Биохимический контроль необходим для наблюдения за функциональным состоянием организма и уровнем тренированности спортсменов, диагностики изменений метаболизма.

В годичном тренировочном цикле выделяют следующие виды контроля:

1. Углубленные медицинские обследования (УМО), проводимые 2 раза в год (на основании УМО также определяется кумулятивный тренировочный эффект физических нагрузок);

2. Этапные комплексные обследования (ЭКО), проводимые 3-4 раза в год (на основании ЭКО определяется кумулятивный тренировочный эффект физических нагрузок);

3. Повседневно проводимые в соответствии с планом подготовки текущие обследования (ТО), предназначенные для определения функционального состояния спортсмена и уровня тренировочного эффекта физических нагрузок, проводят в ходе тренировок);

4. Обследование соревновательной деятельности (ОСД) (реализация спортсмена).

Для оценки процесса адаптации, уровня тренированности и работоспособности спортсменов, а также степени утомления, необходимо определить функциональные изменения, возникающие в период соревновательных и тренировочных нагрузок. Определение функциональных изменений является основой для совершенствования восстановительных мероприятий. О влиянии физических нагрузок на человека можно судить на основе полноценного учета совокупности реакций всего организма, включая такие системы как: центральная нервная система, гормональная регуляция, сердечно-сосудистая и дыхательная системы и др. Стоит учитывать, что выражение изменений функций организма в ответ на физическую нагрузку зависит прежде всего от индивидуальных особенностей человека и уровня его тренированности. Изменения функциональных показателей организма спортсменов могут быть полностью и правильно проанализированы оценены только при рассмотрении их в отношении к процессу адаптации.

Приспособительные изменения в организме человека бывают двух видов:

· изменения в привычной зоне колебаний среды, когда система функционирует в обычном режиме;

· изменения при наличии чрезмерных факторов среды, с включением дополнительных элементов и механизмов.

Первая и вторая группы изменений называются адаптационными. Также первую группу изменений называют обычными физиологическими реакциями, т.к. эти сдвиги не связаны с существенными физиологическими перестройками в организме и не выходят за пределы физиологической нормы. Вторую группу чаще называют адаптационными сдвигами, т.к. она отличается значительным использованием физиологических резервов и перестройкой функциональных систем.

1.1.1 Система энергообеспечения организма. Пути преобразования энергии

Мышечная деятельность обеспечивается сократительной способностью мышц, которая зависит от расхода энергии. Есть два способа обеспечения энергией: анаэробный и аэробный. Они различаются длительностью процесса, интенсивностью, участием кислорода.

Аэробный (лактатный) - характеризуется обязательным потреблением кислорода, универсальностью использования субстратов (аминокислоты, углеводы, жирные кислоты, кетоновые тела и т.д.) Используется при длительных тренировках.

Анаэробный (алактатный) - путь энергообеспечения без кислорода, без образования лактата (молочной кислоты). Используется при коротких и интенсивных тренировок.

Анаэробный путь также можно разделить на два: креатинфосфатный и гликолитический.

Креатинфосфатный путь. Креатинфосфат - вещество скелетных мышц, миокарда, нервной ткани. В виде креатинфосфата креатин является "депо" макроэргических связей, используется для быстрого ресинтеза АТФ во время работы клетки. Около 3% креатинфосфата постоянно в реакции неферментативного дефосфорилирования и превращается в креатинин. Количество креатинина, выделяемое здоровым человеком в сутки зависит от объема мышечной массы. Уровень креатинфосфокиназы (КФК) и концентрация креатинина в крови является ценным диагностическим показателем. Синтез креатинфосфата в клетках мышц происходит во время отдыха путем взаимодействия кретина с избытком АТФ. Суммарные запасы АТФ и креатинфосфата обозначают термином фосфагены. Образование креатина происходит с использованием трех аминокислот: глицина, метионина, аргинина. В рацион спортсменов для повышения концентрации креатинфосфата добавляют препараты глицина и метионина.

Гликолитический путь. Источником энергии в данном случае является мышечный гликоген. Гликолиз - это путь энергообеспечения в упражнениях максимальной мощности. Гликолитический механизм энергообразования служит биохимической основой скоростной специальной выносливости организма. Этот процесс малоэкономичен (производит только 3 молекулы АТФ, а при аэробном окислении гликогена до воды и углекислого газа 39 молекул АТФ). Также происходит образование и накопление лактата при данном процессе. Биохимический метод оценки гликолитического пути: определение концентрации лактата в крови.

При любой мышечной деятельности включаются все три пути энергообеспечения, но это происходит последовательно. В первые секунды включается креатинфосфатный путь реакции, затем гликолиз и по мере продолжения аэробный путь.

1.1.2 Питание спортсменов

Питательные вещества или нутриенты можно условно разделить на следующие группы: белки, жиры, углеводы, витамины, микроэлементы. Отдельным компонентом является вода. Ее достаточное количество необходимо организму для поддержания здоровья и правильного функционирования так же, как и полноценная пища.

Белкам или протеинам (так же, как и аминокислотам) традиционно уделяется огромное внимание при подборе программы питания для спортсменов. Достаточное количество протеинов необходимо для того, чтобы поддерживать свою мускулатуру в хорошем состоянии и добиваться высоких спортивных результатов. Белки состоят из аминокислот, 9 из которых являются незаменимыми, то есть не синтезируются организмом. Следовательно, они должны обязательно поступать с пищей.

Рисунок 1. Продукты, содержащие большое количество белка (источник http://just-fit.ru/sport-i-zdorove/pitanie-dlja-sportsmenov)

Аминокислоты и белки в нашем организме выполняют огромное множество различных функций.

Вот некоторые из них:

· Входят в состав мышечных волокон (актин и миозин). Именно за счет белковых молекул наши мышцы могут сокращаться. Также наши хрящи, волосы и ногти имеют преимущественно белковый состав. Белки и аминокислоты входят в состав большинства внутриклеточных структур.

· Поддерживают иммунные функции организма (нейтрализуют бактерии и вирусы) и связывают токсины и ядовитые вещества.

· Транспортируют различные вещества (пример - гемоглобин в крови переносит кислород и углекислый газ).

· Рецепторная функция (определяют чувствительность к вкусам, запахам, свету).

· Регуляторная функция (белки-гормоны).

· Являются катализаторами многих обменных процессов.

· Служат источником энергии в случае недостатка других питательных веществ (углеводов и жиров).

Углеводы - это основной источник энергии для нашего организма. Человеческое тело не способно синтезировать углеводы из неорганических веществ. Поэтому так важно получать их достаточное количество с пищей. При недостатке углеводов в организме сбиваются важнейшие обменные процессы. В частности, углеводы нужны для нормального усвоения белка. Именно углеводы перерабатываются в энергию, в первую очередь, при физической нагрузке. Потребление с пищей достаточного количества углеводов при занятиях фитнесом важно не меньше, чем употребление протеинов.

адаптация мышечная работа мониторинг лабораторный

Рисунок 2. Быстрые и медленные углеводы. (источник http://just-fit.ru/sport- i-zdorove/pitanie-dlja-sportsmenov)

Физиологическая роль углеводов:

· Основная функция углеводов - служить источником энергии для тренировок и повседневной жизни. Энергия необходима мышцам для совершения работы за счет которой они растут.

· Углеводы участвуют в построении сложных молекул (ДНК, РНК, АТФ).

· Влияют на регуляцию кровяного давления.

· Содержатся в рецепторах некоторых тканей.

Доля углеводов в питании спортсменов составляет 50-60 % от суточного рациона.

Углеводы бывают простыми (быстрыми) и сложными (медленными). Простые углеводы моментально усваиваются организмом и повышают уровень сахара в крови. Прежде чем усвоить сложный углевод, организм должен сначала расщепить его на простые составляющие. Соответственно, процесс усвоения происходит медленнее, а уровень сахара в крови увеличивается постепенно.

Чтобы как-то измерить скорость усваивания углеводов был введен так называемый "гликемический индекс". Чем он выше, тем быстрее усваивается углевод. Однако в случае углеводов "быстро" не значит "хорошо". Когда уровень сахара в крови резко повышается, выделяется гормон инсулин, который утилизирует излишки глюкозы в виде жировых отложений. Поэтому если вы не хотите толстеть, ешьте медленные углеводы. А быстрые употребляйте только тогда, когда вам нужно срочно получить энергетическую подзарядку.

Жиры - это именно тот продукт, роль которого в организме овеяна тайнами и множеством мифов. Традиционно считается, что от жиров толстеют. Правда ли это? Правда, но как всегда лишь отчасти. Все дело в том, что жиры бывают разные. Жиры бывают насыщенные (содержат преимущественно насыщенные жирные кислоты) и ненасыщенные (соответственно, состоят из ненасыщенных кислот). Чем больше в жире насыщенных кислот, тем он тверже (к примеру, свиное сало), а чем меньше, тем, соответственно, жир более жидкий (оливковое масло).

Рисунок 3. Продукты, содержащие большое количество жиров (http://just- fit.ru/sport-i-zdorove/pitanie-dlja-sportsmenov)

И те и другие жиры полезны для организма и никакого вреда не приносят (при их умеренном употреблении, разумеется). Помимо жирных кислот в них содержатся важные для здоровья витамины.

Роль в организме:

· Структурная функция (входят в состав клеточных мембран).

· Энергетическая функция (резерв энергии).

· Термоизоляция (недаром тюлени такие упитанные).

· Растворение витаминов.

Есть еще и третий тип жиров - это в чистом виде человеческое изобретение и в природе не встречается. Я говорю о так называемых трансжирах.

Трансжиры - это вещества, состоящие из тренсизомеров жирных кислот. Молекулы трансжиров под воздействием химических и производственных процессов меняют свою структуру. Из таких трансжиров состоят различные мягкие масла, спреды, маргарины, их добавляют в кондитерские изделия и фастфуд. В природе такие молекулы не встречаются, организм их не может переработать в ходе обмена веществ. Именно эти вещества накапливаются на стенках сосудов и вызывают тяжелейшие изменения в состоянии организма.

При составлении плана питания для спортсменов (хотя это актуально не только для спортсменов, но и для всех остальных) любые трансжиры следует исключить.

Роль витаминов в спортивном питании очень важна, их употребление так же необходимо как и употребления добавок, таких как креатин, протеин, аминокислоты и прочее. Сами по себе витамины не могут влиять непосредственно на рост мышечной массы, также они не могут прямым образом влиять на энергетический запас спортсмена. Но они являются теми необходимыми компонентами, которые берут участие во всех физиологических процессах в нашем организме и в первую очередь влияют на синтез белка и на энергетический обмен, что так важно для спортсмена. Если у человека здоровый организм, он ведет рациональный способ жизни и правильно питается, то в таких случаях большинство всех витаминов наш организм синтезирует сам. Но для людей, которые активно занимаются спортом этого недостаточно по той причине, что при физических нагрузках процессы обмена веществ проходят быстрее чем обычно и поэтому спортсменам необходимо в 2-4 раза больше витаминов.

Минералы также являться немаловажными компонентами нашего организма, именно благодаря им осуществляется нормальная работа сердца, зависит прочность костей, тонус мышц, насыщение крови кислородом. Недостаток минералов чаще всего проявляется судорогами, болью в костях, слабостью, апатией и т.д. Минералы находятся в различных продуктах питания, а также в питьевой воде. Минералы в организме в зависимости от их содержания подразделяют на 2 группы: макро - и микроэлементы. Макроэлементов очень много, микроэлементов в свою очередь очень мало и содержатся они в совсем малых дозах.

В спортивном питании чаще всего применяются витаминно-минеральные комплексы, так как они выражаются наибольшей эффективностью для спортсменов и без них тяжело достигнуть желаемого результата. Именно недостаток витаминов и минералов в организме спортсмена может привести к развитию тренировочного плато (состояние, при котором прекращается рост мышц, тормозятся силы и выносливость). Таким образом, спортивное питание должно быть правильно сбалансировано, поскольку потребности спортсменов в основных пищевых веществах заметно отличаются от потребностей у лиц, не подверженных систематическому влиянию интенсивных физических нагрузок. Это связано с тем, что энергетические затраты при занятиях многими видами спорта превышают затраты энергии в три-шесть раз. Необходимо не только восполнить количество калорий за счет белков, жиров, углеводов, но и обеспечить рацион достаточным количеством витаминов, микро - и макроэлементов, играющих огромную роль в поддержании физической работоспособности. Питание должно быть разнообразным. Перегрузка организма может быть вызвана однообразным питанием: чрезмерным употреблением мяса, яиц и молока.

1.1.3 Степень тренированности. Виды адаптаций

Адаптация организма к физическим нагрузкам происходит в несколько этапов. Первый этап: срочная адаптация, второй этап: долговременная.

Главной предпосылкой срочной адаптации является структурно - функциональная перестройка организма, происходящая непосредственно во время тренировок. Цель этого этапа - это создание оптимальных условий для функционирования мышц за счет увеличения их энергоснабжения.

Увеличение выработки энергии происходит под воздействием нервно - гормональной регуляции. В основе этого процесса лежит изменение направленности метаболизма в клетках: сильно ускоряются реакции катаболизма, одновременно снижается скорость анаболических процессов (синтез белка). При реакции катаболизма происходит образование АТФ и выделяется энергия. Увеличение скорости катаболизма приводит к повышению энергообеспечения мышечной работы.

К основным изменениям катаболических процессов можно отнести:

· Ускорение распада гликогена в печени с образованием свободной глюкозы, которое приводит к увеличению снабжения всех органов важнейшим источником энергии. Расщепление гликогена в печени стимулируется адреналином.

· Усиление аэробного и анаэробного окисления мышечного гликогена, которое обеспечивает выработку большого количества АТФ. Гликоген превращается в молочную кислоту при интенсивных нагрузках преимущественно анаэробных. А при продолжительной работе невысокой мощности гликоген аэробно распадается до углекислого газа и воды. В качестве источника энергии использование мышечного гликогена ускоряется под влиянием адреналина.

· Повышение скорости тканевого дыхания в митохондриях. Две причины этого явления: - увеличение снабжения митохондрий кислородом;

· повышение активности ферментов тканевого дыхания в следствии избытка АДФ (возникает при интенсивном использовании АТФ в мышечных клетках во время физической работы).

· Повышение потребления жира из жировых депо. Вследствие чего в крови повышается уровень свободных жирных кислот и нерасщепленного жира. Мобилизация жира вызывается импульсами симпатической нервной системы и адреналином.

· Повышение скорости окисления жирных кислот и образования кетоновых тел. Данные процессы являются важными источниками энергии при выполнении длительной физической работы.

Замедление анаболических процессов в первую очередь связано с синтезом белков. Синтез белков является энергоемким процессом: включение в синтезируемый белок одной аминокислоты требует не менее трех молекул АТФ. Поэтому торможение синтеза белков во время мышечной работы позволяет мышцам использовать больше АТФ для обеспечения сокращения и расслабления. Этот процесс вызывается глюкокортикоидами.

Описанные выше биохимические изменения, возникающие при срочной адаптации, одинаковы для любого человека. Таким образом эти изменения под влиянием физических систематических нагрузок могут быть более глубокими и значительными, что позволяет тренированному спортсмену выполнять работу большей мощности и продолжительности.

Этап долговременной адаптации требует много времени и протекает в промежутках отдыха между тренировками. Долговременная адаптация - это создание в организме структурно-функциональной базы для лучшей реализации механизмов срочной адаптации. Долговременная адаптация предназначена для подготовки организма к выполнению последующих физических нагрузок в оптимальном режиме.

Основные направления долговременной адаптации:

· Повышение скорости восстановительных процессов. Большое значение для развития долговременной адаптации имеет ускорение синтеза белков и нуклеиновых кислот, что приводит к увеличению содержания белков - ферментов, сократительных белков, кислород-транспортирующих белков. Благодаря чему ускоряется синтез других биологически важных соединений, таких как липидов, гликогена и креатинфосфата. В результате существенно возрастает энергетический потенциал организма.

· Увеличение содержания внутриклеточных органоидов. В мышечных клетках становится больше миофибрилл (сократительных элементов), наблюдается развитие саркоплазматической сети, увеличивается размер и количество митохондрий. Эти изменения вызывают мышечную гипертрофию.

· Совершенствование механизмов нервно-гормональной регуляции. При этом повышаются синтезирующие способности эндокринных желез, что позволяет дольше поддерживать в крови высокий уровень гормонов при выполнении физических нагрузок для обеспечения мышечной деятельности.

· Развитие резистентности к биохимическим сдвигам, возникающим в организме во время мышечной работы. Развивается устойчивость организма к повышению кислотности, вызванному накоплением лактата. Есть предположение, что нечувствительность к росту кислотности у адаптированных спортсменов обусловлена образованием у них молекулярных форм белков, сохраняющих свои биологические функции при пониженных значениях рН.

В ходе тренировочного процесса срочная и долговременная адаптация оказывают друг на друга взаимное влияние. Таким образом, срочная адаптация во время физической работы приводит к возникновению глубоких биохимических и функциональных сдвигов, которые являются необходимыми предпосылками для запуска механизмов долговременной адаптации. В свою очередь, долговременная адаптация увеличивает возможности срочной адаптации, повышая энергетический потенциал организма. Взаимодействие срочной и долговременной адаптации постепенно ведет к росту работоспособности организма спортсмена.

В спортивной практике используются три разновидности тренировочного эффекта: срочный, отставленный и кумулятивный.

· Срочный тренировочный эффект относится к срочной адаптации. Срочный тренировочный эффект представляет собой биохимические сдвиги в организме спортсмена, вызываемые срочной адаптацией. Эти сдвиги фиксируются во время выполнения физической нагрузки и в течение восстановления. Анализируя глубину обнаруженных биохимических изменений можно сделать выводы о вкладе различных способов выработки АТФ в энергообеспечение проделанной работы.

· Отставленный тренировочный эффект возникает в организме спортсмена в ближайшие дни после тренировки, т.е. в период отставленного восстановления. Главным проявлением отставленного тренировочного эффекта является суперкомпенсация веществ (креатинфосфат, гликоген мышц и печени, мышечные белки).

· Кумулятивный тренировочный эффект отражает биохимические сдвиги, постепенно накапливающиеся в организме спортсмена в процессе длительных тренировок. Кумулятивный эффект - это накопительный процесс срочного и отставленного эффектов в ходе длительных тренировок. Кумулятивный эффект обладает специфичностью, его проявление в большей мере зависит от характера тренировочных нагрузок.

Глава 2. Материалы и методы исследования

2.1 Материалы исследования