Обмен веществ.

7.1. Обмен веществ и его значение при физических нагрузках.

В период напряженных тренировок и, особенно, со­ревнований питание является одним из ведущих факто­ров повышения работоспособности и ускорения восста­новительных процессов.

Обмен энергии в организме—одно из главных и постоянных проявлений его жизнедеятельности. Изменения в обмене веществ, обнаруживаемые при высоком нервно-эмоциональном напряжении, говорят о том, что в этих условиях потребность в некоторых пита­тельных веществах, в частности белках и витаминах, по­вышается.

Сильное влияние на обмен веществ с увеличением физической нагрузки оказывает мышечная деятельность. Медленная ходьба увеличивает расход энергии по сравнению со сном в 3 раза, а бег на короткие дистанции—более чем в 40 раз. С увеличением физической нагрузки повышаются энерготраты, для восполнения которых требуется определен­ный набор пищевых продуктов.

Энергетические траты при мышечной работе суще­ственно зависят от уровня тренированности. Чем выше этот уровень, тем меньше расход энергии. Объясняется это лучшей координацией движений, большей приспо­собляемостью сердечно-сосудистой и дыхательной систем, а также определенными сдвигами в обменных процессах.

Физическая работоспособность человека и расход энергии в значительной мере определяются функциональ­ными возможностями сердечно-сосудистой и дыхательной систем. С нарастанием интенсивности физической нагруз­ки потребление пищи увеличивается.

В результате продолжительной мышечной деятель­ности (например, при беге на длинные дистанции) может возникнуть потребность в использовании энергетических резервов организма. Было рассчитано, что затраты энер­гии при марафонском беге составляют около 2000 ккал, общая же энергетическая ценность резервных углеводов в организме человека составляет примерно 650 ккал. По­этому при марафонском беге в мышцах должно, по-ви­димому, происходить окисление жирных кислот. Утили­зация глюкозы при марафонском беге замедленна, и значительного истощения резервных углеводов, следова­тельно, не происходит.

7.2. Белки.

Белки – второе вещество после воды, которое содержится в организме в наибольшем количестве. Они составляют 50% сухой массы тела. Все процессы обмена веществ обеспечиваются действием ферментов, которые являются белками. Все двигательные функции организма обеспечиваются актином и миозином. Структурные элементы каждой клетки представляют собой белки. Белки имеют и энергетическое значение.

Белки постоянно обновляются: наряду с распадом осуществляется синтез белков. От процесса обновления белков зависит жизнеспособность и активность организма. Метод обновления белков (калорийно недостаточное, но качественно полноценное питание) повышает жизнедеятельность организма (у животных на 30-40% увеличивается продолжительность жизни) и делает здоровье ущербным (разрушаются рефлекторные связи, снижается память и пр.). Скорость обновления белков по мере замедления:

- белки печени, слизистая оболочка кишечника,

- слизистая оболочка внутренних органов, плазма крови,

- клетки мозга, сердца,

- белки мышц, кожи,

- белки опорных тканей (сухожилия, хрящи, кости).

Количество белков в организме увеличивается в процессе онтогенеза: от 4,87% 4-месячного плода, 11,6% - новорожденного до 16% у взрослого человека.

Биологическая ценность белков неодинакова, неодинаково и их значение для здоровья. Особенно важными являются белки, которые включают в себя незаменимые аминокислоты. Еда, которую использует человек, должна включать белки с этими аминокислотами, иначе он не сможет обеспечить себе здоровье. Условием жизнеспособности и здоровья является еда, которая содержит полноценные белки.

Белки высокомолекулярные соединения, состоящие из аминокислот. Поступающий с пищей белок служит пластическим и энергетическим целям. При окислении 1 г белка выделяется 4,1 ккал энергии.

В белках пищевых продуктов содержится 20 аминокислот, 12 из них организм может синтезировать, 8 – не синтезируются и называются незаменимыми. Большинство белков растительного происхождения не содержат тех или иных незаменимых аминокислот. К полноценным белкам относят белки молока, мяса, яиц. Длительное употребление неполноценных белков приводит к белковому голоданию. Суточная потребность составляет 118-120 г белка.

Спорт.

Особое значение в питании спортсменов имеет пот­реблениебелков. Они постоянно расходуются и вновь создаются в организме. Их обновление зависит от интен­сивности обмена веществ. Белки содержат азот, а поэто­му не могут заменяться ни жирами, ни углеводами, ко­торые не имеют в своем составе азота. Белки — сложные биологические вещества, состоящие из более простых аминокислот в количестве свыше 20. Одни белки содер­жат все аминокислоты, другие—нет, часть аминокислот синтезируется в организме. Белки входят в состав гор­монов, ферментов, эритроцитов.

Считается, что пища, богатая белками, повышает возбудимость нервной системы, усиливает ее рефлекторную деятель­ность. Поэтому для представителей тех видов спорта, где требуются быстрая концентрация усилий, быстрота реак­ций, взрывной характер действий, следует увеличивать потребление белков до 2,4—2,5 г на 1 кг веса (это важно для метателей, тяжелоатлетов, борцов и др.).

По содержанию аминокислот белки делятся на полно­ценные (белки мяса, рыбы, молока, сыра и др.) и непол­ноценные (растительные белки). Важнейшее значение в питании придается полноценным белкам. Они должны составлять до 60% суточного рациона.

7.3. Углеводы.

Углеводыявляются основным источником энергии. Углевод расщепляются на воду и углекислый газ. Энергетическая ценность 1 г углеводов – 4,1 ккал. Углеводы накапливается в печени в виде гликогена (до 200 г), из них 2% - в мышцах. Снижение уровня глюкозы в крови называется гипогликемией, выше нормы - гипергликемией. Гликемичесмкий индекс – теория сбалансированного питания. Суточная потребность в усвояемых углеводах составляет 350- 440 г. При недостаточном поступлении углеводов с пищей они могут образовываться из белков и жиров. Углеводы играют исключительно энергетическую роль в организме человека. В виде потребляемых углеводов – глюкоза крови, резерва – гликоген печени и мышц. Уровень глюкозы в крови является постоянной величиной, снижение этого уровня приводит к получению глюкозы из гликогена. Утилизация глюкозы зависит от интенсивности процессов обмена веществ. Мозг удерживает 12% глюкозы крови, кишечник – 9%, мышцы – 7%, почки – 5%.

В качестве источника энергии при мышечной работе используютсяуглеводы. «Топливом» для мышечного сокращения может служить глюкоза крови, если сосудистая система мышц обеспечивает поступление глюкозы с достаточной ско­ростью. Используемая в процессе мышечного сокраще­ния глюкоза крови должна пополняться за счет запасов гликогена в печени, которые также ограниченны и этого количества достаточно для того, чтобы обеспечить сократительную активность мышц во время бега в тече­ние 15 мин.

По мере увеличения интенсивности работы величина дыхательного коэффициента приближается к 1, что сви­детельствует об увеличении скорости утилизации глюко­зы и гликогена. Физическое истощение быстрее наступа­ет при высокоинтенсивной работе, и наиболее вероятным лимитирующим фактором является ограниченное поступ­ление с кровью кислорода и питательных веществ к тка­ням. В таких случаях вступает в действие анаэробный эндогенный гликолиз, который может обеспечить ор­ганизм дополнительным количеством энергии на очень короткий промежуток времени.

Так как истощение, по-видимому, связано с недостаточностью глюкозы, а нервная ткань характе­ризуется высокой потребностью в ней,мышечное утомле­ние можно объяснить временным нарушением метаболиз­ма снабжающих мышцу нервных волокон.

Роль трени­ровки состоит в улучшении циркуляции крови (с целью снабжения мышцы большим количеством кислорода и «топлива») и, возможно, в повышении способности к мобилизации и окислению жирных кислот.

Гликоген содержится почти во всех тканях, однако особое значение для обмена веществ в организме имеет его присутствие в печени и мышцах. Гликоген служит резервом глюкозы, которая по мере надобности может быстро из него высвобождаться.

Гликоген мышц используется исключительно в каче­стве резервного «топлива» для образования АТФ во вре­мя мышечного сокращения. Активность фермента фосфорилазы в мышце, как правило, очень высока, посколь­ку гликоген должен расщепляться быстро, чтобы обеспечить выход энергии в количестве, достаточном для мышечного сокращения. Скелетные мышцы можно услов­но подразделить на два типа: «красные» (аэробные) и «белые» (анаэробные), которые различаются как по внешнему виду, так и по характеру обмена в них. «Крас­ные» мышцы хорошо снабжаются кровью и содержат много митохондрий и обладают высокой способностью к аэробному окислению глюкозы или жирных кислот.

Основное значение питания заключается в доставке энергетического и пластического материалов, необходи­мых для восполнения расхода энергии и построения тка­ней и органов. Физические нагрузки способствуют повышению обме­на, что связано в основном с усилением окислительных процессов в работающих мышцах.

Основные требования к питанию спортсменов сводят­ся к следующему: калорийность суточного рациона спорт­смена должна зависеть от характера тренировки и вели­чины нагрузки. Качественную полноценность рациона обеспечивает соотношение основных питательных ве­ществ—белков, жиров, углеводов.

При интенсивной физической нагрузке содержание углеводов в пищевом рационе необходимо повысить до 800—900 г в сутки. Лучше всего углеводы усваиваются в организме, когда большая часть их (64%) поступает в виде крахмала (крупы, хлеб, макароны, картофель и др.), а 36% —в виде сахаров (свекловичный, тростни­ковый, глюкоза). Некоторые спортсмены практикуют при­ем больших количеств сахара. Это ничем не оправдано. Сахар является раздражителем нервной системы и же­лез внутренней секреции. Повышение его уровня в крови отрицательно влияет на функции этих систем; при повы­шении его концентрации в крови (при норме 80— 120 мг%) он выводится из организма с мочой. Хорошим источником легкоусвояемых углеводов является мед. Он содержит фруктозу—сахар, необходимый для мышцы сердца. Его лучше употреблять в восстановительном пе­риоде после больших физических нагрузок. Однако злоупотреблять приемом меда не следует, как и приемом любого другого сахара.

7.4. Жиры.

Функция жировпластическая и в большей степени энергетическая. При расщеплении 1 г жиров образуется 9,3 ккал энергии. Избыток жира откладывается в виде запасного в подкожной клетчатке, сальниках, вокруг внутренних органов. При голодании жировые запасы служат источником образования углеводов.Поступающие в организм в избытке белки и углеводы, превращаются в жиры.

Суточная потребность в жирах составляет 1,3-1,5 г на 1 кг веса.

Жиры представляют собой сложный комплекс орга­нических соединений, основными структурными элемен­тами которых являются глицерин и жирные кислоты. Жиры относятся к основным пищевым веществам и являются обязательным компонентом в сбалансирован­ном питании. Они участвуют также в пластических про­цессах, являясь структурной частью клеток и тканей, особенно нервной ткани.

Основная масса жиров откладывается в жировых де­по: подкожной клетчатке, сальнике, брыжейке и в про­слойках различных органов. Резервные жиры расходуют­ся при недостатке их в пище, но в первую очередь при истощении углеводных ресурсов.

Основную часть жиров в пище­вом рационе должны составлять животные жиры (80— 85% всех жиров пищи). Наибольшее значение расти­тельные масла имеют для представителей таких видов спорта, для которых характерны длительные нагрузки (марафонский бег, лыжный спорт, велогонки на шоссе, плавание и др.). Растительные масла желательно не подвергать термической обработке, а добавлять к вине­гретам, салатам, овощным консервам.

7. 5. Влияние физических нагрузок на обмен веществ.

С гигиенической точки зрения большой интерес представляют наблюдения о биогенно-стимулирующем действии физических упражнений. При физических упражнениях в мышцах образуются биологически активные вещества (миогенные биостимуляторы), поступающие в кровь. Они акти­визируют обменные процессы в организме путем повышения функции нервной системы и тканевых ферментов. Это дей­ствие способствует первичной и вторичной профилактике хронических инфекций и, в частности, туберкулеза и неспе­цифических бронхитов и пневмоний.

Физические упражнения предупреждают нарушение липидного обмена и способствуют нормализации при его на­рушениях. Снижается количество триглицеридов и холесте­рина крови и тем самым возможность их отложения на внутренней стенке артерий (атеросклероз).

Физические упражнения способствуют предупреждению повышения содержания сахара в крови (диабета), одного из распространенных и тяжелых заболеваний. Механизм действия связан с повышенной утилизацией глюкозы при физической нагрузке. В результате снижается потребность в инсулине—гормоне поджелудочной железы и тем самым предупреждается перенапряжение и гибель клеток, его вы­рабатывающих. Кроме того, снижение со­держания сахара в крови препятствует его превращению в жиры (триглицериды) и, таким образом, снижает вероят­ность атеросклероза и ожирения.

Увеличение энергетических затрат, обусловленное физи­ческой работой, уменьшает наклонность к образованию жи­ровой массы тела, отрицательно сказывающейся на состоя­нии здоровья. Ожирение затрудняет как физическую, так и умственную работоспособность, способствует развитию ате­росклероза и гипертонической болезни, снижает иммунную защиту, ускоряет процессы старения. Таким образом, физи­ческие упражнения через различные механизмы (повыше­ние коронарного резерва, понижение холестерина в крови, нормализация массы тела и артериального давления) снижают риск-факторы заболеваемости атеросклерозом, ишемической болезнью сердца и ее осложнением—инфарктом миокарда.

Физические упражнения влияют на иммунные механиз­мы, осуществляющие защиту организма от инфекционных и многих других болезнетворных факторов. Особо отчетли­во проявляется их благоприятное влияние на состояние им­мунитета при занятиях на свежем воздухе, когда дейст­вие физических упражнений сочетается с закаливанием. Механизм иммуностимулирующего действия упражнений связывают с повышением воздействия на лейкоциты, их омоложением в результате стимуляции кроветворно-образовательной функции костного мозга.

7.6.Минеральные вещества, витамины, питьевой режим.

Минеральные вещества, находясь в организме в ионизированной форме, заряженных положительно или отрицательно, образуют с водой химически активные жидкости (электролиты). Каждая клетка и межклеточное пространство представляет собой в физическом понимании силовые поля, где происходят процессы жизнедеятельности. В силовых полях, заряженных частицами минеральных веществ, происходят химические реакции освобождения энергии, расщепления и синтеза органических соединений, движение материальных частичек и передача информации. Наибольшее кол-во электролитов находится в воде сыворотки крови и межклеточном пространстве, наименьше в самой клетке.

Содержание минеральных веществ в разные возрастные периоды неодинаково: 0,98% 4-хмесячный плод,2,7% новорожденный, 5-9% у взрослого человека.

Потребность вминеральных веществах у спортсменов изучена недостаточно. В настоящее время нормы потреб­ления минеральных веществ для спортсменов определя­ются в величинах, установленных для любого взрослого человека.

Особенностями минерального обмена в процессе ин­тенсивной мышечной деятельности является накопление в мышцах недоокисленных продуктов обмена (молочной кислоты). Явление ацидозаособенно выражено при вы­полнении упражнений максимальной и субмаксимальной интенсивности, а также при тренировке в горных услови­ях. В организме происходит накопление свободных кис­лот, изменяющих нормальную реакцию тканевых соков и снижающих выносливость и устойчивость его к боль­шим физическим нагрузкам.

Предупредить развитие ацидоза в известной степени можно включением в пищевой рацион продуктов со ще­лочными свойствами (молока, овощей, фруктов, фрукто­вых и ягодных соков, минеральных вод).

При больших физических нагрузках, сопровождаю­щихся обильным потоотделением, резко возрастает по­требность организма в минеральных веществах, и осо­бенно в калии и натрии. Увеличивается потребность в фосфоре, кальции, магнии, железе. Соотношение фосфора и кальция в раци­оне должно составлять 1,5: 1.

При длительной физической нагрузке у представите­лей циклических видов спорта (велосипедистов, лыжни­ков, бегунов и др.) нередко появляются боли в икронож­ных и других мышцах. Это объясняется недостатком солей кальция. В таких случаях следует принимать глицерофосфат. С потом теряется значитель­ное количество хлористого натрия, поэтому рекомендует­ся увеличить прием поваренной соли до 25—30 г в сутки (при норме 15—20 г).

Витамины группа активных органических соединений, необходимых для нормальной жизнедеятельности организма. Недостаток витаминов вызывает патологическое состояние - авитаминоз. Витамины являются регуляторами обмена веществ. С их помощью в организме образуются биологически ак­тивные вещества — ферменты, которые непосредственно участвуют в химических превращениях углеводов, жиров, белков. Витамины В₁, В₂, РР (никотиновая кислота) являются источниками образова­ния окислительных ферментов. Участие в окислительных процессах принимают витамины С (аскорбиновая кисло­та) и Е (токоферол).

Как недостаточное, так и избыточное потребление витаминов вредно. Например, известно, что витамины А и D могут накапливаться в организме и прием их в повы­шенных дозах может вызвать отравление. Большие дозы витамина РР (никотиновой кислоты) также вызывают нежелательные явления в виде жжения кожных покро­вов, покраснения лица, ушей и др. В то же время прием даже значительных доз витамина С не вызывает серьез­ных осложнений, так как избыток его быстро выводится с мочой.

У спортсменов при больших фи­зических и эмоциональных нагрузках напряженность обменных процессов резко возрастает, а значит, увеличи­вается и потребность в витаминах.

Питьевой режим спортсмена должен регулироваться в зависимости от характера тренировок, питания, клима­тических условий. Количество воды в суточном рационе в норме должно быть 2—2,5 л. Как недостаточное, так и избыточное потребление воды вредно.

Большие физические нагрузки сопровождаются боль­шой потерей воды. В результате возникает сухость во рту, чувство жажды.

На тренировках и соревнованиях (особенно в жар­кую погоду) не следует ограничивать прием воды, так как ее потеря приводит к сгущению крови и повышению ее вязкости, что затрудняет работу сердца. Однако и из­быточное питье увеличивает нагрузку на сердце и уси­ливает потоотделение из-за потерь хлорида натрия, удер­живающего воду в тканях. В течение дня воду и другие жидкие напитки следует употреблять небольшими пор­циями. Для утоления жажды рекомендуются зеленый чай, щелочные минеральные воды, соки.