Наше тело состоит из клеток, а наши мышцы, например, сокращаются не просто так, а вследствие сложных биохимических процессов, которые происходят в каждой конкретной клетке тела. Поэтому очень важным я считаю даже общее понимание этих процессов. Для чего?
Первое. Понимание того, какие процессы идут в клетке и как я могу повлиять на эти процессы в нужную мне сторону.
Второе. Изменения, которые можно проделать в клетке, могут влиять не только на развитие физических качеств, но и на здоровье. Второе - самое главное. Я не буду лезть в биохимию клетки совсем глубоко, ибо, во-первых, не биохимик, во-вторых, для моих целей достаточно модели идеальной клетки,т.е. общего строения и функционирования. Итак, о клетке. Клетка - основная структурная единица тела и при этом целостная система. Она имеет протоплазму, окруженную мембраной. Клетка имеет ядро, в котором содержится наследственная информация ДНК. В протоплазме находятся различные структурные образования - органеллы. Это рибосомы - в них с помощью РНК происходит строительство различных органелл. По сути это главное что нам нужна для развития. Называется этот процесс анаболизмом. Митохондрии - энергетические станции клетки, в них с помощью кислорода идет превращение жиров или глюкозы в углекислый газ, воду и энергию в виде молекул АТФ.
Эндоплазматическая сеть или саркоплазма - органелла, состоящая из мембран и ферментативных систем, прикрепленных к ней. Служит для доставки необходимых ферментов для ресинтеза молекул АТФ. Комплекс Гольджи - система мембран, образующих совокупность мешочков и пузырьков. Служит для синтеза и выделения веществ из клетки. Лизосомы - органеллы в форме пузырьков, содержат ферменты, разрушающие белки до простейших составляющих - аминокислот. Но не только. Лизосомы ещё убирают повреждения (мусор) в клетке в случае разрушения каких-либо органелл. Впрочем, все органеллы - это либо белок либо комплекс белков и в случае нарушений работы клетки лизосомы эти разрушения утилизируют.Также в клетке присутствуют капельки жира, гликогена и другие органеллы. Присутствие тех или иных специализированных органелл зависит от вида клетки.
Таким образом, для целей развития в физической культуре и спорте, в клетке должны идти анаболические процессы, процессы её развития. Надо также понимать, что анаболические процессы имеют и свою противоположность - катаболические процессы, которые идут одновременно с анаболическими. В этом проявляется единство и борьба противоположностей, если говорить философским языком. А задача занимающегося физической культурой, сделать так, чтобы анаболические процессы преобладали над катаболическими. Отсюда вытекают биохимические принципы построения тренировочного процесса.
Клетка не существует сама по себе. Она работает в связке с нервами, головным мозгом, который, по сути, и управляет всеми нашими функциями. Поэтому, рассматривать надо не только процессы происходящие в ней, но причинно-следственные связи. Поэтому в работах В.Н. Селуянова эти связи называются нервно-мышечный аппарат. Нервно-мышечный аппарат, по Селуянову, - "это совокупность двигательных единиц (ДЕ). Каждая ДУ включает мотонейрон, аксон и совокупность мышечных волокон. Количество ДЕ остается неизменным у человека. Количество мышечных волокон (МВ) в мышце мало поддаётся изменению в ходе тренировки, не более чем на 5%. Внутри МВ происходит гиперплазия (рост количества элементов) многих органелл: миофибрилл, митохондрий, саркоплазматического ретикулума, глобул гликогена, миоглобина, рибосом, ДНК и др. Изменяется также количество капилляров, обслуживающих МВ. "
Что стоит за этими словами.
1. Количество МВ изменить нельзя.
2. А вот количество органелл в клетках и количество клеток в мышечном волокне изменять можно и нужно. Именно эти изменения дают нам силу, скорость, выносливость.
Теперь о миофибрилле. Это специальная органелла мышечного волокна. Состоит из последовательно соединенных саркомеров, каждый из которых включает нити актина и миозина. Во время работы мышцы, между актином и миозином образовываются связь, так называемые мостики. Эти мостики поворачиваются и происходит сокращение миофибриллы, а соответственно, сокращение МВ и далее сокращение мышцы. Мостики образуются в присутствии в саркоплазме ионов кальция и молекул АТФ. У тут интересная вещь. Молекула АТФ, при своём распаде, даёт энергию, и эта энергия тратится не на поворот мостиков и сокращение мышцы, а на разрыв этих мостиков в миофибрилле и расслабление мышцы, соответственно.
Таким образом, чем больше миофибрилл в МВ, тем сильнее, быстрее и больше мышечное волокно становится. Само собой, вместе с ростом миофибрилл происходит разрастание и других обслуживающих миофибриллы органелл, например, саркоплазмы.
Однако, миофибрилла не может работать совсем без усталости. А это усталость проявляется появлением молочной кислоты или ионов водорода, которые появляются при каждом распаде молекулы АТФ. Т.е. чем дольше работает миофибрилла, тем больше тратится АТФ и образуется ионов водорода, которые мешают образовываться мостикам между актином и миозином, а значит миофибрилла не может сокращаться и МВ тоже. Называется это закислением.
Как же бороться с этим закислением. Надо сделать клетку окислительной, а для этого в ней должны находиться митохондрии.
Но, прежде надо разобраться с биохимией клетки.
В клетках энергия обеспечивается за счёт распада молекул АТФ. Освобождение этой энергии идёт за счёт фермента АТФ-азе. При распаде АТФ образуется энергия, молекулы АДФ и ионы водорода. Так как АТФ являются единственными энергетиками, то эти молекулы должны восстанавливаться (ресинтезироваться), чтобы опять распадаться и давать энергию. Ресинтез осуществляется, в основном, за счёт запасов креатин-фосфата КрФ, который находится в саркоплазме и передвигается по клетке в места расположения молекул АТФ. Когда КрФ отдаёт свою энергию для ресинтеза АТФ, то образуется креатин и фосфат. Эти молекулы распространяются по цитоплазме и активизируют ферментативную активность, связанную с синтезом АТФ. Существуют два основных пути образования АТФ: анаэробный и аэробный.
Анаэробный путь , или гликолиз, связан с ферментативными системами, расположенными на мембране саркоплазматического ретикулума и в саркоплазме. При появлении рядом с этими ферментами креатина и фосфата, запускается цепь химических реакций, в ходе которых глкоген или глюкоза, распадаестя до пирувата с образованием молекул АТФ.
Пируват имеет две возможности для преобразования:
1. Подойти к митохондриям, превратиться в ацетил-коэнзим-А, подвергнутся окислительному фосфорилированию до образования углекислого газа, воды и молекул АТФ. Этот метаболический путь- гликоген-пируват-митохондрия-углекислый газ и вода - называют аэробным гликолизом.
2. С помощью фермента лактат-дегидрогеназы мышечного типа пируват превращается в лактат. Этот метаболический путь - гликоген-пируват-лактат называется энаэробным гликолизом и сопровождается образованием и накоплением ионов водорода.
Аэробный путь связан с работой митохондрий. При наличии митохондрий в клетке и распавшийся креатинфосфат, т.е. креатин и фосфат в митохондрии ресинтезируется обратно в КрФ за счёт АТФ, которая находится в митохондрии. Главное, не путать АТФ в миофибрилле и АТФ в митохондрии. Это разные АТФ.
Для синтеза АТФ имеется два метаболических пути:
1. Аэробный гликолиз
2. Окисление липидов (жиров)
Аэробные процессы связаны с поглощением ионов водорода, причем надо понимать, что это поглощение осуществляется за счёт митохондрий, так как они единственные используют кислород и в них ионы водорода соединяются с кислородом и образуется вода.
В медленных мышечных волокнах (МВ сердца и диафрагмы) преобладает фермент лактат-дегидрогеназа сердечного типа, который более интенсивно превращает лактат в пируват. Поэтому, при функционировании медленных мышечных волокон (ММВ) идёт быстрое устранение лактата и ионов водорода.
Исходя из вышенаписанного можно сделать вывод, что использование аэробного гликолиза является предпочтительным и для сохранения мощности работы(выносливости) и для сохранения силы. Получается, что миофибрилла в которой есть митохондрии будет всегда сильней и выносливей по сравнению миофибриллы без митохондрий. Причина в том, что митохондрии поглощают ионы водорода с образованием воды и имеют дополнительную АТФ, которая участвует в восстановлении КрФ миофибриллы, т.е. появляется дополнительный источник энергии.
Из вышесказанного можно сделать некоторые практические выводы.
1. Мембраны клеток состоят из жиров(липидов). Поэтому надо употреблять жир, как растительный, так и животный. Соотношение должно быть 80% растительного и 20% животного жира. Правда есть одна вещь. Это наш подкожный жир. Он животного происхождения и если есть избыточная масса жира на теле, то тогда можно и не употреблять животный жир, а с помощью специальных методов тренировки убирать жир из под кожи и между мышцами.
2. В клетках постоянно идут два процесса. Это анаболизм и катаболизм. Анаболизм - это развитие или рост каких-либо ферментов клетки или даже деление клетки. За анаболизм отвечают ядро клетки и рибосомы, которые выходят из ядра и начинают строительство структур и ферментов для развития или деления клеток.
Катаболизм - разрушение ферментов или самой клетки. Отвечают за это лизосомы. В клетке они в виде шарика и когда клетка закисляется от ионов водорода, которые возникают при распаде молекулы АТФ, то это закисление заставляет шарик лизосом раскрываться и вырабатывать ферменты, которые начинают уничтожать белки. По сути лизосомы также уничтожают в клетке всё отработанное и чужеродное, так называемый мусор или как это называют по-простому, шлаки в организме.
Эти два процесса взаимосвязаны и поддерживают равновесие процессов,проходящих в клетке и которое можно назвать умным словом - гомеостаз.
Задача тренировок - увеличить анаболизм и минимизировать катаболизм, чтобы потом выйти на новый уровень гомеостаза. Правда возникает вопрос, а зачем тогда заниматься или даже двигаться, когда равновесие уже есть. Однако, вопрос в том, что если лежать и не двигаться, то в силу вступают другие законы развития, а именно, если функция чего- либо не используется, то она должна быть разрушена и удалена, т.е. начинают превалировать процессы катаболизма, результатом чего наступает деградация клеток и их смерть, а затем уже и смерть самого человека. Вот такая получается философия- загогулина.
3. Так как задача тренировок, сделать себя сильнее, выносливее, здоровее и т.д., то анаболизм играет главное значение. Задача только в том, какими методами и способами нужно это делать и на что надо опираться.
Немного биохимии процессов в клетке в простой и доступной форме. Передача энергии на сокращение клетки происходит следующим образом. Тратится молекула АТФ на поворот мостиков в клетке, и соответственно, расслаблении мышечного волокна. АТФ надо восстановить за счёт креатин-фосфата (ресинтез АТФ). Далее уже надо восстановить сам КрФ(креатин-фосфат). И так далее по кругу.
Так вот, ВАЖНО понимать, сколько времени тратится на распад АТФ и на полный распад КрФ в клетке, так как потом уже наступает сильное закисление из-за большого количества ионов водорода, которые ферменты клетки уже не могут утилизировать и поэтому усиливается катоболические процессы над анаболическими.
АТФ расходуется за время до 2-х секунд, КрФ расходуется полностью от 10 до 30 секунд. Это как раз и есть безопасное время для усиления анаболизма.
Приведу пример. Жим штанги лёжа. Если время под нагрузкой, допустим, 20 секунд, то это соответствует где-то 10-15 повторениям, в зависимости от скорости движения. Получается мышца доходит до оптимального закисления (надо учитывать, что закисление идёт сразу с начала выполнения упражнения, только идёт это по нарастающей). Так вот, регулируя закисление в клетках, а соответственно в мышцах можно строить те мышечные структуры, которые необходимы для занимающегося, а именно, силу, массу, выносливость, скорость, и т.д.
Об этом будет позже. Сначала надо ещё сказать о восстановлении КрФ в клетке и о восстановлении работоспособности мышцы.
Так как КрФ служит для восстановление АТФ, т.е. энергии в клетке, то само восстановление КрФ важно. Без этого клетка не будет сокращаться.
Если КрФ истрачен полностью, напомню, что он тратится от 10 до 30 секунд, то на его восстановление надо порядка двух минут. Т.е отдых между подходами в упражнении должен быть не менее двух минут в этом случае. Напомню. что в данном случае речь идёт о силовом тренинге.
Буду признателен за проставление "лайков", сердечек и больших
пальцев вверх или каких-либо других проявлений признательности в виде донатов, если вы посчитали мои статьи полезными.
Присоединяйтесь ко мне в телеграм https://t.me/+S8hlzafnKwAnHtXV или в Яндекс мессенджер https://yandex.ru/chat#/join/ae8f78c7-cf59-4def-8fc1-82e5e5a99a27 или в канале Мах https://max.ru/join/6qkF-rldknl-R49CWmwGCt9WrLo_u6O5mCRNxmK_uQc