Энергетические субстраты

Содержание
  1. Энергия и АТФ
  2. Энергия человека
  3. Энергетические запасы организма
  4. Что такое АТФ
  5. Формирование АТФ
  6. Коэффициент дыхания
  7. Энергетический обмен или откуда берется энергия для организма?
  8. Источники энергии при кратковременной работе.
  9. Источники энергии при непродолжительной работе.
  10. Источники энергии при продолжительной работе.
  11. Глюкоза и гликоген: как обезопасить себя от марафонской стены
  12. Энергетические субстраты
  13. Глюкоза
  14. Марафонская стена
  15. Пить углеводы – хорошая стратегия
  16. Гидратация
  17. Рецепты изотоников
  18. Ключевые электролиты
  19. Пример из практики
  20. Основы энергообеспечения мышечной деятельности – Диагностер
  21. Фосфатная система ресинтеза АТФ
  22. Кислородная система ресинтеза АТФ
  23. Лактатная система ресинтеза АТФ
  24. Отрицательные эффекты высокого лактата
  25. Энергетические запасы
  26. Энергетические субстраты их роль для организма, синтеза атф, этапы
  27. Что это
  28. Роль в синтезе АТФ
  29. Стадии энергообмена
  30. Подготовительный
  31. Бескислородный
  32. Кислородный
  33. На что влияет нехватка энергосубстратов
  34. Энергосубстрат в эритроцитах
  35. Субстраты при парентеральном питании

Энергия и АТФ

Энергетические субстраты

Почти все физиологические процессы в организме требуют энергии для их реализации. Питательные вещества являются составляющими энергии и периодически требуются организму. По причинам их дефицита организм эволюционно научился их удерживать и сохранять на какое-то время.

Энергия человека

Многие вещества, всасываемые в пищеварительной системе, не подвергаются окислению, а накапливаются путем повторного синтеза высокомолекулярных соединений – гликогена и триацилглицеринов, которые служат резервом энергии организма. Хранение энергии в форме макромолекулярных соединений является огромным преимуществом, поскольку они не участвуют в клеточном метаболизме и мало влияют на осмолярность клеток, то есть являются энергетическим резервом.

Энергетические запасы организма

Углеводы хранятся в форме гликогена. Гликоген в организме составляет менее 1% от общего запаса энергии. Гликогенные отложения находятся в печени и мышцах. Гликоген в печени может поступать в другие ткани (нервы, мышцы, эритроциты) путем гликогенолиза и выделения образующейся глюкозы в кровь.

Гликоген, имеющийся в мышцах, может использоваться только ими, потому что, в отличие от печени, фермент глюкозо-6-фосфатазы, который дефосфорилирует глюкозу, не присутствует в мышцах. Только дефосфорилированная глюкоза может проникать через клеточную мембрану и попадать в кровоток.

Запасы углеводов могут обеспечить метаболические потребности организма менее чем на два дня, а глюкоза во внеклеточной жидкости – всего на один час.

Жир хранится в форме триацилглицеролов. Они представляют 75% энергетического резерва организма. Триацилглицеролы имеют высокую теплообразующую способность (39 кДж / г) и требуют очень небольшого количества дополнительной воды для хранения.

По этой причине они являются очень эффективным хранилищем энергии. Триацилглицеролы хранятся в основном в подкожной жировой ткани, в небольших количествах в мышцах и во внутренних органах.

Сохраненные триацилглицеролы в жировой ткани у людей с нормальной массой тела могут удовлетворить потребности в энергии в течение 2 месяцев при полном голодании.

В организме человека большое количество белка. Тем не менее, только половина из него может быть мобилизована в качестве источника энергии, что составляет 25% от общего объема хранения энергии.

Использование белков в качестве основного источника энергии в течение длительного периода времени невозможно, поскольку они играют жизненно важную структурную и функциональную роль.

Это последние запасы, которые будут использованы только в крайнем случае при длительном голодании.

Энергия требуется для синтеза высокомолекулярных соединений для энергетических депо. В живых организмах постоянно происходят химические процессы, что приводит к уменьшению свободной энергии. По этой причине они не могут существовать, если они не снабжены энергией из внешней среды.

Животные организмы получают эту энергию, как было отмечено выше, потребляя питательные вещества – углеводы, жиры и белки. В рациональной диете 55-60% энергии обеспечивается углеводами, 25-30% жирами и 10-15% белками.

При переваривании разных питательных веществ выделяется разное количество энергии:

  • 39 кДж 1 г жира;
  • 17,2 кДж 1 г углеводов;
  • 17,2 кДж 1 г белка.

Часть энергии, синтезируемой при расщеплении питательных веществ, выделяется в виде тепла, что важно для поддержания температуры тела. Другая часть используется для синтеза макроэнергетических соединений, из которых энергия выделяется контролируемым образом. Основным макроэргическим соединением, используемым в организме, является аденозинтрифосфат (АТФ).

Что такое АТФ

АТФ является источником энергии для реализации биологических процессов во время сокращения мышц, что позволяет осуществить активный транспорт элементов через клеточные мембраны и синтез питательных веществ.

Часто применяется в качестве пищевой добавки для увеличения мышечной энергии. При необходимости он разрушает свою молекулу и использует энергию, содержащуюся в ее связях.

АТФ также оказывает значительный положительный эффект вне самой клетки, улучшая кровоток, расширяя кровеносные сосуды и подавляя боль.

Формирование АТФ

В цитоплазме клеток есть небольшой запас АТФ, который может удовлетворить энергию и потребности всего на 1 минуту. Следовательно, АТФ непрерывно повторно синтезируется.

За день генерируется и потребляется около 63 килограммов АТФ.

Это макроэргическое соединение может быть синтезировано двумя способами – анаэробным в цитоплазме и аэробным в митохондриях.

Углеводы являются единственными питательными веществами, которые могут поставлять энергию через анаэробные пути. Процесс анаэробного переваривания глюкозы называется гликолизом.

Он происходит быстро, но связан с синтезом небольшого количества молекул АТФ – 2 АТФ на молекулу глюкозы.

Следовательно, анаэробный синтез АТФ не может быть основным способом удовлетворения энергетических потребностей клеток.

Исключением являются эритроциты, быстро сокращающиеся мышечные волокна и клетки почечного мозгового вещества. Все остальные клетки поставляют энергию путем окисления питательных веществ в митохондриях.

Таким образом, большая часть высвобождаемой энергии используется для синтеза АТФ через процессы окислительного фосфорилирования. Аэробный метаболизм гораздо более эффективен, чем анаэробный, поскольку большая часть химической энергии хранится в форме макроэнергетических соединений.

Окисление одной молекулы глюкозы аэробным путем до CO 2 и H 2 O приводит к высвобождению 36 или 38 молекул АТФ, а окисление одной молекулы пальмитиновой кислоты высвобождает 129 молекул АТФ.

Скорость, с которой АТФ образуется в результате окислительного фосфорилирования, зависит от нескольких факторов:

  • скорость истощения АТФ – когда скорость истощения АТФ клетки высока, ее образование также осуществляется с высокой скоростью из-за увеличения количества АТФ;
  • снабжение клеток кислородом и окислительными субстратами (глюкоза, жирные кислоты, лактат, аминокислоты) – это зависит от активности дыхательной, сердечно-сосудистой, пищеварительной и эндокринной систем.

Коэффициент дыхания

При окислении питательных веществ кислород расходуется и образуется углекислый газ. Коэффициент дыхания определяется соотношением между образовавшейся двуокисью углерода и используемым кислородом. Коэффициент дыхания для углеводов равен 1, для жиров 0,7 и для белков 0,8-0,85.

Низкое значение коэффициента дыхания для жиров позволяет использовать их для питания пациентов с нарушенной дыхательной функцией. Увеличение количества жира приведет к снижению производства углекислого газа при том же объеме используемого кислорода. Это снизит требования к вентиляции легких.

Частота дыхания не идентична отношению объема дыхания.

Коэффициент дыхательного объема (КДО) – это отношение объема выдыхаемого углекислого газа к объему кислорода, потребляемого в течение определенного периода времени.

КДО зависит от типа окисленных питательных веществ и процессов, в которых образуется углекислый газ и расходуется кислород.

По этим причинам при тяжелой физической работе и в течение периода восстановления после этого КДО имеет значения, отличные от коэффициента дыхания.

Энергетический эквивалент кислорода (ЭЭК) характеризуется количеством энергии, выделяемой при потреблении 1 литра кислорода. Для трех типов питательных веществ ЭЭК имеет следующие значения:

  • углеводы – 21,1 кДж / л;
  • белки – 20 кДж / л;
  • жир – 19,6 кДж / л;

Различное значение ЭЭK каждого из трех типов питательных веществ реализуется только в определенных обстоятельствах.

Углеводы являются основным источником энергии при максимальной энергозатратности, потому что они анаэробно перевариваются, быстро доставляют энергию и имеют самое высокое значение ЭЭК.

Жиры являются подходящим источником энергии для длительных нагрузок без ограничения подачи кислорода для их окисления, потому что они выделяют наибольшее количество энергии во время окисления и имеют самый низкий ЭЭК.

Хранение энергии в форме макромолекулярных соединений является огромным преимуществом, поскольку они не участвуют в клеточном метаболизме и мало влияют на осмолярность клеток, то есть являются энергетическим резервом

Источник: http://medicine-simply.ru/just-medicine/energiya-i-atf

Энергетический обмен или откуда берется энергия для организма?

Энергетические субстраты

За счет чего человек двигается? Что такое энергетический обмен? Откуда берется энергия для организма? На сколько ее хватит? При какой физической нагрузке, какая энергия расходуется? Вопросов как видите много. Но больше всего их появляется, когда начинаешь эту тему изучать. Попробую облегчить  самым любопытным жизнь и сэкономить время.  Поехали…

Энергетический обмен – совокупность реакций расщепления органических веществ, сопровождающихся выделением энергии.

Для обеспечения движения (актиновых и миозиновых нитей в мышце) мышце требуется АденозинТриФосфат (АТФ). При разрыве химических связей между фосфатами выделяется энергия, которая используется клеткой. При этом АТФ переходит в состояние с меньшей энергией в АденозинДиФосфат (АДФ) и неорганического Фосфора (Ф)

АТФ + H2O     ⇒    АДФ + Ф + Энергия

Если мышца производит работу, то АТФ постоянно расщепляется на АДФ и неорганический фосфор выделяя при этом Энергию (порядка 40-60 кДж/моль). Для продолжительной работы необходимо восстановление АТФ с такой скоростью, с какой это вещество используется клеткой.

Источники энергии, используемые при кратковременной, непродолжительной и продолжительной работе различные. Образование энергии может осуществляться как анаэробным (безкислородным), так и аэробным (окислительным) способом. Какие качества развивает спортсмен тренируясь в аэробной или анаэробной зоне я писал в статье «Пульс для бега и пульс при физической нагрузке (Пульсовые зоны)«.

Выделяют три энергетические системы, обеспечивающие физическую работу человека:

  1. Алактатная или фосфагенная (анаэробная). Связана с процессами ресинтеза АТФ преимущественно за счет высокоэнергетического фосфатного соединения – КреатинФосфата (КрФ).
  2. Гликолитическая (анаэробная). Обеспечивает ресинтез АТФ и КрФ за счет реакций анаэробного расщепления гликогена и/или глюкозы до молочной кислоты (лактата).
  3. Аэробная (окислительная). Возможность выполнения работы за счет окисления углеводов, жиров, белков при одновременном увеличении доставки и утилизации кислорода в работающих мышцах.

Энергообеспечение организма человека.

Источники энергии при кратковременной работе.

Быстродоступную энергию мышце дает молекула АТФ (АденозинТриФосфат). Этой энергии хватает на 1-3 секунды. Этот источник используется для мгновенной работы, максимальном усилии.

АТФ + H2O     ⇒     АДФ + Ф + Энергия

В организме АТФ является одним из самых часто обновляемых веществ; так, у человека продолжительность жизни одной молекулы АТФ менее 1 мин.

В течение суток одна молекула АТФ проходит в среднем 2000—3000 циклов ресинтеза (человеческий организм синтезирует около 40 кг АТФ в день, но содержит в каждый конкретный момент примерно 250 г), то есть запаса АТФ в организме практически не создаётся, и для нормальной жизнедеятельности необходимо постоянно синтезировать новые молекулы АТФ.

Пополняется АТФ за счет КрФ (КреатинФосфат), это вторая молекула фосфата, обладающего высокой энергией в мышце. КрФ отдает молекулу Фосфата молекуле АДФ для образования АТФ, обеспечивая тем самым возможность работы мышцы в течение определенного времени.

Выглядит это так:

АДФ+ КрФ   ⇒   АТФ + Кр

Запаса КрФ хватает до 9 сек. работы. При этом пик мощности приходится на 5-6 сек.  Профессиональные спринтеры этот бак (запас КрФ) стараются еще больше увеличить  путем тренировок  до 15 секунд.

Как в первом случае, так и во втором процесс образования АТФ происходит в анаэробном режиме, без участия кислорода. Ресинтез АТФ за счет КрФ осуществляется почти мгновенно.

Эта система обладает наибольшей мощностью по сравнению с гликолитической и аэробной и обеспечивает работу «взрывного» характера с максимальными по силе и скорости сокращениями мышц.

Так выглядит энергетический обмен при кратковременной работе, другими словами, так работает алактатная система энергообеспечения организма.

Источники энергии при непродолжительной работе.

Откуда берется энергия для организма при непродолжительной работе? В этом случае источником является животный углевод, который содержится в мышцах и печени человека — гликоген. Процесс, при котором гликоген способствует ресинтезу АТФ и выделению энергии называется Анаэробным гликолизом (Гликолитическая система энергообеспечения).

Гликолиз – это процесс окисления глюкозы, при котором из одной молекулы глюкозы образуются две молекулы пировиноградной кислоты (Пируват). Дальнейший метаболизм пировиноградной кислоты возможен двумя путями — аэробным и анаэробным.

При аэробной работе пировиноградная кислота (Пируват) участвует в обмене веществ и многих биохимических реакциях в организме.

Она превращается в Ацетил-кофермент А, который участвует в Цикле Кребса  обеспечивая дыхание в клетке.

У эукариот (клетки живых организмов, которые содержат ядро, то есть в клетках человека и животных) Цикл Кребса протекает внутри митохондрии (МХ, это энергетическая станция клетки).

Цикл Кребса (цикл трикарбоновых кислот) – ключевой этап дыхания всех клеток использующих кислород, это центр пересечения многих метаболических путей в организме.

Кроме энергетической роли, Циклу Кребса отводится существенная пластическая функция.

Участвуя в биохимических процессах он помогает синтезировать такие важные клетки-соединения, как аминокислоты, углеводы, жирные кислоты и др.

Если кислорода недостаточно, то есть работа проводится в анаэробном режиме, тогда пировиноградная кислота в организме подвергается анаэробному расщеплению с образованием молочной кислоты (лактата)

Гликолитическая анаэробная система характеризуется большой мощностью. Начинается этот процесс практически с самого начала работы и выходит на мощность  через 15-20 сек. работы предельной интенсивности, и эта мощность не может поддерживаться более 3 – 6 минут. У новичков, только начинающих заниматься спортом, мощности едва ли хватает на 1 минуту. 

Энергетическими субстратами для обеспечения мышц энергией служат углеводы – гликоген и глюкоза. Всего же запаса гликогена в организме человека на 1-1,5 часа работы.

Как было сказано выше, в результате большой мощности и продолжительности гликолитической анаэробной работы в мышцах образуется значительное количество лактата (молочной кислоты).

 Гликоген    ⇒     АТФ + Молочная кислота  

Лактат из мышц проникает в кровь и связывается с буферными системами крови для сохранения внутренней среды организма. Если уровень лактата в крови повышается, то буферные системы в какой-то момент могут не справиться, что вызовет сдвиг кислотно-щелочного равновесия в кислую сторону.

  При закислении кровь становится густой и клетки организма не могут получать необходимого кислорода и питания. В итоге, это вызывает угнетение ключевых ферментов анаэробного гликолиза, вплоть до полного торможения их активности.

Снижается скорость самого гликолиза, алактатного анаэробного процесса, мощность работы.

Продолжительность работы в анаэробном режиме зависит от уровня концентрации лактата в крови и степенью устойчивости мышц и крови к кислотным сдвигам.

Буферная емкость крови – способность крови нейтрализовать лактат. Чем тренированнее человек, тем больше у него буферная емкость.

Источники энергии при продолжительной работе.

Источниками энергии для организма человека при продолжительной аэробной работе, необходимые для образования АТФ служат гликоген мышц, глюкоза в крови, жирные кислоты, внутримышечный жир. Этот процесс запускается при длительной аэробной работе.

Например, жиросжигание (окисление жиров) у начинающих бегунов начинается после 40 минут бега во 2-й пульсовой зоне (ПЗ). У спортсменов процесс окисления запускается уже на 15-20 минуте бега.

Жира в организме человека достаточно для 10-12 часов непрерывной аэробной работы.

При воздействии кислорода молекулы гликогена, глюкозы, жира расщепляются синтезируя АТФ с выделением углекислого газа и воды. Большинство реакций происходит в митохондриях клетки.

Гликоген + Кислород   ⇒     АТФ + Углекислый газ + Вода

Образование АТФ с помощью данного механизма происходит медленнее, чем с помощью источников энергии, используемых при кратковременной  и непродолжительной работе.

Необходимо от 2 до 4 минут, прежде чем потребность клетки в АТФ будет полностью удовлетворена с помощью рассмотренного аэробного процесса.

Такая задержка вызвана тем, что требуется время, пока сердце начнет увеличивать подачу крови обогащенной кислородом мышцам, со скоростью необходимой для удовлетворения потребностей мышц в АТФ.

Жир + Кислород  ⇒    АТФ + Углекислый газ + Вода

Фабрика по окислению жира в организме является самой энергоемкой. Так как при окислении углеводов, из 1 молекулы глюкозы производится 38 молекул АТФ. А при окислении 1 молекулы жира – 130 молекул АТФ.  Но происходит это гораздо медленнее.

К тому же для производства АТФ за счет окисления жира требуется больше кислорода, чем при окислении углеводов.

Еще одна особенность окислительной, аэробной фабрики – она набирает обороты постепенно, по мере увеличения доставки кислорода и увеличения концентрации в крови выделившихся из жировой ткани жирных кислот.  

Больше полезной информации и статей вы можете найти ЗДЕСЬ.

Если представить все энергообразующие системы (энергетический обмен) в организме в виде топливных баков, то выглядеть они будут так:

  1. Самый маленький бак – КреатинФосфат (это как 98 бензин). Он находится как бы ближе к мышце и запускается в работу быстро. Этого «бензина» хватает на 9 сек. работы.
  2. Средний бак – Гликоген (92 бензин). Этот бак находится чуть дальше в организме и топливо из него поступает с 15-30 секунды физической работы. Этого топлива хватает на 1-1,5 часа работы.
  3. Большой бак – Жир (дизельное топливо). Этот бак находится далеко и прежде, чем топливо начнет поступать из него пройдет 3-6 минут.  Запаса жира в организме человека на 10-12 часов интенсивной, аэробной работы.

Все это я придумал не сам, а брал выжимки из книг, литературы, интернет-ресурсов и постарался лаконично донести до вас. Если остались вопросы — пишите.

Источник: http://maximbuvalin.ru/vse-o-bege/jenergeticheskij-obmen-ili-otkuda-beretsja-jenergija-dlja-organizma/

Глюкоза и гликоген: как обезопасить себя от марафонской стены

Энергетические субстраты

О роли питания в подготовке к соревнованиям и влиянии глюкозы и гликогена в беге на длинные дистанции рассказывает Мария Чайковская, спортивный нутрициолог Инновационного центра Олимпийского комитета России, член европейского сообщества спортивного питания (ESNS). 

Энергетические субстраты

Источником энергии для работающих мышц являются молекулы аденозинтрифосфата (АТФ), распадающиеся до аденозиндифосфата (АДФ). Их запаса хватает на 1-2 секунды сократительной активности. Чтобы продолжать выполнять мышечную работу, организму необходимо превратить АДФ обратно в АТФ, для этого могут быть использованы следующие субстраты:

  • креатинфосфат
  • глюкоза
  • жирные кислоты

Субстраты перечислены в порядке убывания по количеству запасов и скорости образования АТФ при их использовании. Креатинфосфат необходим в самом начале физической активности, когда ещё не активированы другие источники энергии, его хватает всего на 5-10 секунд работы. Запасов глюкозы в организме больше – 300-500 г в форме гликогена, запасов жиров ещё больше, они исчисляются килограммами.

Однако добыча энергии из жиров – очень медленный процесс, поэтому профессиональные спортсмены и хорошо тренированные любители уделяют много времени обучению своего организма быстрее добывать энергию из жиров, но это тема для отдельной статьи. В этой статье я хочу поговорить о глюкозе.

Глюкоза

Глюкозу, в отличие от жиров, наш организм умеет использовать очень эффективно. Пополнение запасов АТФ с помощью глюкозы происходит двумя способами – с участием кислорода (аэробный гликолиз) и без кислорода (анаэробный гликолиз выполняется с более высокой скоростью, чем аэробный). Но запасы глюкозы, как уже говорилось выше, ограничены.

Глюкоза поступает в организм с пищей, причем не только со сладостями (простые углеводы), но и в виде сложных углеводов – крахмалов из круп, бобовых и орехов. А также используются запасы глюкозы, сделанные нашим организмом заранее. Эти запасы хранятся, как и у растений, в виде крахмала, но у млекопитающих этот крахмал называется гликоген.

Гликоген — это сложный углевод, состоящий из множества остатков молекул глюкозы

Молекула гликогена имеет более разветвленную структуру, чем крахмал, и содержит меньше молекул глюкозы. Гликоген запасается в мышцах и печени. Когда глюкоза не поступает в кровоток из пищи, запускается процесс распада гликогена до глюкозы – гликогенолиз. Работающие мышцы берут глюкозу непосредственно из гликогена, содержащегося в них же самих.

Подпишитесь на “Марафонец” в Telegram. Анонсы статей и полезные подборки каждую неделю.

Гликоген, запасенный в печени (100-120 г у взрослого человека), расходуется на поддержание постоянного уровня глюкозы в крови. Но запасы эти отнюдь не безграничны, и хватает их в среднем на 2 часа. Как только запасы гликогена подходят к концу, появляется тяжесть в мышцах и падает работоспособность.

Глюкоза просто необходима клеткам нашего мозга. Они захватывают глюкозу непосредственно из кровотока (без участия инсулина, как это делают миоциты и остальные клетки тела), процесс этот практически постоянный, поэтому при падении уровня глюкозы в крови мозг начинает «бить тревогу» – появляются слабость, головокружение и острое желание съесть что-нибудь сладкое.

Ограниченность запасов гликогена (по сути глюкозы) обеспечивает марафонцу неминуемую встречу с «марафонской стеной».

Резюме: чтобы работать, мышцам необходимо восстанавливать АТФ из АДФ, используя глюкозу, которая хранится в виде гликогена в мышцах и печени.

Марафонская стена

Усталость, тяжесть в мышцах, головокружение во время физической нагрузки через 2-3 часа после начала марафона – всё это признаки падения уровня глюкозы (гипогликемии) или встреча с так называемой «марафонской стеной». Такая неприятная для марафонца встреча может произойти, когда запасы гликогена в мышцах и печени истощены, а дополнительные углеводы не поступают.

Для того, чтобы отсрочить эту неприятную встречу и повысить выносливость, необходимо как следует запастись гликогеном перед соревнованиями. Для этого нужно пополнять его запасы после тренировок. Ведь восстановление запасов гликогена может занимать от 20 часов до 7 дней в зависимости от длительности и интенсивности физической нагрузки.

Особенно важно это знать спортсменам, тренирующимся каждый или почти каждый день, а также тем, кто часто принимает участие в длительных соревнованиях, например, каждую неделю.

Не так просто регулярно проводить углеводную загрузку действительно большим количеством углеводов и поддерживать постоянный вес или снижать массу тела.

Поэтому нужно внимательно подойти к выбору углеводов для восполнения запасов гликогена и углеводной загрузки, они должны быть сложными.

Простые углеводы используются непосредственно перед марафоном/тренировкой, во время и в первые полчаса после физической нагрузки. Пытаясь обеспечить необходимое поступление глюкозы в организм во время марафона, не забывайте, что работающие мышцы получат необходимую им глюкозу лишь спустя 30 минут, после того как вы её съели или выпили.

Пить углеводы – хорошая стратегия

Если вы участвуете в соревнованиях, длящихся около часа, достаточно просто прополоскать рот подслащенной водой, и вы почувствуете прилив сил. Если же вы бежите (плывёте или крутите педали) дольше 2 часов, лучше употреблять изотоники (напитки, содержащие от 4 до 8 г углеводов на 100 мл воды).

Необходимо обеспечить поступление не менее 30 г углеводов в час, количество это может быть увеличено в зависимости от продолжительности и интенсивности физической нагрузки.

Если ваш марафон длится более 3 часов, и вы интенсивно работаете, потребление углеводов должно быть увеличено до 90 г в час. Но скорость усвоения углеводов из кишечника ограничена.

В кровоток попадет не более 60 г одного вида моносахарида (глюкозы, фруктозы и др.) за час, остальное просто выведется.

Поэтому, чтобы получить больше 60 г углеводов в час, используйте смеси моносахаридов, это могут быть как гели, изотоники, так и просто сухофрукты.

Стратегию употребления углеводов – сколько и в каком виде – необходимо отработать на тренировках, так как некоторые продукты вызывают у спортсменов ощущение переполнения, вздутие живота и даже диарею. Любой из этих неприятных моментов снизит вашу эффективность.

Гидратация

Можно употреблять углеводы с помощью изотоников, таким образом обеспечив организм жидкостью. Если же вы предпочитаете углеводные гели, батончики или сухофрукты, необходимо добавить водный компонент.

При потери жидкости более 2% от массы тела (при весе 70 кг это 1,4 кг) снижается выносливость и ухудшаются процессы охлаждения, то есть может начать расти температура тела.

Жажда очень ненадежный помощник в борьбе с обезвоживанием (дегидратацией), так как ощущение жажды проходит при восполнении 2/3 объема потерянной жидкости.

А этого недостаточно, особенно при участии в продолжительном марафоне.

Что есть и пить: 11 правил питания на марафоне и полумарафоне

Если восполнять потерю жидкости только водой, будет происходить уменьшение концентрации натрия в крови. Ориентируясь на концентрацию именно этого электролита, мозг даёт сигнал, что пора пополнить запасы жидкости.

Чем выше концентрация натрия в крови, тем больше человеку хочется пить. Когда натрий теряется с потом и спортсмен восполняет потери жидкости водой, концентрация его снижается, и чувство жажды быстро отступает, но организм при этом может остро нуждаться в жидкости.

Дегидратация обладает накопительным эффектом. Незначительное обезвоживание может длительное время оставаться без внимания, накапливаться и проявиться при более интенсивной тренировке или длительных соревнованиях значительным снижением выносливости (до 20-30%).

Если после тренировки вы ощущаете усталость, головную боль, отмечаете потерю аппетита или тошноту, значит потребление жидкости недостаточное. Не забывайте пить перед, во время и после тренировки. Однако и употребление большого количества жидкости, особенно воды, может приводить к гипонатриемии (уменьшению концентрации натрия в крови), так называемому «отравлению водой».

Это жизнеугрожающее состояние диагностируется только с помощью лабораторного исследования крови, соответственно экстренную медицинскую помощь на месте оказать очень сложно.

Из этой информации легко можно сделать вывод, что на длительных соревнованиях (особенно в жарком климате) и после тренировок лучше использовать изотоники с добавлением небольшого количества натрия, причем можно делать их самостоятельно на свой вкус.

Рецепты изотоников

С мёдом

  • 1 литр тёплой воды
  • 40 г мёда (примерно 1,25 столовых ложки)
  • 1-1,5 г соли (0,25 чайной ложки)

С фруктовым пюре

  • 50 мл лимонного сока
  • 800 мл тёплой воды
  • 200 мл фруктового пюре (лучше делать самостоятельно) – груша, яблоко, киви, помело, апельсин, мандарин
  • 1-1,5 г соли (0,25 чайной ложки)  

С фруктовым соком

  • 500 мл тёплой воды
  • 500 мл свежевыжатого сока (грушевый, яблочный, апельсиновый, помело и пр.)
  • 1-1,5 г соли (0,25 чайной ложки)    

Ключевые электролиты

Кроме натрия с потом теряются также важные микроэлементы: калий, магний и кальций. Добавление этих электролитов в питание на марафоне не окажет непосредственного воздействия на работоспособность. Их нужно запасти заранее, в этом поможет разнообразное питание.

В вашем рационе обязательно должны присутствовать морская рыба, бобовые, орехи, фрукты и сухофрукты, молоко и злаки. Именно эти продукты используются во время тренировочного периода (для своевременного восполнением запасов гликогена) и проведения углеводной загрузки за неделю до соревнований.

Такого питания хватает, чтобы предотвратить дефицит этих и других необходимых микроэлементов. Конечно, при диагностированном дефиците микроэлементов необходимо использовать соответствующие препараты.

Пример из практики

Несколько месяцев назад к нам в центр обратился пловец на длинные дистанции. Меня этот спортсмен восхитил тем, что, начав плавать всего год назад, регулярно проплывает по 30 с лишним километров, а в планах ещё более крутые заплывы. К нам он пришёл, потому что после заплывов чувствовал сильную усталость, разбитость, головную боль и отмечал гипертермию (повышение температуры тела).

Причина была проста – уход в гипогликемию, так как не проводилось восполнение запасов гликогена в тренировочный период, не было углеводной загрузки перед стартом, питание во время марафонов было недостаточным.

После коррекции рациона все эти неприятные симптомы исчезли, а также, несмотря на большое количество потребляемых углеводов, удалось избавиться от лишних килограммов. Причём за счет жира, сохранив заветные мышцы.

Питайтесь сложными углеводами, не забывайте про вкусные изотоники и добивайтесь прекрасных результатов на любых марафонах!

Источник: https://marathonec.ru/glukoza-glikogen/

Основы энергообеспечения мышечной деятельности – Диагностер

Энергетические субстраты

Конспект по мотивам «ЧСС, лактат и тренировки на выносливость» (Янсен Петер)

Работающим мышцам необходима энергия. Аденозинтрифосфат (АТФ) — это универсальный источник энергии. АТФ распадается до аденозиндифосфата (АДФ). При этом высвобождается энергия.

АТФ → АДФ + энергия

При интенсивной мышечной работе запасы АТФ расходуются за 2 секунды. АТФ непрерывно восстанавливается (ресинтез) из АДФ. Выделяют три системы ресинтеза АТФ:

  • фосфатную,
  • лактатную,
  • кислородную.

Фосфатная система ресинтеза АТФ

Быстрый ресинтез АТФ в мышцах идет за счет креатинфосфата (КрФ). Запаса КрФ в мышцах хватает на 6-8 секунд интенсивной работы.

КрФ + АДФ → АТФ + креатин

При максимальной нагрузке фосфатная система истощается в течение 10 секунд. В первые 2 секунды расходуется АТФ, а затем 6-8 секунд — КрФ. Через 30 секунд после физической нагрузки запасы АТФ и КрФ восстанавливаются на 70%, а через 3-5 минут — полностью.

Фосфатная система важна для взрывных и кратковременных видов физической активности — спринтеры, футболисты, прыгуны в высоту и длину, метатели диска, боксеры и теннисисты.

Для тренировки фосфатной системы непродолжительные энергичные упражнения чередуют с отрезками отдыха. Отдых должен быть достаточно длительным, чтобы успел произойти ресинтез АТФ и КрФ (график 1).

Через 8 недель спринтерских тренировок количество ферментов, которые отвечают за распад и ресинтез АТФ, увеличится. После 7 месяцев тренировок на выносливость в виде бега три раза в неделю запасы АТФ и КрФ вырастут на 25-50%. Это повышает способность спортсмена показать результат в видах деятельности, которые длятся не более 10 секунд.

Фосфатная система ресинтеза АТФ называется анаэробной и алактатной, потому что не нужен кислород и не образуется молочная кислота.

Кислородная система ресинтеза АТФ

Кислородная (аэробная) система ресинтеза АТФ поддерживает физическую работу длительное время и важна для спортсменов на выносливость. Энергия выделяется при взаимодействие углеводов и жиров с кислородом. Окисление углеводов требует на 12% меньше кислорода по сравнению с жирами.

При физических нагрузках в условиях нехватки кислорода энергообразование происходит в первую очередь за счет окисления углеводов. После исчерпания запаса углеводов к энергообеспечению подключаются жиры.  Запаса углеводов (гликоген в печени и мышцах) хватает на 60-90 минут работы субмаксимальной интенсивности.

Запасы жиров в организме неисчерпаемы.

Важно!!! Тренированный спортсмен будет использовать больше жиров и меньше углеводов по сравнению с неподготовленным человеком. Тренированный человек экономит углеводы, запасы которых небезграничны.

Окисление жиров:

Жиры + кислород + АДФ  → АТФ + углекислый газ +  вода

Углекислый газ выводится из организма легкими.

Распад углеводов (гликолиз):

Первая фаза: глюкоза + АДФ → АТФ + молочная кислота

Вторая фаза: молочная кислота + кислород + АДФ → АТФ + углекислый газ + вода

Чем больше кислорода способен усвоить организм человека, тем выше аэробные способности. Высокие показатели лактата во время нагрузки указывают на несостоятельность аэробной системы. Тренировки могут улучшить аэробные способности на 50%.

При недостатке кислорода молочная кислота накапливается в работающих мышцах, что приводит к ацидозу (закислению) мышц.

 Болезненность мышц — это характерная черта нарастающего ацидоза (боль в ногах у велосипедиста или бегуна, боль в руках у гребца).

Важно!!! Ацидоз начинается на ускорение. При нарастающем ацидозе спортсмен не способен поддерживать тот же уровень нагрузки. Спортсмен, способный оттягивать момент ацидоза, с большей вероятностью выиграет гонку.

Лактатная система ресинтеза АТФ

Прсле определенного уровня интенсивности работы организм переходит на бескислородное (анаэробное) энергообеспечение, где источник энергии — исключительно углеводы. Интенсивность мышечной работы резко снижается из-за накопления молочной кислоты (лактата).

Глюкоза + АДФ → молочная кислота + АТФ

Ресинтез АТФ идет за счет лактатного механизма:

  • несколько минут в начале любого упражнения пока легкие, сердце и системы транспорта кислорода не приспособятся к потребностям нагрузки;
  • при беге на 100, 200, 400 и 800 м, а также во время любой другой интенсивной работы, длящейся 2-3 мин;
  • в беге на 1500 м вклад аэробного и анаэробного энергообеспечения — 50/50;
  • при кратковременном увеличении интенсивности работы — при рывках, преодолении подъемов, во время финишного броска, например, на финише марафона или велогонки.

Лактат может быть в 20 раз выше нормы. Максимальная концентрация молочной кислоты достигается в беге на 400 м. С увеличением дистанции концентрация лактата снижается (График 2).

Отрицательные эффекты высокого лактата

  • Мышечная усталость. Если начать длительный бег в высоком темпе или рано приступить к финишному рывку, мышечная усталость, вслед за ростом концентрации лактата, не даст спортсмену выиграть гонку.
  • Ацидоз (закисление) мышечных клеток и межклеточного пространства. Может потребоваться несколько дней, чтобы ферменты снова нормально функционировали и аэробные возможности полностью восстановились. Частое повторение интенсивных нагрузок (без достаточного восстановления) приводит к перетренированности.
  • Повреждение мышечных клеток. После напряженной тренировки в крови повышается уровень мочевины, креатинкиназы, аспартатаминотрансферазы (АсАТ) и аланинаминотрансферазы (АлАТ). Это указывает на повреждение клеток. Чтобы показатели крови снова пришли в норму требуется от 24 до 96 ч. В это время тренировки должны быть легкими — восстановительными.
  • Нарушение мышечного сокращения влияет на координацию. Тренировки на технику не следует проводить если лактат выше 6-8 ммоль/л.
  • Микроразрывы. Незначительные повреждения мышц могут стать причиной травмы при недостаточном восстановление.
  • Замедляется образование КрФ. Лучше не допускать высоких показателей лактата во время спринтерских тренировок.
  • Снижается утилизация жира. При истощение запасов гликогена энергообеспечение окажется под угрозой, поскольку организм будет не способен использовать жир.

На нейтрализацию половины накопившейся молочной кислоты требуется около 25 минут; за 1 час 15 минут нейтрализуется 95% молочной кислоты. Активное восстановление («заминка») очень быстро снижает лактат. В восстановительной фазе лучше выполнять непрерывную, а не интервальную работу (График 3).

Энергетические запасы

Важно!!! Запаса АТФ хватает на 2-3 секунды работы максимальной мощности. Креатинфосфат (КрФ) расходуется через 8-10 секунд максимальной работы. Гликогеновые запасы заканчиваются через 60-90 минут субмаксимальной работы. Запасы жира практически неисчерпаемы (График 4).

Таблица 1.1 Порядок подключения энергетических систем при физической нагрузке максимальной мощности. Анаэробный — без участия кислорода; аэробный — с участием кислорода. Алактатный — молочная кислота не вырабатывается; лактатный — молочная кислота вырабатывается.

Продолжительность нагрузкиМеханизмы энергообеспеченияИсточники энергииПримечания
1-5 секундАнаэробный алактатный (фосфатный)АТФ
6-8 секундАнаэробный алактатный (фосфатный)АТФ + КрФ
9-45 секундАнаэробный алактатный (фосфатный) + анаэробный лактатный (лактатный)АТФ, КрФ + гликогенБольшая выработка лактата
45-120 секундАнаэробный лактатный (лактатный)ГликогенПо мере увеличения продолжительности нагрузки выработка лактата снижается
2-4 минутыАэробный (кислородный) + анаэробный лактатный (лактатный)Гликоген
4-10 минутАэробныйГликоген + жирные кислотыЧем выше доля жирных кислот в энергообеспечении, тем дольше продолжительность нагрузки

Важно!!! В 1 г жира 9 ккал, а в 1 г углеводов 4 ккал. Жиры не связаны с водой, а углеводы связаны с большим количеством воды.

Если запасы в виде жиров заменить на углеводы, то масса нашего тела увеличится вдвое. В весовом исчислении жиры являются эффективным источником энергии. Поэтому перелетные птицы запасают исключительно жиры.

 Жир — идеальный источник энергии для продолжительных нагрузок при ограниченном поступление пищи.

У спортсменов на выносливость показатель жира в среднем 10%. Это важный показатель физического состояния спортсмена. У каждого спортсмена существует свой идеальный процент жира.  Идеальный процент жира находиться в диапазоне от максимально низкого (4-5%) до относительно высокого (12-13%).

Запаса углеводов хватает в среднем на 95 минут марафонского бега, жировых запасов хватит на 119 часа. Но чтобы получить энергию из жира требуется больше кислорода. Из углеводов можно синтезировано больше АТФ в единицу времени.

Поэтому углеводы — это главный источник энергии во время интенсивных нагрузок. Когда заканчиваются запасы углеводов, вклад жира в энергообеспечение работы возрастает, а интенсивность нагрузки снижается.

В марафоне это происходит в районе 30-километровой отметки — после 90 минут бега.

Источник: http://diagnoster.ru/sportmed/trenirovka/myishechna-deyatelnost/

Энергетические субстраты их роль для организма, синтеза атф, этапы

Энергетические субстраты

Человек — уникальное творение природы со сложными механизмами, которые недоступны для воспроизведения искусственным путем. Мы можем разобраться в действии этих сложных механизмов и необходимых условиях для их бесперебойного функционирования.

Поразительно, сколько факторов влияет на благополучие органов, в том числе на сердце. Сердце проделывает колоссальную работу и требует регулярной подпитки, которую обеспечивают энергетические субстраты (ЭС).

Что это

Ежедневно сердце — насос, перекачивающий огромные объемы крови, совершающий регулярную механическую работу. Но он также играет роль котла, куда подбрасываются дрова для сгорания, выделяющие колоссальные объемы энергии.

Дрова — это субстраты, сгорающие в присутствии кислорода. Выделяемая энергия участвует в создании Аденозин Три-Фосфатной молекулы, служащая генератором для питания всех механизмов.

Указанная выше молекула чрезвычайно важна для работоспособности человека. Представьте пример — сорокалетний мужчина, среднего роста, обладающий массой тела сорок килограмм. Его сердце в сутки образовывает около тридцати килограмм АТФ.

Для обеспечения продуктивного выделения аденозина, требуется исполнение всего трех условий:

  1. Постоянная, бесперебойная транспортировка ЭС;

  2. Непрерывная, устойчивая доставка кислорода.

  3. Продуктивное, результативное функционирование митохондрии.

Работа комбинации описанных трех параметров гарантирует продуктивность всех процедур, действующих в организме.

Роль в синтезе АТФ

Первый пункт в описанном ранее списке, указывает на потребность энергосубстратов для обеспечения химической реакции. Сердце использует длинноцепочечные жирные кислоты, сокращенно ДЦ-ЖК, а также глюкоза и лактат (по-другому, анион молочной кислоты) в качестве субстратов.

Люди, находящиеся в состоянии покоя, при формировании три-фосфата, создают приблизительно шестьдесят, семьдесят процентов ДЦ-ЖК, и пятнадцать, двадцать глюкозы-лактата. Как было сказано, требуется О2 для синтеза, так как энерго-субстраты конкурируют между собой за окисление в митохондриях. Интересно, что вначале окисляется то “топливо», которое продуцируется в большей концентрации.

Из этого делаем вывод — энергосубстрат служит ключом в формировании аденозинового вещества, используемого для поддержания процессов жизнедеятельности. Поддержка мышечных тканей требует непрекращаемых затрат данной субстанции, но запас строго ограничен, хватает максимум на десять секунд высокоинтенсивной деятельности мышц.

Чтобы ткань мышечная функционировали длительный срок, обеспечивается синтезирование нового три-фосфата с помощью анаэробно-гликолического энергообеспечения, или просто аэробного энергообеспечения. Простым языком:

  • 1-й метод гарантирует выделение 1 моль глюкозы, расходуемой на продуцирование 2-х молей 3-фосфата.

  • Суть 2-го в окислении C6H12O6, благодаря которому продуцируется 34моль 3-фосфата.

Дополнительно мышца может брать необходимый заряд из жирных кислот при бета-окислении. Второй метод гарантирует создание большего количества молекулы, составляющей энергозапас.

Стадии энергообмена

Обмен энергетический (сокращенно ЭО) — поэтапное разложение сложных соединений органического типа. Оно совершается при выбросе энергии, которую мгновенно запасают три-фосфаты. Позже данный резерв применится для гарантии жизнедеятельности, а также на биосинтез и т.д.

Существует ровно 3 стадии энергообмена:

  • Подготовительная — биополимеры расщепляются на мономеры.

  • Бескислородная или гликолиз — распад глюкозы на пировиноградное соединение.

  • Кислородная — разложение пировиноградного соединения на углекислый газ и обычную воду.

Давайте узнаем подробнее об этих этапах.

Подготовительный

Расщепливается поступающая вместе с пищевыми волокнами органика, на обычный мономер. Белки становятся аминокислотами, углеводы — сахарами, жир — жирной кислотой. В этот момент выбрасывается заряд, но не транспортируется в припасы, а рассеивается, как тепло.

Расщепляются полимеры в ЖКТ, при участии ферментов. Затем попадают в кровь, благодаря кишечнику. Далее транспортируется по всей системе к органам, клеткам и т.д.

Однако не все полимеры распадаются в пищевом тракте, иногда это случается в лизосомах, после попадание продуктов распада в кровеносную с-му.

Образованные компоненты применяются для энерго- и пластического обмена. В 1-ом случае результат — разложение, во 2ом синтезируются клетки.

Бескислородный

Происходит в цитоплазме клеток и задействует гликолиз — окисление и распад C6H12O6 до пировинограда, называемого пируватом. В состав C6H12O6 входит шесть углеродных атомов, в момент гликолиза возникает распадение состава на две компонента пирувата, в котором есть три углеродных атома. Одновременно частично отслаивается водород, позже он примет участие в последней стадии.

Гликолиз выделяет заряд, запасаемый 3-кислотой, но резерв совсем маленький, ведь глюкоза создает только два моля аденозина.

Кислородный

Состоит из 2-х небольших этапов:

  • Цикла Кребса — зарождается и выбрасывается углекислый газ. Он протекает в митохондрие, точнее в ее матриксе, с помощью ферментов. Этот подэтап также дает только 2моль АТФ.

  • Окислительного фосфолирования — происходит в кристе. Помимо ферментов, участвуют коферменты, создающие дыхательную цепь. Этот подэтап выбрасывает наивысший объем молекул АТФ — 32-34.

На что влияет нехватка энергосубстратов

Любая активность будет нарушена при дефиците ЭС, так как они участвуют при синтезировании 3-кислот. Люди ощущают слабость при усилении нагрузок, не могут качественно выполнять работу.

Чаще недостаток ощущают спортсмены при слишком высокой нагрузке. Интенсивные тренировки истощают человека, не дают возможности восполнить недостающее и он становится неспособным функционировать в том же темпе.

Для восполнения чаще используются специальные препараты, но подбирают время, когда спортсмен действительно вызвал собственными действиями адаптационные изменения и требуется дополнительная помощь

Энергосубстрат в эритроцитах

Углеводы не способны к синтезу внутри зрелых эритроцитов, они только эксплуатируются для других целей. Главным энерго-субстратом, эксплуатируемым эритроцитами, является глюкоза.

Она поступает в видоизмененной форме, облегченной и усваивается после диффузии, обеспеченной ГЛЮТ-2.

Дополнительно эритроцитами эксплуатируется фруктоза, инозины, ксилиты, маннозы и сорбиты.

Субстраты при парентеральном питании

Подобный вид питания задействуется, если пациент не в силах самостоятельно принимать пищу. Бывает двух видов — частичным и полным. Суть в том, что препараты с необходимыми питательными веществами вводят внутривенно. Компоненты не всасываются кишечником, как это бывает в привычной процедуре обмена, а поступают сразу в кровеносную с-му.

ПП состоит из двух основных групп — донаторы энергии и донаторы пластической материи. В состав 1-й группы входят ЭС, чаще это глицерол, принимающий участие при синтезировании липидов и гликогена.

Источник: https://100LetLife.com/o-zdorove/energeticheskie-substraty.html

Все о медицине
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: