Важнейшим из скоростно-силовых качеств спортсмена являются сила, скорость и мощность развиваемого мышечного усилия. Проявление их обусловлено рядом причин психологического, физиологического, биомеханического и биохимического характера.

Максимальные значения скоростно-силовых качеств достигаются при предельно высокой концентрации волевого усилия. При этом обеспечивается оптимальное возбуждение в моторных центрах и поддержание максимальной частоты импульсации в двигательных нервах, при которой включается в работу наибольшее число двигательных единиц. Проявление скоростно-силовых качеств во многом зависит от соотношения быстро и медленно сокращающихся волокон в составе мышцы, особенностей ее внутреннего биомеханического строения, в частности от направления сухожильных тяжей и расположения относительно них мышечных волокон (от этого зависит величина суммарного усилия, развиваемого в точках прикрепления сухожильных окончаний мышц к костным рычагам), координации движений (сложения усилий, развиваемых мышцами-синергистами, противодействия мышц-антагонистов, последовательности временной активации отделов групп мышц) и т.д.

Основные биохимические факторы, лимитирующие проявление скоростно-силовых качеств, можно установить исходя из «фундаментальных зависимостей» для мышцы. Первая из этих зависимостей описывает условия проявления максимальной мышечной силы. Результаты экспериментов на различных мышцах человека и животных, показывают, что величина максимального мышечного усилия прямо пропорциональна длине саркомера, или длинее толстых меозиновых нитей, т.е. степени полимеризации миозина, и общему содержанию в мышце сократительного белка актина.

Еще Ж.Б.Ламарк, а позднее В.Гу и П.Ф.Лесгафт убедительно показали значение упражнений для развития органов, причем В.Гу высказал мысль о том, что в работающей ткани, благодаря трофическому раздражению процесс ассимиляции начинает усиливаться и преобладать над процессом диссимиляции, что и приводит к перестройке работающего органа.

В свете данных современной физиологии, это положение может быть понято таким образом, что деятельность органа, связанная с изменениями в обмене веществ, в свою очередь, служит раздражителем, который по механизму рефлекса вызывает дополнительное влияние нервной системы на работающий орган. Осуществляются эти трофические влияния как через вегетативные, так и через саматические нервы.

Так если мышцы лишить симпатической иннервации путем хирургического извлечения брюшной симпатической цепочки, то биохимические изменения, вызываемые тренировкой, будут в них выражены слабее, чем в мышцах с сохраненной симпатической иннервацией.

То же самое наблюдается и в мышце сердца после перегрузки идущих к нему веточек блуждающего нерва.

Если у животного зажать пинцетом один седалищный нерв, лишить его таким образом способности проводить нерв импульсы, а затем подвергнуть животное экспериментальной тренировки, то в мышцах конечности с сохраненной иннервацией будет постепенно увеличиваться содержание гликогена, а в мышцах денервированной конечности – не будет. Когда же в поврежденном нерве восстановится проводимость, содержание гликогена в иннервируемых им мышцах сразу повысится до того же уровня, что и в мышцах конечности с сохраненной иннервацией. Это показывает значение нервных влияний для биохимической перестройки мышц.

С биологической точки зрения спортивную тренировку следует рассматривать как процесс направленной адаптации (приспособления) организма к воздействию физических нагрузок. Физические нагрузки, используемые в процессе тренировки, выполняют роль основного стимула (раздражителя), возбуждающего адаптационные изменения в организме. Направленность и величина биохимических изменений, происходящих в ответ на применяемые физические нагрузки, определяют тренировочный эффект. Степень воздействия физической нагрузки на организм зависит от избранной дозировки ее основных характеристик: интенсивности и продолжительности выполняемого процесса упражнения, числа повторений упражнений, величины пауз отдыха между ними, характера отдыха и типа используемых упражнений. Изменение каждой из перечисленных характеристик физической нагрузки вызывает строго определенные биохимические сдвиги в организме, а совокупное воздействие приводит к существенным перестройкам обмена веществ, что выражается в смене так называемых метаболических состояний организма.

В соответствии с фазовым характером протекания процессов адаптации к физическим нагрузкам в теории и практике спорта принято выделять три разновидности тренировочного эффекта: срочный, отставленный (пролонгированный) и кумулятивный (накопительный). Срочный тренировочный эффект определяется величиной и характером биохимических изменений в организме, происходящих непосредственно во время действия физической нагрузки и в период срочного восстановления ( ближайшие 0,5-1 час после окончания нагрузки), когда происходит ликвидация кислородного долга, образовавшегося во время работы.

Отставленный тренировочный эффект наблюдается на поздних фазах восстановления после физической нагрузки. Его сущность составляет стимулированные работой пластические процессы, направленные на восполнение энергетических ресурсов организма и ускоренное воспроизводство разрушенных при работе и вновь синтезируемых клеточных структур.

Поступающая в организм человека пища претерпевает сложные химические превращения, т.е. частично подвергается окислению или анаэробному распаду. При анаэробном распаде освобождается химическая энергия, необходимая для движения, а также для синтеза необходимых для организма веществ.

Обмен веществ (метаболизм) в живых организмах состоит из двух связанных между собой процессов:

• анаболизма
• катаболизма

Анаболизм или ассимиляция – синтез из простых более сложных соединений на основе поступающих в организм из внешней среды веществ.

Например, органические вещества в зеленых растениях образуются в результате фотосинтеза из углекислого газа и воды.

Катаболизм или диссимиляция – процесс, обратный анаболизму. При катаболизме происходит разложение сложных соединений на более простые, которые затем выделяются как конечные продукты в окружающую среду.

При катаболизме основным источником углеводов являются углеводы, которые расщепляются гидролитическими ферментами. Если у растений при прорастании семян крахмал подвергается гидролизу ферментом амилазой, с образованием дисахарида мальтозы, то у животных под действием амилазы слюны и поджелудочной железы, образуя мальтозу. Далее мальтоза под действием фермента мальтазы переходит в глюкозу, которая в результате брожения, гликолиза и дыхания в конечном итоге расщепляется до углекислоты и воды. Энергия, выделяемая при этих процессах, аккумулируется в организме. Установлено, что при сгорании одного грамма углеводов выделяется 4,1 ккал (17,22 кДж).

Катаболизм жиров и белков также начинается с их гидролитического расщепления под влиянием специфических ферментов,

Переваривание нуклеотидов и всасывание продуктов их распада происходит в желудочно-кишечном тракте. Под влиянием пищеварительных ферментов нуклеопротеиды легко распадаются на белок и нуклеиновую кислоту. Протеолитические ферменты пепсин и трипсин способствуют гидролизу сложных белков – нуклеопротидов на белок и нуклеиновую кислоту. Распад нуклеиновых кислот начинается в кишечнике. Ферменты поджелудочной железы рибонуклеаза и дезоксирибонуклеаза (РНК-аза и ДНК-аза) расщепляют нуклеиновые кислоты на более простые соединения, которые всасываются в кишечнике.

Под действием полинуклеотидаз идет гидролитический распад ДНК и РНК до тетра-, три-, ди-, и мононуклеодидов. Нуклеиновые кислоты после распада дают в конечном итоге мононуклеотиды, состоящие из азотистого основания, пентозы и фосфорной кислоты. Далее мононуклеотиды под действием фосфатаз кишечника расщепляются на фосфорную кислоту и соответствующий нуклеозид, который далее гидролизуется до пентозы и пуринового или пиримидинового основания. Таким образом, распад нуклеиновых кислот в кишечнике идет до нуклеотидов. Пути распада нуклеопротеидов, поступивших с пищей в организм, представлены на рисунке. Нуклеотиды и нуклеозиды, которые образуются из нуклеиновых кислот, поступают в кровеносное русло и переносятся в органы, ткани, где подвергаются дальнейшему распаду и используются для синтеза других, необходимых для организма соединений.

Рис. Схема распада нуклеопротеидов