Как организм использует питательные вещества при физических нагрузках

Механизм преобразования пищи в энергию зависит от нескольких факторов. Зная основные принципы этого механизма, можно научиться распределять нагрузки и правильно питаться, что поможет значительно улучшить спортивные результаты.

Спортивная диетология построена на понимании того, как питательные вещества — жиры, белки и углеводы — преобразуются в энергию, которая необходима телу для выполнения физических упражнений. Эти вещества в организме превращаются в энергию в виде аденозинтрифосфата, или АТФ. Энергию, необходимую для работы мышц, организм берет из расщепленного аденозинтрифосфата. Но у каждого из этих трех питательных веществ свой механизм преобразования в АТФ.

Углеводы — это основной источник энергии для выполнения интенсивных упражнений. Жиры, наоборот, обеспечивают организм энергией для длительных, но неинтенсивных упражнений. Белки не снабжают организм энергией. Они в основном используются как строительный материал для тканей.

Энергетический обмен в организме

Организм не может накапливать АТФ (накопленный АТФ используется организмом в течение нескольких секунд), поэтому во время физических нагрузок организм должен постоянно производить АТФ. Существует два основных способа преобразования организмом питательных веществ в АТФ: аэробный метаболизм (с кислородом) и анаэробный метаболизм (без кислорода).

АТФ-ФК анаэробный путь метаболизма

АТФ-ФК путь метаболизма (иногда называемый фосфатной системой) обеспечивает организм энергией в течение 10 секунд, и используется для кратковременных интенсивных нагрузок, таких как, например, стометровый спринт. В этом случае организму не требуется кислород для производства АТФ. Сначала он использует весь АТФ, накопленный в мышцах (в течение 2—3 секунд), затем начинает использовать креатинфосфат (креатинфосфорную кислоту) для синтеза АТФ. Когда запас креатинфосфата иссякает (это происходит через 6—8 секунд), организм переходит снова к синтезу АТФ аэробным или анаэробным путем.

Анаэробный метаболизм — гликолиз

Анаэробный метаболизм, или гликолиз, синтезирует АТФ только из углеводов. Побочным продуктом такого метаболизма является молочная кислота. При гликолизе энергия выделяется в результате частичного расщепления глюкозы, и для этого не требуется кислород. Анаэробный метаболизм производит энергию для кратковременных, интенсивных физических нагрузок, длительностью не более нескольких минут. Через несколько минут накопившаяся молочная кислота достигает определенного предела, так называемого лактатного порога, и при этом человек чувствует усталость, боль и жжение в мышцах.

Аэробный метаболизм

Аэробный метаболизм вырабатывает энергию для длительных физических нагрузок. Для синтеза АТФ из питательных веществ — белков, жиров и углеводов — используется кислород. Этот путь медленнее, чем анаэробный, в нем задействована система кровообращения, снабжающая работающие мышцы кислородом в то время, пока происходит синтез АТФ. Аэробный метаболизм в основном используется во время длительных физических нагрузок небольшой интенсивности.

Во время тренировок аэробный и анаэробный метаболизм сменяют друг друга. В начале тренировки, АТФ вырабатывается по схеме анаэробного метаболизма. По мере того, как учащается дыхание и пульс, в организм поступает больше кислорода, и организм переходит на аэробный тип метаболизма. По этой схеме организм продолжает работать до тех пор, пока не достигнет лактатного порога. Когда этот предел достигнут, кислород уже не поступает в организм достаточно быстро для синтеза АТФ, поэтому снова «включается» анаэробный метаболизм. Но этот механизм рассчитан на короткий период времени, поэтому спортсмену необходимо уменьшить интенсивность упражнения, чтобы предотвратить образование молочной кислоты.

Восполнение энергетических запасов организма

В зависимости от интенсивности и длительности физической нагрузки, в качестве источника энергии выступают углеводы или жиры. Жиры являются хорошим источников энергии для длительных тренировок, но при интенсивных нагрузках, как, например, спринт, они не используются организмом. Если интенсивность тренировки невысокая (когда частота сердцебиений менее 50 процентов от максимальной), организм сможет использовать накопленный жир в качестве источника энергии в течение многих часов, пока в организм будет поступать достаточно кислорода, необходимого для процесса жирового метаболизма.

Когда увеличивается интенсивность нагрузки, начинает работать углеводный метаболизм. Он более эффективный, чем жировой метаболизм, но может вырабатывать ограниченное количество энергии. Углеводы, хранящиеся в организме в виде гликогена, могут обеспечивать организм энергией для интенсивной физической нагрузки в течение двух часов. Но после того как организм исчерпает свои углеводные запасы, спортсмен резко теряет силы. Тренировку можно продолжать только после пополнения запаса углеводов в организме. Вот почему важно употреблять быстро усваиваемые углеводы во время длительных тренировок. Если вы не будете пополнять свои углеводные запасы, вам придется снижать интенсивность тренировки, чтобы организм начал использовать жиры в качестве источника энергии.

При увеличении интенсивности тренировки эффективность углеводного метаболизма снижается, и в дело вступает анаэробный метаболизм. Это происходит из-за того, что в организм не поступает достаточно кислорода для работы жирового или углеводного метаболизма. На самом деле, из грамма углеводов можно получить в 20 раз больше энергии при достаточном количестве кислорода, чем в условиях, когда в организм не поступает достаточное его количество, что как раз и происходит при анаэробном метаболизме.

При правильно распределенных нагрузках, механизмы энергетического обмена в организме работают на нас, позволяя сделать свои тренировки и дольше, и интенсивнее.