Что такое гликоген и как он влияет на производительность бегуна?

Что такое гликоген и как он влияет на производительность бегуна?

Энергетические субстраты

Источником энергии для работающих мышц являются молекулы аденозинтрифосфата (АТФ), которые расщепляются до аденозиндифосфата (АДФ). Они сохраняются только в течение 1-2 секунд сократительной активности. Для того чтобы мышцы продолжали работать, организм должен преобразовать АДФ обратно в АТФ, и для этого могут использоваться следующие субстраты:

  • креатинфосфат
  • глюкоза
  • жирные кислоты

Субстраты перечислены в порядке убывания количества запасенной АТФ и скорости выработки АТФ после их использования. Креатинфосфат необходим в самом начале тренировки, когда другие источники энергии еще не активированы, его хватает всего на 5-10 секунд работы. Организм имеет большие запасы глюкозы – 300-500 г в виде гликогена, а запасы жира еще больше, исчисляемые килограммами.

Однако получение энергии из жиров – очень медленный процесс, поэтому профессиональные спортсмены и хорошо подготовленные любители тратят много времени на тренировку своего организма, чтобы получать энергию из жиров быстрее, но это тема для отдельной статьи. В этой статье я хочу затронуть тему глюкозы.

Глюкоза

Глюкозу, в отличие от жиров, наш организм умеет использовать очень эффективно. Восполнение АТФ из глюкозы происходит двумя способами – с кислородом (аэробный гликолиз) и без кислорода (анаэробный гликолиз происходит с большей скоростью, чем аэробный гликолиз). Но запасы глюкозы, как уже говорилось выше, ограничены.

Глюкоза поступает в организм с пищей, причем не только со сладостями (простыми углеводами), но и в виде сложных углеводов – крахмала из зерновых, бобовых и орехов. Кроме того, он использует запасы глюкозы, сделанные нашим организмом заранее. Эти запасы хранятся, как и у растений, в виде крахмала, но у млекопитающих этот крахмал называется гликогеном.

Гликоген – это сложный углевод, состоящий из множества остаточных молекул глюкозы.

Молекула гликогена имеет более разветвленную структуру, чем крахмал, и содержит меньше молекул глюкозы. Гликоген хранится в мышцах и печени. Когда глюкоза из пищи не поступает в кровь, гликоген расщепляется до глюкозы – гликогенолиз. Работающие мышцы получают глюкозу непосредственно из гликогена в мышцах.

Гликоген, хранящийся в печени (100-120 г у взрослого человека), используется для поддержания постоянного уровня глюкозы в крови. Но эти магазины не безграничны и длятся в среднем 2 часа. Когда запасы гликогена иссякают, мышцы чувствуют тяжесть, а работоспособность снижается.

Планы тренировок для марафона и полумарафона. Скачайте и начните обучение уже сегодня.

Глюкоза необходима для клеток нашего мозга. Они берут глюкозу непосредственно из кровотока (без помощи инсулина, как это делают миоциты и другие клетки организма), этот процесс происходит практически непрерывно, поэтому, когда уровень глюкозы в крови падает, мозг начинает “бить тревогу” – появляется слабость, головокружение и острое желание съесть что-нибудь сладкое.

При ограниченных запасах гликогена (по сути, глюкозы) марафонец неизбежно столкнется с “марафонской стеной”.

Резюме: Для работы мышцы должны восстанавливать АТФ из АДФ с помощью глюкозы, которая хранится в виде гликогена в мышцах и печени.

Марафонское питание и марафонская стена

Роль гликогена

Что такое гликоген и как он влияет на производительность бегуна?

Мышечный гликоген является не только источником энергии, но и регулятором сигнальных путей, участвующих в адаптации к тренировкам и влияющих на внутриклеточную осмоляльность. Измерение запасов гликогена в мышцах возможно с помощью метода биопсии мышц.

Факторы, влияющие на запасы гликогена

Запасы гликогена в печени и мышцах уменьшаются при физической нагрузке: чем дольше и интенсивнее тренировка, тем больше скорость и общее снижение запасов гликогена. Диета, богатая углеводами, приводит к постепенной суперкомпенсации запасов гликогена в мышцах.

Что такое гликоген и как он влияет на производительность бегуна?

Рисунок 1: Метаболизм гликогена в состоянии покоя и во время физической нагрузки

Сокращение запасов гликогена в мышцах, которое происходит во время тренировки, является основным фактором, стимулирующим последующий гликогенез. После тренировки восстановление мышечного гликогена происходит в два этапа.

В первой фазе синтез гликогена происходит быстро – 12-30 ммоль/г массы тела в час, не требует введения инсулина и продолжается 30-40 минут, если потеря гликогена значительна. Вторая фаза является инсулинозависимой и более медленной с эугликемией – 2-3 ммоль/г массы тела в час, которая может быть увеличена дополнительным потреблением углеводов.

При больших физических нагрузках высвобождение инсулина подавляется, а адреналин выделяется надпочечниками. Скорость распада гликогена (гликогенолиз) зависит от интенсивности физической нагрузки.

Измерение концентрации гликогена

Что такое гликоген и как он влияет на производительность бегуна?

У тренированных и хорошо питающихся спортсменов концентрация гликогена в мышцах составляет около 150 ммоль/кг массы тела после как минимум 8-12 часов отдыха. Он может достигать уровня 200 ммоль/кг массы тела у хорошо тренированных, отдохнувших спортсменов после нескольких дней высокоуглеводной диеты, а мышечный гликоген может снижаться до <50 ммоль/кг массы тела после длительных, интенсивных тренировок.

Когда гликоген в мышцах снижается до уровня <70 ммоль/кг массы, высвобождение кальция из саркоплазматического ретикулума нарушается. На рисунке 2 показано, как может измениться уровень гликогена в мышцах в течение 4 дней тяжелой физической нагрузки, за которыми следуют 2 дня умеренной нагрузки.

Что такое гликоген и как он влияет на производительность бегуна?

Рисунок 2: Изменения уровня гликогена в мышцах

Поскольку ресинтез мышечного гликогена – относительно медленный процесс, спортсмены обычно тренируются со средними запасами мышечного гликогена. Когда запасы гликогена в мышцах уменьшаются в результате физической нагрузки, требуется адекватное потребление углеводов для восстановления гликогена до нормального уровня или выше (суперкомпенсация).

Для полного восстановления гликогена в течение 24 часов обычно требуется доза 5-6 ммоль/кг массы в час.

Запасы гликогена

Что такое гликоген и как он влияет на производительность бегуна?

У спортсменов, которые тренируются большую часть дня, вероятно, запасы гликогена в мышцах редко пополняются полностью. Шерман и коллеги обнаружили различия между участниками, которые придерживались умеренной или высокоуглеводной диеты в течение 7 дней тренировок. Запасы гликогена поддерживались на достаточном уровне при высокоуглеводной диете, в то время как при умеренно-углеводной диете запасы гликогена уменьшились на 30-36%.

Время приема углеводов после тренировки очень важно во время тренировок и соревнований, требующих больших усилий в течение одного дня. Если 2-часовая тренировка снижает мышечный гликоген на 75 ммоль/кг массы тела, а у спортсмена есть 6 часов отдыха перед следующей тренировкой, то 1,0-1,2 г углеводов/кг массы тела в час теоретически восстановят 80% окисленного гликогена.

Если уровень гликогена снижен до 40 ммоль/кг массы тела и сразу после тренировки и с интервалом в 30 минут потребляется достаточное количество углеводов с соответствующим гликемическим индексом, запасы гликогена могут полностью восстановиться в течение 4 или 5 часов. С другой стороны, если гликоген снижен до 150 ммоль/кг массы тела, полное восстановление может занять около 24 часов, поскольку максимальная скорость синтеза гликогена (10 ммоль/кг массы тела/час) поддерживается только в течение 4 часов.

Пить углеводы – хорошая стратегия

Если вы бежите около часа, просто прополощите рот подслащенной водой, и вы почувствуете прилив сил. Если вы бегаете (плаваете или крутите педали) более 2 часов, вам следует употреблять изотонические напитки (напитки, содержащие от 4 до 8 г углеводов на 100 мл воды).

Давайте не менее 30 г углеводов в час, это количество может быть увеличено в зависимости от продолжительности и интенсивности тренировки.

Если ваш марафон длится более 3 часов и вы много работаете, потребление углеводов следует увеличить до 90 г в час. Однако скорость всасывания углеводов из кишечника ограничена. За час в кровь попадает не более 60 г одного вида моносахарида (глюкозы, фруктозы и т.д.), остальное просто выводится из организма. Поэтому, чтобы получить более 60 г углеводов в час, используйте смесь простых сахаров, это может быть в виде гелей, изотоников или просто сухофруктов.

Стратегия потребления углеводов – сколько и в какой форме – должна быть отработана во время тренировок, поскольку некоторые продукты вызывают у спортсменов чувство сытости, вздутие живота и даже диарею. Любая из этих неприятных вещей снизит вашу работоспособность.

Что такое гликоген и как он влияет на производительность бегуна?

Гидратация

Вы можете потреблять углеводы с изотониками, тем самым обеспечивая свой организм жидкостью. Если вы предпочитаете углеводные гели, батончики или сухофрукты, вам необходимо добавить водный компонент.

Когда потеря жидкости превышает 2% от массы тела (при весе 70 кг это 1,4 кг), снижается выносливость и ухудшаются процессы охлаждения, то есть температура тела может начать повышаться. Жажда – очень ненадежный помощник в борьбе с обезвоживанием, поскольку чувство жажды исчезает после восполнения 2/3 потерянных жидкостей. Этого недостаточно, особенно для длительного марафона.

Если для восполнения потери жидкости используется только вода, то концентрация натрия в крови будет снижаться. Сосредоточившись на концентрации именно этого электролита, мозг сигнализирует о том, что пора пополнить запасы жидкости.

Чем выше концентрация натрия в крови, тем сильнее жажда. Когда натрий теряется с потом, а спортсмен восполняет потерю жидкости водой, концентрация снижается и чувство жажды быстро проходит, но организм все еще может испытывать большую потребность в жидкости.

Обезвоживание имеет кумулятивный эффект. Незначительное обезвоживание может долгое время оставаться незамеченным, накапливаться и проявиться во время более интенсивных тренировок или длительных соревнований значительным снижением выносливости (даже на 20-30%).

Если после тренировки вы чувствуете усталость, головную боль, потерю аппетита или тошноту, это означает, что потребление жидкости недостаточно. Не забывайте пить до, во время и после тренировки. Однако употребление большого количества жидкости, особенно воды, может также привести к гипонатриемии (снижению концентрации натрия в крови), которая известна как водная интоксикация.

Это опасное для жизни заболевание можно диагностировать только с помощью лабораторных анализов крови, поэтому оказать медицинскую помощь на месте происшествия очень сложно. Из этой информации легко сделать вывод, что во время длительных соревнований (особенно в жарком климате) и после тренировок лучше употреблять изотонические напитки с небольшим добавлением натрия, которые вы можете приготовить сами по своему вкусу.

Что собой представляет гликолиз?

Гликолиз означает расщепление одной молекулы глюкозы, в результате чего две молекулы АТФ “заряжаются” энергией. Он происходит в саркоплазме, и в нем участвуют 10 специфических ферментов.

Гликолиз может быть анаэробным, т.е. не требующим кислорода, или аэробным, т.е. требующим кислорода. Например, высокоинтенсивные физические упражнения (бодибилдинг, силовые тренировки) включают анаэробный гликолиз, в результате которого образуется молочная кислота. Динамические упражнения (плавание, бег) способствуют аэробному гликолизу.

Ссылка! Аэробное окисление в 19 раз эффективнее анаэробного.

Этапы гликолиза

Гликолиз происходит в несколько этапов:

  1. Подготовительный – сложные органические соединения расщепляются на простые, например, молекулы белка на аминокислоты, углеводы на глюкозу, жиры на карбоновые кислоты и глицерин, нуклеиновые кислоты на нуклеотиды. Органические соединения расщепляются ферментами пищеварительного тракта или лизосомальными ферментами.                                                                                                                                                                                                                                    Энергия, выделяемая в ходе этого процесса, преобразуется в тепло и рассеивается, а амолекулы могут быть далее расщеплены или использованы в качестве строительного материала.
  2. Анаэробное окисление (собственно гликолиз) сопровождается продолжающимся разложением органических веществ, которые образовались на первом этапе. Этот процесс происходит в цитоплазме клетки и не требует кислорода. Основным поставщиком энергии является глюкоза в клетке. Поэтому анаэробное расщепление глюкозы называется гликолизом. Когда электроны теряются, процесс называется окислением, а когда электроны приобретаются, он называется восстановлением.                                                                                                                                                                                                                                                                               Гликолиз – это многоступенчатый процесс, состоящий из 10 реакций. Цепочка ферментативных процессов приводит к превращению глюкозы в две молекулы пировиноградной кислоты и образованию двух молекул АТФ. Затем следует молочнокислое брожение, в результате которого из пировиноградной кислоты образуется молочная кислота. При гликолизе одной молекулы глюкозы высвобождается 200 кДж, 80% из которых запасается в АТФ, а остальное исчезает.
  3. Окисление кислорода (дыхание) происходит при обязательном участии кислорода. Этот процесс происходит в митохондриях, пировиноградная кислота полностью расщепляется – выделяются водород и углекислый газ. Образуется двухуглеродная ацетильная группа, и именно она запускает реакции цикла Кребса – дальнейшее окисление. Каждая молекула пировиноградной кислоты удаляет из митохондрий 3 молекулы CO2, создавая 5 атомов водорода и одну молекулу АТФ.                                                                                                                                                                                                                                                                                                    Последним этапом является окисление водорода кислородом до воды. Водород теряет электроны, которые соединяются с кислородом. Оставшиеся протоны помещаются в “протонный резервуар”. – межмембранном пространстве, когда разность потенциалов внутренней мембраны достигает определенных значений, образуется АТФ. Таким образом, окисление 12 пар атомов водорода приведет к образованию 34 молекул АТФ.

Что в процессе гликолиза при нагрузках образуется в мышцах?

Некоторые эксперты считают, что гликолиз в мышцах многократно усиливается у спортсменов, испытывающих высокие нагрузки. Накопленный гликоген активируется под воздействием специальных стимулов (нервных и гормональных). Известный гормон адреналин может оказывать значительное влияние на ускорение преобразования гликогена в АТФ.

Во время значительных физических нагрузок в работу вовлекаются в основном промежуточные и красные мышечные волокна. Поскольку в красных мышечных волокнах больше митохондрий, активность окислительных ферментов в них выше, а значит, обеспечивается аэробная доставка энергии к мышцам во время тренировки.

Гликоген, который также активно используется во время аэробных голодных тренировок, наряду с жирами, является основным эндогенным субстратом во время значительных и продолжительных тренировок. Жиры и гликоген хранятся в промежуточных и красных волокнах.

Синопсис! Жиры уступают гликогену по эффективности высвобождения энергии. Жиры окисляются с образованием 5,6 моль АТФ.

Как правильно использовать энергетический обмен в тренировках?

В начале тренировки потребность организма в энергии превышает уровень синтеза АТФ. Углеводы сжигаются анаэробно, в результате чего выделяется молочная кислота, а АТФ высвобождается быстрее, но в меньшем объеме. Креатинфосфат также является быстрым источником энергии и содержится в небольших количествах в мышечной ткани, но его запасов хватает лишь на несколько секунд взрывной работы. Поэтому креатинфосфат может покрыть кратковременный дефицит АТФ.

Когда тренировка продолжается, организм включает аэробный механизм, т.е. потребление кератинфосфата прекращается. Жирные кислоты становятся доступными для мышц, кроме того, скорость регенерации АТФ увеличивается за счет окисления жиров.

Через пять-пятнадцать минут после тренировки потребность в АТФ стабилизируется, и если темп тренировки относительно стабилен, синтез АТФ поддерживается за счет окисления углеводов.

Спортсмены должны знать, что существуют факторы, которые ограничивают запасы энергии во время тренировки:

  1. Продолжительность тренировки – сначала энергозатраты поддерживаются креатинфосфатом, затем организм использует гликоген. Однако если тренировка длится долго, гликоген истощается, и тогда источником энергии становятся жиры.
  2. Тип тренировки – в видах спорта, где высокая активность чередуется с низкими нагрузками (баскетбол, футбол, хоккей), организм попеременно использует гликоген и креатинфосфат, давая вам возможность восстановить свои запасы.
  3. Физическая форма – чем выше физическая форма, тем больше окислительная способность и тем экономичнее энергетические резервы.
  4. Правильное питание – спортсменам рекомендуется употреблять углеводную пищу, но чтобы получить 500 г углеводов в организм, нужно съесть много, поэтому многие предпочитают принимать углеводные добавки.

Гликолиз – это процесс, без которого невозможна полноценная жизнедеятельность организма. После того как ученые детально изучили особенности гликолиза, стало понятно, как именно происходят энергетические процессы, и появилась возможность изучать и лечить некоторые заболевания.

Какие углеводы употреблять?

Это должны быть низкогликемические продукты, или сложные углеводы. Считается, что фруктозы следует избегать – она не вредна, но не очень эффективна, поскольку в меньшей степени способствует выработке инсулина. Категорически избегайте сахара после тренировки, а также употребления фастфуда и вообще жирной пищи (включая 5% творог, например). Также забудьте о чае и кофе на несколько часов после тренировки – кофеин влияет на уровень инсулина и тем самым блокирует восстановление гликогена. Дело в том, что глюкоза в организме преобразуется в гликоген под воздействием инсулина.

Идеальная комбинация углеводов для приема после тренировки – мальтодекстрин и декстроза в соотношении 1:1. Эти углеводы входят в состав многих спортивных добавок. Конечно, совсем необязательно принимать их – можно довольствоваться обычной пищей. Существуют медицинские исследования, которые утверждают, что правильное питание после тренировки должно содержать 80% белка и 20% углеводов. Это может быть грудка индейки с цельнозерновыми хлопьями или хлебом.

Что касается питания перед тренировкой, то вам следует есть за 30-40 минут до тренировки. Пища должна быть легкой, например, кефир, йогурт, фрукты или мюсли. Никогда не занимайтесь спортом на голодный желудок – ваш организм быстро избавится от запасов энергии.

Источники
  • https://marathonec.ru/glukoza-glikogen/
  • https://cmtscience.ru/article/osnovymetabolizma-glikogena
  • https://mybegom.com/nachinajushhim/pro-beg/glikoliz-kak-energeticheskij-obmen-v-myshcah.html
  • https://theoryandpractice.ru/posts/10530-science-of-fitnes

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Оцените статью
Run Theory - Блог о беге, здоровом питании и мотивации

Спасибо!

Теперь редакторы в курсе.