетична функція в харчуванні належить, в першу чергу, вуглеводам і жирам, пластична — білкам. Крім того, харчування повинні забезпечувати організм вітамінами, які є регуляторами процесів обміну речовин, а також водою і різними мінеральними елементами, що беруть активну участь в обміні речовин, і підтримують нормальне осматичне та електролітичне співвідношення в крові і тканинах.

В клітинах органів і тканин людини проходить велика кількість ферментативних реакцій, які об'єднані загальним поняттям «метаболізм», або обмін речовин. Процеси метаболізму — це високоординаційна система хімічних реакцій, які взаємопов'язані ферментативними системами, що складають окремі метаболічні цикли.

Виділяють чотири основні функції метаболізму в організмі людини, що забезпечують всю сукупність різноманітних проявів життєдіяльності. Метаболізм, по-перше, забезпечує постачання організму хімічною енергією, що утворюється в процесі розщеплення харчових речовин; по-друге, перетворює харчові речовини в низькомолекулярні сполуки, які використовуються в біосинтетичних процесах; по-третє, здійснює синтез білків, нуклеїнових кислот, ліпідів, полісахаридів, глікопротеїдів, протеоглікенів та інших сполук, що входять в субклітинні та клітинні структури; по-четверте, створює необхідні умови для синтезу і розпаду біологічних молекул, які забезпечують виконання специфічної функції клітини. Метаболізм включає катаболічні (реакції розпаду) та анаболічні (реакції синтезу) перетворення речовин в ході ферментативних реакцій (рис. 1), які забезпечують інтенсивність процесів при м’язевій діяльності [4].

/

/

Рис 1. Енергетичні взаємозв'язки між катаболітичними і анаболітичними процесами м’язової діяльності.

В катаболічних процесах вуглеводи, жири і білки, які надходять в організм з їжею, або присутні в клітинах в якості запасних речовин, піддаються розпаду до низькомолекулярних сполук в серії послідовних метаболічних реакцій. Вивільнення енергії з харчових речовин в організмі людини проходить в три стадії.

На першій стадії молекули білків, жирів та вуглеводів, які входять в склад їжі, розпадаються на складові частини — амінокислоти, жирні кислоти, гліцерин, глюкозу та інші моносахариди. На другій стадії молекули цих проміжних метаболітів розпадаються до кількох простих компонентів, однією з яких є ацильна частина ацетил — КоА, носія активованих ацетильних груп. Третя, заключна, стадія включає послідовне окислення в циклі трикарбонових кислот ацетильної групи КоА до СО2 та Н2О.

Організм потребує постійного притоку вільної енергії, яку він отримує з поживних речовин, для виконання трьох основних функцій:

м’язевого скорочення та інших форм руху клітин;

активного транспорту молекул і іонів через різні мембрани;

синтезу макромолекул з низькомолекулярних попередників.

Джерелом вільної енергії є катаболічні реакції розщеплення поживних речовин, головним чином вуглеводів і жирів. Спеціальним носієм вільної енергії в організмі є аденозинтрифосфат (АТФ). Значна частина вільної енергії, що виділяється при катаболізмі поживних речовин, зберігається внаслідок спряженого синтезу АТФ з АДФ (аденозиндифосфату) та неорганічного фосфату (Pн). При гідролізі АТФ до АДФ та Pн або АМФ та пірофосфату вивільняється енергія в кількості 7,3 ккал. АТФ, АДФ та Pн присутні у всіх живих клітинах і утворюють універсальну систему, що забезпечує перенесення енергії. Хімічна енергія у формі АТФ використовується в реакціях біосинтезу всіх макромолекул клітини, нуклеїнових кислот та білків, є джерелом енергії для процесів транспорту іонів та молекул, м’язевого скорочення і руху окремих внутрішньоклітинних органел.

Необхідно підкреслити, що АТФ постійно утворюється і використовується в будь-якій клітині і є головним безпосереднім джерелом вільної енергії, а не резервом, запасним енергетичним фондом. АТФ витрачається в клітині протягом однієї хвилини після утворення. Колообіг АТФ досить високий. Так, людина з масою тіла 70 кг в стані спокою витрачає біля 40 кг АТФ за добу, а під час інтенсивних фізичних вправ швидкість використання АТФ різко зростає і може досягти 0,5 кг/хв.

Обмін речовин в скелетних м’язах спеціалізований, щоб достатньо ефективно забезпечити синтез великої кількості молекул АТФ, необхідних для здійснення їх основних функцій — скорочення і розслаблення. На відміну від серцевого м’язу, скелетні м’язи пристосовані для періодичного виконання механічної роботи і мають для цього внутрішньом'язеві запасні джерела енергії: креатинфосфат (КрФ) та глікоген.

Скелетний м’яз отримує енергію з продуктів харчування, які проходять послідовно стадії перетворення в різних метаболічних циклах (гліколіз, глікогеноліз, цикл трикарбонових кислот, окислювальне фосфорилювання) [5].

В процесі життєдіяльності постійно витрачається АТФ, тому обов’язковою умовою є поновлення її запасів в організмі. В стані спокою м’язи зберігають джерела енергії у вигляді АТФ, КрФ, глікогену і жирних кислот. Під час фізичної роботи спочатку використовуються внутрішньом'язеві джерела енергії.

Єдиним джерелом енергії для безпосереднього скорочення м’язів є гідроліз АТФ, що здійснюється актоміозиновою АТФ-азою. Але вміст молекул АТФ у м’язах невеликий і може забезпечити безперервне скорочення м’язів в дуже короткий період часу — 0,5 сек. Для тривалої роботи м’язів необхідно поповнення запасів АТФ, тобто необхідний постійний ресинтез АТФ. Встановлено, що джерела енергії для ресинтезу АТФ в скелетних м’язах під час роботи різні, і залежать від інтенсивності і тривалості фізичного навантаження [1]

На початку будь-якої роботи ресинтез АТФ здійснюється в аеробних умовах за рахунок збагачених енергією фосфорних сполук — КрФ та АДФ. Вміст КрФ в скелетних м’язах вище в 3−4 рази, ніж концентрація АТФ. Фермент креатинфосфокіназа (КФК), пов’язаний зі скоротливим білками, легко переносить збагачену енергією фосфатну групу з КрФ на АДФ з утворенням АТФ. Ресинтез АТФ цим шляхом здійснюється до тих пір, поки в скелетних м’язах зберігаються запаси КрФ [7].

Аденілаткіназа (АК) здійснює ресинтез АТФ з двох молекул АДФ. Наявність КрФ і АДФ в скелетних м’язах дозволяє виконувати роботу в анаеробних умовах в межах 10−15 секунд.

Збільшенння концентрації АМФ в скелетних м’язах включає метаболічний механізм її ресинтезу, який пов’язаний зі споживанням іншого внутрішньом'язевого джерела енергії - глікогена. АМФ активує фермент фосфорилазу, яка розщеплює глікоген до глюкозо-1-фосфату, і фосфофруктокіназу --фермент гліколізу. Активаця ферментів приводить до мобілізації енергії вуглеводів (глікогену і глюкози), які в реакціях гліколітичного фосфорилюванння розщеплюються до молочних кислот при одночасному ресинтезі АТФ. Глюкоза, що є початковим субстратом гліколізу, або утворюється із запасів внутрішньоклітинного глікогену, або приноситься в склетні м’язи кров’ю. Використання енергії анаеробного розщепленння глюкози генерує 2 або 3 молекули АТФ, що дозволяє скелетним м’язам виконувати роботу в межах 30−60 секунд. В цих умовах в скелетних м’язах різко збільшується концентрація молочної кислоти [1].

Необхідно відмітити, що молочна і піровиноградна кислоти зберігають в своїх хімічних зв’язках значну кількість енергії. Вона може використовуватися для утворення АТФ в наступному розщепленні молекул цих кислот до СО2 та води в процесі анаеробного шляху перетворення вуглеводів. Таким чином, анаеробний гліколіз не є достатньо ефективним шляхом утворення АТФ, тому що велика кількість потенційної енергії для синтезу АТФ залишається в хімічних зв’язках молочної кислоти. Реакції анаеробного гліколізу проходять в саркоплазмі м’язевих клітин. Найбільшої швидкості гліколіз досягає на 20−30 секунді після початку фізичного навантаження, а в кінці 1-ої хвилини стає основним джерелом утворення АТФ. Метаболічна ємність гліколізу, що визначається відносно невеликою кількстю внутрішньом'язевих вуглеводів і розмірами буферних систем, які стабілізують значення внутрішньоклітинного Рн, забезпечує виконання фізичної роботи в інтервалі від 30 сек до 2,5 хв. Гліколіз характеризується невисокою ефективністю, яка оцінюється ККД порядку 0,25 — 0,52. Ці величини показують, що приблизно половина всієї енергії, яка виділяється, перетворюється в тепло і не може використовуватия при роботі.

Утворена у реакціях гліколізу в скелетних м’язах молочна кислота майже повністю дисоціює на іони лактата і водень. Збільшенння кількості водневих іонів зв’язуються буферними системами в м’язевих клітинах і крові. В міру зниження ємності буферних систем проходить поступовий зсув Рн в кислу сторону. Молочна кислота легко і швидко проникає через літинні мембрани по градієнту концентрації в кров. Далі, лактат вступає в реакцію з бікарбонатною буферною системою, що приводить до утворення неметаболічного надлишку СО2, тобто вуглекислоти, утворення якого пов’язане з процесами біологічного окислення. Цей показник відображає ступінь посиленння гліколізу в працюючих м’язах, та його визначення у повітрі, що видихається (неметаболічний надлишок СО2), часто використовується для оцінки стану процесів енергозабезпечення під час виконання фізичних навантажень [8].

Більша частина молочної кислоти, яка утворюється в м’язах під час виконання фізичних навантажень, використовується в метаболічних процесах безпосередньо в м’язах та під впливом фермента лактатдегідрогенази перетворюється у піровиноградну кислоту, яка потім у мітохондріях, в серії послідовних реакцій, окислюється до води і СО2. Інша частина молочної кислоти проникає з м’язів у кров, а потім — в печінку, де включається в метаболічні реакції, які призводять до синтезу глікогену. Незначна кількість молочної кислоти може виводитись з організму з сечею і потом.

При постачанні м’язів киснем забезпечення м’язевої діяльності енергією проходить за рахунок реакцій аеробного розщеплення вугелеводів. Початкові реакції розпаду глікогену і глюкози каталізуються тими ж ферментами. Однак в аеробних умовах піровиноградна кислота не перетворюється молочну кислоту, а переходить з цитоплазми в мітохондрії, де розщеплюється до СО2 та води в реакціях циклу лимонної кислоти.

Для поповнення термінових та короткочасних енергетичних запасів у виконанні тривалої роботи м’язева клітина використовує так звані довготривалі джерела енергії. До ни відноситься глюкоза та інші моносахариди, амінокислоти, жирні кислоти, гліцеролкомпоненти продуктів харчування, які надходять в м’язеву клітину через капілярну сітку і беруть участь в окислювальному метаболізмі. Ці джерела енергії генерують утворення АТФ шляхом поєднанння утилізації кисню з окисленням носіїв водню в електротранспортній системі мітохондрій. Спочатку, на першому етапі, продукти неповного розщеплення вуглеводів (піровиноградна кислота), жирні кислоти і деякі амінокислоти окислюються до двох вуглеводних фрагментів-ацетильних груп, що входять в склад ацетил -КоА. На другому етапі ацетильні групи включаються цикл лимонної кислоти, в якій вони розщеплюються до СО2 з утворенням відновних нікотинамід-аденіндинуклеотидів (НАДН) та флавінденіндинуклеотидів (ФАДН2). Накінець, атоми водню розділяються на протони (Н+) і багаті енергією електрони, які передаються дихальному ланцюгу на молекулярний кисень і відновлюють його до Н2О. На цьому етапі звільняєтья велика кількість енергії, яка використовується для генерування АТФ. Процес утворення АТФ, пов’язаний з транспортом електронів по дихальному ланцюгу від НАДН або ФАДН2 до О2, отримав назву окислювального фосфорилювання. Цей процес проходить на внутрішній мембрані мітохондрій, де знаходиться система переносу електронів та проктонів, що складається з флавіновмісних білків, убіхінона, цитохромів, залізовмісних білків та АТФ-синтезуючої системи [5].

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой