Энергетический обмен
учебно-методический материал по физкультуре

Энергетический обмен

Преобразование организмом пищи в «топливо» происходит по трем основным энергетическим каналам. Базовое представление о принципах этого процесса поможет вам разумнее подойти к тренировкам и питанию и, как следствие, улучшить спортивные результаты. Мы уже обсуждали, что спортивная диета строится на понимании того, как питательные вещества (углеводы, жиры и протеины) служат источником энергии, необходимой организму для выполнения физических упражнений. Эти питательные вещества преобразуются в энергию в форме аденозинтрифосфата посредством различных метаболических процессов. Аденозинтрифосфат (АТФ) — это молекула внутри клеток, главная роль которой связана с обеспечением организма энергией; именно благодаря энергии, высвобождаемой при распаде молекулы АТФ, происходит сокращение мышц. Как уже упоминалось, углеводы, протеины и жиры обладают неодинаковыми свойствами, поэтому у каждого из них свой механизм преобразования в АТФ.

Энергетические каналы

Организм не в состоянии хранить аденозинтрифосфат, его запасы расходуются буквально за несколько секунд, так что в ходе физической активности приходится непрерывно вырабатывать это вещество. Существует два основных способа преобразования питательных веществ в энергию:

аэробный метаболизм (с помощью кислорода);
анаэробный метаболизм (без помощи кислорода).
Как правило, для снабжения организма энергией, необходимой для физических упражнений, объединяются все энергетические системы, при этом интенсивность и продолжительность нагрузок определяют, какой метод и когда используется.

Аэробный метаболизм

Аэробный метаболизм вырабатывает энергию, необходимую для длительных физических нагрузок, то есть имеющих продолжительность больше двух минут. Он задействует кислород, преобразуя питательные вещества (углеводы, протеины и жиры) в АТФ. Это более медленный процесс по сравнению с анаэробным, поскольку в нем задействована кровеносная система, снабжающая кислородом работающие мышцы. Аэробный метаболизм используется преимущественно в ходе упражнений на выносливость, отличающихся невысокой интенсивностью и высокой продолжительностью.

Анаэробный метаболизм

В процессе анаэробного метаболизма энергия вырабатывается быстро и без участия кислорода. Происходит это двумя способами.

Первая система называется АТФ-ФК, или фосфатной, и обеспечивает организм энергией в течение 10 секунд. Система АТФ-ФК задействуется при коротких интенсивных нагрузках, например стометровом спринте. Этот механизм не требует кислорода для производства аденозинтрифосфата. Сперва он использует имеющиеся в мышцах запасы АТФ (их хватает примерно на 2-3 секунды), после чего начинает распадаться фосфо-креатин (ФК), а энергия от его распада идет на ресинтез АТФ до тех пор, пока запасы ФК не истощатся (еще 6-8 секунд). Фосфокреатин содержится в мышцах и служит всегда готовым к использованию и транспортабельным запасным источником энергии. После того как ресурсы АТФ и ФК оказываются исчерпаны, для дальнейшей выработки АТФ организм переходит либо к аэробному механизму, либо к гликолизу.
Гликолиз — это доминирующая энергетическая система, используемая для тяжелых физических нагрузок продолжительностью от 30 секунд до 2 минут, таких как бег на 400 или 800 м; она представляет собой второй по скорости способ ресинтеза АТФ.
Во время гликолиза глюкоза — либо содержащаяся в крови, либо преобразованная из гликогеновых запасов — расщепляется в ходе последовательности химических реакций, образуя пировиноградную кислоту.

Из каждой молекулы глюкозы, расщепленной до пировиноградной кислоты, образуются две молекулы пригодной к использованию АТФ. Полученного объема аденозинтрифосфата достаточно для обеспечения энергией напряженного спринта в течение 40 секунд. Следовательно, посредством этого механизма вырабатывается совсем не много энергии, однако преимущество здесь в быстроте ее получения.

Во время физических упражнений спортсмен последовательно проходит все перечисленные метаболические процессы. В начале занятий в ходе анаэробного метаболизма, обусловленного кислородным дефицитом, производится АТФ. По мере учащения дыхания и сердцебиения в организм поступает больше кислорода, и до достижения лактатного порога за выработку энергии отвечает аэробный метаболизм