Для того чтобы выполнять физическую работу, человек может использовать запасы жира или запасы гликогена, находящиеся в мышцах. При этом гликоген и жир используются как источники синтеза АТФ. То есть, непосредственную функцию энергообеспечения всегда играет АТФ (аденозин трифосфат). Ничего другого тратить человек не может, всё остальное должно лишь помогать ресинтезировать АТФ.
Так вот первый источник ресинтеза АТФ – это креатинфосфат. Как только возникает необходимость использования энергии, для обеспечения физического действия, начинается расход АТФ, находящейся в сократительной части мышечных волокон (АТФ миозина), и начинает работать креатинфосфат для ресинтеза молекул АТФ.
При ресинтезе АТФ образуется свободный креатин и фосфат, которые стимулируют другие процессы энергообеспечения. В частности, один из этих процессов – гликолиз. При гликолизе используется гликоген, находящийся в мышцах, который является углеводом. Гликолиз приводит к образованию свободной АТФ, которая приводит к образованию креатин-фосфата с использованием свободных креатина и фосфата, а креатин-фосфат, в свою очередь, ресинтезирует АТФ в сократительной части мышечных волокон (АТФ миозина). Таким образом, цикл энергообеспечения повторился.
Но это не замкнутый цикл, в нем имеются продукты распада, которые образуются при ресинтезе АТФ из гликогена: пируват, который превращается в лактат. Лактат выводится в кровь. Параллельно с образованием лактата, образуются ионы водорода. Ионы водорода тоже выходят в кровь. Когда появляется лактат и ионы водорода в крови, то мы сразу можем говорить, что идет анаэробный гликолиз (без потребления кислорода).
Далее возникает вопрос, что происходит после выполнения данного процесса с мышечным волокном? Если образуется лактат, то ничего страшного. Лактат является крупным ионом и не воздействует на структуры мышечных клеток. А вот ион водорода, являясь самым маленьким атомом с положительным зарядом, может проникать во все клеточные структуры, начиная разрушать молекулы.
В частности, белок начинает денатурироваться. Если концентрация иона водорода не высока, то он разрушает четвертичные и третичные связи белка, что не является вредом для мышц, но если концентрация иона водорода слишком высока, то он разрушает вторичные и первичные связи белка, что является полной гибелью белковой структуры – этот процесс называется закислением. Таким образом, чем больше иона водорода выделяется при гликолитическом процессе энергообеспечения человека, тем больше ион водорода (а значит и сам гликолитический процесс) приносит вреда организму человека (спортсмена).
Поэтому высокие степени закисления вредны для организма. Ионы водорода разрушают миофибриллы, которые просто расползаются. Ионы водорода поглощаются митохондриями, которые преобразуют их в воду, но при высокой концентрации ионов водорода, митохондрии не справляются, разбухают от воды и взрываются, погибая. Митохондрии очень важны для организма, так как без них не возможен аэробный процесс. Иными словами, митохондрии обеспечивают аэробные возможности человека. Поэтому уничтожение митохондрий крайне не желательно для спортсмена. Без митохондрий может идти только процесс анаэробного гликолиза. Этот процесс идет, как правило, в мышечных волокнах, которые называются гликолитическими, в этих волокнах практически отсутствуют митохондрии. Иногда эти волокна называют быстрыми мышечными волокнами (БМВ), хотя это не совсем верно. Так как гликолитические волокна работают только в режиме гликолиза, то они быстро образуют ион водорода и быстро закисляются (концентрация иона водорода достигает максимума через 60 секунд). Когда концентрация иона водорода становится максимальной, ион водорода блокирует работу активного миозина: наступает мышечный отказ – процесс сокращения мышечного волокна вообще не возможен. Для восстановления работоспособности такого мышечного волокна необходимо время, в течение которого, спортсмен будет вынужден отдыхать или работать другими мышечными волокнами (группами мышц). Чем характеризуется закисление с точки зрения спортсмена? Это ощущение усталости, боль в мышцах, мышечный отказ, одышка.
Таким образом, человек, у которого очень большое содержание гликолитических мышечных волокон, очень быстро закисляется и не способен добиваться успехов в видах спорта, где требуется выносливость и долгая физическая работа. С такой мышечной композицией доступны лишь кратковременная интенсивная физическая активность, такая как спринт или поднятие тяжестей.
Исходя из этого, нужно сделать вывод, что при работе в циклических видах спорта и тех видах спорта, где необходима выносливость, закисление противопоказано. Таким спортсменам нельзя разрушать митохондрии. Митохондрии образуются в течение двадцати дней, и потеря митохондрий менее чем за двадцать дней до соревнований, равносильна потере выносливости и поражению на этих соревнованиях.
Возникает вопрос, что делать, если максимальная физическая активность должна длиться более одной минуты? Для этого необходимо использовать другой процесс энергообеспечения человека, который может идти только с участием митохондрий. В этом процессе пируват не выводится в кровь в виде лактата и иона водорода, а поступает внутрь митохондрий. То есть, в мышечных волокнах должны присутствовать митохондрии, тогда пируват пойдет в них, а не будет образовывать лактат и ион водорода. В митохондриях пируват превратится в углекислый газ, воду и молекулу АТФ, которая будет участвовать в ресинтезе креатин-фосфата. Таким образом, данный процесс не только безопасен для мышечных структур, но ещё и более энергетически выгоден. Данный энергетический процесс происходит в мышечных волокнах, которые называются окислительными. Окислительные мышечные волокна не закисляются, а, следовательно, могут работать бесконечно, при наличии источников энергетических запасов для ресинтеза свободной АТФ.
Обобщив рассмотренный выше материал, можно сделать вывод: чтобы работоспособность спортсмена росла, тренировочный процесс должен сводиться к тому, чтобы повышать долю окислительных мышечных волокон и уменьшать долю гликолитических мышечных волокон. Для этого необходимо запустить процесс образования митохондрий в мышечных волокнах, повышая возможности окислительных мышечных волокон и преобразуя гликолитические мышечные волокна в окислительные.