Вырабатывание энергии

Мышцы — двигатель бегуна — могут растягиваться и сокращаться. Сухожилия связывают окончания мышц, участвующих в двигательных актах во время бега, с двумя разными костями таким образом, что при изменении длины мышцы изменяется и угол между двумя сегментами тела. Упорядоченная последовательность растягиваний и сокращений вызывает изменения угла между сегментами тела (например, в голеностопном или тазобедренном суставе), что позволяет спортсмену бежать.

Чтобы выполнять работу, т.е растягиваться или сокращаться, мышцам нужна энергия. Точнее говоря, им нужно очень специфичное «горючее» — АТФ. Точно также как некоторые двигатели работают только на бензине, дизельном топливе или керосине, наши мышцы могут использовать только АТФ для вырабатывания необходимой им энергии.

С этой точки зрения мы можем говорить, что мышцы сходны с двигателями в том плане, что они превращают химическую энергию в кинетическую энергию, т.е. движение.

Мышцы не только используют энергию, но и производят ее. Более того, в случае марафонского бега почти все требуемое количество АТФ образуется во время самого забега, что имеет ряд преимуществ. Подсчитано, что чтобы пробежать дистанцию 42, 195 км, спортсмен «сжигает» около 0, 7 кг АТФ на один килограмм массы тела, то есть спортсмену с массой тела 70 кг требуется около 50 кг АТФ. Если бы это количество АТФ имелось бы у него до старга, то масса тела была бы значительно большей. В нашем примере она бы равнялась 120 кг.

Таким образом, мышцам необходимо вырабатывать АТФ во время бега. Они могут это делать, так как АТФ при расщеплении выделяет энергию, превращаясь в АДФ. Ряд химических реакций позволяет мышцам снова превращать АДФ в АТФ, в результате чего топливо, которое они могут использовать в качестве источника энергии, восполняется.

АТФ

АТФ означает сокращение от аденозинтрифосфат. Эта молекула состоит из четырех простых молекул — одной молекулы аденозина и трех молекул фосфата — и может быть изображена в следующем виде:

Аденозин—-Р—*—Р—*—Р

Как можно заметить из этой формулы, связь молекулы фосфата (Р), расположенной ближе всех к аденозину, отличается от остальных связей, обозначаемых в виде —*—. Их можно назвать «энергообразующими», поскольку при своем расщеплении они выделяют значительное количество энергии. Как правило, расщепляется только одна, удаленная от аденозина связь, и выделяет энергию, которая может быть использована мышцами. Эту реакцию можно представить в следующем виде:

Аденозин—-Р—*—Р—*—Р = Аденозин—-Р—*—Р + Р + энергия

Молекула, состоящая из аденозина и двух фосфатов (один с энергообразующей связью и один с нормальной связью) называется аденозиндифосфат или АДФ.

Мышцы накапливают лишь очень небольшое количество АТФ, которого хватило бы для пробегания лишь первых двух метров марафонской дистанции. Чтобы мышцы могли продолжить работу, им необходимо производить большее количество АТФ. Они это осуществляют, используя то, что осталось от предыдущих реакций. Иными словами, мышцы вырабатывают свое топливо из АДФ и фосфата (Р).

Такой процесс возможен благодаря тому, что сложная система энзимов, имеющаяся в мышце или, лучше сказать, в каждом мышечном волокне, может использовать энергию, содержащуюся в других молекулах, большей частью углеводов и жиров, получаемых из пищи.

Ресинтез АТФ осуществляется, преимущественно, тремя способами. Речь идет о трех энергосистемах. Все эти способы вызывают реакцию между АДФ и фосфатом (Р) с воссозданием второй энергообразующей связи и таким образом молекулы АТФ:

Аденозин—-Р—*—Р + Р + энергия = Аденозин—-Р—*—Р—*—Р

Различие между этими энергосистемами заключается в источнике энергии, используемой для связывания АДФ и фосфата с образованием новой молекулы АТФ. Основными характеристиками этих трех энергосистем являются:

• анаэробная алактатная система. Здесь в реакции не участвует кислород и не образуется молочная кислота. Процесс накопления энергии посредством образования АТФ вызывается еще одной молекулой, содержащей энергообразующую связь — креатинфосфата;
• анаэробная лактатная система. Здесь в реакции кислород не участвует, но образуется молочная кислота. Энергия посредством образования АТФ поступает из расщепляющихся молекул сахара. Во время этой реакции образуется молочная кислота;
• аэробная система требует кислорода и «топлива», которым могут быть сахара, жиры и ограниченное количество белков. В результате биохимической реакции между кислородом и этим топливом образуется энергия, необходимая для образования АТФ.

Для марафонского бега аэробная система является, несомненно, самой важной в количественном отношении. С точки зрения тренировочного процесса здесь, нужно подчеркнуть, существует различие в рамках аэробной системы между потреблением углеводов и потреблением липидов. Однако тренерам по марафону не следует пренебрегать анаэробной лактатной системой (также известной под названием лактатная система или гликолитическая система), поскольку она тоже играет существенную роль во время марафонского забега.